未来 MeV 望远镜探测弱尺度暗物质的前景
高能物理 - 唯象学
2025-10-09 v4 宇宙学与河外天体物理
星系天体物理
摘要
银河系弱尺度暗物质（DM）粒子湮灭到轻子富集道，不仅通过瞬时辐射产生伽马射线，还产生大量高能电子和正电子，它们随后通过轫致辐射或康普顿逆散射（统称为"次级辐射光子"）发射。虽然瞬时伽马射线集中在高能区，次级辐射落在 MeV 范围，一些即将到来的实验（AMEGO、E-ASTROGAM、MAST...）将探测这一范围。我们研究了这些未来望远镜对弱尺度暗物质的灵敏度，明确聚焦于银河系中心的观测。我们发现它们有潜力探测目前未受约束的暗物质参数空间的广泛区域。具体而言，在相当乐观的配置下，未来 MeV 望远镜可以探测质量高达 TeV 范围的热产生暗物质，或者探测湮灭截面比当前界限小 2 到 3 个数量级的 GeV 暗物质，这正是得益于其对次级辐射的显著灵敏度。我们讨论了天体物理和方法学上的不确定性，并与高能伽马射线实验的探测能力进行了比较。
引用
@article{arxiv.2503.04907,
title = {Prospects of future MeV telescopes in probing weak-scale Dark Matter},
author = {Marco Cirelli and Arpan Kar},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.04907},
year = {2025}
}
备注
25 pages, 9 figures. v2: references added, prepared for SciPost submission. v3: 29 pages, 13 figures; added/extended discussions on propagation, systematic uncertainty, ISRF and gas profiles, statistical approaches; figures improved; Conclusions remain unchanged. v4: updated to the published version