基于同步辐射辐射对极重衰变暗物质的天体物理学约束

如果宇宙学暗物质 (DM) 与标准模型 (SM) 场耦合，它可以在高能硬过程中迅速衰变为 SM 态，随后簇射并强子化，在较低能量下产生包括 $e^\pm$、$\gamma$、$p^{\pm}$ 和 $\nu\bar{\nu}$ 在内的稳定粒子。如果 DM 粒子非常重，由于 Klein-Nishina 截面抑制，高能 $e^\pm$ 优先通过同步辐射损失能量，这反过来又可能具有异常高的能量。在这里，我们通过研究环境银河磁场中产生的 $e^\pm$ 的同步辐射，提出了此前未被探索的、直至普朗克尺度的重衰变暗物质约束。具体而言，我们探讨了由此产生的对 DM 衰变宽度的约束对以下因素的敏感性： 不同 SM 衰变通道； 银河磁场构型； 文献中提出的各种不同 DM 密度分布。我们发现，当 DM 足够重时，尤其是当质量超过 $10^{12}\text{ GeV}$ 时，来自同步辐射分量的约束补充并改进了针对瞬发辐射的极高能宇宙射线和伽马射线天文台的约束。