基于暗年代21厘米信号对暗物质湮灭的宇宙学限制

我们研究了暗物质(DM)湮灭对暗年代和宇宙黎明时期全球21厘米信号的影响。21厘米线为研究暗物质提供了一种超越标准宇宙学可观测量的方法。 在标准$\Lambda$CDM框架下，暗年代全球21厘米信号的预期吸收�幅约为$-42$ mK。然而，DM湮灭注入的能量会显著加热和电离中星际介质，可能改变甚至消除这种吸收特征。我们评估了气体的热和电离历史，以推导出一个免受天体物理不确定性的暗年代信号下限，$f_\chi^2 \langle \sigma v \rangle / M_\chi$。在纳入来自未来月球实验和宇宙学参数变化的观测和理论不确定性之后，我们获得了保守的上限$f_\chi^2\langle\sigma v\rangle/M_\chi \lesssim 10^{-27}$ cm^3 s^{-1} GeV^{-1}。该约束对于质量$\lesssim 10$ GeV的暗物质湮灭更强于来自Planck(2018)数据所得的限制。