利用 21cm 信号关闭模糊暗物质的窗口

模糊暗物质（FDM）是一种有充分动机的暗物质（DM）候选者，因其微小质量与较大德布罗意波长抑制了小尺度物质涨落，从而解决了 $\Lambda$CDM 中某些小尺度差异。尽管它已被若干观测排除作为 DM 的单一组分，但在 FDM 参数空间中仍存在一个区域（"FDM 窗口"，$10^{-25}\,\mathrm{eV}\lesssim m_\mathrm{FDM}\lesssim10^{-23}\,\mathrm{eV}$）允许 FDM 占 DM 总量的大部分。本工作中，我们首次研究了占比小于一的 FDM（由超轻轴子构成）在 21cm 信号上的特征及其被 HERA 等 21cm 干涉仪探测的可能性，考虑了与天体物理及宇宙学参数的简并，使用了结合修改版 CAMB 与 21cmFAST 代码的新流程。我们的预测表明，设计性能下的 HERA 将对 FDM 窗口内小至 1% 的 FDM 占比敏感，并将其他质量上的现有界限提升多达一个数量级。