基于未来 21cm 信号对暗物质能注入的约束：针对轴子类粒子的应用

宇宙黎明的红移 21cm 信号预计将提供对早期宇宙天文学和宇宙学的前所未见见解。本文简要概述了衰变暗物质如何在第一批星系出现前加热类星介质，并在 21cm 功率谱上留下独特的痕迹。我们讨论了首次对 Hydrogen Epoch of Reionization Array 望远镜（HERA）灵敏度的 Fisher 矩阵预测，认为 HERA 可将此类 cosmology 约束提高最高可达三个数量级。在本文献辑中，我们在轴子类粒子（ALP）与光子耦合的平面上投射这些未来边界。我们关注约 10 keV 至 1 MeV 范围内的 ALP 质量，其中 21cm 信号功率谱探测器预计会在其他任何当前暗物质搜索中取得更好的结果。这说明 21cm 宇宙学如何有望帮助探索暗物质参数空间的未被探索区域，超出现有天文-粒子和宇宙学实验的探测范围。