暗物质耦合辐射：来自银沼系卫星的限制

暗物质（DM）与早期时期相对论粒子之间的相互作用会抑制小尺度的结构形成。具体而言，散射过程将辐射中的热量和动量传递给暗物质，从而最终减少低质量暗物质星系的丰度以及它们所包含的矮星系。本文使用银沼系卫星星系 Population 来推导 DM-光子和 DM-中子散射截面积的限制。我们考虑由 DM 质量（$m_\chi$）和 DM-辐射相互作用截面积（$\sigma_{\chi\text{-}i}$，其中 $i$ 表示靶标物种）参数化的温度无关相互作用。通过要求线性物质功率谱的抑制程度严格小于热再生暖暗物质截止情况下的抑制程度，我们推导出 $m_\chi=1$ MeV 时的 $\sigma_{\chi\text{-}\gamma}<1.98\times10^{-38}\text{cm}^2$ 和 $\sigma_{\chi\text{-}\nu}<3.16\times10^{-38}\text{cm}^2$ 的 $95\%$ 上限。我们对 $\sigma_{\chi\text{-}i}$ 的界限随 $m_\chi$ 线性依赖，当 $m_\chi \gtrsim 1~\mathrm{MeV}$ 时，可比以前的限制提高一个数量级。该限制的质量依赖性在较低质量处趋于 $m_\chi^3$，这是由于 DM 声速效应；在 $m_{\chi}=100~\mathrm{keV}$ 时，我们得到的上限比以前的研究严格了三个数量级。即将到来的矮星系调查将进一步提高类似分析的灵敏度，从而补充实验室和间接探测搜索中对 DM-辐射相互作用的限制。