洪恒21cm实验对散射暗物质的灵敏度

暗物质与质子之间的散射可使星际介质温度冷却，加深21cm信号。此类相互作用曾被提议以解释2018年EDGES报告的异常深入的21cm吸收信号。本文探讨了使用洪恒项目检测暗物质-质子散射的潜力。洪恒项目是一项即将进行的月轨卫星实验，旨在测量红移 $11-46$ 范围内的全局21cm信号。我们自洽地对模拟天空温度数据进行前馈建模，同时同时变动天体物理模型和前景模型。我们表明，即使在实验仅在地球和太阳被月球遮蔽时才采集数据的非常保守的观测策略下，洪恒项目在完成五年任务后，还能将当前对暗物质-质子散射截面 $\sigma_0$ 的约束限制为原来的21倍。五年后，对于暗物质质量在0.1 MeV至0.4 GeV范围内的情形，$\sigma_0$ 的前景上限可达 $4 \times 10^{-43} {\rm cm^2}$。即使只观察一个月，仍可期待对当前 $\sigma_0$ 限制实现约3倍的改进。