Toward More Realistic Mass Functions For Ultradense Dark Matter Halos (2311.15307v2)
Abstract: Ultradense dark matter halos (UDMHs) are high concentrations of dark matter, assumed to have formed deep in the radiation-dominated era from amplified primordial perturbations. In this work we improve the previous works for the calculation of UDMH abundance by elaborating on the formation process of these halos by including various physical and geometrical modifications in the analysis. In particular, we investigate the impact of angular momentum, dynamical friction and triaxial collapse on the predicted mass functions for UDMHs. We perform the calculations for four primordial power spectra with different amplified features that allow for primordial black hole and UDHM formation in wide and narrow mass ranges. We also apply this analysis in the context of two possible scenarios for dark matter: the single-component and the multi-component. We find that the abundance of UDMHs is prominently enhanced in the presence of these more realistic mass functions.
- Y. B. Zeldovich, MNRAS 160, 1P (1972).
- A. A. Starobinsky, Physics Letters B 117, 175 (1982).
- A. H. Guth and S. Y. Pi, Phys. Rev. Lett.  49, 1110 (1982).
- H. Kodama and M. Sasaki, Progress of Theoretical Physics Supplement 78, 1 (1984).
- A. A. Starobinskij, Soviet Journal of Experimental and Theoretical Physics Letters 55, 489 (1992).
- J. Martin and R. H. Brandenberger, Phys. Rev. D 63, 123501 (2001), arXiv:hep-th/0005209 [hep-th] .
- C. T. Byrnes and K.-Y. Choi, Advances in Astronomy 2010, 724525 (2010), arXiv:1002.3110 [astro-ph.CO] .
- E. Komatsu, Classical and Quantum Gravity 27, 124010 (2010), arXiv:1003.6097 [astro-ph.CO] .
- A. L. Erickcek and K. Sigurdson, Phys. Rev. D 84, 083503 (2011), arXiv:1106.0536 [astro-ph.CO] .
- H. Di and Y. Gong, JCAP 2018, 007 (2018), arXiv:1707.09578 [astro-ph.CO] .
- A. M. Green and B. J. Kavanagh, J. Phys. G Nucl. Part. Phys. 48, 043001 (2021), arXiv:2007.10722 [astro-ph.CO] .
- B. Carr and F. Kuhnel, arXiv e-prints , arXiv:2110.02821 (2021), arXiv:2110.02821 [astro-ph.CO] .
- M. Korwar and S. Profumo, J. Cosmol. Astropart. Phys 2023, 054 (2023), arXiv:2302.04408 [hep-ph] .
- J. Silk, Astrophys. Lett. Commun. 37, 315 (2000).
- B. Carr and J. Silk, MNRAS 478, 3756 (2018), arXiv:1801.00672 [astro-ph.CO] .
- S. Fakhry and A. Del Popolo, Phys. Rev. D 107, 063507 (2023), arXiv:2212.08646 [astro-ph.CO] .
- S. Fakhry, ApJ 961, 8 (2024), arXiv:2308.11049 [gr-qc] .
- E. Bagui and S. Clesse, Phys. Dark Universe 38, 101115 (2022), arXiv:2110.07487 [astro-ph.CO] .
- P. Scott and S. Sivertsson, Phys. Rev. Lett.  103, 211301 (2009), arXiv:0908.4082 [astro-ph.CO] .
- M. Ricotti and A. Gould, APJ 707, 979 (2009), arXiv:0908.0735 [astro-ph.CO] .
- M. Tegmark and M. Zaldarriaga, Phys. Rev. D 66, 103508 (2002), arXiv:astro-ph/0207047 [astro-ph] .
- A. S. Josan and A. M. Green, Phys. Rev. D 82, 083527 (2010), arXiv:1006.4970 [astro-ph.CO] .
- S. D. M. White, MNRAS 517, L46 (2022), arXiv:2207.13565 [astro-ph.CO] .
- A. Del Popolo and S. Fakhry, Phys. Dark Universe 41, 101259 (2023), arXiv:2305.19817 [astro-ph.CO] .
- E. W. Kolb and I. I. Tkachev, Phys. Rev. D 50, 769 (1994), arXiv:astro-ph/9403011 [astro-ph] .
- V. I. Dokuchaev and Y. N. Eroshenko, Sov. J. Exp. Theor. Phys. 94, 1 (2002), arXiv:astro-ph/0202021 [astro-ph] .
- M. S. Delos and J. Silk, MNRAS 520, 4370 (2023), arXiv:2210.04904 [astro-ph.CO] .
- W. H. Press and P. Schechter, APJ 187, 425 (1974).
- R. K. Sheth and G. Tormen, MNRAS 329, 61 (2002), arXiv:astro-ph/0105113 [astro-ph] .
- A. Del Popolo, APJ 637, 12 (2006), arXiv:astro-ph/0609100 [astro-ph] .
- W. Hu and N. Sugiyama, APJ 471, 542 (1996), arXiv:astro-ph/9510117 [astro-ph] .
- C. Lacey and S. Cole, MNRAS 271, 676 (1994), arXiv:astro-ph/9402069 [astro-ph] .
- R. K. Sheth, MNRAS 300, 1057 (1998), arXiv:astro-ph/9805319 [astro-ph] .
- A. R. Zentner, Int. J. Mod. Phys. D 16, 763 (2007), arXiv:astro-ph/0611454 [astro-ph] .
- T. D. Brandt, APJL 824, L31 (2016), arXiv:1605.03665 [astro-ph.GA] .
- S. Jung and C. S. Shin, Phys. Rev. Lett. 122, 041103 (2019), arXiv:1712.01396 [astro-ph.CO] .
- Z.-C. Chen and Q.-G. Huang, J. Cosmol. Astropart. Phys 2020, 039 (2020), arXiv:1904.02396 [astro-ph.CO] .
- M. S. Delos and G. Franciolini, Phys. Rev. D 107, 083505 (2023), arXiv:2301.13171 [astro-ph.CO] .
- G. Franciolini and A. Urbano, Phys. Rev. D 106, 123519 (2022), arXiv:2207.10056 [astro-ph.CO] .
- M. S. Delos and S. D. M. White, MNRAS 518, 3509 (2023), arXiv:2207.05082 [astro-ph.CO] .
Sponsor
Paper Prompts
Sign up for free to create and run prompts on this paper using GPT-5.
Top Community Prompts
Collections
Sign up for free to add this paper to one or more collections.
