Астрофизические проявления экзотических мелкомасштабных объектов гало Галактики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.16, кандидат физико-математических наук Кириллов, Александр Александрович

• Кириллов, Александр Александрович
• кандидат физико-математических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Кириллов, Александр Александрович

Оглавление

Аннотация

Список сокращений

Введение

1 Сгустки холодной скрытой массы

1.1 Введение

1.2 Холодная скрытая масса и ее мелкомасштабная структура в Галактике

1.2.1 Реликтовая плотность скрытой массы

1.2.2 Сгустки холодной скрытой массы

1.3 Сгустки скрытой массы как источники гамма-излучения

1.4 Возможные наблюдательные свойства

1.4.1 Протяженные (неточечные) источники

1.4.2 Смещающиеся источники

1.5 Массовое распределение сгустков

1.6 Выводы

2 Кластеры первичных черных дыр

2.1 Механизмы образования первичных черных дыр

2.2 Кластеры первичных черных дыр

2.3 Фотонный сигнал от кластеров ПЧД

2.4 Сравнительный анализ кластеров первичных черных дыр и

сгустков скрытой массы

2.5 Выводы

Заключение

Публикации результатов

Список использованных источников

Аннотация

В диссертационной работе изучаются возможные астрофизические проявления экзотических мелкомасштабных объектов гало Галактики в виде точечных источников гамма-излучения. Рассмотрены два типа экзотических объектов: сгустки скрытой массы и кластеры первичных черных дыр. Оба типа предсказываются как космологические следствия теории элементарных частиц, закладываемой в основу описания процессов сверхранней Вселенной.

Сгустками скрытой массы считаются мелкомасштабные неоднородно-стей плотности с характерными массами < 10_6Мо. В диссертации исследуются возможные наблюдательные сигналы от этих сгустков (глава 1). Предполагается, что сгустки являются источниками гамма-излучения, возникающего за счет аннигиляции частиц скрытой массы. Темп аннигиляции может усиливаться благодаря

а) повышенной плотности частиц скрытой массы;

б) малым относительным скоростям частиц V.

Оба условия реализуются внутри сгустков. Показано, что такие сгустки могут проявляться как неидентифицированные источники гамма-излучения.

Сечение аннигиляции частиц сапп(^) параметризуется в виде произвольной степенной зависимости от скорости V. Учитывается возможность наличия у частиц дополнительного взаимодействия кулоновского типа (которое описывается фактором Гамова-Зоммерфельда-Сахарова). Для общности

рассматривается случай многокомпонентной скрытой массы с относительной плотностью компоненты аннигилирующих частиц < 0.2. Определены значения параметров сечения аннигиляции, при которых возможно согласие с данными по неидентифицированным точечным источникам гамма-излучения, зарегистрированным в экспериментах EGRET (1991—2000 гг.) и Fermi LAT (2008—наст. вр.). Показано, что сгустки тяжелых стабильных нейтрино 4-ого поколения с дополнительным взаимодействием кулоновско-го типа при массе частиц m « 47 ГэВ способны объяснить часть неиден-тифицированных источников Fermi LAT.

Предсказания оказываются достаточно чувствительными к форме профиля плотности сгустков скрытой массы. Это позволяет использовать предлагаемый метод для ограничений неопределенностей параметров профиля при заданном сечении аннигиляции частиц.

Предсказано, что за счет возможного близкого расположения сгустков скрытой массы к наблюдателю, они могут проявлять эффект смещения на небе, а также наблюдаться как пространственно протяженные (неточечные) гамма-источники. Сделаны предсказания, доступные проверке в будущем эксперименте ГАММА-400.

Глава 2 посвящена исследованию возможности астрофизического проявления кластеров первичных черных дыр (ПЧД). Показано, что в рамках инфляционных сценариев рождения ПЧД в последовательности фазовых переходов возможно формирование не одиночных черных дыр, а их кластеров с широким массовым спектром (масса кластера ~ ЮМ©). Предполагается, что такие кластеры ПЧД являются источниками гамма-излучения за счет хоукинговского механизма испарения. Основной вклад в гамма-

излучение вносят маломассивные черные дыры (М < 1015 г) в кластере. На основе полученного потока, ожидаемых размеров и расстояний до них в Галактике делается вывод о том, что такие объекты могут проявлять себя в виде точечных неидентифицированных источников гамма-излучения.

Проводится сравнение предсказываемых сигналов от сгустков скрытой массы и кластеров ПЧД. Отмечается, что эффекты смещения, наличия неточечных гамма-источников могут иметь место только для сгустков скрытой массы. По данным Fermi LAT отобраны кандидаты в сгустки скрытой массы и кластеры ПЧД.

Полученные результаты имеют большое научное значение, поскольку представляют собой новый разработанный космомикрофизический метод поиска реликтов сверхранней Вселенной, основанный на современных астрофизических данных о неидентифицированных точечных источниках гамма-излучения.

Список сокращений

ГИ — гамма-источник;

КК — частицы типа Калуцы-Клейна;

KJI — космические лучи;

ПЧД — первичные черные дыры;

РИ — реликтовое излучение;

СМЧД — сверхмассивные черные дыры;

ЧД — черная дыра;

DM — dark matter, скрытая масса;

MD — matter dominated Universe, пылевая стадия развития Вселенной;

PGS — point-like gamma-ray source, точечный источник гамма-излучения;

RD — radiation dominated Universe, радиационно-доминированная стадия развития Вселенной;

WIMP — weakly interacting massive particle, слабовзаимодействующая массивная частица;

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Астрофизические проявления экзотических мелкомасштабных объектов гало Галактики»

Введение

Актуальность темы

В астрофизике и космологии существует целый ряд неразрешенных проблем и задач, к важнейшей из которых можно отнести проблему скрытой массы (DM) Вселенной. Для-объяснения ее природы предложено значительное количество независимых моделей. Их косвенной проверкой может служить анализ астрофизических данных по космическим лучам. Аннигиляция или распад частиц скрытой массы могут приводить к появлению потоков высокоэнергетичных космических лучей, гамма-излучения, потоков нейтрино [1-7].

Из первичных возмущений плотности частиц скрытой массы в процессе эволюции образуются субструктуры (сгустки) в широком диапазоне их размеров и масс [8-13]. Повышенная плотность в сгустках и малые относительные скорости частиц в них приводят к росту скорости аннигиляции, что при существовании соответствующих каналов может привести к проявлению сгустков в виде источников гамма-излучения.

В то же время наблюдательные данные космических лучей и гамма-излучения имеют целый ряд необъясненных явлений, природа которых может быть связана с частицами DM. Одной из таких проблем является регистрация значительного количества неидентифицированных точечных гамма-источников (ГИ). Полные обзоры неба, проведенные в экспериментах EGRET и Fermi LAT, привели к обнаружению 170 (см. рис. 1) [14] и 575 неидентифицированных источников (см. рис. 2) [15] соответственно.

* Active Galactic Nuclei ■ Pulsars

® Unidentified EGRET Sources ¿ LMC

® Solar FLare

Рис. 1. Карта небесной сферы 3EG, полученная гамма-телескопом EGRET (CGRO) [14].

Природа большинства их них не ясна до сих пор. Стоит при этом отметить, что LAT подтвердил лишь ~30-40% источников EGRET, что так же составляет определенную проблему.

Кроме того, происхождение неидентифицированных ГИ может быть связано с другой важной проблемой — проверкой моделей образования первичных черных дыр (ПЧД) во Вселенной. ПЧД являются одной, из возможных форм DM, связанной с процессами физики высоких энергий, протекающих в очень ранней Вселенной. На данный момент существует несколько механизмов образования ПЧД. Некоторые модели формирования массивных ПЧД в галактических центрах [16,17] предсказывают также множественное рождение более мелких черных дыр в широком диапазоне

о No association - AGN

* Starburst Gal + Galaxy_

# Pulsar Ф PWN о SNR

® Possible association with SNR or PWN

Д Globular cluster н HMB * Nova

Рис. 2. Карта небесной сферы 2FGL, полученная гамма-телескопом Fermi

масс. При этом пространственное распределение таких ПЧД имеет кластерную структуру. Характерное время жизни такого объекта превосходит возраст современной Вселенной. Рассмотрение астрофизических проявлений отдельного кластера позволяет сделать вывод о возможности его регистрации в виде точечного гамма-источника. Гамма-излучение рождается за счет механизма испарения Хоукинга [18], интенсивность которого становится достаточно велика для ЧД малых масс, которые присутствуют в кластере.

Кроме того, одним из результатов диссертации является предложение по проверке рассмотренных моделей происхождения неидентифицирован-

LAT [15].

ных ГИ с помощью будущих гамма-телескопов, в частности ГАММА-400. В период подготовки научной и технической программы нового гамма-эксперимента полученные результаты приобретают особую важность.

Цель работы

Целью работы является развитие метода поиска астрофизических проявлений сгустков скрытой массы и кластеров первичных черных дыр, образующихся в ранней Вселенной, с помощью неидентифицированных точечных источников гамма-излучения, наблюдаемых в эксперименте Fermi LAT.

Научная новизна работы

1. Впервые на основе данных о неотождествленных гамма-источниках получены допустимые области значений параметров сечения аннигиляции частиц скрытой массы, степенным образом зависящего от относительной скорости и учитывающего возможность наличия дополнительного взаимодействия кулоновского типа.

2. Впервые выделен кандидат на роль субдоминантной компоненты скрытой массы Вселенной — тяжелое стабильное нейтрино с массой « 47 ГэВ с дополнительным взаимодействием кулоновского типа, сгустки которого в Галактике могут проявляться в виде неидентифицированных источников гамма-излучения.

к/

3. Впервые указана возможность проявления кластеров первичных чер-

ных дыр в виде источников гамма-излучения.

4. Предложен новый кандидат (кластеры ПЧД) на объяснение гамма-источников неизвестного происхождения, обнаруженных в эксперименте Fermi LAT.

Результаты, выносимые на защиту

1. Разработка нового метода поиска астрофизических проявлений сгустков скрытой массы как точечных гамма-источников.

2. Ограничения на параметры сечения аннигиляции частиц скрытой массы на основе данных Fermi LAT о точечных гамма-источниках.

3. Согласованность модели аннигилирующих массивных нейтрино 4-ого поколения (с дополнительным взаимодействием кулоновского типа и массой « 47 ГэВ) с данными Fermi LAT о неидентифицированных источниках гамма-излучения.

4. Разработка нового метода поиска астрофизических проявлений кластеров первичных черных дыр как точечных гамма-источников.

Вклад автора

Представленные в диссертации результаты получены автором лично.

Достоверность полученных результатов

Достоверность и обоснованность основных научных положений и выводов диссертационной работы заключается в согласованности результатов настоящей работы с работами других авторов, публикацией результатов в рецензируемых журналах, и обсуждениях на научных конференциях и семинарах.

Структура и объем диссертации

Диссертационная работа состоит из аннотации, введения, двух глав, заключения и списка литературы. Общий объем диссертации составляет 89 страниц, 15 рисунков, 1 таблицу и список литературы из 149 наименований.

Во введении приводится общая характеристика работы, обосновывается важность и актуальность поставленной задачи.

Глава 1 «Сгустки холодной скрытой массы» содержит обзор по проблеме поиска скрытой массы; описание формирующихся из нее структур (сгустков); анализ возможности проявления сгустков в космическом гамма-излучения. Определяются параметры сечения аннигиляции частиц скрытой массы, при которых возможно согласование с наблюдательными данными, полученными с помощью гамма-телескопа Fermi LAT, проводится поиск конкретных кандидатов. Анализируется возможность регистрации смещения сгустков на небесной сфере, а также проявления сгустков как пространственно протяженных гам м а-и сточ н и ков.

Глава 2 «Кластеры первичных черных дыр» содержит описание механизма возникновения ПЧД из доменных стенок в ранней Вселенной; анализируется возможность поиска астрофизических проявлений кластеров первичных черных дыр в виде неидентифицирован-ных точечных источников гамма-излучения, а также проводится поиск подходящих кандидатов среди каталога гамма-источников Fermi LAT. Сравниваются предсказания рассмотренных моделей.

Практическая значимость работы

Практическая значимость работы заключается в том, что выполненные исследования позволяют понять: возможную природу неидентифици-рованных источников Fermi LAT и физику «реликтов» ранней Вселенной, способных формировать компактные экзотические объекты в Галактике. Полученные результаты также могут найти применение в будущих астрофизических экспериментах в области гамма-излучения.

Заключение диссертации по теме «Физика атомного ядра и элементарных частиц», Кириллов, Александр Александрович

2.5 Выводы

В главе 2 показано, что светимость кластера ПЧД достаточна для его регистрации на Земле. Кластеры ПЧД могут проявляться в виде источников ГИ с характерным спектром Таким образом предлагается объяснение части неидентифицированных источников Fermi LAT (~30 штук).

Одновременно соответствующий анализ данных может считаться новым способом поиска кластера ПЧД.

Отмечено, что чувствительность современных рентгеновских детекторов не достаточна для регистрации кластеров ПЧД. Однако сигналы от них близки к уровню чувствительности современных гигантских нейтринных обсерваторий.

Указаны отличительные особенности рассмотренных в диссертации моделей кластеров ПЧД и сгустков скрытой массы, которые доступны изучению в предстоящих экспериментах.

Заключение

В рамках настоящей диссертационной работы исследовалась возможность астрофизического проявления сгустков скрытой массы и кластеров первичных черных дыр. Основными результатами работы являются следующие положения:

1. На основе данных Fermi LAT о неидентифицированных точечных ГИ определены разрешенные и запрещенные области параметров сечения аннигиляции частиц скрытой массы.

2. Данные Fermi LAT по неидентифицированным источникам согласуются с гипотезой об аннигиляции массивных нейтрино 4-го поколения с массой « 47 ГэВ и дополнительным взаимодействием кулоновского типа.

3. Показано, что сгустки скрытой массы могут проявляться как пространственно протяженные и меняющие свое положение на небесной сфере источники гамма-излучения.

4. Разработана новая модель поиска астрофизических проявлений клагтрппр TTdnCHUUU'V UPnHUTY ТТМГ> КЯ^" WUPUHUV Г^Л/ГА/Т ЯТДГ"Т'Г»и1ДТ>ГК'^Т:?

VAUUV/1J livpL/Il iilljiji ^IViLi ACun J. V^ IV/ 1 CUlniviUJ ZIV Л vy UJIUVUlJ.

Публикации результатов

1. K.M. Belotsky, A.V. Berkov, A.A. Kirillov, S.G. Rubin «Black hole clusters within our galaxy», Gravitation & Cosmology, 17 (1), 27-30, 2011;

2. K.M. Belotsky, A.V. Berkov, A.A. Kirillov, S.G. Rubin «Clusters of Black Holes as Point-Like Gamma-ray Sources», Astroparticle Physics, 35, 2832, 2011, arXiv: astro-ph.HE/1212.2524;

3. Белоцкий K.M., Кириллов A.A., Хлопов М.Ю. «Астрофизические проявления сгустков холодной скрытой массы», Ядерная физика, 76 (4), 506-512, 2013;

K.M. Belotsky, A.A. Kirillov, M.Yu. Khlopov «Astrophysical Manifestations of Clumps of Cold Dark Matter», Physics of Atomic Nuclei, 76 (4), 469475, 2013;

4. К. M. Belotsky, A. A. Kirillov, M. Yu. Khlopov «Gamma-ray evidences of the dark matter clumps», arXiv: astro-ph.HE/1212.6087;

5. Белоцкий K.M., Кириллов A.A., Хлопов М.Ю. «Точечные гамма-источники как свидетельство скрытой массы», Труды 31-й Всероссийской конференции по космическим лучам, — М.: МГУ, 2010;

6. Белоцкий K.M., Кириллов A.A., Рубин С.Г. «О возможности обнаружения кластеров первичных черных дыр», Труды российского семинара «Нелинейные поля в теории гравитации и космологии», — Казань: Фолиантъ, 2010, стр. 146-147;

7. Кириллов А.А., Белоцкий К.М., Хлопов М.Ю. «Исследование возможности обнаружения сгустков скрытой массы как точечных источников гамма-излучения», Сборник научных трудов Научной сессии МИФИ - М.: МИФИ, 2008, стр. 29-30:

8. Белоцкий К.М., Кириллов А.А., Хлопов М.Ю. «Исследование природы скрытой массы с помощью данных EGRET/FERMI о точечных гамма-источниках», Труды научной сессии НИЯУ МИФИ, — М.: МИФИ, 2010, стр. 29-32;

9. Белоцкий К.М., Кириллов А.А., Хлопов М.Ю. «Исследование возможности обнаружения сгустков скрытой массы как точечных источников гамма-излучения», Труды 9-ой Баксанской молодежной школы экспериментальной и теоретической физики, — М.: МИФИ, 2009, стр. 21-30;

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Кириллов, Александр Александрович, 2013 год

Список использованных источников

1. J. Е. Gunn et al, "Some astrophysical consequences of the existence of a heavy stable neutral lepton," Astrophys. J. 223 (1978) 1015-1031.

2. F. W. Stecker, "The cosmic gamma-ray background from the annihilation of primordial stable neutral heavy leptons," Astrophys. J. 223 (1978) 1032-1036.

3. Y. B. Zeldovich et al., "Astrophysical restrictions of the Heavy Stable Neutral Leptons Mass," Yad. Fiz. 31 (1980) 1286-1294.

4. J. Silk and M. Srednicki, "Cosmic-ray antiprotons as a probe of a photino-dominated universe," Phys. Rev. Lett. 53 (1984) 624-627.

5. F. W. Stecker, S. Rudaz', and T. F. Walsh, "Galactic antiprotons from photinos," Phys. Rev. Lett. 55 (1985) 2622-2625.

6. J. S. Hagelin and G. L. Kane, "Cosmic ray antimatter from supersymmetric dark matter," Nucl. Phys. В 263 (1986) 399-412.

7. S. Rudaz and F. W. Stecker, "Cosmic-ray antiprotons, positrons, and gamma rays from halo dark matter annihilation," Astrophys. J. 325 (1988) 16-25.

8. J. E. Gunn, "Massive galactic halos. I - Formation and evolution," Astrophys. J. 218 (1977) 592-598.

9. S. D. M. White and M. J. Rees, "Core condensation in heavy halos - A

two-stage theory for galaxy formation and clustering," Mon. Not. R. Astron. Soc. 183 (1978) 341-358.

10. P. J. E. Peebles, "Large-scale background temperature and mass fluctuations due to scale-invariant primeval perturbations," Astrophys. J. Lett. 263 (1982) L1-L5.

11. G. R. Blumenthal, H. Pagels, and J. R. Primack, "Galaxy formation by dissipationless particles heavier than neutrinos," Nature 299 (1982) 37.

12. G. R. Blumenthal et al., "Formation of galaxies and large-scale structure with cold dark matter," Nature 311 (1984) 517-525.

13. A. V. Gurevich and K. P. Zybin, "Large-scale structure of the Universe. Analytic theory.," Sov. Phys. Usp. 38 (1995) 687-722.

14. R. C. Hartman et al., "The Third EGRET Catalog of High-Energy Gamma-Ray Sources," Astrophys. J. Suppl. 123 (1999) 79-202.

15. P. L. Nolan et a/., "Fermi Large Area Telescope Second Source Catalog," Astrophys. J. Suppl. 199 (2012) 31, arXiv: 1108.1435 [astro-ph.HE].

16. S. G. Rubin, M. Y. Khlopov, and A. S. Sakharov, "Primordial Black Holes from Non-Equilibrium Second Order Phase Transition," arXiv:hep-ph/0005271.

17. S. G. Rubin, A. S. Sakharov, and M. Y. Khlopov, "The Formation of Primary Galactic Nuclei during Phase Transitions in the Early Universe." Sov. Phys. JETP 92 (2001) 921-929, arXiv : hep-ph/0106187.

18. S. W. Hawking, "Particle creation by black holes," Comm. Math. Phys. 43 (1975) 199-220.

19. S. M. Faber and J. S. Gallagher, "Masses and mass-to-light ratios of galaxies," Ann. Rev. Astron. Astrophys. 17 (1979) 135-187.

20. A. Bosma, "21-cm line studies of spiral galaxies. II. The distribution and kinematics of neutral hydrogen in spiral galaxies of various morphological types.," Astron. J. 86 (1981) 1825-1846.

21. N. Vittorio and J. Silk, "Fine-scale anisotropy of the cosmic microwave background in a universe dominated by cold dark matter," Astrophys. J. Lett. 285 (1984) L39-L43.

22. M. Davis et al, "The evolution of large-scale structure in a universe dominated by cold dark matter," Astrophys. J. 292 (1985) 371-394.

23. Z. Ahmed et al, "Search for Weakly Interacting Massive Particles with the First Five-Tower Data from the Cryogenic Dark Matter Search at the Soudan Underground Laboratory," Phys. Rev. Lett. 102 no. 1, (2009) 011301, arXiv:Q802.3530.

24. J. Angle et al, "Search for Light Dark Matter in XENONIO Data," Phys. Rev. Lett. 107 no. 5, (2011) 051301, arXiv: 1104.3088 [astro-ph.CO].

25. Z. Ahmed et al, "Combined limits on WIMPs fioin the CDMS and EDELWEISS experiments," Phys. Rev. D 84 no. 1, (2011) 011102, arXiv:1105.3377 [astro-ph.CO],

26. B. W. Lee and S. Weinberg, "Cosmological lower bound on heavy-neutrino masses," Phys. Rev. Lett. 39 (1977) 165-168.

27. D. A. Dicus, E. W. Kolb, and V. L. Teplitz, "Cosmological upper bound on heavy-neutrino lifetimes," Phys. Rev. Lett. 39 (1977) 168-171.

28. D. A. Dicus, E. W. Kolb, and V. L. Teplitz, "Cosmological implications of massive, unstable neutrinos," Astrophys. J. 221 (1978) 327-341.

29. H.-C. Cheng, J. L. Feng, and K. T. Matchev, "Kaluza-Klein Dark Matter," prim no. 21, (2002) 211301, arXiv:hep-ph/0207125.

30. F. Burnell and G. D. Kribs, "The abundance of Kaluza-Klein dark matter with coannihilation," Phys. Rev. D 73 no. 1, (2006) 015001, arXiv:hep-ph/0509118.

31. A. Gould, "Weakly interacting massive particle distribution in and evaporation from the sun," Astrophys. J. 321 (1987) 560-570.

32. A. Gould, "Direct and indirect capture of weakly interacting massive particles by the earth," Astrophys. J. 328 (1988) 919-939.

33. M. Blennow, H. Melbeus, and T. Ohlsson, "Neutrinos from Kaluza-Klein dark matter in the Sun," J. Cosmol. Astropart. Phys. 1 (2010) 18, arXiv:0910.1588 [hep-ph],

34 Y. Takeuchi and for the Super-Kamiokande Collaboration, "Results from Super-Kamiokande," ArXiv e-prints (2011) , arXiv: 1112.3425 [hep-ex].

35. IceCube Collaboration, "Searches for high-energy neutrino emission in the Galaxy with the combined IceCube-AMANDA detector,"

arXiv:1210.3273 [astro-ph.HE].

36. I. R. Barabanov et al, "Research of the natural neutrino fluxes by use of large volume scintillation detector at Baksan," arXiv:0908.1466 [hep-ph].

37. O. Adriani et al., "An anomalous positron abundance in cosmic rays with energies 1.5-100GeV," Nature 458 (2009) 607-609, arXiv:0810.4995.

38. J. Chang et al., "An excess of cosmic ray electrons at energies of 300-800GeV," Nature 456 (2008) 362-365.

39. F.-L. Collaboration, "Measurement of Separate Cosmic-Ray Electron and Positron Spectra with the Fermi Large Area Telescope," Phys. Rev. Lett. 108 no. 1, (2012) 011103, arXiv: 1109.0521 [astro-ph.HE].

40. G. Jungman, M. Kamionkowski, and K. Griest, "Supersymmetric dark matter," Phys. Rep. 267 (1996) 195-373, arXiv:hep-ph/9506380.

41. R. Aloisio, P. Blasi, and A. V. Olinto, "Gamma-Ray Constraints on Neutralino Dark Matter Clumps in the Galactic Halo," Astrophys. J. 601 (2004) 47-53, arXiv:astro-ph/0206036.

42. G. Bertone, D. Hooper, and J. Silk, "Particle dark matter: evidence, candidates and constraints," Phys. Rep. 405 (2005) 279-390, arXiv:hep-ph/0404175.

43. A. A. Abdo et al., "Fermi Large Area Telescope First Source Catalog," Astrophys. J. Suppl. 188 (2010) 405-436, arXiv: 1002.2280 [astro-ph.HE].

44. O. Reimer, "On The Origin Of Unidentified EGRET Gamma-Ray Sources," in High Energy Gamma-Ray Astronomy, F. A. Aharonian,

H. J. Volk, and D. Horns, eds., vol. 745 of American Institute of Physics Conference Series, pp. 184-198. 2005. arXiv:astro-ph/0506361.

45. K. Belotsky, A. Galper, and B. Luchkov, "Correlation between regions of star formation and gamma-ray sources," arXiv:0804.2045.

46. V. S. Berezinsky, A. V. Gurevich, and K. P. Zybin, "Distribution of dark matter in the galaxy and the lower limits for the masses of supersymmetric particles," Phys. Lett. B 294 (1992) 221-228.

47. A. V. Gurevich and K. P. Zybin, "The mass of cold dark matter particles and microlensing," Phys. Lett. A 208 (1995) 276-280.

48. A. V. Gurevich, K. P. Zybin, and V. A. Sirota, "Small-scale structure of dark matter and microlensing.," Sou. Phys. Usp. 40 (1997) 869-898.

49. V. Berezinsky, V. Dokuchaev, and Y. Eroshenko, "Small-scale clumps in the galactic halo and dark matter annihilation," Phys. Rev. D 68 (2003) 103003, arXiv:astro-ph/0301551.

50. K. M. Belotsky, A. A. Kirillov, and M. Y. Khlopov, "Investigation of the possibility of unidentified discrete sources of gamma-radiation

identification as clumps of dark matter," in Baksan youth school 2009, pp. 21-30. 2009.

51. T. Ishiyama, J. Makino, and T. Ebisuzaki, "Gamma-ray Signal from Earth-mass Dark Matter Microhalos," Astrophys. J. Lett. 723 (2010) L195-L200, arXiv:1006.3392 [astro-ph.CO].

52. M. R. Buckley and D. Hooper, "Dark matter subhalos in the Fermi first source catalog," Phys. Rev. D 82, (2010) 063501, arXiv: 1004.1644 [hep-ph].

53. K. M. Belotsky, A. A. Kirillov, and M. Y. Khlopov, "Gamma-ray evidences of the dark matter clumps," arXiv: 1212.6087 [astro-ph.HE].

54. K. M. Belotsky, A. A. Kirillov, and M. Y. Khlopov, "Astrophysical manifestations of clumps of cold dark matter," Yad. Fiz. 76 (2013) 506-512.

55. R. J. Scherrer and M. S. Turner, "On the relic, cosmic abundance of stable, weakly interacting massive particles," Phys. Rev. D 33 (1986) 1585-1589.

56. P. Gondolo and G. Gelmini, "Cosmic abundances of stable particles: improved analysis.," Nucl. Phys. B 360 (1991) 145-179.

57. A. D. Dolgov and Y. B. Zeldovich, "Cosmology and elementary particles," Rev. Mod. Phys. 53 (1981) 1-41.

58. К. М. Belotsky et al, "Effects of a new long-range interaction: Recombination of relic heavy neutrinos and antineutrinos," Grav. & Cosm. 11 (2005) 27-33, arXiv: astro-ph/0504621.

59. M. Ю. Хлопов, Основы космомикрофизики. Едиториал УРСС, Москва, пр-т 60-летия Октября, 9, 2004.

60. М. Y. Khlopov and S. G. Rubin, Cosmological Pattern of Microphysics in the In ationary Universe. Kluwer Academic Publishers, P.O. Box 17, 3300 A A Dordrecht, The Netherlands, 2004.

61. J. Ellis et al., "Cosmic ray constraints on the annihilations of relic particles in the galactic halo," Phys. Lett. В 214 (1988) 403-412.

62. M. Kamionkowski and M. S. Turner, "Distinctive positron feature from particle dark-matter annihilations in the galactic halo," Phys. Rev. D 43 (1991) 1774-1780.

63. R. V. Konoplich and M. Y. Khlopov, "Astrophysical constraints on the mass of very heavy stable neutrinos," Phys. of Atom. Nucl. 57 (1994) 425-431.

64. J. Diemand, B. Moore, and J. Stadel, "Earth-mass dark-matter haloes as the first structures in the early Universe," Nature 433 (2005) 389-391, arXiv:astro-ph/0501589.

65. D. Merritt et al, "Empirical Models for Dark Matter Halos. I. Nonparametric Construction of Density Profiles and Comparison with

Parametric Models," Astron. J. 132 (2006) 2685-2700, arXiv:astro-ph/0509417.

66. B. Moore et a/., "Cold collapse and the core catastrophe," Mon. Not. R. Astron. Soc. 310 (1999) 1147-1152, arXiv:astro-ph/9903164.

67. J. Diemand and B. Moore, "The Structure and Evolution of Cold Dark Matter Halos," Adv. Sei. Lett. 4 (2011) 297-310, arXiv:0906.4340 [astro-ph.CO].

68. S. Campbell, B. Dutta, and E. Komatsu, "Effects of velocity-dependent dark matter annihilation on the energy spectrum of the extragalactic gamma-ray background," Phys. Rev. D 82 no. 9, (2010) 095007, arXiv:1009.3530 [hep-ph].

69. J. Hisano et al., "Cosmological constraints on dark matter models with velocity-dependent annihilation cross section," Phys. Rev. D 83 (2011) 123511, arXiv:1102.4658 [hep-ph],

70. G. Gamow, "Zur Quantentheorie des Atomkernes," Zeitschrift fur Physik 51 (1928) 204-212.

71. A. Sommerfeld, "Uber die Beugung und Bremsung der Elektronen," Ann. Phys. 403 (1931) 257-330.

72. A. D. Sakharov, "Interaction of the electron and positron in pair production," Zh. Ehksp. Teor. Fiz. 18 (1948) 631-635.

73. J. B. Dent, S. Dutta, and R. J. Scherrer, "Thermal relic abundances of

particles with velocity-dependent interactions," Phys. Lett. B 687 (2010) 275-279, arXiv:0909.4128 [astro-ph.CO].

74. J. Zavala, M. Vogelsberger, and S. D. M. White, "Relic density and CMB constraints on dark matter annihilation with Sommerfeld enhancement," Phys. Rev. D 81 no. 8, (2010) 083502, arXiv:0910.5221 [astro-ph.CO].

75. J. L. Feng, M. Kaplinghat, and H.-B. Yu, "Sommerfeld enhancements for thermal relic dark matter," Phys. Rev. D 82 no. 8, (2010) 083525, arXiv:1005.4678 [hep-ph],

76. T. R. Slatyer, N. Toro, and N. Weiner, "The Effect of Local Dark Matter Substructure on Constraints in Sommerfeld-Enhanced Models,"

arXiv:1107.3546 [hep-ph].

77. J. Zavala et ai, "Cosmic X-ray and gamma-ray background from dark matter annihilation," Phys. Rev. D 83 no. 12, (2011) 123513, arXiv:1103.0776 [astro-ph.CO],

78. K. M. Belotsky et al, "May heavy neutrinos solve underground and cosmic-ray puzzles?," Phys. of Atom. Nucl. 71 (2008) 147-161, arXiv:hep-ph/0411093.

79. J. R. Primack, D. Seckel, and B. Sadoulet, "Detection of cosmic dark matter," Annu. Rev. Nucl Part. Set. 38 (1988) 751-807.

80. "http: //home. thep. lu. se/~torbjorn/Pythia. html.".

81. W. B. Atwood et al., "The Large Area Telescope on the Fermi Gamma-Ray Space Telescope Mission," Astrophys. J. 697 (2009) 1071-1102, arXiv:0902.1089 [astro-ph.IM].

82. K. G. Begeman, A. H. Broeils, and R. H. Sanders, "Extended rotation curves of spiral galaxies - Dark haloes and modified dynamics," Mon. Not. R. Astron. Soc. 249 (1991) 523-537.

83. A. Burkert, "The Structure of Dark Matter Halos in Dwarf Galaxies," Astrophys. J. Lett. 447 (1995) L25, arXiv: astro-ph/9504041.

84. J. F. Navarro, C. S. Frenk, and S. D. M. White, "A Universal Density Profile from Hierarchical Clustering," Astrophys. J. 490 (1997) 493, arXiv:astro-ph/9611107.

85. J. Einasto, "Dark Matter: Early Considerations," in Frontiers of Cosmology, A. Blanchard k, M. Signore, ed., p. 241. 2005. arXiv:astro-ph/0401341.

86. A. A. Abdo et al, "Fermi Large Area Telescope Measurements of the Diffuse Gamma-Ray Emission at Intermediate Galactic Latitudes," Phys. Rev. Lett. 103, (2009) 251101, arXiv:0912.0973 [astro-ph.HE].

87. K. M. Beiotsky, M. Y. Khlopov, and K. I. Shibaev, "Monochromatic Neutrinos from the Annihilation of Fourth-Generation Massive Stable Neutrinos in the Sun and in the Earth," Phys. of Atom. Nucl. 65 (2002) 382-391.

88. G. Servant and T. M. P. Tait, "Is the lightest Kaluza-Klein particle a viable dark matter candidate?," Nucl. Phys. B 650 (2003) 391-419, arXiv:hep-ph/0206071.

89. E. A. Baltz and D. Hooper, "Kaluza Klein dark matter, electrons and gamma-ray telescopes," J. Cosmol. Astropart. Phys. 7 (2005) 1, arXiv:hep-ph/0411053.

90. K. M. Belotsky, M. Y. Khlopov, and K. I. Shibaev, "Composite dark matter and its charged constituents," Grav. & Cosm. 12 (2006) 93-99, arXiv:astro-ph/0604518.

91. M. Y. Khlopov, "Composite Dark Matter from 4-th Generation," Pis'ma Zh. Ehksp. Teor. Fiz. 83 (2006) 3-6.

92. K. M. Belotsky and A. M. Galper, "DM clumps as discrete sources of gamma-radiation," arXiv:astro-ph/0507118.

93. A. M. Galper et al., "Status of the GAMMA-400 Project," arXiv:1201.2490 [astro-ph.IM].

94. J.-M. Casandjian and I. A. Grenier, "A revised catalogue of EGRET 7-ray sources," Astron. & Astrophys. 489 (2008) 849-883,

arXiv:0806.0113.

95. V. Springel et al, "The Aquarius Project: the subhaloes of galactic haloes," Mon. Not. R. Astron. Soc. 391 (2008) 1685-1711, arXiv:0809.0898.

96. S. K. Lee, S. Ando, and M. Kamionkowski, "The gamma-ray-flux Probability Distribution Function from galactic halo substructure," J. Cosmol. Astropart. Phys. 7 (2009) 7, arXiv: 0810.1284.

97. S. M. Koushiappas, A. R. Zentner, and A. V. Kravtsov, "Distribution of annihilation luminosities in dark matter substructure," Phys. Rev. D 82 no. 8, (2010) 083504, arXiv:1006.2391 [astro-ph.HE].

98. M. Ackermann et al, "Search for Dark Matter Satellites Using Fermi-LAT," Astrophys. J. 747 (2012) 121, arXiv: 1201.2691 [astro-ph.HE].

99. M. C. Begelman, R. D. Blandford, and M. J. Rees, "Theory of extragalactic radio sources," Rev. Mod. Phys. 56 (1984) 255-351.

100. M. J. Rees, "Black Hole Models for Active Galactic Nuclei," Ann. Rev. Astron. Astrophys. 22 (1984) 471-506.

101. V. I. Dokuchaev, "Birth and life of massive black holes," Sov. Phys. Usp. 34 (1991) 447-470.

102. A. Dolgov and J. Silk, "Baryon isocurvature fluctuations at small scales and baryonic dark matter," Phys. Rev. D 47 (1993) 4244-4255.

103. V. I. Dokuchaev and Y. N. Eroshenko, "A Stochastic Model for Correlations between Central Black Hole Masses and Galactic Bulge Velocity Dispersions," Ast. Lett. 27 (2001) 759-764,

arXiv:astro-ph/0202019.

104. V. I. Dokuchaev and Y. N. Eroshenko, "Origin of correlations between central black-hole masses and Galactic bulge velocity dispersions," Astronomical and Astrophysical Transactions 22 (2003) 727-730, arXiv:astro-ph/0209324.

105. V. I. Dokuchaev, Y. N. Eroshenko, and S. G. Rubin, "Early formation of galaxies induced by clusters of black holes," Astronomy Reports 52

(2008) 779-789, arXiv:0801.0885.

106. A. D. Dolgov, M. Kawasaki, and N. Kevlishvili, "Inhomogeneous baryogenesis, cosmic antimatter, and dark matter," Nucl. Phys. B 807

(2009) 229-250, arXiv:0806.2986 [hep-ph],

107. Y. B. Zel'dovich and I. D. Novikov, "The Hypothesis of Cores Retarded during Expansion and the Hot Cosmological Model," Sov. Astron. J. 10 (1967) 602-603.

108. S. Hawking, "Gravitationally collapsed objects of very low mass," Mon. Not. R. Astron. Soc. 152 (1971) 75.

109. B. J. Carr, "The Primordial black hole mass spectrum," Astrophys. J. 201 (1975) 1-19.

110. M. Y. Khlopov and A. G. Polnarev, "Primordial Black Holes As A Cosmological Test Of Grand Unification," Phys. Lett. B 97 (1980) 383-387.

111. J. D. Barrow and M. S. Turner, "Baryosynthesis And The Origin Of Galaxies," Nature 291 (1981) 469-472.

112. J. R. Bond, J. Silk, and E. W. Kolb, "The generation of isothermal perturbations in the very early universe," Astrophys. J. 255 (1982) 341-360.

113. M. Fukugita and V. A. Rubakov, "A Possible Mechanism Of Generating Almost Isothermal Baryon Density Perturbations," Phys. Rev. Lett. 56 (1986) 988.

114. A. D. Dolgov et al., "A cosmological model of the baryon island," Sov. Phys. JETP 94 (1988) 1-14.

115. L. A. Kofman and A. D. Linde, "Generation of Density Perturbations in the Inflationary Cosmology," Nucl. Phys. B282 (1987) 555.

116. L. A. Kofman and D. Y. Pogosian, "Nonflat Perturbations In Inflationary Cosmology," Phys. Lett. B 214 (1988) 508-514.

117. A. D. Dolgov and D. P. Kirilova, "Baryon charge condensate and baryogenesis," J. Moscow Phys. Soc. 1 (1991) 217-229.

118. M. V. Chizhov and A. D. Dol'gov, "Baryogenesis and large-scale structure of the universe," Nucl. Phys. B 372 (1992) 521-529.

119. J. Yokoyama and Y. Suto, "Baryon isocurvature scenario in inflationary cosmology: A particle physics model and its astrophysical implications," Astrophys. J. 379 (1991) 427-439.

120. A. A. Starobinskij, "Spectrum of adiabatic perturbations in the universe when there are singularities in the inflationary potential.," Sov. Phys. JETP 55 (1992) 489-494.

121. P. Ivanov, P. Naselsky, and I. Novikov, "Inflation and primordial black holes as dark matter," Phys. Rev. D 50 (1994) 7173-7178.

122. J. Yokoyama, "Chaotic new inflathion and formation of primordial black holes," Phys. Rev. D 58 (1998) 083510, arXiv: astro-ph/9802357.

123. K. Jedamzik, "Primordial black hole formation during the QCD epoch," Phys. Rev. D 55 (1997) 5871-5875, arXiv:astro-ph/9605152 [astro-ph].

124. K. Jedamzik, "Could MACHOS be primordial black holes formed during the QCD epoch?," Phys. Rep. 307 (1998) 155-162,

arXiv:astro-ph/9805147 [astro-ph] .

125. M. Crawford and D. N. Schramm, "Spontaneous generation of density perturbations in the early universe," Nature 298 (1982) 538-540.

126. S. W. Hawking, I. G. Moss, and J. M. Stewart, "Bubble Collisions in the Very Early Universe," Phys. Rev. D 26 (1982) 2681.

127. S. Dodelson, Modern cosmology. Academic Press, 525 B Street, Suite 1900, San Diego, California 92101-4495, USA, 2003.

128. H. Kodama, M. Sasaki, and K. Sato, "Abundance Of Primordial Holes Produced By Cosmological First Order Phase Transition," Prog. Theor. Phys. 68 (1982) 1979.

129. D. La and P. J. Steinhardt, "Bubble Percolation in Extended Inflationary Models," Phys. Lett. B 220 (1989) 375.

130. I. G. Moss, "Singularity formation from colliding bubbles," Phys. Rev. D 50 (1994) 676-681.

131. R. V. Konoplich et al, "Black hole production in first order phase transitions in the Universe," Sov. Pis'ma Astron. J. 24 (1998) 1.

132. R. V. Konoplich et al, "Formation of black holes in first-order phase transitions as a cosmological test of symmetry-breaking mechanisms," Phys. of Atom. Nucl. 62 (1999) 1593-1600.

133. I. Dymnikova et al, "Quasilumps from First Order Phase Transitions," Grav. & Cosm. 6 (2000) 311-318, arXiv:hep-th/001012(> [hep-th].

134. M. Y. Khlopov, S. G. Rubin, and A. S. Sakharov, "Primordial structure of massive black hole clusters," Astropart. Phys. 23 (2005) 265-277, arXiv:astro-ph/0401532.

135. G. Dvali and S. Kachru, "New Old Inflation," arXiv:hep-th/0309095.

136. J. J. Blanco-Pillado et al, "Racetrack Inflation," J. High Energ. Phys. 11 (2004) 63, arXiv : hep-th/0406230.

137. A. Dolgov et al, "Baryogenesis during reheating in natural inflation and comments on spontaneous baryogenesis," Phys. Rev. D 56 (1997) 6155-6165, arXiv:hep-ph/9610405.

138. A. A. Starobinsky, "Stochastic de Sitter (inflationary) Stage in the Early Universe," in Field Theory. Quantum Gravity and Strings, H. J. de Vega and N. Sánchez, eds., vol. 246 of Lecture Notes in Physics, Berlin Springer Verlag, p. 107. 1986.

139. К. А. Бронников, С. Г. Рубин, Лекции по гравитации и космологии. Московский инженерно-физический институт (государственный университет), Москва, Каширское ш. 31, 2008.

140. S. G. Rubin, "Massive Primordial Black Holes in Hybrid Inflation," arXiv:astro-ph/0511181.

141. К. M. Belotsky et at, "Black hole clusters in our Galaxy," Grav. & Cosm. 17 (2011) 27-30.

142. К. M. Belotsky et al, "Clusters of black holes as point-like gamma-ray sources," Astropart. Phys. 35 (2011) 28-32.

143. V. I. Dokuchaev et al, "Mechanism for the suppression of intermediate-mass black holes," Sov. Astron. Lett. 36 (2010) 773-779, arXiv:astro-ph.CO/10-10.5325 [astro-ph.CO].

144. B. J. Carr et al, "New cosmological constraints on primordial black holes," Phys. Rev. D 81 (2010) 104019, arXiv:0912.5297 [astro-ph.CO].

145. J. L. Spitzer and W. C. Saslaw, "On the Evolution of Galactic Nuclei," Astrophys. J. 143 (1966) 400-419.

146. Y. B. Zeldovich et al, "Primordial black holes and the deuterium problem," Soviet Astronomy Letters 3 (1977) 110-112.

147. M. Ю. Хлопов, В. M. Чечеткин, "Антипротоны во Вселенной как космологический тест великого объединения," Физ. элем, частиц и атом . ядра 18 (1987) 627-677.

148. C. Winkler et al., "The integral mission," Astron. & Astrophys. 411 (2003) L1-L6.

149. R. A. Cameron et a/., "Operation and performance of the OSSE instrument," in NASA Conference Publication, C. R. Shrader,

N. Gehrels, &; B. Dennis, ed., vol. 3137 of NASA Conference Publication, pp. 3-14. 1992.

150. IceCube Collaboration, R. Abbasi et a/., "Search for Point Sources of High Energy Neutrinos with Final Data from AMANDA-II," Phys. Rev. D 79 (2009) 062001, arXiv: astro-ph/0809.1646 [astro-ph],

151. Super-Kamiokande Collaboration, E. Thrane et ai, "Search for Astrophysical Neutrino Point Sources at Super-Kamiokande," Astrophys. J. 704 (2009) 503-512, arXiv:astro-ph.HE/0907.1594 [astro-ph.HE].