来自矮椭球星系的费米子暗物质质量的新约束

矮椭球星系因其观测到的高暗物质相空间密度而成为探测费米子暗物质性质的优良系统。在这项工作中，我们回顾、修订并改进了先前的相空间考量，以获得费米子暗物质粒子质量的下界。与先前工作相比结果的精炼特别得益于对星系显著改进的 Jeans 分析。我们讨论了两种获得暗物质质量相空间界限的方法，一种基于泡利原理的模型无关界限，另一种由刘维尔定理的应用导出。作为后一种情况的基准示例，我们推导了热退耦粒子以及（非）共振产生惰性中微子的约束。利用泡利原理，我们给出了模型无关下界 $m \geq 0.18\,\mathrm{keV}$（68% CL）和 $m \geq 0.13\,\mathrm{keV}$（95% CL）。对于相对论退耦的热遗迹，该界限强化为 $m \geq 0.59\,\mathrm{keV}$（68% CL）和 $m \geq 0.41\,\mathrm{keV}$（95% CL），而对于非共振产生的惰性中微子，约束为 $m \geq 2.80\,\mathrm{keV}$（68% CL）和 $m \geq 1.74\,\mathrm{keV}$（95% CL）。最后，将共振产生惰性中微子的相空间界限与来自 X 射线、Lyman-$\alpha$ 和 Big Bang Nucleosynthesis 观测的互补限制进行了比较。