伽马射线天空中的微光引力子

引力子可被观测到的最高能量是多少？我们通过研究银河系磁场中的引力子-光子转换——逆 Gertsenshtein 效应——来回答这一问题。我们发现，在 $\sim 1~\mbox{PeV}$ 以上，有效光子质量增长足够大，以致抑制了转换率。对于亚 PeV 能量，所诱导的光子通量可与 LHAASO 对弥漫 $\gamma$ 射线背景的灵敏度相比拟，但仅当引力子丰度达到 $\Omega_{\text{gw}} h^2_0 \sim 1$ 量级时。未来，得益于对 $\gamma$ 射线背景更好的理解、更大的有效面积与更长的观测时间，具有现实丰度 $\Omega_{\text{gw}} h^2_0 \sim 0.01$ 的亚 PeV 微光引力子可被探测到。我们展示了在重组后超重暗物质衰变的宇宙学动机场景中如何实现如此大的丰度。因此，亚 PeV 能段或许是观测到引力子的最终能量前沿。