轴子星的光学透镜效应：射电天体测量的观测前景

轴子与类轴子粒子（ALPs）是动机最为充分的暗物质（DM）候选者之一。在某些情形下，早期宇宙中的大轴子涨落可坍缩形成称为轴子团块的致密构型。最致密的轴子团块是称为振荡子的亚稳态。本文提出一类利用轴子与光子耦合的新观测量。由于该耦合，轴子团块充当非均匀折射光学介质——透镜——导致入射电磁波的异常色散。轴子团块对电磁波的色散明显将此透镜效应与引力透镜区分开。经过背景射电源前方的轴子团块充当透镜，导致视位置偏移，有望被即将建成的平方公里阵列（SKA）的高精度射电天体测量任务发现。我们讨论了 SKA 在多种轴子晕模型下对透镜效应的灵敏度。虽然引力微透镜巡天已对以非发光天体形式存在的 DM 数量施加了强约束，但未能对质量区间 $[10^{-14}, 10^{-11}] M_\odot$ 内的天体做到这一点。我们发现，在广阔参数空间中，SKA 将对微透镜巡天当前未约束的质量区间内的振荡子光学透镜效应敏感。