来自吸积轴子星的射电谱线

类轴子粒子（我们称之为轴子）可以构成缺失的暗物质，并可能形成诸如微团和轴子星之类的子结构。我们获得了银河系中源于其宿主微团的轴子星的质量分布，并发现大量轴子星达到了衰变质量，即由轴子-光子耦合设定的临界质量。达到衰变质量的轴子星可以通过其宿主微团或直接从其宿主微团吸积周围的轴子，随后通过参数共振将它们转化为射电光子。我们通过提出两种场景证明这种吸积提供了可观测的信号：1）背景暗物质通过微团发生的外部吸积，以及2）孤立系统的内部吸积，直接从微团吸积到其核心。发射的射电光子几乎是单色的，能量约为轴子质量的一半。来自此类轴子星的射电谱线信号为搜寻轴子提供了独特的机会，能够克服广泛的射电背景。我们估计了预期的射电谱线通量密度，以在每个轴子质量下约束轴子-光子耦合 $g_{a\gamma\gamma}$，并发现由此产生的谱线通量密度足够强，可以在诸如 LOFAR、FAST、ALMA 和即将建成的 SKA 等射电望远镜中观测到。在 $m_a\simeq 10^{-7} - 10^{-2}\,{\rm eV}$ 的轴子质量范围内，根据轴子星的吸积模型，我们可以将轴子-光子耦合约束至 $g_{a\gamma\gamma} \simeq 10^{-12} - 10^{-11}\,{\rm GeV}^{-1}$，甚至达到 $10^{-13}\,{\rm GeV}^{-1}$。从另一个角度来看，这种射电谱线信号可能是对应质量下存在轴子以及银河系内存在轴子星的强烈暗示。