磁化宇宙中的轴子-光子转换：对全球 21-cm 信号的影响

实验探测全球再电离时代特征 (EDGES) 报告的来自宇宙黎明时代的异常全球 21-cm 信号 $(T_{21})$ 可能暗示着超越标准模型的新物理。在原始磁场 (PMFs) 存在下，类轴子粒子 (ALPs) 共振转换为光子可能是一个可行的解决方案。然而，PMFs 的强度会随时间变化，因为它们可以通过双极扩散和湍流衰减而衰减。因此，PMFs 可以将其能量耗散到星系际介质 (IGM) 中，这可以改变全球 21-cm 信号。我们同时考虑了 IGM 的磁加热和 ALPs 的共振转换，以推导出耦合强度 $(g_{a\gamma})$ 和磁场强度 $(B_n)$ 的物理动机上限。我们的研究结果表明，对于 $B_n= 0.1\,\rm nG$，需要 $g_{a\gamma}B_n\lesssim (3.6\times 10^{-4}-3\times 10^{-3})$ 才能恢复标准的 $T_{21}=-156\,\rm mK$，而更深的吸收 $-500$ mK 将上限推高至 $g_{a\gamma}B_n\lesssim (6.5\times 10^{-4}-5.7\times 10^{-3})$。