粒子衰变与来自第一代微晕的21厘米吸收

我们考虑衰变暗物质粒子对来自第一代微晕（质量$M=10^5-10^7\msun$，在$z_{vir}=10$处维里化）的遥远射电亮源光谱中21厘米吸收特征（"21厘米森林"）的影响。我们使用一维自洽流体动力学描述来研究微晕的演化，并追踪其从反转点到维里化的吸收特征。我们发现，在存在衰变暗物质的情况下，微晕的热演化和动力学演化都与无暗物质衰变模型（标准复合）有显著偏差。我们表明，在存在衰变粒子的情况下，21厘米线的光学深度被强烈抑制：对于$M=10^5-10^6\msun$，衰变暗物质沉积在重子气体中的能量率$\xi_{L} = 0.59\times 10^{-25}$ s$^{-1}$（当前能量沉积的上限）使光学深度和等效宽度比标准复合降低了一个数量级。因此，来自衰变暗物质粒子的额外电离和加热几乎"抹去"了$M=10^5-10^6\msun$微晕的吸收特征（当$\xi \simgt 0.3\xi_L$时），从而大大减少了强吸收的数量：例如，在$z\simeq10$处，等效宽度$W_\nu^{obs} \simgt 0.3$ kHz的吸收数量在$\xi/\xi_{L} = 0.3$时减少超过2.5倍，在$\xi/\xi_{L} = 1$时减少超过4.5倍。我们认为"21厘米森林"吸收可能是早期宇宙中存在衰变暗物质的有力探针。