Planck 卫星之后的轴子热暗物质界限

我们利用后 Planck 时代的宇宙学观测数据，推导了热产生宇宙轴子的限制。在早期宇宙中，此类轴子贡献于辐射密度，随后贡献于热暗物质组分。通过对未知中微子质量进行边缘化处理，并利用来自 Planck 和 WMAP 的分别关于 CMB 温度和极化的数据、从 SDSS-DR7 提取的晕物质功率谱，以及基于哈勃太空望远镜关键项目样本重新校准后由卡内基哈勃计划发布的本地哈勃膨胀率 $H_0$，我们在 95% 置信水平下发现上限 $m_a < 0.67$ eV。若排除本地 $H_0$ 测量值，该限制略微放宽至 0.86 eV；而仅使用 Planck+WMAP 数据则将轴子质量限制在 1.01 eV，这是首次仅从 CMB 数据获得 $m_a$ 的上限。因此，我们的轴子限制对 Planck 推断的 $H_0$ 与本地测量值之间的张力并不敏感。这与中微子质量总和的上限形成对比，我们发现该上限在结合上述所有观测时为 0.27 eV（95% 置信水平），而仅从 CMB 数据得出则为 0.84 eV。