Spectropolarimetry of Wolf-Rayet Stars in the Magellanic Clouds: Constraining the Progenitors of Gamma-ray Bursts
沃尔夫-拉叶星被认为是大质量恒星演化的最后阶段。有人认为沃尔夫-拉叶星是低金属丰度环境中长持续时间伽马射线暴的祖先。然而，这一推论还有待证实。在这里，我们报告我们的初步结果，从VLT/FORS线性光谱偏振测量调查的沃尔夫-拉叶星在麦哲伦云，这是为了约束的物理标准-如较弱的恒星风，快速旋转，和相关的不对称性-的Mesosar模型。最后，我们提供了一个展望偏振研究与一个非常大的望远镜。
2010-07-25 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Constraining branon dark matter from observations of the dwarf spheroidal galaxies with the MAGIC telescopes
利用MAGIC（Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov）望远镜系统对矮球状星系Segue~1进行观测，首次在甚高能γ射线波段进行了branon暗物质（DM）研究。branon是一种新的自由度，出现在柔性膜世界模型中，对应于膜涨落。它们表现为弱相互作用的大质量粒子，是自然的DM候选者。在Segue~1数据中没有γ射线信号的情况下，我们通过使用分箱似然分析对branon DM参数空间施加约束。我们对热平均湮灭截面的最大限制（在$95\%$置信水平下）对应于$ \langle σv \rangle \simeq 1.4 \times 10^{-23}~\text{cm}^{3}\text{s}^{-1} $，其branon DM质量为$ \sim 0.7~\text{TeV}$。
2022-05-14 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining the extension of a possible gamma-ray halo of 3C 279 from 2008-2014 solar occultations
3C 279的伽马射线图像的角度延伸可能会受到费尔贝恩等人（2010年）提出的研究其太阳掩星的限制。我们使用Fermi-LAT太阳系工具对Fermi-LAT在2008-2014年观测到的七次掩星进行了这种分析。结果进行解释的模型与扩展的伽马射线晕3C 279的第一个限制的大小和流量的晕。
2015-03-16 astro-ph.HE
Constraining the Equation of State of Dark Energy with Gamma Rays
由于正电子-电子对的产生，宇宙中的星光阻碍了高能（例如TeV）伽马射线的通过。这个恒星辐射场的历史取决于恒星形成速率的观测，而恒星形成速率本身只能在特定的宇宙学背景下解释。对于不同的暗能量状态方程，恒星形成率数据表明，在特定的红移下，恒星光子的密度不同，来自遥远来源的伽马射线到达的概率也不同。在这项工作中，我们的目标是表明，这种效果可以用来约束状态方程的暗能量。目前的工作是一个概念的证明，我们概述了将该方法置于严格的统计框架中所必须采取的步骤，然后可以将其与其他更成熟的方法相结合，例如拟合超新星光度距离。
2012-04-17 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining short gamma-ray burst jet properties with gravitational waves and gamma rays
伽马射线暴（GRB）的瞬发辐射是高度波束化的，了解喷流几何形状和波束配置可以提供关于知之甚少的中央发动机和环爆环境的信息。在引力波天文学出现之前，天文学家依靠观测多波长余辉中的喷流破裂来确定伽玛暴的张开角，因为观测者相对于系统的视角不能仅从电磁数据来确定。然而，引力波观测提供了一个独立的视角测量。我们描述了一个贝叶斯方法，用于确定短伽玛暴的几何形状，同时使用电磁和引力波观测。我们演示了如何合奏的多信使检测可以用来测量的喷流能量的分布，开角，洛伦兹因子，和角轮廓的短伽玛暴，我们发现，对于人口的100个这样的观察，我们可以约束的平均值的开角分布在10度内，无论角发射轮廓。相反，对能量分布的约束取决于轮廓的形状，这是可以区分的。
2020-04-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining heavy decaying dark matter with the high energy gamma-ray limits
我们认为衰变的暗物质与质量$10^{7} \lesssim M \lesssim 10^{16}$ GeV，作为超高能（UHE）伽马射线的来源。使用最近的限制UHE伽马射线通量的能量$E_γ> 2 \cdot 10^{14}$ eV，提供了广泛的空气淋浴观测站，我们把限制质量和寿命的暗物质。我们还讨论了EAS-MSU实验探测到的100 PeV光子通量的可能的暗物质衰变起源。
2016-09-21 astro-ph.HE hep-ph
Constraining the energy spectrum of neutral pions in ultra-high-energy proton-air interactions
大范围空气簇射中μ介子含量的波动与宇宙射线在大气中的第一次相互作用产生的中性π介子的能量波动有关。通过分析大气簇射中μ子含量的簇射-簇射分布，我们发现在第一次质子-空气相互作用中产生的中性π介子能谱的高能尾可以在目前宇宙线实验的不确定性范围内受到约束，$P(N_μ)$。
2021-01-11 astro-ph.HE hep-ph
Constraining superheavy decaying dark matter with directional ultra-high energy gamma-ray limits
矮球状星系是一种具有小的或可忽略的天体物理背景的致密天体，被广泛认为是寻找暗物质衰变和湮灭信号的有希望的目标。我们提出的超重衰变暗物质分支到$q\bar{q}$通道的质量范围$10^{19} - 10^{25}$ eV的基础上的超高能（UHE）伽马射线的方向限制的皮埃尔俄歇天文台和望远镜阵列实验的寿命的约束。UHE光子向地球传播过程中的衰减效应被考虑在内，最强的约束来自大熊座II，后发座和Segue I星系。
2021-05-14 astro-ph.HE
Constraining Very Heavy Dark Matter Using Diffuse Backgrounds of Neutrinos and Cascaded Gamma Rays
我们认为，从最近的费米伽马射线和冰立方中微子观测各向同性背景辐射的超重暗物质（VHDM）的多信使约束。扩散伽马射线背景（DGB）的费米数据显示，在非常高的能量（VHE），我们称之为“VHE过剩”相对于预期的衰减幂律外推从较低的能量可能无法解释的功能。我们表明，VHDM可以解释这种过剩，中微子观测将是一个重要的工具来测试这种情况。更保守地说，我们推导出了质量为10^3-10^10 GeV的VHDM性质的新约束。这些通用的边界遵循我们在其他地方开发的伽马射线和中微子的宇宙能量预算约束，基于对宇宙电磁级联和中微子探测率的详细计算。我们表明，结合伽马射线和中微子的数据是必不可少的VHDM属性的约束既强大又强大。在较低的质量范围内，我们对VHDM湮灭和衰变的约束与其他结果相当;然而，我们的约束继续到更高的质量，在那里它们变得相对更强。
2012-10-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining Magnetization of Gamma-Ray Bursts Outflows using Prompt Emission Fluence
本文考虑了在坡印亭流主导的外流中，局部磁能量耗散过程对相对论外流的加速和加热。采用标准假设，即重联率与阿尔芬速度成比例，我在这里表明，作为热光子耗散的能量的分数不能超过光球层的动能的（13 $\hat γ-14)^{-1} = 30$ %（对于绝热指数$\hat γ= 4/3$）。即使在辐射效率最高的情况下，在瞬发阶段作为非热光子释放的能量至多等于外流的动能。这些结果意味着，可以在余辉阶段完成的动能的量热法，可以用来约束伽马射线暴（GRB）流出的磁化。我讨论了最近的观测状况，其影响约束的伽玛暴外流的磁化。
2017-10-31 astro-ph.HE
Synchrotron radiation from ultra-high energy protons and the Fermi observations of GRB 080916C
费米伽玛射线望远镜数据GRB 080916 C与~ 1 e55 erg的表观各向同性伽玛射线能量，显示了几秒之间的延迟上升的100 MeV-GeV的辐射相比，keV-MeV的辐射。在这里，我们表明，同步辐射从宇宙射线质子加速伽玛暴，延迟质子同步冷却时标在射流的磁主导的冲击等离子体运动在高度相对论速度与散装洛伦兹因子伽玛~ 500，可以解释这一结果。来自衰减质子同步辐射的第二代电子同步加速器组件使增强的软X射线到MeV伽马射线发射。长GRB窄，高能喷流加速粒子到超高能量可以解释俄歇观测UHE宇宙射线的来源在100 Mpc的纳米高斯星系间磁场。质子同步加速器模型中的总能量需求与γ ^（16/3）成正比。GRB 080916 C的这个模型只有在Gamma ~< 500且喷流开度角~ 1度时才是合理的。
2010-09-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining the Diffusion Coefficient with HAWC TeV Gamma-Ray Observations of Two Nearby Pulsar Wind Nebulae
附近的电子/正电子加速器，主要是脉冲星风星云（PWNe），被认为是超过10 GeV的正电子过剩的潜在来源。HAWC天文台揭示了两个非常扩展的源，它们在空间上与附近的两个中年恒星重合：Geminga和PSR B 0656 +14，这表明超相对论电子/正电子在我们的后院加速。对这两种PWNe的形态学研究提供了在HAWC能量下扩散系数的约束。在这张海报中，我们将介绍这些PWNe的模型开发和形态学研究，以及最适合数据的衍生扩散系数。
2017-09-11 astro-ph.HE
Constraining pulsar gap models with light-curve shapes of a simulated gamma-ray pulsar population
费米伽马射线太空望远镜已经发现了许多伽马射线天体，既有射电大声的天体，也有射电安静或射电微弱的天体，这些天体是通过盲期搜索确定的。后者可能具有源自磁层高海拔的伽马射线束，导致与无线电波束很少或没有重叠。高能辐射的指数截止也表明伽马射线起源于中海拔或高海拔地区。人口合成提供了手段来研究两个互补方面的伽玛射线脉冲星人口：能量和光变曲线形态。后者（峰多重性、位置、分离、不对称性等）可用于约束射束的几何形状（它们在开放磁层内的起源、辐射区域随脉冲星功率和年龄的演变.）。它也可以用来约束的加速器模型的框架内的脉冲星的准直性和方向。我们提出了新的模拟和光变曲线分析的初步结果表明，费米脉冲星的样本保留了大部分的几何信息的父伽马射线脉冲星人口。
2010-02-01 astro-ph.HE
Observationally constraining gravitational wave emission from short gamma-ray burst remnants
对短伽马射线暴的观测表明，在瞬发之后，持续不断的能量注入，最有可能的候选者是一颗快速旋转、高度磁化的中子星的诞生。我们利用X射线观测的爆发残留物约束新生中子星的属性，包括其磁场诱导的椭圆率和各种振荡模式的饱和振幅。此外，我们通过只看X射线光变曲线来推导出这些物体的引力波发射的严格上限，表明在不久的将来使用地面引力波干涉仪（如Advanced LIGO）不太可能检测到爆发残余物。
2016-02-22 astro-ph.HE gr-qc
Constraining Dark Matter and Ultra-High Energy Cosmic Ray Sources with Fermi-LAT Diffuse Gamma Ray Background
利用Fermi LAT对各向同性$γ$射线背景（IGRB）的最新测量结果，分析了未分辨点$γ$射线源对IGRB的贡献，建立了超高宇宙射线（UHECR）起源模型的约束条件。我们还计算了最小的预期扩散$γ$射线通量产生的UHECR与星际光子背景的相互作用。最后，为子类的暗物质（DM）模型与衰减的弱相互作用大质量粒子（WIMP），我们建立约束的粒子衰变时间使用最小的预期贡献IGRB未解决的点$γ$射线源和UHECR。
2016-08-26 astro-ph.HE
Constraining the population of intermediate mass black holes by gamma-ray data of the Fornax cluster
最近对合并黑洞的研究表明，原始黑洞（PBH）的宇宙学质量分数并不是完全可以忽略的。PBH的质量可以和中等质量的黑洞（IMBH）一样大。在这篇文章中，我们假设暗物质粒子是热遗迹粒子，它们可以自我湮灭。IMBH周围的暗物质可能已经形成了密度尖峰，因此暗物质湮灭的速度将大大提高。利用天炉座星系团的伽马射线数据，并假设星系团中的合并事件并不重要，我们表明，与重子和暗物质的数量相比，IMBH（包括PBH）的数量是非常次主导的。对于$m_{\rm DM} \le 10$ TeV，IMBH与重子的比率上限是$\sim 7\times 10^{-4}$。
2018-09-10 astro-ph.HE
The properties of gamma-ray images of supernova remnants due to proton-proton interactions
MAGIC和H.E.S.S实验是第一个在TeV伽马射线中产生超新星遗迹（SNR）图像的实验。伽马射线由电子（由于逆康普顿散射）或质子（由于π衰变）产生。我们提出了一种方法来合成由于强子发射的Sedov信噪比的γ射线图像。该模型是在一个经典的框架内开发的质子加速和流体动力学的冲击在一个均匀的星际介质，它包括相对论质子的能量损失，由于pp相互作用。我们的计算表明，这些损失是重要的，只有大密度的质子，因为它可能是在超新星激波与分子云的相互作用的情况下。数值模拟被用来合成强子TeV γ射线的径向轮廓。
2011-09-10 astro-ph.HE
Modeling gamma ray production from proton-proton interactions in high-energy astrophysical environments
伽马射线是研究天体物理环境中高能粒子相互作用的最佳探针。空间仪器，如费米大面积望远镜（费米LAT）和地面实验，如VERITAS，H.E.S.S.和MAGIC为我们提供了关于银河系内外伽马射线各种产生机制的宝贵数据。根据天文条件，伽马射线可以由强子或轻子相互作用产生。在本文中，我们探讨的产生γ射线的强子通道，其中γ射线主要产生的次级中性π介子和$η$介子衰变的质子-质子相互作用在一个广泛的能量范围。我们使用最先进的高能强子相互作用模型，校准与新的大型强子对撞机的结果，并广泛用于地面超高能空气簇射实验。我们还比较了SIBYLL 2.1，QGSJET-II-04和EPOS LHC模型，并提供了查找表，研究人员可以使用它来模拟强子通道的伽马射线产生，并最终从伽马射线观测中提取潜在的质子谱。
2013-09-10 astro-ph.HE
Constraining $p$-wave Dark Matter Annihilation with Gamma-ray Observations of M87
本文利用M87中心超大质量黑洞周围暗物质尖峰中粒子速度弥散大的特点，通过Fermi-LAT和MAGIC伽马射线数据约束p波暗物质湮灭，在乐观参数下可排除质量≲10 TeV的热暗物质模型，并指出尖峰参数和天体物理背景模型是提高约束的关键。
2023-11-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining Pulsar Magnetosphere Geometry with Gamma-Ray Light Curves
我们展示了一种方法，用于定量比较伽马射线脉冲星光变曲线与磁层聚束模型。由于费米LAT提供了许多脉冲星发现和高质量的脉冲星光变曲线，这种比较可以大大改善对发射区几何形状和磁层物理学的限制。在这里，我们将该方法应用于费米LAT光变曲线的一组明亮的恒星，因为EGRET或之前。我们测试三个近似模型的磁层结构和两个流行的计划的位置的发射区，两极焦散（TPC）模型和外间隙（OG）模型。我们发现，OG模型和相对物理的B场近似无力偶极磁层是首选在高统计意义。一个完整的LAT脉冲星样本的应用程序将使我们能够遵循发射区的演变与脉冲星自旋。
2010-03-22 astro-ph.HE
Constraining Decaying Dark Matter with Fermi LAT Gamma-rays
来自衰变中的暗物质的高能电子和正电子可以通过星际辐射场中的低能光子的逆康普顿产生显著的伽马射线通量。这种可能性是不可避免地与暗物质的解释所观察到的PAMELA和费米过剩。本文的目的是提供一个简单而通用的方法来约束暗物质模型，产生电子和正电子在其衰变使用费米LAT γ射线观测在0.5 GeV和300 GeV之间的能量范围。我们提供了一组通用的响应函数，一旦卷积与特定的暗物质模型产生所需的约束。我们的响应函数包含所有的天体物理输入，如电子在星系中的传播，暗物质配置文件，已知的起源，和费米LAT数据的伽马射线通量。我们研究的不确定性，在确定的响应函数，并将它们施加到一些特定的暗物质衰变模型，可以很好地拟合PAMELA和费米LAT观测到的正电子和电子通量的约束。为此，我们也考虑到即时辐射的暗物质衰变。我们发现，根据现有的数据，衰变的暗物质不能被排除为PAMELA正电子过剩的来源。
2010-04-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining the bulk Lorentz factor from the photosphere emission
我们提出了一个直接的和模型无关的方法来约束相对论膨胀的对象，如伽马射线暴的洛伦兹因子。只有测量，如热分量的发射，距离和可变的时间尺度的光变曲线，使用。如果考虑不确定性，我们将得到洛伦兹因子的下限。我们将此方法应用于GRB 090618，得到了洛伦兹因子的下限为22。该方法可用于任何相对论运动的物体，如伽马射线暴，耀变体和软伽玛射线中继器，提供被观察到的发射的热分量。
2015-01-25 astro-ph.HE
Constraining the Mass of the Photon with Gamma-Ray Bursts
现代物理学的基石之一是爱因斯坦的狭义相对论，其光速恒定，光子质量为零的假设。光子静止质量m_γ的约束是检验爱因斯坦理论以及其它基本电磁理论和粒子理论的基本方法。由于非零光子质量会引起频率（或能量）相关的色散，测量爆炸性天体物理事件发射的不同频率光子的时间延迟是一种重要的和模型无关的方法来限制这种限制。宇宙学上的伽马射线暴（GRB）具有短时间尺度、高红移、宽频带的瞬发和余辉辐射等特点，为研究m_γ约束提供了理想的实验平台。本文利用伽玛射线暴早期射电余辉观测和多波段射电峰值计算了光子质量的上限，使Schaefer（1999）的结果改进了近半个数量级。
2016-07-12 astro-ph.HE
Constraining viewing geometries of pulsars with single-peaked gamma-ray profiles using a multiwavelength approach
自2008年6月费米宇宙飞船上的大面积望远镜（LAT）发射以来，观测到的伽马射线天体数量急剧增加。在射频上也观察到大量的这种现象。使用高质量的无线电极化数据导出了对显示单峰伽马射线轮廓的6个伽马射线天体中的5个的观察几何形状的约束（Weltevrede等人，2010年）。我们获得独立的约束观察几何6通过使用几何发射代码来模拟费米LAT和无线电光变曲线（LC）。我们找到适合的磁倾角和观察者的角度，通过搜索的解决方案空间的眼睛。我们的结果通常与先前获得的结果一致（Weltevrede等人，2010），虽然我们确实在某些情况下发现了小的差异。我们将指出如何伽马射线和无线电脉冲的形状，以及它们的相对相位滞后导致的解决方案空间中的约束。对应于拟合的通量校正因子的值也被导出（有误差）。
2012-01-23 astro-ph.HE
Constraining Dark Matter Properties with Gamma-Rays from the Galactic Center with Fermi-LAT
我们研究的费米-LAT仪器上的费米任务约束粒子暗物质的属性，作为湮灭截面，质量和分支比占主导地位的湮灭通道，从银河系中心的伽马射线观测的能力。除了瞬发γ射线通量，我们还考虑了暗物质湮灭中产生的电子/正电子通过星际光子背景的逆康普顿散射对γ射线信号的贡献，这在暗物质湮灭为mu+mu-和e+e-对的情况下是至关重要的。我们研究了信号对不同参数的依赖性，如观测区域、密度分布、暗物质模型的假设和传播模型中的不确定性。我们还显示了在伽马射线背景中包含20%的系统不确定性的影响。如果费米-LAT是能够区分一个可能的暗物质信号从大的伽马射线背景，我们表明，对于暗物质质量低于200 GeV，费米-LAT将可能能够确定暗物质的性能具有良好的精度。
2012-02-27 astro-ph.HE hep-ph
Constraining millisecond pulsar geometry using time-aligned radio and gamma-ray pulse profile
自费米伽马射线太空望远镜发射以来，已经发现了数百个伽马射线天体，其中一些是无线电大声的，一些是无线电安静的，具有时间对齐的无线电和伽马射线光变曲线。在第二个费米脉冲星表中，根据费米卫星上的大面阵望远镜三年来收集的数据，新发现了117颗伽玛射线脉冲星，提供了伽玛射线脉冲的峰距~$Δ$和伽玛射线脉冲与射电脉冲之间的射电滞后~$δ$等丰富的信息。我们选取了几个射电巨噪毫秒γ射线源，其周期为~$P$，在2 - 6~ms范围内，γ射线剖面呈双峰型。我们试图限制其磁层的几何形状，即磁轴和视线倾角为每个这些系统。我们应用了一个从恒星表面到条纹风区域的无力偶极磁层--在光柱之外--来拟合观测到的伽马射线脉冲轮廓，与它们与射电轮廓的相位一致。在决定拟合曲线是否合理时，我们采用最小二乘法将观察到的伽马射线强度与我们模型中发现的强度进行比较，强调伽马射线峰的振幅、它们的间隔以及相位之间的滞后无线电和伽马射线峰。我们得到了与十毫秒双星观测相符合的最佳拟合和合理的参数。最后，我们用磁倾角~$α$和视光倾角~$ζ$来约束每个脉冲星的几何形状。我们发现这两个角度都大于约~$45^{\rm o}$。
2021-03-02 astro-ph.HE
Constraining Galactic dark matter with gamma-ray pixel counts statistics
对新物理（如暗物质）的伽马射线搜索通常是通过调查河外伽马射线背景（EGB）的组成来驱动的。经典的EGB分解方法表现在解决个别点源和解剖剩余的未解决的组件的强度谱。此外，统计方法最近已被证明优于经典的源检测算法的灵敏度在未解决的通量制度中找到点源人口。在这篇文章中，我们采用1点光子计数统计的八年的费米-LAT数据，以解决人口的河外点源，并分解银河系纬度|b| >30度的扩散各向同性背景的贡献。我们使用三个相邻的能量箱之间的1和10 GeV。这是第一次，我们扩展的分析，将潜在的贡献，从湮灭暗物质顺利分布在银河系。我们调查的灵敏度达到1点统计约束的热平均自湮灭截面<σv>的暗物质，使用不同的模板模型的银河系前景发射。给出了官方的费米-LAT星际辐射模型，我们设置的DM自湮灭截面<σv>的上限与其他间接检测方法，特别是通过堆叠分析几个矮球状星系获得的限制。
2018-08-25 astro-ph.HE
Radio-to-gamma-ray synchrotron and neutrino emission from proton-proton interactions in active galactic nuclei
我们探讨了活动星系核（AGN）中的无线电波和甚高能量中微子发射之间的相关性的可能的物理起源，最近报道的中微子到达方向和最亮的无线电波响AGN的位置之间的相关性的证据。我们表明，如果同步辐射电子和中微子都起源于通过活动星系核环核介质传播的秒差距尺度相对论性喷流中质子-质子相互作用产生的带电π介子衰变，则这种关联是可以预期的。
2020-12-08 astro-ph.HE
Constraining the production of cosmic rays by pulsars
强子宇宙射线（CR）的可能来源之一是新生的强子。如果情况确实如此，它们应该具有由CR与星际气体相互作用产生的扩散伽马射线晕。在本文中，我们试图确定扩展的伽玛射线辐射周围的年轻恒星，利用7年的费米-LAT数据。为此，我们选择和分析了一组八个最有可能拥有可检测的伽马射线晕的恒星。我们发现扩展发射，可能被解释为伽马射线晕的情况下，PSR J 0007 +7303。它的光度与注入的宇宙射线$\sim 10^{50}$ erg的总能量一致，尽管对这个来源的其他解释是可能的。不管这个源的性质，我们把边界的伽玛射线晕的光度表明，银河系CRs的整体能量预算的贡献是次主导的GeV-TeV范围内。
2016-09-09 astro-ph.HE
Identifying Breaks and Curvature in the Fermi Spectra of Bright FSRQs and Constraining the Emission Region
平谱射电类星体（FSRQs）的伽马射线能谱偏离简单的幂律，以前已经观察到，但这仍然是未知的原因。如果伽马射线发射区靠近中心黑洞，那么来自宽线区域的光子对伽马射线的吸收预计会在伽马射线光谱中产生两个固定能量的光谱断裂。我们检查了9个明亮的FSRQs的断裂和曲率的证据。虽然我们确认偏离一个简单的幂律，断裂能通常不是预测的双吸收体模型。在某些对象中，对数抛物线拟合优于破幂律。通过将数据分成两个相等的时间段，我们发现许多物体的光谱形状随时间而变化。
2012-10-02 astro-ph.HE
Constraining the Physical Conditions in the Jets of Gamma-ray Flaring Blazars using Centimeter-Band Polarimetry and Radiative Transfer Simulations. II. Exploring Parameter Space and Implications
我们分析了Aller等人提出的伽马射线耀变体0420-014、OJ 287和1156+295的喷流激波模型。（2014年，论文I），量化建模如何约束流的内部属性（低能谱截止，随机和有序磁场之间的分区），流动动力学（静态流动速度和方向），以及负责无线电频段燃烧的冲击的数量和强度。我们的结论是，良好的采样，多频偏振通量光曲线是至关重要的定义源属性。我们认为，很少，如果有的话，低能量粒子在这些流中，这表明没有夹带和有效的喷射材料，并为近似的随机和有序的磁场组件之间的能量均分，这表明有序的字段是建立从随机组件的非平凡的发电机行动，或后者产生的射流不稳定性，保持较大规模的，有序的流。我们提出的证据表明，孤儿无线电波段（没有伽马射线对应）和非孤儿耀斑之间的差异是由于更复杂的冲击相互作用在后一种情况下。
2014-12-08 astro-ph.HE
Constraining Axion Mass through Gamma-ray Observations of Pulsars
我们分析了9年的PASS 8 $\textit{Fermi}$-LAT数据在60 $-$ 500 MeV的范围和确定通量上限（UL）的17个伽马射线暗恒星作为探针的轴子产生的核子-核子韧致辐射的脉冲星核心。使用先前发表的轴子衰变γ射线光子通量模型的EQUARARS依赖于一个高的核心温度为20兆电子伏，我们提高了UL轴子质量（$m_a$）的测定，在95%的置信水平，9.6 $\times$ 10 $^{-3}$ eV，这是一个因素的8以前的结果的改善。我们表明，轴子发射率（单位体积的能量损失率）在现实的较低的脉冲星核心温度为4兆电子伏或更低的减少到这样的程度，轴子发射率和伽马射线信号变得可以忽略不计。我们考虑一个替代的排放模型的基础上，每质量的能量损失率，使$m_a$被约束与$Fermi$-LAT观测。这个模型产生了一个合理的UL $m_a$为10 $^{-6}$ eV的脉冲星核心温度$<$ 0.1兆电子伏，但知识的程度，在脉冲星$B$领域的轴子到光子转换将需要作出精确的UL轴子质量的测定。轴子通量的峰值很可能产生$\leq$ 1 MeV能量范围内的伽马射线，因此未来的中等能量伽马射线任务（如AMEGO和e-ASTROGAM）的观测对于进一步限制UL $m_a$至关重要。
2019-08-09 astro-ph.HE
Angular, spectral, and time distributions of highest energy protons and associated secondary gamma-rays and neutrinos propagating through extragalactic magnetic and radiation fields
本文利用小角和连续能量损失近似下玻尔兹曼输运方程的解析解，研究了最高能量质子、次级中微子和同步辐射γ射线在星系际磁场和辐射场中传播的角、谱和时间特性。
2010-06-05 astro-ph.HE
Interstellar protons in the TeV gamma-ray SNR HESS J1731-347:Possible evidence for the coexistence of hadronic and leptonic gamma-rays
HESS J1731-347（G353.6-0.7）是TeV γ射线SNR之一，具有壳状结构。利用~（12）CO（J=1-0）和HI数据，对星际质子的信噪比进行了新的分析。结果表明，在-90 ~-75 km/s的速度范围内，TeV的γ射线壳层与星际质子有显著的空间相关性，对应的速度范围为~5.2 kpc，比之前的图3 kpc大2倍。星际质子的总质量估计为6.4x10^4 M_sun，其中25%是原子气体。我们已经确定了冷HI气体观察到的自吸收表现出显着的对应关系与东北伽玛射线峰。虽然SNR北部的星际质子和TeV伽马射线之间的良好对应支持了TeV伽马射线的强子方案，但SNR壳的南部显示出对应关系的中断;特别是SNR壳的西南边缘显示出星际质子的显着减少了2倍。我们认为，这种差异可以解释为由于轻子伽马射线，因为这个区域与发射非热射电连续辐射和非热X射线的亮壳层相吻合，这表明HESS J1713-347的伽马射线由强子和轻子分量组成。轻子贡献则相当于总伽马射线的~ 20%。假设总伽马射线的80%是强子起源的，宇宙射线质子的总能量在1 GeV - 100 TeV的伽马射线能量范围内估计为10^49 erg。
2014-05-11 astro-ph.HE
Constraining Type Ia Supernova Asymmetry with the Gamma-Ray Escape Timescale
我们计算了Ia型超新星（SN Ia）喷出物中不对称$^{56}\mathrm{Ni}$分布对伽马射线逃逸时标（$t_0$）的影响，该时标表征了后期光变曲线（峰值后$>40$天），并发现与喷出物结构中其他可能的变化相比，这种影响是适度的。我们参数化的不对称性的$^{56}\mathrm{Ni}$分布和计算$t_0$的SN喷出物模型的网格跨越大体积的不对称性参数空间。模型具有球形密度分布，而其中的$^{56}\mathrm{Ni}$分布具有不同程度的不对称性。通过放置的$t_0$和其他一般性质的超新星Ia喷出物的观测测量的基础上的限制，我们发现的范围内允许的不对称性的$^{56}\mathrm{Ni}$分布。考虑到这些限制，我们发现不排除分布中的某种程度的不对称性。然而，具有单一喷出物质量和不同$^{56}\mathrm{Ni}$分布的模型不能解释观察到的$t_0$值的全部范围。这加强了这样一种说法，即需要阿布拉塞卡质量和亚阿布拉塞卡质量爆炸来解释超新星Ia观测的多样性。
2019-05-05 astro-ph.HE
Constraining Gamma-Ray Emission from Luminous Infrared Galaxies with Fermi-LAT; Tentative Detection of Arp 220
形成恒星的星系主要通过π介子产生伽马射线，这是由宇宙射线质子与星际介质（ISM）之间的非弹性碰撞产生的。明亮和超亮红外星系（LIRGs和ULIRGs）的密集ISM和高恒星形成率意味着它们应该是强伽马射线发射体，但到目前为止只检测到两个LIRGs。它们发射的理论模型依赖于在相互作用之前逃离这些星系的宇宙射线质子的未知部分。我们分析了82个最亮的IRAS LIRGs和ULIRGs的费米LAT数据。我们分别检查每个系统，并进行叠加分析，以限制它们的伽马射线通量。我们报告了最近的ULIRG Arp 220（~ 4.6 σ）的检测。我们观测到了2.4e-10 phot cm^-2 s^-1的伽马射线通量（0.8- 100 GeV），光子指数为2.23（在77 Mpc时为8.2e10^41 ergs ^-1）。我们还推导出了堆叠LIRG和ULIRG的上限。Arp~220的伽马射线光度和叠加上限与致密恒星形成星系的量热预测一致。随着Arp 220的探测，我们将γ射线-红外光度关联推广到高光度区，其log（L_[0.1-100 GeV]）= 1.25log（L_[8-1000]）+ 26.7，γ射线-射电连续光谱光度关联推广到log（L_[0.1-100 GeV]）= 1.22log（L_[1.4 GHz]）+ 13.3。目前对费米-LAT的调查即将在局部宇宙中探测到更多的LIRGs/ULIRGs…
2016-05-04 astro-ph.HE
Annihilation vs. Decay: Constraining dark matter properties from a gamma-ray detection
大多数被提出的暗物质候选者都是稳定的，并且是在早期宇宙中热产生的。然而，也有可能是不稳定的（但寿命长）暗物质，热或以其他方式产生。我们提出了一个战略，区分暗物质湮灭和/或衰变的情况下，一个明确的信号，在银河系矮球状星系的伽玛射线观测与伽玛射线实验检测。间接信号的能谱的单独测量将使这些情况之间的区别是不可能的。我们表明，通过检查的强度和能谱的发射角分布的依赖关系，起源可以被确定为衰变，湮灭，或两者兼而有之。此外，一旦建立的信号类型，我们展示了如何这些测量可以帮助提取信息的暗物质的属性，包括质量，湮灭截面，寿命，占主导地位的湮灭和衰变通道，以及子结构的存在。虽然这里提出的方法的应用可能是可行的，目前的实验只有非常乐观的暗物质的情况下，提高灵敏度即将到来的实验可以使这种技术被用来研究更广泛的暗物质模型。
2010-08-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining the electron and proton acceleration efficiencies in merger shocks in galaxy clusters
星系团中的射电遗迹与能加速相对论电子的强烈冲击有关。人们普遍认为，加速通过扩散冲击加速进行。在热漏的框架下，相对论性电子的能量与相对论性质子的能量之比应小于$K_{\rm e/p} \sim 10^{-2}$。相对论性质子与热气体相互作用，在强子相互作用中产生$γ$ -射线。结合射电遗迹的观测和$γ$射线观测站的上限值，可以对比值$K_{\rm e/p}$进行约束.在这项工作中，我们选择了10个星系团，包含双射电遗迹，并推导出新的上限叠加的$γ$射线观测的费米。我们使用半解析模型模拟了冲击波的传播，在该模型中，我们假设了冲击波的简单几何形状，并且宇宙射线质子被捕获在团内介质中。我们的分析表明，扩散冲击加速度有困难，同时匹配观测到的无线电发射和费米所施加的限制，除非文物中的磁场是不切实际的大（$\gg 10 ~\rm μG$）。在所有研究的情况下（也包括我们的基本模型的实际变化和再加速的影响），样品的平均排放量是由费米堆积极限的顺序，或更大。这些发现对无线电遗迹供电的普遍采用的模型施加了压力，并意味着电子和质子的相对加速效率与扩散冲击加速的预测不一致，需要$K_{\rm e/p} \geq 10-10^{-2}$。
2015-05-11 astro-ph.HE
Constraining Lorentz invariance violations using the Crab pulsar TeV emission
活动星系核和伽马射线暴的伽玛射线通量的快速变化可以限制洛伦兹不变性破坏（LIV），因为具有更高能量的光子延迟（或提前）到达：这种方法导致了当前世界上最好的量子引力能量尺度的限制。在这里，我们报告的限制LIV研究的伽马射线发射TeV的能量从银河蟹脉冲星，最近发现的魔术合作。能量超过400 GeV的脉冲星事件重建的似然分析发现没有显着变化的能量依赖的到达时间，95% CL限制，然后得到的有效LIV能量尺度后，考虑到系统的不确定性。与目前世界上最好的二次LIV情景限制相比，只有大约两个因素的限制，现在已经确立了作为第三类和独立的天体物理对象的限制LIV的特征能量标度。
2017-08-21 astro-ph.HE
Disk mass after a binary neutron star merger as a constraining parameter for short Gamma Ray Bursts
本研究利用GW170817数据估计双中子星合并残骸的盘质量并推断吸积到喷流的效率，发现多数短伽马射线暴需不切实际的巨大盘残骸，暗示可能存在不同的机制。
2024-08-27 astro-ph.HE gr-qc
Synergy of short gamma ray burst and gravitational wave observations: Constraining the inclination angle of the binary and possible implications for off-axis gamma ray bursts
紧凑的双星合并是短伽马射线暴（SGRB）的最强候选者。如果紧密双星合并产生的引力波（GW）信号与SGRB相关，这种协同作用可以帮助我们了解这些爆发的许多有趣方面。我们检查的精度与全球网络的引力波干涉仪将测量的倾斜角（角动量轴的二进制和观察者的视线之间的角度）的二进制。比较了GW探测器在不同天体物理场景下测量双星中子星（DNS）和中子星-黑洞（NS-BH）双星倾角的投影精度。我们发现，一个5探测器网络可以测量的倾斜角的精度为$\sim 5.1 (2.2)$度的DNS（NS-BH）系统在200 Mpc，如果源的方向以及红移是已知的电磁。我们认为，如何准确估计的倾斜角的二进制可以证明是至关重要的了解离轴伽玛暴，动力学和能量的射流，并帮助搜索（可能的）孤儿余辉的SGRB。
2014-12-15 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the Milky Way Dark Matter Density Profile with Gamma-Rays with Fermi-LAT
我们研究的费米-LAT仪器上的费米任务，同时约束银河系暗物质密度分布和一些暗物质粒子的属性，作为湮灭截面，质量和分支比到占主导地位的湮灭通道的能力。一个单一的暗物质密度分布通常被认为是确定伽马射线实验的能力，以提取暗物质属性或设置限制。然而，我们对银河系晕的了解还远远不够完善，因此总的来说，所获得的结果过于乐观。在这里，我们研究这些天体物理学的不确定性将有暗物质粒子属性的确定的影响，相反，我们展示了如何伽马射线搜索也可以用来了解银河系晕的结构，作为一种补充工具，其他类型的观测数据，研究引力效应所造成的暗物质的存在。此外，我们还展示了这些结果将如何改善，如果外部信息的湮灭截面和当地的暗物质密度包括和比较我们的结果与数值模拟的预测。
2012-03-01 astro-ph.HE hep-ph
Constraining pulsar gap models with the light-curve and flux properties of the gamma-ray pulsar population
我们比较人口合成结果的内部和外部磁层发射模型的各种特性测量的第一个LAT脉冲星目录的无线电大声和无线电弱或无线电安静的伽玛射线天体。我们发现，所有的模型都无法重现观测结果：对于每个模型，都缺乏明亮和充满活力的物体，这表明非偶极磁场结构或自旋下降的演变。我们在模拟的伽马射线光度与自旋下降功率关系中发现的大色散不允许使用费米数据中看到的当前趋势来区分模型。对于每个模型和每个费米探测到的脉冲星，我们已经产生了光变曲线作为折射率和倾角的函数。使用最大似然法将理论曲线与观察曲线拟合，以得出最佳拟合方向，并比较每个模型重现数据的效果。包括无线电光曲线给出了一个额外的关键约束，以限制方向空间
2011-03-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining the coherence scale of the interstellar magnetic field using TeV gamma-ray observations of supernova remnants
银河系的宇宙射线（CR）被认为是在超新星遗迹（SNR）的冲击加速。在强子的情况下，TeV的伽马射线发射从SNRs起源于衰变的π介子，产生于星际气体和CR的碰撞。使用CR-磁流体动力学模拟，我们表明，磁密度依赖的冲击加速是能够重现所观察到的TeV伽马射线形态的SNR，如船帆座小。和SN 1006单独通过改变磁性形态。这意味着伽马射线亮区是由准平行激波（即，当冲击波以与上游磁场成窄角度传播时），已知这能有效地加速CR质子，并且伽马射线暗区指向准垂直冲击波配置。模拟的伽马射线形态与观测结果的比较，使我们能够限制船帆座周围的磁相干尺度$λ_B$。以及SN 1006分别对应于$λ_B \simeq 13_{-4.3}^{+13}$ pc和$λ_B >200_{-10}^{+80}$ pc，其中SN 1006的环境磁场与大部分均匀一致。我们发现一致的纯强子和混合强子轻子模型，既再现多频谱从无线电TeV的伽马射线和匹配所观察到的伽马射线形态。最后，为了捕捉信噪比激波在云团星际介质中的传播，我们用数值模拟和解析方法研究了激波与稠密云团的相互作用。我们构建了一个解析的伽玛射线模型的核心崩溃SNR通过结构化星际介质传播，并表明伽玛射线光度只有30%的偏差为现实的参数。
2020-06-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Non-variable cosmologically distant gamma-ray emitters as an imprint of propagation of ultra-high-energy protons
通过超高能质子在宇宙微波背景辐射中传播留下的足迹，可以追踪超高能质子的加速点。在几十Mpc的扩展区域中产生的次级电子通过同步辐射主要在母体质子的初始方向上发射它们的能量。它形成了一个不变的和紧凑的（几乎点状）高能伽马射线源。对于宇宙学上遥远的天体，这种效应的重要性增加了;由于严重的能量损失，即使在极弱的星系际磁场的情况下，UHE质子也无法到达我们。此外，在高红移时，由于过去的CMB密度更大、能量更高，从质子到次级粒子的能量转换变得更加有效。这增加了UHE宇宙射线被次级同步加速器伽马辐射追踪的机会。本文讨论了从UHE质子到同步辐射的能量转移效率的能量收支和红移关系。在费米LAT和钱德拉天文台的可探测性的背景下，计算和讨论的角度和光谱分布的伽马和X射线能量带的辐射。
2011-05-10 astro-ph.HE
Constraining the baryon loading factor of AGN jets: implication from the gamma-ray emission of the Coma cluster
高能宇宙射线可以在活动星系核（AGN）的相对论喷流中被加速，而活动星系核是由超大质量黑洞提供能量的。从吸积黑洞到相对论性CR重子的重子装载效率目前还没有得到很好的观测约束。由于活动星系核喷注注入的重子被完全限制在星系团中，并通过强子过程与团内介质充分相互作用，产生弥散的$γ$射线，因此我们认为星系团的$γ$射线辐射可以用来研究活动星系核喷注的重子装载因子.我们研究了CR在星系团中的传播，计算了AGN不同注入率下的γ射线在星系团中的径向分布。通过与$Fermi$ -LAT和VERITAS测量的后发座星系团的$γ$射线通量和上限值的比较，我们发现平均重子装载因子{（定义为引力能转化为相对论粒子的效率）}的上限为$η_{p, \mathrm{grav}} < 0.1$ .上限是远远低于所需的帐户在传统的耀变体模型中的扩散中微子通量。
2022-01-24 astro-ph.HE
Gamma-ray emission from proton-proton interactions in hot accretion flows
我们提出了一个在双温吸积流中通过中性π介子产生和衰变的伽玛射线辐射模型，该模型围绕超大质量黑洞。通过考虑（1）光子传输中的相对论效应和（2）流辐射场中γ射线光子的吸收，我们改进了以前对这种强子γ射线发射的研究。我们使用一个完全广义相对论的辐射和流体动力学过程的描述，这使我们能够研究的依赖黑洞自旋。自旋值强烈影响伽马射线发射率在10个引力半径内。总光度L < 0.001的爱丁顿光度流的中心区域对于能量低于10 GeV的光子来说大多是透明的，允许研究时空度规的影响。对于这样的L，伽马射线的观测上限（0.1-10 GeV）到X射线（2-10 keV）光度比L_{0.1-10 GeV} / L_{2-10 keV} < 0.1可排除黑洞的快速旋转;另一方面，L_{0.1-10 GeV} / L_{2-10 keV} ~ 0.1的测量值不能被视为快速旋转的证据，这样的比率也可以由伽马射线发射率的平坦径向分布（这将在整个流体中的质子的非热加速时发生）产生。在爱丁顿光度L > 0.01时，来自最内层区域的伽马射线发射被强烈吸收，并且所观测到的伽马射线不携带关于黑洞自旋值的信息。我们注意到，如果在半人马座A中观察到的X射线发射来自吸积流，那么来自吸积流的强子伽马射线发射应该对从该物体的核心观察到的MeV/GeV发射有显著贡献，除非它包含缓慢旋转的黑洞并且流中的质子是热的。
2013-04-11 astro-ph.HE
Constraints on Proton Synchrotron Origin of Very High Energy Gamma Rays from the Extended Jet of AP Librae
来自BL Lac天体AP Librae的多波长光子光谱从无线电延伸到TeV伽马射线。从这个源的扩展喷流的X射线到非常高能量的伽马射线的发射已经在早期用相对论电子离开CMB光子的逆康普顿（IC）散射建模。IC/CMB模型要求kpc尺度的扩展射流高度准直，体洛伦兹因子接近10。在这里，我们讨论的可能性，质子同步辐射起源的X射线和γ射线从扩展喷流与散装洛伦兹因子3。这种情况需要极端能量的质子和高磁场1 mG的扩展喷流，具有非常高的粒子喷流功率和磁场（这是100倍以上的爱丁顿光度的AP天秤座）来解释非常高能量的伽马射线发射。此外，我们已经表明，从3C 273和PKS 0637-752的扩展喷流的X射线发射是可能的质子同步辐射与喷流功率相媲美的爱丁顿光度。
2017-06-15 astro-ph.HE
Constraining photon dispersion relations from observations of the Vela pulsar with H.E.S.S
量子引力（QG）的一些方法预测了由于洛伦兹不变性的破坏而引起的光子色散关系的修改。预期该效应影响接近有效QG能量标度的光子。这一尺度受到观测到的伽马射线的限制，这些伽马射线是从不同的天体物理学来源发射的，如伽马射线暴和活动星系核的耀斑。脉冲星表现出可能为毫秒时间尺度的周期性发射。2014年，H.E.S.S.实验报告的检测下降到20 GeV的伽马射线从船帆座脉冲星具有89毫秒的周期性。使用似然分析，校准与一个专用的蒙特卡罗程序，我们得到的QG能量尺度与船帆座脉冲星的第一个限制。在本文中，使用的方法和校准程序将被描述，并将讨论结果。
2015-09-11 astro-ph.HE
Constraining the long-lived magnetar remnants in short gamma-ray bursts from late-time radio observations
GW 170817和GRB 170817 A的联合探测表明，至少有一部分短伽马射线暴（SGRB）起源于双星中子星（BNS）合并。BNS合并的一个可能的残留物是一个快速旋转的强磁化中子星，它被认为是伽玛暴的一个可能的中心引擎。对于一个快速旋转的磁星中心引擎，旋转能量沉积到合并发射的喷出物中可能导致明亮的无线电发射。SGRB后几年的无线电发射亮度将提供一个估计的动能的喷出物，因此，一个可能的约束BNS合并产品。我们进行了更详细的计算合并喷出物和环暴介质之间的相互作用的磁星的情况下，无线电发射的亮度，调用几个重要的物理过程，如通用流体力学，相对论效应，和深牛顿相。我们使用该模型来约束允许的参数空间为15个SGRB有晚无线电观测。我们的研究结果表明，注入的能量$E_{\rm inj} \sim 10^{52}$ erg是允许的所有情况下，这表明，超大质量或超大质量中子星遗迹的可能性是不是不利的可用的无线电数据。
2020-01-10 astro-ph.HE
Spectral Lag Transition of 32 Fermi Gamma-ray Bursts and their Application on Constraining Lorentz Invariance Violation
谱滞后由正向负转变是少数伽玛暴中不常见的现象。在Lorentz不变性可能被破坏的假设下，利用这一特性约束了可见光子的临界量子引力能（$E_{\rm QG}$）.本文在前人研究的基础上，系统地研究了Fermi/GBM GRB样品的滞后跃迁特征，以建立一个全面的洛伦兹不变性破坏（LIV）的物理极限。这次搜索得到了32个具有红移的伽玛暴，它们表现出滞后跃迁现象。我们首先适合每个滞后-E关系的32个伽玛暴与经验顺利打破幂律函数，并发现滞后过渡通常发生在约400千电子伏。然后，我们将LIV效应应用到拟合中，这使我们能够约束$E_{\rm QG}$的线性和二次值的下限，这些值通常分别分布在$1.5\times 10^{14}$ GeV和$8\times 10^{5}$ GeV。
2022-02-21 astro-ph.HE
Constraining gamma-ray pulsar gap models with a simulated pulsar population
随着费米大天区望远镜（LAT）发现的大量年轻伽马射线双星，粒子群合成已经成为比较它们的集体性质与模型预测的有力工具。我们合成了一个脉冲星人口的基础上的无线电发射模型和四个伽马射线间隙模型（极帽，槽隙，外间隙，和单极焦散）归一化到选定的调查组中检测到的无线电脉冲星的数量。光度和宽光束从外部的差距可以很容易地解释费米探测的数量在2年的观测。宽缝隙束需要增加预测亮度的10倍才能产生合理数量的伽马射线源。这种亮度的大幅增加可以通过实施偏移极冠来适应。窄极冠光束最多只贡献少数LAT光子。出生地点和脉冲星自旋下降功率（Edot）的标准分布无法再现LAT结果：所有模型都低估了具有高Edot的LAT脉冲星的数量，并且它们无法解释在高Edot下检测到无线电和伽马射线束的高概率。的聚束因子保持接近1超过40年的Edot演变的槽隙，而它显着降低，随着年龄的增加外间隙。槽隙光度与Edot的演变与LAT数据中看到的伽马射线光度的大色散是相容的。较强的演化预测外间隙，这是联系到极帽加热的返回电流，显然是不支持的LAT数据。因此，LAT的伽马射线双星样本提供了一个新的视角，从年轻的双星的伽马射线发射的亮度和束宽的早期演变，呼吁薄和更明亮的差距。
2012-08-31 astro-ph.HE
Constraining axion-like particles with the diffuse gamma-ray flux measured by the Large High Altitude Air Shower Observatory
冰立方实验对极高能量中微子的探测支持了来自相同宇宙加速器的可比较的伽马射线对应物的存在。假设这些粒子的来源是河外起源，那么发射的光子流在宇宙距离上传播时会被大量吸收。然而，在光子与超轻类轴子粒子（ALP）混合的情况下，这种预期将被强烈修改。值得注意的是，宿主星系中的光子-ALP转换会产生一个ALP通量，它在河外空间中不受阻碍地传播。然后，ALP在银河系磁场中的反向转换导致了扩散的高能光子通量。在这种情况下，最近探测到的扩散高能光子通量的大型高海拔空气簇射天文台（LHAASO）允许我们排除在$95\%$ CL的ALP光子耦合$g_{aγ}\gtrsim 3.9-7.8 \times 10^{-11}~\mathrm{GeV^{-1}}$的$m_{a}\lesssim 4\times10^{-7}~\mathrm{eV}$，这取决于假设的磁场和原始的伽马射线光谱。这个新的约束是互补的，与其他ALP约束从非常高的能量伽马射线实验和未来的实验的灵敏度。
2022-06-17 astro-ph.HE hep-ph
Constraining the Emissivity of Ultrahigh Energy Cosmic Rays in the Distant Universe with the Diffuse Gamma-ray Emission
在宇宙学距离上发射的能量大于10 ^19 eV的超高宇宙射线（UHECR）会被宇宙微波和红外背景辐射通过光强过程衰减。如果河外磁场像纳高斯一样强，那么由于扩散，较低能量的河外宇宙射线（~10^18-10^19 eV）在哈勃时间内只能传播小于~Gpc的线性距离。这使得我们无法直接观测到宇宙中的大多数UHECR，因此观测到的UHECR强度仅反映了附近宇宙中数百Mpc范围内的发射率。然而，遥远宇宙中的UHECR通过与宇宙背景光子的相互作用，产生UHE电子和伽马射线，这些电子和伽马射线反过来引发宇宙背景光子的电磁级联。这种次级级联辐射形成了河外扩散GeV-TeV伽马射线辐射的一部分，与原始的UHECR不同，它是可以观测到的。受费米/LAT对河外弥漫伽马射线背景辐射的新测量的启发，我们通过要求它们产生的级联辐射不超过观测水平，获得了遥远宇宙中UHECR发射率的上限。通过与候选UHECR源（如伽玛暴和活动星系核）在高红移下的γ射线发射率的比较，我们发现，所获得的平坦质子谱的上限比伽玛暴中的γ射线发射率大~10^1.5倍，比BL Lac天体中的γ射线发射率小~10倍。在铁核组成的情况下，导出的上限的UHECR发射率是一个因素的3-5倍。进一步得到了宇宙成因中微子通量的鲁棒上限，这是冰立方探测器和下一代探测器JEM-EUSO勉强可以达到的。
2011-07-22 astro-ph.HE
