21厘米信号对暗物质衰变的灵敏度

来自宇宙黎明时期的红移21厘米信号有望为早期宇宙天体物理与宇宙学提供前所未有的见解。本文探讨了暗物质如何在首批星系形成之前加热星系际介质，从而在21厘米功率谱中留下独特印记。我们首次针对氢再电离纪元阵列(HERA)望远镜对暗物质衰变的灵敏度给出了专门的费雪矩阵预测。我们表明，在1000小时观测下，HERA有潜力将当前对暗物质衰变寿命的宇宙学限制提高至多三个数量级。即使在由早期形成、无金属星系产生强X射线辐射的极端情形下，对衰变寿命的约束也将提高至多两个数量级。总体而言，对于衰变为$e^+e^-$的暗物质，HERA将改善质量低于$2$ GeV$/c^2$的现有极限；对于衰变为光子的情形，则改善质量低于几 MeV$/c^2$的极限。