Reticulum II：粒子暗物质与原初黑洞的限制

Reticulum II (Ret II) 是银河系的一个卫星星系，由于其高质量光度比，成为研究暗物质（DM）本质的首要目标。我们评估了专门的 INTEGRAL 观测活动数据集，以获取来自 Ret II 的 $\gamma$ 射线通量，并将其与 DM 的预期进行比较。在 $25--8000\,\mathrm{keV}$ 的 $\gamma$ 射线波段未探测到 Ret II，我们推导出其通量上限为 $\lesssim 10^{-8}\,\mathrm{erg\,cm^{-2}\,s^{-1}}$。此前报告的 511 keV 谱线未被观测到，我们发现的通量上限为 $\lesssim 1.7 \times 10^{-4}\,\mathrm{ph\,cm^{-2}\,s^{-1}}$。我们构建了原初黑洞（PBH）蒸发、粒子DM的湮灭/衰变以及在这些过程中产生的正电子随后湮灭的能谱模型。我们排除了 Ret II 中的全部 DM 由质量 $\lesssim 8 \times 10^{15}\,\mathrm{g}$ 的单能 PBH 分布构成的可能性。我们对速度平均的 DM 湮灭成 $e^+e^-$ 的截面给出的限制为 $\langle \sigma v \rangle \lesssim 5 \times 10^{-28} \left(m_{\rm DM} / \mathrm{MeV} \right)^{2.5}\,\mathrm{cm^3\,s^{-1}}$。我们得出结论，分析 MeV $\gamma$ 射线波段的孤立目标可以对 DM 性质设定严格的约束，而无需整个银河系的长年数据集，并鼓励对 Ret II 和其他矮星系进行后续观测。