天体物理喷流中暗物质引起的宇宙射线冷却

来自强大活动星系核（AGN）的天体物理喷流最近被提出作为亚 GeV 质量范围内暗物质（DM）的有希望探针。AGN 发射相对论性喷流，将宇宙射线（CR）加速至极高能量，随后它们可与其周围环境相互作用并产生从射电频率到 TeV $\gamma$ 射线的多波长（MW）辐射。如果暗物质由轻粒子组成，它们与 CR 的相互作用可能导致额外的冷却机制，从而改变预期的 MW 辐射。在本文中，我们使用包含 CR 电子与 DM 粒子之间相互作用的多区域轻子喷流模型，分析了 Markarian 421（一个经过充分研究的 AGN）的 MW 谱。我们首次考虑了天体物理喷流动力学中的不确定性，这在之前约束 CR-DM 相互作用时被忽略。通过同时拟合喷流参数和 DM-电子相互作用，我们利用来自 \mkn 的 MW 数据对 DM 诱导的 CR 冷却设定了约束。对于 $1~{\rm MeV}$ 的 DM 质量，我们获得了 $5\sigma$ 上限 $\sigma_\text{DM-e} \lesssim 1 \times 10^{-34}~\text{cm}^2$。我们证明，根据 DM 质量的不同，这比传统方法强约 2--10 倍。这一改进源于确实考虑了来自源的全多波长辐射，而非简化的方法。恰当考虑喷流动力学与 DM 相互作用之间的简并性，也是推导 DM 相互作用稳健约束的关键。