由银河系卫星星系丰度给出的速度依赖型暗物质-质子散射界限

我们利用暗能量巡天（Dark Energy Survey）和 Pan-STARRS1 对银河系卫星星系族的最新测量，推断出迄今为止关于暗物质粒子与质子之间速度依赖型相互作用最严格的天体物理界限。我们将动量转移截面建模为相对粒子速度 $v$ 的幂律，带有自由归一化幅度 $\sigma_\text{MT}=\sigma_0 v^n$，以广泛捕捉暗物质-质子散射非相对论有效理论内产生的相互作用。该散射导致早期宇宙中重子与暗物质流体之间的动量和热量转移，最终抹去小物理尺度上的结构，并减少当今承载矮星系的低质量晕的丰度。根据观测与冷无碰撞暗物质范式的一致性，利用一种依赖线性扰动理论最稳健预言的新方法，我们推断出对于质量 $10\ \mathrm{MeV}$ 的暗物质粒子，在 $n=2,4,6$ 的相互作用模型下，$\sigma_0$ 的上限分别为 $1.4\times10^{-23}$、$2.1\times10^{-19}$ 和 $1.0\times10^{-12}\ \mathrm{cm}^2$。这些结果将暗物质-质子散射的观测界限改善了数个数量级，从而为可行的亚 GeV 暗物质候选者提供了重要指引。