21 cm 宇宙学对小尺度结构的灵敏性：温暖型暗物质与 neutrino-相互作用暗物质

21 cm 信号从 Cosmic Dawn 到 Reionisation 期间对主导早期宇宙中星体形成过程以及新物理极其敏感。本文聚焦于非冷暗物质（DM）的影响，即对最小黑洞形成具有影响。我们的具体目标是阐明近期射电望远镜如 HERA 是否能够区分以热暖暗物质（WDM）形式的自由流动暗物质，以及因 neutrino-暗物质（$\nu$DM）相互作用导致小尺度密度扰动较大的暗物质。为此，我们首先在两种模型之间以截断尺度为参数进行映射，并确定两种暗物质模型的检测阈值。利用 Fisher 矩阵预测，我们表明当考虑 GeV 级质量暗物质时，$21$ cm 宇宙学可探测 $\sigma_{\nu{\rm DM}}\sim 3\times10^{-35}$ cm$^2$ 级别的 $\nu$DM 相互作用强度。这将允许确认或排除 Lyman-$\alpha$ 数据中近期声称的非零 $\nu$DM 相互作用偏好。此外，我们发现 HERA 无法区分 $\nu$DM 与 WDM。在后者情境下，$\nu$DM 相互作用的检测阈值转化为 WDM 质量最高可达 $m_{\rm WDM}\sim 9$ keV 被 HERA 检测到。