利用未来 MeV 望远镜揭示星系超新星中的轴子信号

银河系核心坍缩超新星 (SNe) 核心中通过 Primakoff 过程产生的类轴子粒子 (ALPs) 可通过与银河系磁场的相互作用转化为 MeV 能量的伽马射线。为评估此类信号的探测前景，我们通过组合假设的仪器响应与真实的背景估计，对下一代 MeV 望远镜进行了灵敏度预测。我们的分析纳入了来自邻近超新星预期 ALP 通量的详细模拟、银河系磁场中能量依赖的转换概率，以及基于先进探测器设计的望远镜角/能量分辨率。背景组分利用当前 MeV 任务的数据进行建模并外推至未来灵敏度区域。我们的模拟表明，具有改进有效面积和能量分辨率的下一代望远镜可在银河中心对 ALP 质量 $m_a < 10^{-9}\,\text{eV}$ 实现低至 $g_{a\gamma} \approx 1.61 \times 10^{-13}\,\text{GeV}^{-1}$ 的光子-ALP 耦合灵敏度。这些结果表明，未来 MeV 任务将探测 ALP 参数空间中尚未被探索的区域，保守估计表明它们可将 $g_{a\gamma}$ 约束到比当前天体物理极限低两个数量级的水平。此类观测将为超轻质量区域的类轴子粒子作为暗物质候选粒子提供迄今为止最严格的检验。