基于 JWST 新星光亮度约束的温暖暗物质

我们利用 {\it James Webb 太空站} (JWST) 在红移范围 $z=9-14.5$ 所确定的星系可见光亮度函数，推导温暖暗物质 (WDM) 模型的约束。WDM 宇宙中结构形成的延迟效应，使高红移观测成为限制 WDM 候选粒子质量 $m_\mathrm{x}$ 的强有力探针。通过将这些观测与 {\it 哈勃太空站} (HST) 在红移 $z=4-8$ 所进行的空场调查相结合，我们对astrophysical参数（双幂律星形成效率中的 $\beta$, $\gamma$, $\epsilon_{\mathrm{N}}$, $M_c$，以及高斯亮度-暗物质质量关系中的 $\sigma_{M_{\mathrm{UV}}}$）和 WDM 参数（暗物质粒子质量 $m_\mathrm{x}$）同时施加约束。我们发现，在 $95\%$ 置信水平下，热力学湮灭暗物质粒子质量的新下限为 $m_\mathrm{x} \geq 3.2$ keV。该上限比此前使用 HST 数据得出的最严格结果更为紧密。未来的 JWST 观测可进一步减少观测不确定性并提高此约束。