木星的伽马射线首次分析与一项新的暗物质搜寻

我们利用费米望远镜12年的数据，提出了首个针对木星的专用$\gamma$射线分析。我们未发现$\gamma$射线辐射的可靠证据，并对木星$\gamma$射线通量设定了约$\sim10^{-9}~$GeV cm$^{-2}\,$s$^{-1}$的上限。我们指出，木星因其较大的表面积（相较于其他太阳系行星）以及较低的核心温度（相较于太阳），是一个有利的暗物质（DM）靶标。这些性质使木星既能俘获也能保留较轻的DM，从而提供了对亚GeV DM的补充探测。因此，我们识别并开展了一项新的木星中DM源$\gamma$射线的搜寻，其中DM湮灭为长寿命粒子，这些粒子可逃逸木星表面并衰变为$\gamma$射线。我们由此将DM-质子散射截面限制到低至约$10^{-40}~$cm$^2$，表明木星比直接探测灵敏达十个数量级。该灵敏度是在介质衰变长度足以逃逸木星以及DM俘获与湮灭间达到平衡的假设下实现的；灵敏度可能因DM模型而降低。我们的工作推动了使用即将到来的MeV望远镜（如AMEGO和e-ASTROGAM）的后续研究。