利用LOFAR对猎犬座I中暗物质湮灭的射电约束

矮星系由暗物质主导，因此是搜寻弱相互作用大质量粒子（WIMPs，暗物质的著名候选者）的有希望目标。WIMPs的湮灭产生超相对论性宇宙线电子和正电子，其在磁场中存在时发出同步辐射。对于典型的磁场强度（几$\mu$G）和$\mathcal O$(GeV–TeV)的WIMP质量，该辐射在数百MHz处达到峰值。在此，我们利用低频阵列（LOFAR）对矮椭球星系猎犬座I的150-MHz射电连续谱辐射的非探测结果，推导对WIMPs湮灭为初态电子-正电子及其他基本粒子-反粒子对的湮灭截面的约束。我们的主要基本假设是宇宙线的输运可用扩散近似描述，因此需要具有小尺度结构的非零磁场强度。特别地，通过采用$\mathcal O(1\,\mu$G)的磁场强度和$\sim 10^{27}~\rm cm^2\,s^{-1}$的扩散系数，我们得到的限值可与费米大面积望远镜（Fermi Large Area Telescope）利用该特定星系的伽马射线观测所设定的限值相媲美。假设s波湮灭且WIMPs占DM密度的100%，我们的基准限值排除了$[2,20]$-GeV质量范围内的若干热WIMP实现。然而，我们提醒，我们的截面限值存在巨大不确定性，我们也对此进行了定量评估。特别是，传播参数或DM晕的变化可使我们的限值在悲观情形下上移数个数量级。