The XMM Cluster Survey: new evidence for the 3.5-keV feature in clusters is inconsistent with a dark matter origin
The XMM Cluster Survey: new evidence for the 3.5-keV feature in clusters is inconsistent with a dark matter origin
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XMM 星团调查：星团中 3.5 keV 特征的新证据与暗物质起源不一致
DOI：
10.1093/mnras/staa1829
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发表时间：
2020
影响因子：
4.8
通讯作者：
Bhargava S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bhargava S
在天体物理系统中，有几份报告探测到了无法解释的3.5千电子伏的过量X射线发射。对这种过量的一种解释是无菌中微子暗物质的衰变。迄今为止最有影响力的研究分析了XMM-牛顿卫星观测到的73个星团。我们研究了117个红MapPer星系团（0.1 <z< 0.6）的XMM-PN谱中存在3.5keV能量过剩的证据。在我们的个人光谱分析中，我们确定了三个系统在3.5千电子伏的磁通过剩。在一种情况下（XCS J0003.3+0204），这种过量可能是由离散发射谱线引起的。这些系统都不是我们样本中最主要的暗物质。我们将剩余的114个星系团分成四个温度（TX）箱，以寻找增加3.5 keV的通量过剩与TX-一个可靠的示踪晕质量。然而，我们没有发现任何TXbins在103.5 keV处通量显著过剩的证据。为了最大限度地提高灵敏度，潜在的弱暗物质衰变功能在103.5千电子伏，我们共同适合114集群。同样，在103.5 keV处没有发现显著过量。我们估计，在3.5 keV处未被探测到的发射线的上限为2.41 × 10− 6光子cm−2s−1，对应的混合角为sin 2（2θ）= 4.4 × 10−11，低于之前对星系团研究的估计。我们的结论是，在103.5千电子伏的通量过剩是不是一个普遍存在的功能，在集群，因此不太可能起源于无菌中微子暗物质衰变。
There have been several reports of a detection of an unexplained excess of X-ray emission at3.5 keV in astrophysical systems. One interpretation of this excess is the decay of sterile neutrino dark matter. The most influential study to date analysed 73 clusters observed by theXMM–Newtonsatellite. We explore evidence for a ≃3.5-keV excess in theXMM-PN spectra of 117 redMaPPer galaxy clusters (0.1 <z< 0.6). In our analysis of individual spectra, we identify three systems with an excess of flux at3.5 keV. In one case (XCS J0003.3+0204), this excess may result from a discrete emission line. None of these systems are the most dark matter dominated in our sample. We group the remaining 114 clusters into four temperature (TX) bins to search for an increase in ≃3.5-keV flux excess withTX– a reliable tracer of halo mass. However, we do not find evidence of a significant excess in flux at ≃3.5 keV in anyTXbins. To maximize sensitivity to a potentially weak dark matter decay feature at ≃3.5 keV, we jointly fit 114 clusters. Again, no significant excess is found at ≃3.5 keV. We estimate the upper limit of an undetected emission line at ≃3.5 keV to be 2.41 × 10−6photons cm−2s−1, corresponding to a mixing angle of sin2(2θ) = 4.4 × 10−11, lower than previous estimates from cluster studies. We conclude that a flux excess at ≃3.5 keV is not a ubiquitous feature in clusters and therefore unlikely to originate from sterile neutrino dark matter decay.
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