利用轴子直接探测揭示暗物质晕

下一代轴子直接探测实验可能排除或确认轴子作为暗物质的主要来源。我们开发了一个通用的基于似然的框架，用于研究此类实验中的时间序列数据，重点关注暗物质天体物理的作用，以搜寻 QCD 轴子或类轴子粒子的信号。我们说明了在探测到信号的情况下，该似然框架如何用于提取本地暗物质相空间分布的量度，并考虑诸如年调制和引力聚焦（即太阳引力场对暗物质相空间分布的扰动）等效应。此外，我们展示了潜在的暗物质子结构（如冷暗物质流或厚暗盘）如何影响信号。例如，我们发现当整体暗物质晕以 5$\sigma$ 全局显著性被探测到时，人马座星流暗物质成分所 imprint 的独特时间依赖特征，即使仅占本地暗物质密度的几个百分点，也可能以 $\sim$2$\sigma$ 显著性被探测到。一个以 $\sim$50 km$/$s 滞后速度共转的暗盘，若占本地暗物质密度的 $\sim$20$\%$，可能主导信号，而更冷但尚未知的亚结构可能更为重要。我们的似然形式体系及其推导结果，普遍适用于任何基于时间序列的轴子直接探测方法。