利用 IXPE 对磁星的偏振数据对类轴子粒子的新约束

我们利用对磁星的精密 $X$ 射线偏振研究，推导出了对类轴子粒子（ALPs）的新约束。具体而言，我们利用成像 $X$ 射线偏振探测仪（IXPE）首次探测到来自磁星 4U 0142+61 和 1RXS J170849.0-400910 的偏振 $X$ 射线，对 ALP-光子和 ALP-核子耦合的乘积 $g_{a\gamma}g_{aN}$ 设定了界限，其中 $g_{aN}$ 负责磁星核心中的 ALP 产生，而 $g_{a\gamma}$ 控制磁层中的 ALP-光子转换概率。这些界限对磁星核心温度最为敏感，我们使用 $1\times 10^8$ K 和 $5\times 10^8$ K 两个基准值来推导我们的约束。对于后一种选择，我们的界限与现有来自 CAST（针对 $g_{a\gamma}$）和 SN1987A（针对 $g_{aN}$）组合的耦合乘积界限具有竞争力。我们倡导在 $2~-~8~$keV 光谱窗口的高端进行更精确和广泛的观测活动，因为此处 ALP 诱导的偏振最强。我们进一步倡导对具有强磁场的年轻、炎热、近地磁星进行硬 $X$ 射线偏振研究。