星际等离子体对光子-轴子振荡引起超新星变暗的影响

我们最近提出了一种光子-轴子振荡机制，作为在没有宇宙加速的情况下使超新星变暗的一种途径。随后有论点指出，星际等离子体可能通过使振荡具有能量依赖性而对这一机制产生不利干扰。本文表明，这种能量依赖性对宇宙中自由电子密度的精确值极其敏感。将电子密度仅降低 4 倍就足以使能量依赖性落入实验界限内。星际介质模型表明，对于红移 z<1，约 97% 的总体积空间充满了密度显著低于平均密度的区域。根据这些模型，我们估计大部分空间中的平均电子密度比基于一半重子均匀分布并电离的估计值至少低 15 倍。因此，光子-轴子振荡的能量依赖性与实验相符，该振荡模型仍然是解释超新星观测的加速宇宙学说的可行替代方案。此外，电子密度确实产生了足够大的等离子体频率，在微波频率以上截断了光子-轴子混合，保护了宇宙微波光子免受轴子转换，并显著放宽了振荡模型所暗示的轴子质量下限。