Active Galactic Nuclei Shed Light on Axion-like-Particles
Clare Burrage, Anne-Christine Davis, Douglas J. Shaw
我们证明了天体光度关系中的散射可以用来寻找类轴子粒子（ALP）。这种分析适用于活动星系核的观测，在那里我们发现的证据强烈暗示存在一个非常轻的ALP。
We demonstrate that the scatter in the luminosity relations of astrophysical objects can be used to search for axion-like-particles (ALPs). This analysis is applied to observations of active galactic nuclei, where we find evidence strongly suggestive of the existence of a very light ALP.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Searching for Axion-like Particles with Active Galactic Nuclei
在星系团的磁场中，光子和类轴子粒子之间的强烈混合导致了星系团中致密源的观测光度的散射。这是用来构建一个新的测试类轴子粒子;适用于活动星系核的观测，它是强烈暗示存在一个轻的类轴子粒子。
Axion luminosity of Active Galactic Nuclei
计算了活动星系核（AGN）中轴子的通量。在吸积盘中，通过康普顿、韧致辐射和普里马科夫过程可以产生轴子。我们发现，由于这些过程的轴子光度是可以忽略不计的活动星系核的光子光度相比。由于背景磁场中的赝标-光子混合现象，我们还计算了活动星系核大气中质量很小的赝标的光度。在这种情况下，我们发现，在某些参数范围内，赝标通量可以超过光子。我们评论的影响，这一结果上所观察到的大规模的光学偏振活动星系核的排列。
Axion-like particles and circular polarisation of active galactic nuclei
对类星体的可见光的线偏振的测量，有力地证明了它们的偏振矢量在天空的某些区域具有大尺度相干取向。我们表明，这些意见可以解释的混合非常轻的赝标量（类轴子）粒子在河外磁场在其传播过程中的光子。我们提出了一种新的处理波包和讨论的圆偏振。
Photon-axion conversion in Active Galactic Nuclei?
类轴子粒子（Axion-Like Particles，ALPs）是当前研究的热点。我们分析的背景下，活动星系核（AGN）的相对论性喷流模型的光子ALP转换超过100个来源。与以前的说法相反，我们发现，这个过程不能发生在100 GeV以上，无论实际的活动星系核模型和ALP参数的值。这一结果排除了一种绕过100 GeV以上宇宙不透明度的策略，这显然是观测所需要的。我们还表明，一些活动星系核的可观察到的效果，可以显示在X和软伽玛射线波段。
Axion core - halo mass and the black hole - halo mass relation: constraints on a few parsec scales
如果暗物质是由超轻的轴子组成，稳定的孤子核心就会在维里化晕的中心形成。在轴子粒子的质量$m$的某个范围内，这些核心足够紧凑，可以模拟位于星系核的超大质量黑洞（SMBH）。我们使用的孤子核心晕质量关系，在数值模拟中验证，约束一个新的范围内允许轴子质量的测量SMBH质量（伪）凸起和无凸起星系。这些限制是基于星系核的观测，尺度小于10 pc。我们的分析表明，数据排除了$m < 10^{-18}$ eV。我们简要地讨论了是否有吸引力的自相互作用的轴子可以减轻这种约束。
Axion-induced effects in atoms, molecules and nuclei: Parity nonconservation, anapole moments, electric dipole moments, and spin-gravity and spin-axion momentum couplings
我们表明，一个轴子场的相互作用，或在一般情况下，一个赝标量场，与轴向矢量电流产生的电子通过导数型耦合可以引起一个依赖于时间的混合原子和分子系统中的相反的宇称态。同样，轴子场与核子产生的轴向矢量流的类似相互作用可以引起核系统中相反宇称态的依赖于时间的混合。这种混合可以诱导振荡的电偶极矩，振荡宇称非守恒效应和振荡anapole矩在这样的系统。通过调整感兴趣的相反宇称态之间的能量分离以匹配轴子质量能量，轴子诱导的实验观测值可以提高许多数量级。振荡的原子电偶极矩也可以由轴子通过强子机制产生，即P，T-破坏核子-核子相互作用，并通过轴子诱导的价核子的电偶极矩，其中包括核。轴子场被地球的引力场改变。电子或核子的自旋与这种修改的轴子场的相互作用导致轴子诱导的可观察效应。这些效应的形式为$\mathbf{g} \cdot \mathbfσ$，不同于轴子风效应的形式为$\mathbf{p}_{\textrm{a}} \cdot \mathbfσ$。
Wideband Search for Axionlike Dark Matter Using Octupolar Nuclei in a Crystal
通过晶体中$^{153}$Eu离子的八极子矩研究，对轴子-胶子耦合强度进行广泛频段限制，探索超轻轴子状粒子的离散对称性破坏特征。
Shedding Infrared Light on QCD Axion and ALP Dark Matter with JWST
本研究利用JWST的NIRSpec IFU光谱观测，对0.47至2.55 eV质量范围的QCD轴子和ALP暗物质的光子耦合施加了最强限制，并探测了新质量范围，为未来发现暗物质提供了可能。
On the Evidence for Axion-like Particles from Active Galactic Nuclei
Burrage、Davis和Shaw最近建议利用天体高能和低能光度之间的相关性来探测磁场区域中光子和类轴子粒子（ALP）之间可能的混合。他们还通过分析活动星系核的光学/紫外和X射线单色光度，提出了ALP存在的证据。我们通过使用斯隆数字巡天/Xmm牛顿类星体巡天（Young等人，2009），它允许探索18种不同的光学/UV和X射线单色光度组合。然而，我们没有找到令人信服的证据证明ALP的存在。此外，Burrage等人报告的信号似乎更可能是由于X射线吸收而不是光子-ALP振荡。
Photons to axion-like particles conversion in Active Galactic Nuclei
光子可以在活动星系核内或周围转化为类轴子粒子（axion-like particles，ALPs）$γ\to a$，并在银河系磁场中再转化回光子$a \to γ$的观点于2008年提出，最近引起了越来越多的关注。然而，到目前为止，还没有人像现有知识所允许的那样仔细地估计转换概率$γ\to a$。我们的目标是填补这一空白。我们首先注意到，能在100 GeV以上探测到的活动星系核是耀变体，即带有喷流的活动星系核，其中一个喷流指向我们。此外，耀变体分为两个定义明确的类别：BL Lac对象（BL Lac）和平坦频谱射电类星体（FSRQ），具有截然不同的属性。在这封信中，我们报告了这两类耀变体内部的$γ\to a$转换概率的初步评估。我们的发现令人惊讶。事实上，虽然在BL Lac的情况下，由于强烈依赖于沿喷流的发射区域的有点不确定的位置和其中的磁场强度的值，转换概率被证明是完全不可预测的，但对于FSRQ，我们能够做出明确的预测。我们的研究结果是非常重要的计划非常高的能量光子探测器，如CTA，HAWK，伽马-400和HISCORE。
Active galactic nuclei through the prism of galaxy clusters: bounds on axion-like particles
本文提出通过叠加星系团后方活动星系核光谱的新方法，有效平均磁场不确定性，揭示光子到类轴子粒子的独特转换特征，从而在纳电子伏特质量范围显著改善ALP参数空间约束。
Sensitivity to Axion-like Particle dark matter with very-high-energy gamma-ray observations of Active Galactic Nuclei located behind Galaxy Clusters
通过高能伽马射线观测活动星系核，研究轴子类粒子与光子相互作用的灵敏度，探索暗物质参数空间。
Axion decay and anisotropy of near-IR extragalactic background light
河外背景光（EBL）是宇宙历史上来自所有星系和活动星系核的累积辐射。除了点源外，EBL还包含来自扩散辐射源的信息。近红外强度的角功率谱可能包含额外的信号，并且在文献中仍然缺乏对IR背景的性质的完整理解。在这里，我们探讨的约束，可以放在粒子衰变，特别是候选人暗物质模型涉及轴子跟踪星系的暗物质晕。质量约为几eV的轴子将通过两个波长在近红外波段的光子衰变，并将在红外背景强度功率谱中留下签名。利用哈勃太空望远镜（HST）和宇宙红外背景实验（CIBER）最近的功率谱测量，我们发现，0.6至1.6微米的功率谱可以用质量约为4 eV的轴子来解释。轴子总丰度Ω_a~0.05，与宇宙的重子密度相当.现有的宇宙学观测并没有排除所建议的平均轴子质量和丰度。有趣的是，具有质量分布的轴子模型被数据所偏爱，这不能用标准量子色动力学（QCD）理论来解释，需要进一步讨论。
Axion Instability Supernovae
如果新粒子足够重且耦合强度足够强，那么与标准模型耦合的新粒子可以在恒星核心中达到平衡。在这项工作中，我们调查的天体物理后果，这样的情况下，大质量恒星的状态方程纳入最先进的恒星结构代码的新贡献。我们专注于“宇宙学三角形”，一个区域的参数空间与$300{\rm\,keV} \lesssim m_a \lesssim 2$兆电子伏，$g_{aγγ}\sim 10^{-5}$ GeV $^{-1}$，目前没有排除其他考虑的轴子。我们发现，对于轴子质量$m_a \sim m_e $，核心中的轴子生产驱动一种新的恒星不稳定性，导致爆炸性核燃烧，要么驱动一系列质量脱落脉动，要么完全破坏恒星，导致一种新型的光学瞬态-\textit{Axion Instability Supernova}。我们预测，在这些理论中，上黑洞质量间隙将位于$37{\rm M}_\odot \le M\le 107{\rm M}_\odot$，从标准预测，这是一个大的位移，这是不利的LIGO/处女座/KAGRA GWTC-2引力波目录中的质量间隙的检测开始于$46_{-6}^{+17}{\rm M}_\odot$。此外，轴子不稳定性超新星比对不稳定性超新星更常见，使它们成为JWST的绝佳候选目标。在这项工作中提出的方法可以用来调查的天体物理后果的任何理论的新的物理，包含重玻色子粒子的任意自旋。我们提供工具来促进这些研究。
Cosmic Axion Spin Precession Experiment (CASPEr)
我们提出了一个寻找QCD轴子和类轴子粒子（ALP）暗物质的实验。与背景轴子暗物质相互作用的原子核获得随时间变化的CP奇核矩，例如电偶极矩。与核磁共振类似，这些力矩在存在电场的情况下引起材料样品中的核自旋的进动。精确的磁力测量可以用来寻找这种进动。该实验的初始阶段可以覆盖ALP参数空间中超出当前天体物理和实验室限制的许多数量级。利用现有的技术，我们提出的实验方案对QCD轴子质量m_a < 10^-9 eV具有灵敏度，对应于理论上合理的轴子衰变常数f_a > 10^16 GeV。经过进一步的改进，这个实验最终可以覆盖质量m_a < 10^-6 eV的整个范围，这是对腔搜索的补充。
Constraining Axion-Like Particles from observations of AGN B2 2234+28A and 3C 454.3
本文提出一种依赖模型的方法，利用Fermi-LAT和MAGIC U.L.数据研究AGN B2 2234+28A和3C 454.3光谱中的轴子-光子振荡效应，通过MCMC方法拟合并给出了轴子参数及95%置信水平上限约束。
Novel bounds on decaying axionlike particle dark matter from the cosmic background
本文研究了宇宙背景中衰变类轴子暗物质的贡献，通过建模光学至X射线波段的CB并与最新测量对比，将质量在0.5 eV至10^7 eV的轴子-光子耦合界限提升约一个数量级，并分析了银河系晕内轴子衰变对观测到的CB发射过剩的解释。
AGN spectral variability across activity states and searches for axion-like particles
本研究探讨了AGN光谱变化对ALP搜寻的影响，发现时间平均可能误判ALP效应，强调需考虑光谱变化以提高搜索精度。
Current and Future constraints on Very-Light Axion-Like Particles from X-ray observations of cluster-hosted Active Galaxies
本文利用钱德拉对星系团活动星系核的X射线观测限制极轻类轴子粒子与光子耦合，并展望下一代X射线天文台可将限制提升约10倍。
Axion mechanism of Sun luminosity, dark matter and extragalactic background light
我们发现，在太阳速跃层（对流层底部）的磁场的环形分量的时间变化和地球磁场（Y分量）之间存在着很强的反相关性。假设的太阳轴子可以在外部电场或磁场中转化为光子（逆普里马科夫效应），它可能是太阳对流区的磁场调制地球磁场的工具。我们提出了太阳光度的轴子机制和“太阳发电机--地球发电机”的联系，其中57 Fe核中M1跃迁发射的一个太阳轴子通量分量的能量首先受到太阳速跃层磁场的调制（由于逆相干普里马科夫效应），然后在地球核心共振吸收，从而起到地球磁场能量调制器的作用。在此机制框架下，得到了轴子与光子耦合强度（g_{a γ} = 7.07 e-11 1/GeV）、轴子与核子耦合强度（g_{an} = 3.20 e-7）、轴子与电子耦合强度（g_{ae} = 5.28 e-11）和轴子质量（m_a = 17 eV）的估计.它还表明，声称的轴子参数不矛盾的任何已知的实验和理论模型独立的限制。我们研究了17 eV轴子形式的暗物质对河外背景光的影响，发现在近紫外、可见光和近红外波段（1500-20000埃），衰变轴子产生的河外背景光的光谱强度与观测波长的函数关系与已知的实验数据符合得很好.
Assessing the sensitivity to Axion-Like-Particle Dark Matter with very-high-energy gamma-ray observations of selected AGN and galaxy cluster pairs
研究通过对选定AGN和星系团对进行甚高能伽马射线观测评估对类轴子暗物质的敏感性，采用叠加分析方法，利用模拟数据评估性能，可探索neV质量范围的ALP暗物质参数空间。
Searching for GeV Gamma-Ray Polarization and Axion-Like Particles with AMS-02
本研究评估AMS-02及AMS-100对GeV伽马射线偏振的探测能力，发现AMS-100观测NGC1275可探测轴子类似粒子新参数空间，而银河系源偏振测量受现有实验限制。
Dark matter searches
现代物理学的主要挑战之一是破译暗物质的本质。天体物理学观测提供了充足的证据，证明在可观测宇宙中存在着不可见且占主导地位的质量成分，从星系尺度到最大的宇宙学尺度。暗物质可能由新的、尚未发现的基本粒子组成，其允许质量和与正常物质的相互作用强度跨越了一个巨大的范围。在早期宇宙中以非热方式产生的轴子，以及在热平衡状态下冻结的具有与观测结果相匹配的残余密度的弱相互作用大质量粒子（WIMP），代表了两种动机良好的一般类别的暗物质候选者。暗物质轴子可以通过利用它们与两个光子的预测耦合来检测，其中最高灵敏度是通过使用被强磁场渗透的微波腔的实验来达到的。WIMP可以通过地下超低背景探测器中原子核的散射直接观察到，或者通过它们配对湮灭时产生的二次辐射间接观察到。它们也可以在粒子对撞机（如LHC）中产生，在那里可以检测到在同一过程中产生的相关粒子。在简要的动机和介绍粒子暗物质探测的现象学之后，我将讨论最有前途的实验技术来搜索轴子和WIMP，解决它们当前和未来的科学范围，以及它们的互补性。
New constraints on light Axion-Like Particles using Chandra Transmission Grating Spectroscopy of the powerful cluster-hosted quasar H1821+643
类轴子粒子（Axion-Like Particles，ALP）被几种超越标准模型的理论预言，特别是弦论。在存在垂直于传播方向的外部磁场的情况下，ALP可以耦合到光子。因此，如果通过磁化等离子体观察X射线源，例如星系团中的发光类星体，我们可以预期光子ALP振荡很好地描述了光谱失真。利用$571 \ \mathrm{ks}$结合高、低能透射光栅（HETG/LETG）Chandra对强射电宁静类星体H1821+643进行了观测，该类星体位于红移为$0.3$的冷核星系团中.该光谱由双幂律连续谱和典型的1型活动星系核（AGN）的宽$+$窄铁谱线发射很好地描述，其余的光谱特征为$< 2.5\%$。使用基于细胞的方法来描述湍流集群磁场，我们比较我们的光谱与光子ALP混合曲线为500场实现假设的热磁压力比保持不变的维里半径。在$99.7\%$可信度和使用$β= 100$时，我们排除了大多数ALP肿块$< 10^{-12} \ \mathrm{eV}$的所有耦合$g_\mathrm{aγ} > 6.3 \times 10^{-13} \ {\mathrm{GeV}}^{-1}$。我们的研究结果是适度更敏感的约束ALP比以前最好的结果从钱德拉观测英仙座集群，虽然与一个较少的约束场模型。我们反映了光明的活动星系核嵌入在丰富的集群，特别是与即将到来的雅典娜任务的ALP研究的光明的未来。
Properties of Ultralight Bosons from Spins of Heavy Quasars via Superradiance
本研究利用自旋修正的黑洞活动基本面约束重型喷流AGN的自旋，并通过超辐射限制标量、矢量和自旋2超轻玻色子的质量及暗物质占比。
Monitoring of bright, nearby Active Galactic Nuclei with the MAGIC telescopes
切伦科夫望远镜对活动星系核（AGN）的观测和探测常常是由其他波段的高通量状态信息触发的。为了克服这种偏差，VHE伽马射线望远镜MAGIC自2006年以来一直对附近的活动星系核进行专门的监测观测。三个已经建立的TeV明亮的耀变体被选中进行定期观测：Mrk 421，Mrk 501和1ES 1959 +650。这些观测的目标是获得一个公正的分布的通量状态脱落光的占空比AGN，调查潜在的光谱变化期间的不同来源的活动，并与多波长观测的结果。此外，从对所获得的光变曲线的研究中，可以得出关于光源的潜在周期性行为的线索。通过测试理论模型的预测，例如，TeV通量水平和SSC模型预测的峰值频率之间的相关性，监测加深了我们对AGN加速和发射过程的认识。将介绍MAGIC AGN监测计划的现状和结果。
EUCLIA - Exploring the UV/optical continuum lag in active galactic nuclei. I. a model without light echoing
活动星系核的紫外/光学连续统之间紧密的带间相关和滞后波长关系已被牢固地建立起来。它们通常在广泛的后处理方案中得到理解，然而，隐含的带间滞后通常太小。此外，新的证据也对该方法提出了挑战，如X射线后处理产生了太多的高频紫外/光学变化，以及它不能再现NGC 5548的{ \it Swift}光变曲线中观察到的时间尺度依赖的颜色变化。以不同的方式，我们证明了一个升级的非均匀吸积盘模型，其局部{ \it independent}温度涨落服从推测的{ \it common}大尺度温度涨落，可以内在地产生紧密的带间关联和UV/光学滞后，并且与NGC 5548的几个观测性质很好地吻合，包括时间尺度相关的颜色变化。紧急滞后是响应大尺度波动时局部温度波动的{ \it微分回归能力}的结果。这种共同的波动可能需要与光速的$\gtrsim 15\%$一样大的平均传播速度。几个潜在的物理机制，这样的传播进行了讨论。我们有趣的现象学方案可能会揭示新的光理解活动星系核的紫外/光学连续变化。
Physics Beyond the Standard Model with Future X-ray Observatories: Projected Constraints on Very-Light Axion-Like Particles with $Athena$ and $AXIS$
本研究评估了未来X射线观测台 $Athena$ 和 $AXIS$ 通过观测星系团AGN限制极轻类轴子粒子的潜力，并利用深度神经网络克服仪器校准误差，成功恢复了对光子-ALP耦合的探测灵敏度。
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