Cosmological WIMPs, Higgs Dark Matter and GLAST
对于未来的伽玛射线观测站，如GLAST，测量弥散伽玛射线的河外背景（EGBR）可能是最具挑战性的任务之一。这是因为任何测定都将取决于银河漫射和天体前景以及点源的精确相减。然而，EGBR可能包含非常丰富的信息，在宇宙学距离的宇宙高能伽马射线源。我们专注于GLAST检测EGBR中暗物质信号的能力。我们提出了通用的热WIMP和惰性希格斯双重模型的灵敏度。此外，我们讨论了天体物理学和粒子物理学的各个方面，决定了信号的形状和强度，如暗物质晕属性和不同的暗物质候选人。其他可能的EGBR源也进行了讨论，如未解决的活动星系核，并视为背景。
2007-07-27 astro-ph hep-ph
A Monte Carlo Study of the Irreducible Background in the EGRET Instrument
扩散的河外伽马射线背景（EGRB）是由不同的研究小组从康普顿伽马射线天文台（CGRO）的高能伽马射线实验望远镜（EGRET）仪器的观测中得出的。衍生的EGRB由伽马射线组成，这些伽马射线可能来自天体物理成分，例如来自未解决的河外点源（耀变体，正常星系等），真正的河外扩散发射，来自银河系和其他天体源的错误扩散信号，以及由于EGRET仪器中宇宙射线（CR）相互作用产生的伽马射线而产生的不可约的仪器背景。利用GLAST（Gamma Ray Large Area Space Telescope）模拟和重建软件，研究了GLAST大天区望远镜中不可约仪器背景的星等。我们重新调整我们的研究结果的EGRET和目前的初步结果，我们的研究及其对目前估计的EGRB的影响。
2007-06-01 astro-ph
Angular Signatures of Dark Matter in the Diffuse Gamma Ray Background
在我们银河系的光环和宇宙中的其他地方湮灭的暗物质预计将产生一个弥漫的伽马射线通量，可能通过下一代基于卫星的实验（如GLAST）观察到。在这篇文章中，我们研究了暗物质在这种辐射的角分布，特别是确定性的签名。关于河外贡献，我们讨论了太阳系相对于宇宙学静止系的运动的影响，以及由于我们本地宇宙的结构而引起的各向异性。对于来自我们自己的星系晕中的暗物质的γ射线通量，我们讨论了太阳系的偏移位置、康普顿-Getting效应、银河系晕的非球面性以及附近子结构的特征对γ射线通量的影响。我们探讨了GLAST卫星探测这些特征的前景，发现如果EGRET观测到的弥散伽马射线背景中有10%或更多是暗物质湮灭的结果，那么GLAST应该对次百分比水平的各向异性敏感。这种精确度足以检测出本文所讨论的许多（如果不是全部）签名。
2007-06-18 astro-ph hep-ph
Future GLAST observations of Supernova remnants and Pulsar Wind Nebulae
壳型超新星遗迹（SNRs）长期以来一直被认为是超相对论性粒子的聚集地，它们在超新星激波中通过扩散激波加速机制被加速。电子存在的实验证据高达~100 TeV的能量首先由硬X射线同步辐射的检测提供，例如在年轻的SNR SN 1006的外壳中。此外，从理论上说，壳型超新星遗迹一直被认为是银河系中质子--宇宙射线--的主要加速器;然而，这一过程的确切证据仍然缺失。脉冲星风星云（Pulsar Wind Nebulae，PWN）--围绕年轻恒星的弥散结构--是另一类已知的银河系中粒子加速的天体，同样是通过硬同步加速器X射线的探测，如蟹状星云。100 MeV以上的伽马射线提供了加速过程的直接途径。GLAST大面积望远镜将在30 MeV至300 GeV的能量范围内运行，并将在以前探索得相当少的能带中提供出色的灵敏度、角度和能量分辨率。我们将描述用GLAST研究这些银河系粒子加速器的前景。
2007-09-20 astro-ph
On the origin of the diffuse gamma-ray background radiation
我们发现，逆康普顿散射的宇宙微波背景和星光光子的宇宙射线电子在星际和星系间的空间很好地解释了光谱和强度的漫射伽马射线背景辐射（GBR），这是测量的EGRET船上的康普顿伽马射线天文台（CGRO）在远离银河系盘和中心的方向。伽马射线大面积空间望远镜（GLAST）将能够从河外伽马射线中分离出银河前景，并对理论进行严格的测试。
2007-04-08 astro-ph
The Spectral Index Distribution of EGRET Blazars: Prospects for GLAST
伽玛射线暴耀变体的GeV能量的光谱指数的内在分布是确定未解决的耀变体对弥漫的河外伽玛射线背景的贡献的光谱形状的关键输入，以及耀变体发射理论的重要检验。我们提出了一个最大似然法确定固有的光谱指数分布（ISID）的人口的伽马射线发射器占误差测量的个人光谱指数，我们将其应用到EGRET耀变体。我们发现EGRET blazars最可能的高斯ISID的平均值为2.27，标准差为0.20。我们还发现一些迹象表明，FSRQs和BL Lac可能有不同的ISID（BL Lac更难）。我们还测试光谱指数硬化与耀变体，我们没有找到证据。最后，我们产生模拟GLAST光谱指数数据集，并进行相同的分析。由于可分辨的耀变体的数量要大得多，随着统计数据的改进，GLAST数据将帮助我们以更高的精度确定ISIDS。如果BL Lac和FSRQ的ISID之间存在任何差异，或者blazar在静止和燃烧状态下的ISID之间存在任何差异，GLAST数据将足以以优于3 sigma的显著性分离这些ISID。
2007-04-18 astro-ph
What can GLAST say about the origin of cosmic rays in other galaxies ?
20 MeV至300 GeV波段的伽马射线与来自无线电和X射线波段的数据结合使用，为研究我们的姐妹星系仙女座星系和麦哲伦星云中宇宙射线的起源提供了强有力的工具。伽马射线大面积空间望远镜（GLAST）将在空间上分辨这些星系，并测量宇宙射线与其中的气体和尘埃碰撞产生的漫射伽马辐射的光谱和强度。对仙女座星系的观测将提供一个像银河系这样的螺旋星系的外部视角。对麦哲伦云的观测将使我们能够研究矮不规则星系中的宇宙射线，在矮星系中，禁闭肯定是不同的，大质量恒星的形成速率要大得多。
2000-03-27 astro-ph
The Origin of Cosmic Rays and the Diffuse Galactic Gamma-Ray Emission
宇宙射线与星际气体和光子的相互作用产生了弥散的伽马射线辐射。在这次演讲中，我们将回顾目前对这种漫发射的理解及其与宇宙射线起源问题的关系。我们将讨论尚未解决的问题以及计划于2006年启动的GLAST可能取得的进展。
2001-10-29 astro-ph
High-Energy Gamma Rays from Neutron Stars in Supernova Remnants: From EGRET to GLAST
康普顿伽马射线天文台的EGRET在超新星遗迹中至少探测到三颗E> 100 MeV的超新星。由于统计数据有限，在EGRET数据中搜索其他卫星的努力没有成功。一个例子是最近发现的射电脉冲星J2229 + 6114，在那里，使用几种不同方法搜索EGRET数据的努力未能找到脉动的重要证据。与EGRET相比，GLAST大面积望远镜（LAT）将具有更大的有效面积和更窄的点扩散函数。此外，它的视场将比EGRET大4倍以上，LAT将进行扫描以避免被地球掩星，从而大大增加探测到的光子总数。来自脉冲星候选者的更大的光子速率和更好的对弥漫星际发射的区分将增强脉动搜索的灵敏度。这些改进也提供了解决点源从扩展发射在一些SNR定义EGRET源与SNR的关联的性质的前景。此外，使用GLAST LAT的工作将受益于正在进行的多波长研究（例如，RX 1836.2 + 5925），为伽马射线研究提供特定的候选靶点。
2001-12-21 astro-ph
Observations of the Isotropic Diffuse Gamma-ray Background with the EGRET Telescope
光谱范围为30- 10，000 MeV的各向同性漫射伽马射线背景（IDGRB）在20世纪70年代初首次报道，使用SAS-2仪器进行测量。对康普顿伽马射线天文台（CGRO）上的高能伽马射线实验望远镜（EGRET）在过去4年中记录的数据进行了分析，以提取IDGRB的最佳测量结果。EGRET仪器背景的广泛分析，以证明可以从EGRET数据中提取的未污染的数据集。本文提出了一个高纬星系扩散前景辐射模型，证实了IDGRB的存在。空间和光谱分析，这种背景。此外，在银河系高纬度的点源分析进行，以揭示存在的人口河外源。这个人口的特点进行检查，其通量分布模型的报告。问题是否是由未解决的点源的IDGRB使用波动分析解决。最后，未来可能的伽马射线天文学的方向进行检查，通过模拟未来的伽马射线望远镜：伽马射线大面积空间望远镜（GLAST）。描述了GLAST基线设计，并对其科学性能进行了评估。该望远镜有能力探测1，000 - 10，000个新的河外源，并考虑了对IDGRB研究的可能影响。
2002-01-30 astro-ph
Fitting the Gamma-Ray Spectrum from Dark Matter with DMFIT: GLAST and the Galactic Center Region
我们研究GLAST揭示粒子暗物质属性与银河系中心区域的伽马射线观测的潜力。我们提出了完整的GLAST模拟，包括所有已知的伽马射线源，在银河系中心周围的4度区域，除了弥漫的伽马射线背景和暗物质信号。我们介绍DMFIT，一个工具，允许一个适合的伽马射线发射对湮灭的通用粒子暗物质模型和提取信息的质量，归一化和湮灭分支比到标准模型的最终状态。我们评估的影响和系统的影响背景建模和理论先验的重建暗物质粒子属性。我们详细的模拟表明，对于一些动机良好的超对称暗物质设置与一年的GLAST数据，它将不仅可以显着地检测到背景上的暗物质信号，而且还可以估计暗物质质量和其占主导地位的对湮灭模式。
2008-08-19 astro-ph hep-ph
Diffuse inverse Compton and synchrotron emission from dark matter annihilations in galactic satellites
湮灭的暗物质粒子产生的电子和正电子的能量与伽马射线光子的能量大致相当。带电粒子在银河系环境中的逆康普顿和同步加速器过程中基本上失去了所有的能量。我们讨论了银河系的卫星（可能是光学黑暗，很少或没有恒星）的暗物质湮灭的扩散签名，提供了一个尾巴的排放跟踪卫星在其轨道上。逆康普顿过程提供了X射线和伽马射线，可能会看到无线电波长的同步辐射。我们讨论了检测这些信号与当前和未来的观测，特别是EGRET和GLAST的伽马射线的可能性。
2004-03-22 astro-ph
Novel technique for monitoring the performance of the LAT instrument on board the GLAST satellite
伽马射线大面积空间望远镜（GLAST）是一个观测站，旨在进行20 MeV至300 GeV能量范围内的伽马射线天文学研究，并对10 keV至25 MeV的伽马射线暴进行辅助测量。GLAST将于2007年底发射，为研究各种高能天体物理现象打开了一扇新的重要窗口。GLAST的主要仪器是大面积望远镜（LAT），该望远镜使用通常用于对撞机实验的粒子探测器的技术，提供突破性的高能测量。LAT由16个相同的塔组成，每个塔都包含一个对转换跟踪器和一个速观晶体量热计，所有塔都被分段的塑料闪烁体反符合屏蔽所覆盖。仪器的科学回报在很大程度上取决于我们如何准确地了解其性能，以及我们如何监测它并及时纠正潜在的问题。我们报告了一种新的技术，我们正在开发，以帮助在LAT的表征和监测，通过使用分类树的力量，以查明在短时间内记录的数据中的潜在问题。同样的技术也可用于评估潜在仪器问题对LAT整体性能的影响。
2007-06-11 astro-ph
Ultra-High Energy Cosmic Rays and the GeV-TeV Diffuse Gamma-Ray Flux
超高能宇宙射线质子在天体物理物体中加速后，在宇宙微波和红外背景中传播时会产生次级电磁级联。我们表明，这样的级联可以贡献~1%和~50%的GeV-TeV的扩散光子通量测量的EGRET实验。GLAST卫星应该有很好的机会发现这种通量。
2007-04-19 astro-ph hep-ph
Pre-launch estimates for GLAST sensitivity to Dark Matter annihilation signals
我们研究了伽马射线大面积空间望远镜（GLAST）通过其对湮灭产生的$γ$射线信号间接探测弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的灵敏度。WIMP是解释宇宙中大约80%的质量是非重子暗物质（DM）的令人信服的证据的最受欢迎的候选者之一。它们是偶然地受到粒子物理学标准模型的各种扩展的启发，如超对称性和宇宙额外维度（UED）。GLAST卫星上的主要仪器-大面积望远镜（LAT）-具有前所未有的灵敏度和非常大的能量范围（20兆电子伏至300多千兆电子伏），将打开一个新的发现窗口。正如我们的估计所示，LAT将能够检测到一个间接的DM签名的一大类WIMP模型给出了一个尖曲线的DM分布。使用目前最先进的Monte Carlo和事件重建软件开发的LAT合作，我们提出了初步的敏感性研究的几个可能的来源内部和外部的银河系。我们还讨论了潜在的LAT检测UED通过电子/正电子通道。漫射背景建模和其他背景问题，将是重要的设置限制或看到一个信号。
2008-07-28 astro-ph
Gamma ray astroparticle physics with GLAST
10 MeV到几百GeV之间的能量域是研究极端天体物理源的多频域。对探测到的伽马射线谱的了解对于建立极高能量粒子在其源和空间中的加速、发射、吸收和传播模型是必要的。在康普顿伽马射线天文台上的EGRET结束后，这个能量区域没有被任何其他实验覆盖，至少高达50 GeV，地面切伦科夫望远镜开始获取数据。在这里，我们将审查GLAST空间实验的现状，该实验将从2006年3月起填补这一能量区域，特别强调与所有其他地面和空间计划实验的联系以及GLAST对粒子物理学的贡献。
2003-05-09 astro-ph hep-ph
A Fresh Look at Diffuse Gamma-ray Emission from the Inner Galaxy
康普顿伽马射线天文台（CGRO）上的高能伽马射线实验望远镜（EGRET）实验提供了迄今为止对伽马射线天空的最精确测量。EGRET测量的弥漫辐射在整个天空中显示超过1 GeV。自从Hunter等人在1997年首次发现以来，这个“GeV过量”一直是一个有很大争议和兴趣的话题。我们修改了GLAST模拟和重建软件，以模拟EGRET仪器。这种详细的建模使我们能够探索EGRET仪器的参数，在其光束测试配置和CGRO上的轨道上，比以前公布的更详细。我们已经发现，GeV过剩显着增加时，以前未考虑仪器的影响。我们将提出一个新的测量弥漫的伽玛射线辐射在银河系内部。
2007-06-04 astro-ph
Gamma-rays from halos around stars and the Sun
相对论性电子的逆康普顿散射是银河系漫辐射的主要组成部分。涉及的光子场是宇宙微波背景和来自恒星和尘埃的星际辐射场。逆康普顿分布的计算通常假设一个平滑的ISRF，但事实上银河系的光度很大一部分来自最明亮的恒星，这是罕见的。因此，我们预计ISRF，因此逆康普顿发射，在某种程度上可以被GLAST等仪器检测到。即使是附近的单个发光恒星也可以被探测到，只要假设是正常的宇宙射线电子谱。我们提出了所需的基本形式主义，并给出了可能的候选恒星被检测到，并作出预测GLAST。然后，我们应用的形式主义OB协会和太阳，显示IC发射产生的电流或未来的探测器的灵敏度相比，是不可忽略的。我们估计，来自太阳周围的晕的γ射线通量对漫射背景辐射的贡献约为百分之几。
2006-10-31 astro-ph
Understanding limitations in the determination of the diffuse Galactic gamma-ray emission
我们讨论的不确定性和可能的误差来源与确定的弥漫银河伽马射线发射使用EGRET数据。大多数问题在GLAST时代也将是相关的。这里的重点是对银河系弥漫的伽马射线发射的暗物质湮灭信号的影响评估的问题。
2006-09-28 astro-ph hep-ph
Extracting the Gamma Ray Signal from Dark Matter Annihilation in the Galactic Center Region
GLAST卫星飞行任务将研究伽马射线天空，其曝光量比其前身EGRET大得多。此外，它将能够以更高的精度测量伽马射线的到达方向。这些特征都大大增强了GLAST识别暗物质粒子湮灭产生的伽马射线的潜力。然而，如果要充分利用GLAST对暗物质的敏感性，光谱和角度信息的结合使用是必不可少的。在本文中，我们讨论了分离的暗物质湮灭产品从天体物理背景，重点放在银河系中心区域，并执行这样的分析预测。我们认为这两个点状和弥漫的天体物理背景和模型，他们使用点扩散函数GLAST。虽然我们的研究结果取决于暗物质信号和天体物理背景的具体特征，但我们发现，在许多情况下，即使存在显著的天体物理背景，也有可能成功识别暗物质湮灭辐射。
2008-03-13 astro-ph hep-ph
Gamma-ray source stacking analysis at low galactic latitude
我们研究了在低银河纬度EGRET数据叠加分析中可见的漫射伽马辐射的不确定性问题。随后，我们共同添加了不同数量的计数、暴露和扩散背景以及残差的地图，用于不同的子类别的puerectin和已知的源人群（如PSR）。最后，我们测试了这些地图中的伽马射线过量发射，并试图量化这种方法的系统偏差。这种分析将有助于GLAST时代的源和源种群的分类过程。
2006-11-20 astro-ph
Diffuse gamma-ray emission: lessons and perspectives
银河系的漫发射有可能揭示出宇宙射线（CR）的来源和传播，以及它们在遥远位置的光谱和强度。它有可能通过其湮灭特征揭示WIMP暗物质（DM）。河外背景可能提供有关宇宙早期阶段、中性伴子湮灭和未解决来源（耀变体？）的重要信息以及它们的宇宙演化CGRO上的伽马射线仪器EGRET对银河漫发射的探索做出了很大贡献。新的美国航天局伽马射线大面积空间望远镜计划于2007年发射;对弥散伽马射线发射的研究是优先目标之一。我们描述了目前的理解，漫发射和其潜在的未来发现。
2005-09-15 astro-ph hep-ph
The diffuse Galactic gamma-rays from dark matter annihilation
EGRET观测到的银河系弥散$γ$ -射线比传统的银河系宇宙线（CR）传播模型的预期值高出1 GeV以上。本文试图在超对称性框架下用暗物质湮灭来解决“GeV过剩”问题。与以往的工作相比，本文的工作有三个方面的改进：第一，通过考虑暗物质湮灭子结构，自然地再现了暗物质湮灭（DMA）产生的$γ$ -射线的方向无关的“增强因子”;最后，我们的新传播模型通过直接将DMA信号加到扩散$γ$背景中，可以给出扩散$γ$和反质子的一致结果。这是一个自洽的模型在几个可能的情况下，目前，并可以测试或优化即将到来的实验，如GLAST，PAMELA和AMS 02。
2008-10-01 astro-ph hep-ph
Gamma ray emission and stochastic particle acceleration in galaxy clusters
FERMI（以前的GLAST）将很快提供关于星系团中相对论粒子的关键信息。我们讨论的背景下，相对论粒子（质子和次级电子由于质子-质子碰撞）相互作用的MHD湍流在集群合并过程中产生的集群体积的一般计算的非热发射。在大规模的合并过程中会产生弥散的星系团尺度的射电辐射（射电晕）和硬X射线，而伽马射线辐射，在某种程度上，预计在星系团中是常见的。
2008-11-06 astro-ph
Thermal and Nonthermal Effects of Merger Shocks in Clusters of Galaxies
星系团的合并将冲击驱动到星系团内的介质中，从而加热和压缩热气体。对激波的X射线观测可以用来确定合并的几何形状和运动学。合并冲击也会加速相对论粒子。伽马约为300（E约为150 MeV）的电子预计特别常见。相对论粒子产生观测到的极紫外辐射、硬X射线尾和漫射射电辐射。预测的星系团的伽马射线通量应该使它们很容易用GLAST观测到。
1999-11-23 astro-ph
Developing the Theory of Flux Limits from $γ$-Ray Cascades
暗物质湮灭和其他过程可能会沉淀出扩散的超高能$γ$射线流。这些$γ$ -射线可以在当今的实验中观察到，这些实验观察到GeV尺度的扩散通量。然而，宇宙目前对10 TeV以上的$γ$射线是不透明的。一般认为级联辐射在所有高能量下都是可观测的，然而从产生到观测的能量差异对理论通量极限有重要影响。我们详细讨论了级联辐射发展的物理过程，并考虑了能量和红移尺度对由电磁级联产生的任意通量极限的影响。
2007-05-18 astro-ph
Kaluza-Klein Dark Matter, Electrons and Gamma Ray Telescopes
卡鲁扎-克莱因暗物质粒子可以有效地湮灭成电子-正电子对，在宇宙$e^+ e^-$光谱中提供一个离散的特征（尖锐的边缘），其能量等于粒子的质量（通常为几百GeV到1 TeV）。虽然这一特征可能超出了基于卫星或气球的宇宙射线实验（区分初级粒子的电荷和质量的实验）的范围，但伽马射线望远镜可能提供另一种探测方法。ACT旨在观察极高能量的伽马射线，还观察电子感应电磁簇射的漫通量。为伽马射线天文学设计的GLAST卫星还将在其量能器中观测任何高能簇射（几百GeV及以上）。我们表明，高显着检测的电子-正电子功能从卡鲁扎-克莱因暗物质湮灭是可能的GLAST，也与ACTs，如HESS，VERITAS或MAGIC。
2004-11-03 astro-ph hep-ph
Inverse-Compton emission from halos around stars
相对论性电子的逆康普顿散射是银河系漫辐射的主要组成部分。涉及的光子场是宇宙微波背景和来自恒星和尘埃的星际辐射场。逆康普顿分布的计算通常假设一个平滑的ISRF，但事实上银河系的光度很大一部分来自最明亮的恒星，这是罕见的。因此，我们预计ISRF，从而逆康普顿发射，是cluquiles。我们还表明，一些最明亮的恒星可能是可见的玻璃。在本文中，我们给出了我们以前的工作，包括周围的恒星的强度分布的例子，和天鹅座OB2的预测光谱的更新。
2007-10-04 astro-ph
A 3D time-dependent model for Galactic cosmic rays and gamma rays
在宇宙线传播和银河系弥散连续γ射线辐射的研究中，通常假定源函数是光滑的和与时间无关的。然而，特别是对于能量损失迅速的高能量电子，源的随机性质的影响变得明显，并且确实被用来解释EGRET观察到的扩散发射中的GeV过量。为了详细解决这个问题，已经开发了一个具有显式时间依赖性和随机SNR人口的模型，该模型遵循三维传播。结果表明，虽然不均匀性是大的，他们是不够的，很容易解释的GeV过剩。然而，波动应该出现在高能量的伽马射线分布中，这应该可以用GLAST观察到。TeV连续发射的飞机的估计是一致的惠普尔上限。
2001-06-27 astro-ph
Soft gamma-ray galactic ridge emission as unveiled by SPI aboard INTEGRAL
软γ射线（200 keV - 1 MeV）星系脊辐射的起源是高能天体物理领域长期存在的谜团之一。在较低能量下的人口研究表明，来自吸积致密物体的发射在这一领域逐渐消退，留下另一个伽马射线发射源，其特征是从100 keV延伸到100 MeV的硬幂律谱。部分原因是缺乏足够灵敏的成像望远镜，无法揭示辐射的空间分布。搭载在INTEGRAL上的SPI望远镜现在首次允许在软伽马射线区域中同时对漫射和点状发射进行成像。我们在这里提出的软伽马射线连续辐射的全天空图像，清楚地揭示了不同的发射组件的形态。我们讨论了我们的研究结果的基本发射过程的性质的影响，我们把我们的结果的角度GLAST研究弥漫星系连续发射。
2007-08-01 astro-ph
Gamma-Ray emission from Clusters of Galaxies
从大量星系团（CG）中观测到的非热辐射是粒子在团内介质（ICM）中加速的证据。通常认为，与CG合并或结构形成期间物质向星团的宇宙学流入有关的激波表面可能是加速的场所。我们在这里讨论的冲击加速在ICM的有效性，强调合并相关的冲击通常是弱的，至少对于所谓的主要合并。我们调查的影响冲击强度的伽玛射线发射从单个CG和未来的伽玛射线卫星（如GLAST和AGILE）和地面切伦科夫望远镜的可探测性。我们还讨论了星系团对河外弥散伽马射线背景（EDGRB）的贡献。
2003-07-29 astro-ph
Assessing The Starburst Contribution to the Gamma-Ray and Neutrino Backgrounds
如果宇宙射线质子与气体相互作用的密度大致相当于星暴星系中星际介质的平均密度，那么星暴中的π介子衰变很可能对伽马射线和高能中微子的弥漫性银河系外背景有很大的贡献。我们描述了导致这一结论的假设，并澄清了我们的估计与Stecker（2006）的估计之间的差异。GLAST探测到单个星暴将证实星暴星系对河外中微子和伽马射线背景的重要贡献。
2006-08-31 astro-ph hep-ph
Models for the Relativistic Electron Population and Nonthermal Emission in Clusters of Galaxies
本文提出了星系团中相对论电子布居的积分模型。结果依赖于团簇中电子加速的历史。如果不存在粒子加速或其他源，则由于逆康普顿（IC）损失，不应存在高能电子（γ>~ 300，E >~ 150 MeV）。如果粒子加速目前正在发生，高能电子是存在的，也许是由于集群合并冲击。由此产生的IC，同步加速器，并从这些模型的伽马射线发射已被计算。在模型中，极紫外（EUV）和非常软的X射线发射几乎是一个普遍存在的特征，因为这种发射来自IC的电子在集群中具有最长的寿命。在大多数星系团中，紫外线和光的扩散发射也是预料之中的，但其水平将难以观测。硬X射线尾和弥散射电同步辐射只在最近或当前粒子加速的星系团中出现;例如，这种加速可能是由于星系团内的合并冲击。在100兆电子伏左右的伽马射线观测应该可以探测到相对论电子和相应离子的主要分布。预测的通量很容易检测与GLAST。
1999-06-16 astro-ph
Nonthermal THz to TeV Emission from Stellar Wind Shocks in the Galactic Center
银河系的中央秒差距包含数十颗大质量恒星，其累积质量损失率约为每年10^{-3}个太阳质量。这些恒星风之间的冲击产生了弥漫在星系中心的热等离子体。我们认为，这些恒星风冲击也有效地加速电子和质子的相对论能量。相对论性电子逆康普顿散射周围的紫外和远红外辐射场，产生高能量的伽马射线与一个大致恒定的亮度从~ GeV到~ 10 TeV。这可以解释HESS在银河系中心看到的TeV源。我们的模型预测了一个GLAST对应的HESS源的光度为~ 10^{35}尔格/秒和冷却中断在~ 4 GeV。来自相同相对论电子的同步辐射应该在较低能量下产生可检测的辐射，从~ THz到~ keV，表面亮度约为10^{32} B^2_{-3}尔格/秒/角秒^[2]，其中B_{-3}是磁场强度，单位为mG。在我们的模型中，在中央秒差距中观察到的漫射热X射线发射水平需要B < 300 micro-G。未来在中央秒差距的扩散同步辐射背景的检测可以直接约束的磁场强度，吸积到Sgr A* 的模型提供了一个重要的边界条件。
2005-09-10 astro-ph
Non-thermal emission from Galaxy Clusters and future observations with the FERMI gamma-ray telescope and LOFAR
FERMI（以前称为GLAST）和LOFAR将很快提供关于星系团中非热成分（相对论粒子和磁场）的关键信息。在讨论了已经对非热成分的性质和起源提出限制的观测事实之后，我将报告在一般计算的背景下预期的星系团的发射光谱，其中相对论粒子（质子和质子-质子碰撞产生的次级电子）与在团簇合并过程中在团簇体积中产生的MHD湍流相互作用。在这种情况下（被称为再加速的情况下），弥漫集群规模的无线电发射产生在大规模的集群合并过程中的事件，而伽马射线发射，在某种程度上，预计将是常见的集群。还简要讨论了对LOFAR和FERMI感兴趣的期望。
2008-10-03 astro-ph
The Gamma Ray Pulsar Population
我们应用可能性分析脉冲星检测，脉冲星上限，和扩散背景测量的OSSE和EGRET仪器上的康普顿伽玛射线天文台约束伽玛射线脉冲星的光度法和伽玛射线脉冲星人口的一些属性。我们发现，光度对自旋周期和偶极磁场的依赖性在OSSE比在EGRET能量（分别为50-200 keV和>100 MeV）更陡峭，这表明不同的发射机制是负责低能量和高能量的伽马射线发射。通过建立一个自旋下降模型并假设脉冲星的空间分布，我们估计了银河系伽马射线背景中由于不明的辐射星所占的比例，并发现辐射星可能是OSSE扩散通量的一个重要组成部分，但在EGRET能量下很可能并不重要。使用这些仪器的扩散背景通量的测量，我们能够放置的制动指数，初始自旋周期，和银河系脉冲星人口的磁场的约束。我们还可以将脉冲星的出生率限制在1/（25年）和1/（500年）之间。我们的结果是基于一个大的伽马射线束，但他们不以一个简单的方式与光束大小的规模。在我们假设的光束尺寸下，EGRET探测的伽马射线效率不超过20%。我们估计，在169个未确认的EGRET源中，大约有20个可能是伽马射线源。我们使用我们的模型来预测未来伽马射线仪器将看到的脉冲星数量，并估计GLAST将检测到大约750个伽马射线脉冲星作为稳定源，其中只有120个是目前已知的射电脉冲星。
2000-02-21 astro-ph
Extended solar emission - an analysis of the EGRET data
太阳最近被预测为伽马射线发射的扩展源，由宇宙射线电子与太阳辐射的逆康普顿散射产生。据预测，即使在距离太阳很大的角距离上，这种辐射也会对弥漫的河外背景产生影响。虽然这种排放预计在未来很容易被GLAST检测到，但现有EGRET数据的情况更具挑战性。我们提出了一个详细的研究EGRET数据库，使用随时间变化的分析，占从3C 279，月球和其他来源，干扰太阳信号的排放的影响。该技术已在月球信号上进行了测试，结果与以前的工作一致。我们发现了来自太阳及其附近的辐射的明确证据。观测结果与我们的扩展发射模型进行了比较。
2007-04-03 astro-ph
A statistical detection of gamma-ray emission from galaxy clusters: implications for the gamma-ray background and structure formation
弥漫的河外高能伽马射线背景（EGRB）填充宇宙的起源仍然未知。这种河外辐射的光谱，由CGRO上的EGRET测量，在近四十年的能量范围内，从30 MeV到100 GeV，符合幂律。据估计，不超过四分之一的弥散伽马射线背景可能是由于未解决的点源。最近的研究表明，大部分的扩散背景可能源于上散射的CMB光子的相对论电子产生的冲击波在IGM在大尺度结构的形成。在这项工作中，我们搜索的伽马射线发射的证据与星系团交叉相关的高银河纬度EGRET数据与阿贝尔集群。我们的研究结果表明，一个可能的关联发射与集群在>3西格玛水平。对于447个最富（R>=2）的星系团的一个子集，平均表面亮度过剩为1.2x10^-6 ph cm^-2 s^-1 sr^-1（> 100 MeV），对应于典型的非热辐射光度L_{gamma} ~ 1x10^44 erg s^-1。外推该测量并假设没有进化，我们保守地估计约1-10的EGRB可能来自z<1的簇。对于这个星系团群体，预测的非热光度与我们的测量结果非常一致，这表明星系团在过去的10^9年里经历了质量吸积。如果正确的话，那么未来的伽马射线任务，如GLAST，应该能够直接探测到附近的星系团。
2002-07-19 astro-ph
Theoretical modelling of the diffuse emission of gamma-rays from extreme regions of star formation: The case of Arp 220
我们目前对超亮红外星系的理解表明，它们是最近的星系合并，其中前螺旋盘中的大部分气体，特别是距离每个合并前核小于5 kpc的气体，已经落入一个共同的中心，引发了巨大的星爆现象。许多研究小组都探测到了这种分子气体的大核浓度，并对分子质量和密度进行了估计。毫不奇怪，这些估计被发现比我们银河系中的相应值大几个数量级。本文提出了一个超星暴星系Arp 220高能辐射的自洽模型。该模型还提供了一个估计的无线电发射从每个组成部分的中心区域的星系（西部和东部的极端星爆，和分子盘）。预测的无线电频谱被发现作为同步辐射和自由-自由发射，以及吸收，初级和次级稳定的电子和正电子人口的结果。后者是带电π介子衰变和轻子碰撞产生的产物，在星际介质中会有一整套损耗。由此产生的无线电频谱与亚弧秒无线电观测结果一致，这使得可以估计磁场。此外，远红外辐射与尘埃发射率建模，并计算远红外光子密度被用作逆康普顿过程的目标，以及考虑损失的$γ$ -射线景观。并计算了韧致辐射和中性π介子衰变，最后预测了$γ$射线谱.未来可能的观测与GLAST，和地面切伦科夫望远镜进行了讨论。
2005-08-10 astro-ph
Gamma Ray Spectrum from Gravitino Dark Matter Decay
引力子是宇宙中冷暗物质非常有希望的候选者。有趣的是，为了获得足够长的引力子寿命，不需要R-宇称守恒，从而防止了次轻超对称粒子的任何危险的宇宙学影响。当R宇称被破坏时，引力子会衰变成光子和其他粒子，其寿命比宇宙的年龄长得多，产生一个具有特征光谱的漫射伽马射线通量，可以在未来的实验中测量，如GLAST或AMS-02。本文计算了引力子衰变光子的能谱，并讨论了它的主要定性特征。
2008-01-23 astro-ph hep-ph
Physics of Gamma-Ray Bursts: Turbulence, Energy Transfer and Reconnection
了解伽马射线暴（GRB）的本质是天体物理学界面临的挑战性问题之一。伽马射线暴领域是一个发展迅速的领域，我们预计SWIFT和GLAST等新的任务将把该领域带到一个新的定量水平。爆炸的细节、火球的形成、它的传播、冲击波的产生、磁场和软光子的来源、粒子加速过程以及辐射过程的细节，都仍然是悬而未决的问题。这篇综述的目的是引起社会对一些物理过程的关注（MHD湍流和粒子加速，磁重联等）。似乎与这些来源非常相关。
2003-01-10 astro-ph
Optimal angular window for observing Dark Matter annihilation from the Galactic Center region: the case of gamma-ray lines
虽然发射的辐射从暗物质湮灭预计将在银河系中心最大化，几何因素和点状和弥漫背景的存在下，选择的角度窗口大小，以优化信号检测的机会一个不平凡的问题。与通常假设的不同，我们发现最好的策略是集中在银河系中心周围的窗口大小为~ 1度到>~ 30度，其中最佳大小取决于信号和背景的角分布。虽然我们的结论是一般性的，我们说明了这一点的特殊情况下，湮灭成两个单色光子在现象学上最有趣的范围内的能量45 GeV < E < 80 GeV，这是非常感兴趣的GLAST卫星。我们发现，例如，暗物质模型具有足够强的线湮灭信号，如惰性双重模型，可以检测到没有或非常温和的助推因子。
2008-08-11 astro-ph
Spectral Gamma-ray Signatures of Cosmological Dark Matter Annihilation
我们提出了一个新的签名弱相互作用大质量粒子（WIMP）的暗物质，在弥漫的河外伽玛射线辐射的光谱特征。这个特征，在对应于WIMP质量的能量处伽马射线强度的突然下降，来自于由于宇宙学红移引起的WIMP湮灭为两条伽马射线而导致的线的不对称扭曲。不像其他提出的搜索线信号，这种方法是不是很敏感的确切的暗物质密度分布晕和subhalos。唯一的要求是，小尺度上的子结构的质量分布近似遵循Press-Schechter定律，并且较小的晕平均比大晕更密集，这是冷暗物质的N体模拟的一般结果，并且有观测支持。即将到来的伽马射线大面积空间望远镜（GLAST）将非常适合寻找这些光谱特征。对于数值例子，我们使用率计算的超对称粒子暗物质，其中可检测的信号是可能的。
2001-12-13 astro-ph
Can proper motions of dark-matter subhalos be detected?
美国宇航局的费米伽马射线太空望远镜（以前的GLAST）的目标之一是探测星系晕中暗物质湮灭产生的伽马射线。理论论证表明，暗物质可能被束缚成质量小至10^{-4}-10^2地球质量的暗晕。如果是这样的话，就有可能在费米望远镜中探测到作为点源的单个次晕。有人进一步指出，这些点源中的一些可能表现出自行。在这里，我们表明，上限的漫射伽马射线背景约束的subhalos的数量足够接近，表现出自行车是小于一个。
2008-10-20 astro-ph hep-ph
Diffuse Gamma Rays from the Galactic Plane: Probing the "GeV Excess" and Identifying the "TeV Excess"
π衰变γ射线长期以来被认为是强子宇宙射线及其与星际介质相互作用的独特特征。我们提出了一个模型独立的方式约束这个信号与银河平面的观测弥漫伽马射线。我们结合EGRET仪器在GeV的能量和Milagro Cherenkov探测器在TeV的能量上限从KASCADE和CASA-MIA地面阵列在PeV的能量。这样一个长的“杠杆臂”，跨越至少六个数量级的能量，揭示了“TeV过剩”的弥漫银河平面伽马射线谱。虽然这种过剩的起源是未知的，但它可能意味着TeV中微子通量的增强，显着改善了它们的检测前景。我们发现，未解决的点源是一个可能的来源TeV过剩。事实上，在米拉格罗区域的不明EGRET源的光谱必须在~10 GeV和~1 TeV之间突破，以避免强烈超过米拉格罗测量;这可能对宇宙射线加速有重要意义。最后，我们用我们的方法来检查最近的建议，暗物质湮灭可能占所观察到的过量的银河系弥漫的伽玛射线检测EGRET在能量超过1 GeV。在我们的模型独立的方法，目前的数据不能排除这种可能性，但我们指出如何长的“杠杆臂”可以用来约束的π-γ射线分量，从而限制“GeV过剩”及其可能的来源。像HESS和MAGIC这样的实验，以及即将到来的VERITAS和GLAST，应该能够最终解开银河伽马射线的主要来源。
2006-03-22 astro-ph hep-ph nucl-th
Nonthermal Particles and Radiation Produced by Cluster Merger Shocks
我们已经开发了一个数值模型的粒子和光子光谱的时间演化所产生的非热过程中形成的合并星系团的冲击阵面。费米加速近似注入幂律分布的粒子在合并事件，受约束的最大粒子能量。我们考虑电子的同步加速器、韧致辐射、康普顿和库仑过程，质子的核、光生子和库仑过程，以及合并过程中的撞击电子产生。计算了在合并事件期间和之后，非热质子和初级电子和次级电子辐射的宽带射电γ辐射。使用ROSAT观测建立典型参数的星系团的物质密度分布，我们发现，典型的合并冲击是弱的，加速粒子相对较软的光谱。我们认为，从星系团和超高能宇宙射线的起源和弥漫的伽玛射线背景的影响，探测非热射电和伽玛射线发射的前景。我们的研究结果表明，只有少数各向同性分布的不明EGRET源是由于在集群合并形成的冲击，只有一个小的贡献，弥漫河外伽玛射线背景可以起源于集群合并冲击。在这里考虑的标准参数下，团簇合并冲击可以将质子加速到$\lesssim 10^{19}$ eV。我们预测，{ \it GLAST}将检测到几个集群合并，根据集群内介质中的平均磁场，低频阵列可以检测到几个到几百个。
2003-05-23 astro-ph
Hadronic Gamma Rays from Supernova Remnants
超新星遗迹（SNR）附近的气体云提供了一个pp碰撞的目标，导致随后的伽马射线发射通过中性π衰变。在预测信噪比甚高能γ射线辐射谱的模型中，通常假设加速粒子的环境谱指数接近-2。然而，如果气体云位于距离SNR冲击一定距离处，则该假设不一定正确。在这种情况下，与云相互作用的粒子是从激波泄漏的粒子，它们的光谱近似为单能，注入能量随着SNR的老化而逐渐减小。在GLAST能量范围内，粒子与气体云相互作用产生的伽马射线谱将比预期的要平坦，截止点由实验室坐标系中的π介子动量分布定义。我们评估从SNR冲击逃逸的粒子的通量，并将结果应用于HESS在银河系中心检测到的VHE漫发射。
2007-08-15 astro-ph
A celestial gamma-ray foreground due to the albedo of small solar system bodies and a remote probe of the interstellar cosmic ray spectrum
以月球为模板，计算了宇宙射线与主带小行星（MBA）、木星和海王星特洛伊小行星以及柯伊伯带天体（KBO）中固体岩石和冰相互作用的γ射线辐射通量。我们发现，主带，特洛伊和柯伊伯带的伽玛射线的辐射强度强烈依赖于每个系统的小天体尺寸分布。基于对高能伽马射线实验望远镜（EGRET）数据的分析，我们推断来自MBA、特洛伊和KBO的漫射辐射的积分通量小于~ 6 × 10 ^{-6} cm^{-2} s^{-1}（100-500 MeV），相当于月球辐射的~12倍，并且可能被即将到来的伽马射线大面积空间望远镜（GLAST）探测到。如果被GLAST检测到，它可以提供关于每个系统中小天体数量的独特直接信息，这是任何其他方法都难以评估的。此外，KBO的质子通量可以用来探测在接近星际条件下的CR核的光谱。MBA、特洛伊和KBO的轨道分布在黄道附近，黄道穿过银河系中心和高银河系纬度。因此，在分析黄道附近的弱伽马射线源时，特别是在银河系中心附近，以及在银河系高纬度地区的信号，如河外伽马射线发射时，必须考虑小行星伽马射线的辐射。由于次级正电子在岩石中湮灭，小行星的电子能谱也显示出511 keV的谱线。这可能是一个重要的和以前未认识到的天体前景的INTERNATIONAL伽马射线天体物理实验室（INTEGRAL）的银河系511千电子伏线发射的观测，包括银河系中心的方向。
2008-03-19 astro-ph
High Energy Variability Of Synchrotron-Self Compton Emitting Sources: Why One Zone Models Do Not Work And How We Can Fix It
随着GLAST的预期发射，现有的X射线望远镜，以及新一代TeV望远镜的增强功能，开发用于建模高能量源（如耀变体）的可变性的工具正成为一个高度优先事项。我们指出了严重的，固有的问题，一个区同步自康普顿模型在模拟高能量的变化。然后，我们提出了第一步走向一个多区模型，其中考虑到非本地的，时间延迟的同步加速器自康普顿电子能量损失。通过只引入一个额外的参数，系统的长度，我们的代码可以正确地模拟变化在康普顿占主导地位的阶段，一种典型的情况下，燃烧系统。作为第一个应用程序，我们能够重现类似的情况下观察到的令人费解的“孤儿”TeV耀斑，不伴随着相应的X射线耀斑的变化。
2007-04-05 astro-ph
Gamma-Ray Constraints on Neutralino Dark Matter Clumps in the Galactic Halo
根据高分辨率冷暗物质（CDM）模拟，大型维里化晕是通过早期形成的较小晕不断合并而形成的。特别是，我们银河系的晕可能有数百个暗物质团块。这些团块中的中性伴子等暗物质粒子的湮灭产生了$γ$射线通量，未来的实验（如GLAST）可能会探测到这些射线通量。我们发现，依赖于团块密度分布的参数和星系晕中团块的分布，团块对漫射$γ$射线背景的贡献可以约束中性伴子的性质，如质量和湮灭截面。我们用三种有代表性的暗物质密度剖面：奇异等温球（SIS）、Moore剖面和Navarro，Frenk和White（NFW）密度剖面模拟了星系团的密度剖面，并计算了星系团晕中中性伴子湮灭产生的$γ$射线通量在天空中的谱和角分布.这些计算是在两种不同的情况下进行的，即星系中团块的分布及其浓度，这导致了非常不同的结论。
2003-09-27 astro-ph
Inverse Compton scattering on solar photons, heliospheric modulation, and neutrino astrophysics
我们研究了太阳光子与银河宇宙线电子的逆康普顿散射。我们表明，从这个过程中的伽马射线发射是大量的最大通量在太阳的方向，发射的角分布是广泛的。在研究银河系和河外伽马射线的扩散时，应该考虑到这一以前被忽视的前景。此外，GLAST的观测可用于监测日光层，并确定从土星轨道到太阳附近的电子光谱随位置的变化，从而能够对太阳调制进行独特的研究。这为确定太阳表面附近的其他银河宇宙射线种类（主要是质子）铺平了道路，这将导致对太阳大气中pp相互作用产生的伽马射线的准确预测。GLAST可以观测到这些伽马射线，从而可以研究深层大气层、磁场和宇宙射线级联的发展。后者对于计算高能（>1 TeV）pp相互作用的中微子通量是必要的。虽然这个通量很小，但与其他天体物理学中微子源相比，它是一个“有保证的通量”，并且可能在不久的将来被km ^3中微子望远镜（如冰立方）探测到。由于太阳核心对于非常高能量的中微子是不透明的，因此直接研究太阳核心的质量分布是可能的。
2007-07-24 astro-ph hep-ph
Gamma Ray Emission from Merger Shocks in the Coma Cluster of Galaxies
一个数值模拟模型的注入和冷却的非热粒子所形成的星系团合并的冲击激励，以适应无线电和X射线观测数据的后发座星系团。对于用{ \it Beppo-SAX}和{ \it RXTE}测量的弥散射电晕发射和硬X射线过剩，结果与主合并激波起源一致。对于注入非热质子和电子的能量效率相等（1%）的情况，我们预测后发座星系团将被空间天文台{ \it GLAST}显著探测到，而被地面$γ$射线天文台{ \it VERITAS}和{ \it HESS}勉强探测到。如果非热质子强度由于非热强子加速的更大效率或过去的合并事件而更大，则可能检测到显著的TeV。在后发座的非热强子内容也揭示了在$\sim 10$ - 100 GHz的弱，硬的二次发射分量。在这种情况下，来自后发座星系团核心的大半径射电辐射的频谱软化来自于轴上合并事件的远离星系团中心的激波速度的降低。我们讨论合并和延迟湍流模型之间的差异。
2006-02-09 astro-ph
Atomic alignment and Diagnostics of Magnetic Fields in Diffuse Media
我们继续我们的研究原子排列在扩散介质中，特别是在星际和拱星介质，在这些环境中的磁场的发展新的诊断的目标。我们将原子排列理解为原子或离子在其基态中的排列。这种原子对弱磁场很敏感。特别是，我们提供的预测所产生的天体物理重要的对齐原子（离子）与地面水平的精细结构，即OI和SII和Ti II的极化。与我们以前只研究弱场的论文不同，我们现在的论文有很大一部分致力于研究当磁场强到足以影响激发态发射时的原子排列，即当磁分裂与线宽相当时的情况。这是由原子排列修改的Hanle效应的区域。本文以SII离子的发射线和吸收线为例，说明了偏振研究如何探测星周区域和吸积盘中的磁场。此外，我们表明，原子排列诱导的各向异性辐射可以引起磁偶极子跃迁的基态内的实质性变化，从而影响基于此发射的丰度研究。此外，射电辐射是极化的，这为研究宇宙再电离时期的磁场提供了一种新的途径。
2008-01-17 astro-ph
The Guaranteed Gamma-Ray Background
100 MeV以上的弥漫性河外伽玛射线背景（EGRB）编码了关于宇宙高能过程的独特信息。已经提出了许多EGRB的来源，但肯定会做出一些贡献的两个系统是活动星系（耀变体）以及正常星系。在本文中，我们评估了这两种来源对背景的贡献。活跃星系的贡献来自于未被发现的耀变体。我们使用Stecker-Salamon模型计算这一贡献。对于正常星系，辐射是由于宇宙射线与扩散气体的相互作用。我们在这里的关键假设是，星系中的宇宙射线通量与超新星速率成正比，因此与大质量恒星形成速率成正比，而大质量恒星形成速率是通过宇宙恒星形成速率（CSFR）来量化的。此外，今天恒星的存在需要过去相当高的ISM质量。使用CSFR计算这两种效果，我们发现，正常星系负责的一个显着的部分（\sim 1/3）的EGRB近1 GeV，但在其他能量的贡献较小。最后，我们提出了一个“最小”的两个组件模型，其中包括正常星系和耀变体的贡献。我们发现，光谱的漫射辐射是这个模型的一个关键约束：而无论是耀变体光谱，也不是银河光谱，分别最佳的适合所观察到的光谱，结合发射提供了一个很好的配合。最后，我们注意到这个双组分模型的关键观测测试，这可以由未来的伽马射线观测站，如GLAST探测。
2002-07-11 astro-ph hep-ph
