利用非弹性暗物质复兴 MeV–GeV 间接探测

若质量低于 $\sim 10 \ \text{GeV}$ 的热遗迹暗物质在复合时期附近到可见粒子的湮灭未被压低，则会被宇宙微波背景数据排除。通常避免此限制的模型构建手段是在低速度极限下动力学压低湮灭率，从而导致晚期间接探测信号前景暗淡。在本工作中，我们研究了一类宇宙学上可行的亚 GeV 热遗迹，其在广泛参数空间内具有可被现有及拟建望远镜探测到的晚期湮灭率。我们研究了一个非弹性暗物质的代表性模型，其具有稳定态 $\chi_1$ 与略重的激发态 $\chi_2$，后者的丰度在复合前被热耗尽。由于银河系中暗物质的动能远大于复合期间， $\chi_1 \chi_1 \to \chi_2 \chi_2$ 上散射可有效再生一个宇宙学上长寿命的银河系 $\chi_2$ 群体，其随后与 $\chi_1$ 的共湮灭产生 $\sim 1 \ \text{MeV} - 100 \ \text{MeV}$ 能段可观测的伽马射线。我们发现拟建的 MeV 伽马射线望远镜，如 e-ASTROGAM、AMEGO 和 MAST，将对该类模型中的大部分热遗迹参数空间敏感，从而在加速器或直接探测实验出现信号时实现发现与模型区分。