脉冲致密星中的轴子-光子转换：系统性分析、约束与机遇

我们研究了在致密星环境中，将超相对论性轴类粒子（ALPs）转换为光子的磁力学过程，聚焦于核心坍缩超新星（SN）残留物和中子星合并（NSM）等热、瞬态条件下的磁场转换。我们关注了此前被忽视的不确定性，特别是涉及关键转换过程的星表附近 ejected matter 区域所导致的抑制效应。我们推导了转换率的解析表达式，这些表达式揭示了关键参数及其不确定性的影响。我们利用历史上来自 SN~1987A 的伽玛射线数据更新了约束，发现 $g_{a\gamma}<5\times10^{-12}~{\rm GeV}^{-1}$（适用于 $m_a\lesssim10^{-9}$ eV）。我们还预测了未来一次银河级超新星以及 NSM 的灵敏度，假设使用 Fermi-LAT 或类似仪器进行观测。我们区分了仅耦合光子的 ALP（通过Primakoff散射产生）与同时耦合核子的轴子（通过核碰撞辐射产生）。我们忽略了因不确定性大且与碰撞辐射产生方式不一致的介子轴子产生。对于致密星源，我们采用由数值模拟引导的时平均单区模型，以便进行清晰且可重复的参数化研究。