暗时代中由宇宙轴子背景引发的再电离

最近有指出，在暴胀后时期重场的原初衰变会产生相对论性类轴子粒子(ALPs)的宇宙背景，贡献于当今宇宙的额外辐射成分。原初磁场会在暗时代触发这些ALPs转化为亚MeV光子的过程。这一光子流会产生宇宙的早期再电离，在复合总光学深度 $\tau$ 上留下显著印记。利用Planck实验对 $\tau$ 的当前测量以及额外辐射成分 $\Delta N_{\rm eff}$ 的限制，我们对ALP-光子转化施加了强约束。即对于超轻ALPs，我们得到光子-ALP耦合常数 $g_{a\gamma}$ 与磁场强度 $B$ 乘积的上限低至 $g_{a\gamma} B \gtrsim 6 \times 10^{-18} \textrm{GeV}^{-1} \textrm{nG}$。