47 Tucanae 白矿星冷却约束对轴子的限制

我们分析了白矿星在全球星团 47 Tucanae 中的冷却过程，以寻找轴子辐射影响冷却速率的证据。如果轴子存在且与电子耦合，那么轴子可以通过电子脱轨辐射在白矿星电子退压核中产生相当数量的轴子。这些轴子的辐射将为白矿星提供额外的冷却机制，从而影响冷却速率，此前也有基于观察到的银河盘和银河 Halo 中异常冷却现象提出的轴子暗示。我们进行了考虑轴子脱轨辐射导致的额外能量损失的白矿星冷却演化模拟，构建了一套针对不同轴子-电子耦合常数、白矿星质量和信封厚度的冷却模型。这些冷却模型通过对 47 Tucanae 中白矿星的观测（来自哈勃太空站）进行无箱化似然分析进行比较。该分析找到的最优模型对应于无轴子辐射且信封较厚的情形，我们在 95% 置信水平下给出轴子-电子耦合的新界限：$g_{aee} \leq 0.81 \times 10^{-13}$。这一结果改进了该耦合参数的以往白矿星冷却界限，并排除了银河白矿星异常冷却暗示所偏好的参数范围。