Linhas infravermelhas de momentos magnéticos de transição estéril-neutrino no JWST

Investigamos assinaturas de linhas infravermelhas de matéria escura de neutrinos estéreis em decomposição radiativa usando observações de céu branco JWST/NIRSpec IFU disponíveis publicamente. O principal sinal considerado é a transição estéril para estéril $N_1\to N_2γ$, induzida pelo coeficiente dipolo magnético de transição $d_{NNγ}$, com $m_1>m_2$.

Em contraste com os decaimentos comuns de dois fótons de partículas do tipo axion ou do tipo Majoron, a energia do fóton observada não é fixada pela massa total da matéria escura, mas pela pequena divisão da massa $Δm=m_1-m_2$. Assim, um estado de matéria escura de neutrinos estéreis em escala keV pode gerar uma linha de fótons infravermelhos em escala eV na banda JWST.

Construímos uma análise de pesquisa de linha baseada em $χ^2$ usando os dados de céu branco do NIRSpec IFU $\rm F170LP$-$\rm G235M$ em direção a $\rm GN\text{-}z11$, modelando o continuum suave com um spline cúbico e incluindo o fluxo de decaimento do halo da Via Láctea. Na ausência de um excesso significativo, derivamos limites projetados em $d_{NNγ}$ e na largura de decaimento $Γ_{N_1\to N_2γ}$ para $0, 1~{\rm eV}\lesssimΔm\lesssim1~{\rm eV}$.

Para um componente estéril que satura a abundância de matéria escura, a sensibilidade mais forte atinge $d_{NNγ}\lesssim7\times10^{-14}~{\rm GeV}^{-1}$ e $Γ_{N_1\to N_2γ}\lesssim10^{-25}~{\rm s}^{-1}$. Também incluímos um benchmark anômalo mínimo de Majoron, $ω\toγγ$, obtendo sensibilidade JWST para $λ_{ωγγ}\sim10^{-11}$-$10^{-9}~{\rm GeV}^{-1}$ para $m_ω\sim0.6$-$1~{\rm eV}$.

Tanto indivíduos como organizações que trabalham com arXivLabs abraçaram e aceitaram nossos valores de abertura, comunidade, excelência e privacidade dos dados do usuário. ArXiv está comprometido com esses valores e só trabalha com parceiros que os aderem.

Tem uma ideia de um projeto que agregue valor à comunidade arXiv? .

Fonte