利用NuSTAR星系观测探测轴子-电子耦合

我们利用NuSTAR望远镜指向M82、M87和M31星系的数据，搜索存在与电子和光子耦合的超轻轴子。我们聚焦于恒星中的轴子产生的电子轫致辐射和康普顿散射，对目标星系中的恒星族群求和计算轴子光度。然后，我们计算这些轴子在每个星系磁场中转换为光子产生的硬X射线信号，该磁场从宇宙学磁流体动力学模拟中的类比星系推断得出。分析NuSTAR在约20到70 keV指向这些星系的数据，我们未发现轴子证据，并在$m_a \lesssim 10^{-10}$ eV时以95%置信度对联合轴子-电子和轴子-光子耦合设定了领先约束$|g_{aee} \times g_{a\gamma\gamma}| \lesssim 8.3 \times 10^{-27}$ GeV$^{-1}$，其中M82提供了最严格的约束。