Ein neuer rechnergestützter Ansatz zur Modellierung des Gamma-Ray-Flusses für die Detektion von WIMP-Annihilation

Zusammenfassung Der Masseninhalt des Universums besteht überwiegend aus Dunkler Materie (DM), deren unbekannte Natur durch Erweiterungen des Standardmodells der Teilchenphysik (SM) bestimmt werden muss. Eine Klasse von Kandidaten, die häufig berücksichtigt wird, sind schwach wechselwirkende massive Teilchen (WIMPs): stabile und massive Teilchen, die über die schwache Wechselwirkung mit dem SM gekoppelt sind. Laut verschiedenen Modellen können WIMPs annihilieren und SM-Teilchen produzieren, was zu hochenergetischer Strahlung führt, die in Regionen mit hoher DM-Dichte, wie dem galaktischen Kern oder Zwerggalaxien, beobachtbar ist. Die Hauptschwierigkeit besteht darin, die spektrale und räumliche Verteilung dieser diffusen Quelle zu definieren. Diese Arbeit stellt eine neue rechnergestützte Methode vor, um die räumliche Verteilung des umfangreichen Gamma-Ray-Flusses, der aus der WIMP-Paar-Annihilation resultiert, zu definieren, häufig als J-Faktor bezeichnet. Diese Methode, die in Python implementiert ist, ist kompatibel mit Gammapy, dem offiziellen Analysetool für die Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) Collaboration. Wir präsentieren auch eine Nachweisstudie dieses Signals mit dem CTAO in der Großen Magellanschen Wolke, unter Berücksichtigung eines astrophysikalischen Hintergrunds verschiedener bekannter Quellen. Bei WIMP-Massen um TeV könnte das CTAO diese Strahlung detektieren und Licht auf die Natur der DM werfen.