原始引力波作为暗物质间接探测的补充探针

我们提出了一种通过气动学原始引力波 (GW) 测量来探测暗物质 (DM) 的新方法，强调其与传统间接探测的互补性。在如早期物质主导 (EMD) 场景中，热力学 DM 剩余浓度被稀释，然后通过非热产生方式补充，留下原始 GW 谱的特征性痕迹，导致 GW 幅值在频率上呈现依赖性抑制。通过分析信噪比 (SNR) 并采用 Fisher 预测，我们表明即将到来的 GW 实验具有良好的潜力来探测涉及 DM 质量和湮灭截面积的参数空间。我们指出，例如 LISA 将对 DM 质量范围 $[2\times 10^2-10^5]$ GeV 的 DM 具有敏感性。此外，我们识别出 GW 任务的灵敏度范围与未来间接搜索（如 CTA 采用伽马射线、ANTARES、KM3NeT 采用中子）的投射范围存在显著重叠。在这些感兴趣的重叠区域，我们预测 GW 实验以估计测量精度。例如，质量为 $10^5$ GeV 且湮灭截面为 $10^{-24}~{\rm cm}^3{\rm /s}$ 的 DM，质量为 $10^4$ GeV 且湮灭截面为 $2\times10^{-25}~{\rm cm}^3{\rm /s}$ 的 DM 落在 CTA 的投射范围内。我们发现，前者可通过 ET 以约 $\sim 1\%$ 不确定性进行探测，后者可通过 $\mu$-ARES 以约 $\sim 7\%$ 不确定性进行探测。同样，质量为 $10^5$ GeV 且截面为 $10^{-23}~{\rm cm}^3{\rm /s}$ 的 DM 落在 ANTARES 和 KM3NeT 的投射范围内，可通过 ET 以约 $\sim 1\%$ 不确定性进行探测。