利用宇宙黎明时期的 21 厘米信号探测超轻轴子

超轻轴子（ULAs）是一组有前景且引人入胜的暗物质候选者。我们研究了利用即将到来的宇宙黎明 21 厘米涨落测量来探测 ULA 的前景。我们特别关注大尺度 21 厘米功率谱中的速度声学振荡（VAOs），这些特征由长波（$k\sim0.1\,{\rm Mpc}^{-1}$）调制所印记，即暗物质-重子相对速度对产生加热中性氢的恒星所需的小尺度（$k\sim 10-10^3\, {\rm Mpc}^{-1}$）功率的调制。ULA 对小尺度功率的阻尼降低了宇宙黎明时期的恒星形成率，进而导致 VAO 振幅减小。考虑到反馈和前景的不同假设，像 HERA 这样的实验可能对质量高达 $m_{\alpha}\approx 10^{-18}\text{eV}$ 的 ULA 敏感，比当前限制高两个数量级的质量范围。