DAMA and CoGeNT without astrophysical uncertainties
CoGeNT合作报告了前15个月数据中年度调制的证据。在这里，我们比较了这个信号的振幅和相位的调制所观察到的DAMA合作，假设两者都出现由于弹性散射暗物质（DM）。我们直接将CoGeNT信号映射到DAMA探测器，而不指定任何天体物理参数，并将其与DAMA测量的信号进行比较。我们还比较了来自CDMS II和XENON 10的约束。我们发现，DM的质量5-14 GeV，平等地耦合到质子和中子是强烈不利的。违反同位旋的DM票价更好，但需要提高调制分数。
2011-07-11 astro-ph.CO hep-ph
Bracketing the impact of astrophysical uncertainties on local dark matter searches
太阳系内暗物质密度和速度分布的不确定性阻碍了对暗物质（DM）实验的理论解释。为了量化这些不确定性，我们提出了一个参数，其特征在于从标准的麦克斯韦-玻尔兹曼形式的真实速度分布的偏差，然后我们确定不同的值的这个参数的最积极的和最保守的限制上的暗物质散射截面与核的不确定性，在当地的暗物质密度可以占平凡。这使我们能够以一种独立于模型的方式，将天体物理学不确定性对直接探测实验和/或中微子望远镜极限的影响纳入其中。我们发现，目前的限制，假设标准晕模型是最多的一个因素$\sim 2$弱于最积极的可能的约束。此外，结合中微子望远镜和直接检测的限制（在统计上有意义的方式），我们表明，DM在质量范围$\sim 10 - 1000$ GeV的限制不能削弱超过10倍左右，所有可能的速度分布。最后，我们证明，我们的方法也可以采用DM发现的情况下，使我们能够避免偏见的DM属性的重建。
2018-12-13 astro-ph.CO hep-ph
Quantifying Astrophysical Uncertainties on Dark Matter Direct Detection Results
由于我们对星系中的暗物质相空间缺乏了解，我们试图估计自旋无关的暗物质-核子截面的约束的不确定性。我们先拟合暗物质的密度，然后再研究与这些拟合相兼容的Jeans方程的可能解，以了解我们在太阳半径处可能期望的速度色散。我们考虑到非麦克斯韦速度分布的可能性和一个黑暗的磁盘的可能存在。结合所有这些影响，我们仍然发现，在解释的直接检测实验的高（>100 GeV）质量的暗物质候选人的不确定性是小于一个数量级的截面。
2012-06-13 astro-ph.CO hep-ph
Astrophysical Constraints on Dark Matter
天体物理学为暗物质的存在提供了证据，并对其性质提出了限制。冷暗物质模型已经成为“标准”宇宙学与宇宙学常数的结合。有迹象表明，“冷”的暗物质可能比最初讨论的“热”。本文综述了暗物质冷/暖性质的主要信息。
2011-10-13 astro-ph.CO hep-ph
Gravity-mediated (or Composite) Dark Matter Confronts Astrophysical Data
我们认为天体物理界的一种新形式的暗物质，所谓的引力介导的暗物质。在这种情况下，暗物质通过引力共振组成的中介扇区与我们通信，即新标量（radion）和大质量自旋2共振（massive graviton）。我们考虑特定的模型自然电弱对称性破缺或弱尺度暗物质的背景下，在扭曲的额外的维度和他们的复合材料的模型。主要的暗物质湮灭机制是由于KK引力子与大量传播的规范玻色子的相互作用。我们强加的限制单色或连续光子从费米LAT和HESS。我们还探讨了费米伽马射线线可能是引力介导的暗物质的表现的情况。
2014-01-21 astro-ph.CO hep-ph
Information divergences to parametrize astrophysical uncertainties in dark matter direct detection
本文提出用多种信息散度刻画暗物质速度分布与中心分布的偏差，并通过星流叠加离散化，在给定距离内优化以界定散射截面限制。
2024-12-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Solar WIMPs Unraveled: Experiments, astrophysical uncertainties, and interactive Tools
在太阳中捕获的自湮灭暗物质中没有中微子通量，这严格限制了一些主要粒子暗物质的情况。需要考虑天体物理学不确定性对太阳中暗物质捕获过程的影响，因此也需要考虑中微子望远镜的限制。在这篇综述中，我们探讨了太阳WIMP搜索的相关不确定性，总结了领先的实验结果，并对即将到来的搜索和未来的实验进行了展望。我们已经创建了一个交互式绘图工具，允许用户查看当前的限制和不断变化的天体物理条件下的主要实验的预计灵敏度。
2015-09-28 astro-ph.HE hep-ph
Light dark matter versus astrophysical constraints
来自DAMA的直接暗物质探测的线索，CoGeNT实验指向具有违反同位旋和可能非弹性耦合的轻暗物质。然而，一系列天体物理学的限制正在迅速关闭光暗物质的窗口。我们指出，如果遗迹密度是由湮灭成不可见的状态，这些限制可以逃避。作为一个例子，我们提出了一个准狄拉克暗物质模型，通过两个U（1）规范玻色子相互作用，其中一个耦合到重子数，另一个与光子动力学混合。湮灭主要是进入“暗中微子”，它们不与SM混合，但可以提供一小部分暗辐射。这个模型很快就可以通过几个寻找这种轻规范玻色子的实验来测试，我们预测两者都可以被检测到。该模型还需要第四代夸克，它们的存在可能会增加Tevatron和LHC中希格斯玻色子的截面。
2011-11-23 astro-ph.CO hep-ph
Integrating Out Astrophysical Uncertainties
对暗物质的地下搜寻涉及粒子物理学、核物理学、原子物理学和天体物理学的复杂相互作用。我们试图消除与天体物理学相关的不确定性，通过开发方法将一个实验中观察到的信号直接映射到另一个实验中的预测速率。我们认为，这是可能的，使实验比较是完全免费的天体物理学的不确定性，通过集中在{ \em积分}量，如$g(v_{min})=\int_{v_{min}} dv\, f(v)/v $和$\int_{v_{thresh}} dv\, v g(v)$。当不同实验探测的$v_{min}$空间重叠时，直接比较是可能的。作为例子，我们认为可能的暗物质信号在CoGeNT，DAMA和CRESST氧。我们发现，预期的速度从CoGeNT在XENON 10实验高于观察到的，除非闪烁光输出低。此外，我们确定仅S2分析是有约束力的，除非电荷产生$Q_y< 2.4 {\, \rm electrons/keV}$。为了使DAMA与XENON 10一致，我们发现对于$q_{Na}=0.3$，调制速率必须非常高（对于$m_χ= 7\, \gev$，$\gsim 70%$），而对于更高的猝灭因子，它明确预测（0.8 - 0.9 cpd/kg）在CoGeNT处观察到调制。最后，我们发现，如果CRESST的过量事件源于弹性WIMP散射，即使阈值为10 keV，CDMS-Si以及XENON 10即使闪烁较低，也会出现显着的速率，这使得它…
2011-11-03 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational probes of dark matter physics
暗物质的性质是粒子物理学中最紧迫的问题之一。然而，迄今为止，我们对暗区的所有知识都来自于它与天体物理系统的引力相互作用。此外，天文学的结果仍然有巨大的潜力来限制暗物质的粒子特性。我们引入了一个简单的二维参数空间，它根据粒子物理相互作用强度和新物理出现的特征天体物理尺度对模型进行分类，以促进粒子物理学和天文学领域之间的交流。我们调查了已知的天体物理异常，暗示非平凡的暗物质粒子物理，并提出了一个理论和观测计划，为未来的天体物理测量，将阐明暗物质的性质。
2018-09-26 astro-ph.CO hep-ph
Astrophysical Constraints on Inflationary Dark Matter in the Luminogenesis Model
无碰撞冷暗物质的假设本身不能调和几个天体物理学的矛盾（尖与核问题，丢失的卫星问题，太大而不能倒的问题）。自相互作用的暗物质为解决所有这些问题提供了一个有前途的框架，自相互作用的截面在文献中得到了适当的限制。根据Tulin，Yu和Zurek的工作[1]，我们可以约束暗物质质量和假设一般标量Yukawa型相互作用的光介质的质量。特别是，我们约束的强烈耦合的暴胀暗物质的发光模型，统一模型与规范组$SU(3)_C \times SU(6) \times U(1)_Y$，打破了标准模型与额外的规范组的暗物质时，暴胀卷到其真正的真空。发光模型还受到通货膨胀的限制，我们发现一个上限的尺度对称性破缺的暴胀和去耦规模$M_1$的某些表示的规范组。我们强调，发光模型使天体物理约束，暗物质的性质，和通货膨胀之间的独特的连接。
2015-11-08 astro-ph.CO hep-ph
Uncertainties in Direct Dark Matter Detection in Light of Gaia's Escape Velocity Measurements
直接探测实验对自旋无关的暗物质-核子相互作用的截面设定了越来越严格的限制。在获得这样的限制，实验主要假设标准晕模型（SHM）的分布暗物质在我们的银河系。定义SHM需要三个天体物理参数：本地暗物质逃逸速度、本地暗物质密度和太阳绕星系中心的圆周速度。本文研究了这三个天体物理参数的不确定性对XENON 1 T排除极限的影响，使用公开可用的DDCalc程序。我们比较使用广泛假设的逃逸速度从RAVE调查和新计算的逃逸速度Monari $et$ $al.$使用盖亚数据的限制。我们的研究发现，天体物理的不确定性主要是在暗物质质量低于6 GeV的逃逸速度（独立于最佳拟合值）的不确定性，并可能导致在4 GeV的排斥极限近6个数量级的变化。在6 GeV以上的WIMP质量，不确定性成为主导的本地暗物质密度，导致不确定性的因素$\sim$ 10（3）在6（15）GeV的WIMP质量的排斥限制。此外，这项工作发现，更新的最佳拟合值的逃逸速度的基础上盖亚数据导致只有非常微小的变化的影响天体物理学的不确定性的XENON 1 T排除限制。
2019-10-18 astro-ph.CO hep-ph
Astrophysical Uncertainties in Sub-GeV Dark Matter Detection via Single Phonon Excitations
University of Utah（犹他大学）
首次系统研究局部暗物质速度分布不确定性如何传播到暗物质-单声子散射的直接探测率，通过引入均方根匹配方法比较三种基准晕模型，发现模型内参数变化主导不确定性，并给出O(1%)到O(100%)的预测率偏差。
2026-06-02 hep-ph
Dark Matter vs. Neutrinos: The effect of astrophysical uncertainties and timing information on the neutrino floor
未来的多吨级直接探测实验将对太阳中微子引起的核反冲敏感，这些核反冲形成了光暗物质搜索的不可约背景。事实上，对于6 GeV左右的质量，中微子和暗物质的光谱是如此相似，以至于实验会遇到中微子底，对于中微子底，灵敏度只会随着暴露超过某个截面而略微增加。在这项工作中，我们表明，这个地板可以克服使用不同的年度调制预期从太阳中微子和暗物质。具体而言，对于中微子地板以下的截面，DM信号是通过相移和随时间变化的事件率的较小幅度可观察到的。这允许排除功率对于大曝光提高高达一个数量级。此外，我们证明了中微子地板存在于一个更广泛的质量范围比以前已经显示，因为大的不确定性，在暗物质速度分布，使信号光谱难以区分中微子背景。然而，对于大多数速度分布的中微子地板仍然可以超越使用定时信息，虽然某些速度流可能证明是有问题的。
2015-03-09 astro-ph.CO hep-ph
Confronting the Higgsino Interpretation of the LZ Event with Astrophysical Uncertainties and the Solar Capture Constraints
University of North Florida（北佛罗里达大学）
本研究检验天体物理不确定性能否缓解LZ事件的中性微子解释与太阳俘获中微子约束的冲突，发现即使考虑标准晕模型参数变化及模拟星系影响，仍无法调和，表明该解释面临严峻挑战。
2026-09-15 hep-ph
Dark Matter In Extreme Astrophysical Environments
通过观测极端的天体物理环境来探索暗物质--这里定义为沉重的致密天体，如白矮星、中子星和黑洞，以及超新星和致密天体合并事件--自上次斯诺马斯过程以来一直是一个主要的增长领域。理论工作强调了当前和不久的将来的天文台的效用，以限制整个质量范围内的新暗物质参数空间。这包括从无线电到伽马射线的电磁波谱的引力波仪器和天文台。虽然最近的搜索已经为各种暗物质模型提供了领先的灵敏度，但这项工作也强调了理论天体物理学研究的必要性，以更好地约束这些极端天体物理系统的性质。这些搜索签名探测暗物质的独特潜力增加了提议的下一代天文和引力波仪器的动力。
2022-11-07 astro-ph.CO hep-ph
Information-theoretic astrophysical uncertainties in the effective theory of dark matter direct detection
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）
本文通过信息论方法量化暗物质直接探测中天体物理不确定性的影响，揭示速度分布特征对检测不同暗物质模型的关键作用。
2026-07-29 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ex
Complementarity of Dark Matter Direct Detection Targets
我们调查的重建能力的暗物质质量和自旋无关的截面从未来吨级直接探测实验使用锗，氙或氩作为目标。采用将在5至10年内上线的暗物质实验的曝光量、能量阈值和分辨率的现实值，量化不同目标之间的互补程度。我们研究了控制局部暗物质密度和速度分布的天体物理参数的不确定性如何影响重建。对于一个50 GeV的WIMP，天体物理学的不确定性降低了质量重建的准确性，对于氙和锗，与天体物理学量固定的情况相比，最高可达$\sim 4$。然而，与单独的锗或氙相比，氩、锗和氙数据的组合使约束能力增加了$\sim 2$的因子。我们表明，未来的直接探测实验可以实现一些天体物理参数的自校准，他们将能够约束的WIMP质量只有很弱的外部天体物理约束。
2011-06-20 astro-ph.CO hep-ph
The radio telescope search for the resonant conversion of cold dark matter axions from the magnetized astrophysical sources
研究了在天体物理源强磁场（如中子星磁层中的磁场）存在下，冷暗物质（CDM）轴子绝热共振转换为光子的条件。我们证明了即将到来的射电望远镜，如SKA（平方公里阵列）可以探测这些光子信号的CDM轴子的可能性。
2018-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Propagation of H and He cosmic ray isotopes in the Galaxy: astrophysical and nuclear uncertainties
对宇宙射线中的轻同位素的观测提供了关于宇宙射线在银河系中的起源和传播的宝贵信息。利用AMS-01实验在~0.2-1.5 GeV/核子范围内收集的数据，我们将1H，2 H，3 He和4 He的测量与星际传播和太阳调制的计算进行了比较。这些数据很好地描述了一个扩散再加速模型与参数相匹配的B/C比数据，表明他和较重的核，如C-N-O经历类似的传播历史。密切的比较内提供的B/C比数据的天体物理学的限制，并在生产截面数据中的错误所产生的核不确定性。预计AMS-02即将提供的数据将大大减少天体物理学的不确定性，因此核不确定性可能是对模型预测可靠性的最严重限制。另一方面，我们发现，次级到次级比，如2 H/3 He，6Li/7 Li或10 B/11B几乎不敏感的关键传播参数，可以代表一个有用的诊断测试的计算的一致性。
2012-10-27 astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical Constraints on the scale of Left-Right Symmetry in Inverse Seesaw Models
我们重新审视最近研究的超对称规范逆跷跷板模型（An et al.，2012年），以纳入天体物理约束最轻的超对称粒子（LSP）的寿命，使LSP构成宇宙的暗物质。An等人（2012年）的作者认为轻中微子LSP可以扮演非弹性暗物质（iDM）的角色，这样所需的iDM质量分裂和微小的马约拉纳中微子质量可以有一个共同的起源。在这里，我们考虑这个模型的一个广义版本，没有任何额外的离散对称性。我们指出，在一般的超对称规范反跷跷板模型中，由于R宇称$(R_p = (-1)^{3(B-L)+2s})$自发破缺，当引入规范对称性所允许的不可重正化算符后，LSP不可能是完全稳定的，而是衰变为标准模型粒子.我们表明，强烈的天体物理约束LSP寿命使sneutrino暗物质比标准的中性伴暗物质更自然。我们还表明，sneutrino暗物质的长寿命约束左右对称性破缺标度$M_R < 10^4 GeV$。
2012-10-01 astro-ph.CO hep-ph
Axion Gegenschein: Probing Back-scattering of Astrophysical Radio Sources Induced by Dark Matter
我们研究了一种新的技术，用于天体物理探测的轴子或类轴子粒子在银河系的暗物质晕的基础上受激衰变的轴子，我们称之为轴子盖根舍因发射。来自已知最亮的射电源的光子，其频率等于轴子质量的一半，在穿过暗物质晕传播时，会刺激轴子衰变，导致在轴子静止坐标系中与入射光子完全相反的方向上的无线电发射，并为每个射电源创建一个反源，图像被暗物质速度色散平滑。我们计算了天鹅座A的轴子盖根沙因反源（最亮的河外射电源）的通量，以及可以用SKA设置的轴子-光子耦合常数$g_{aγ}$的极限。我们发现这种方法是更强大的比以前的建议的基础上寻找附近的矮星系或银河系的轴子衰变的无线电发射。预测的极限仍然比QCD轴子模型的预测高得多，并且可以通过实验室搜索在具有类似于ADMX实验的强磁场的谐振腔中产生的无线电波来设置极限，尽管这种观察将直接测量通过星系晕的暗物质的柱密度，因此不受暗物质分布中可能的子结构的影响。
2020-08-06 astro-ph.CO hep-ph
Probing New Physics at Cosmic Dawn with 21-cm Cosmology
本文提出结合紫外光度函数、Planck CMB光深和未解析X射线通量上限约束天体物理通量，以分离21厘米信号中的新物理效应，并给出毫荷电暗物质的明确预测。
2024-01-19 astro-ph.CO hep-ph
Nuclear uncertainties in the spin-dependent structure functions for direct dark matter detection
研究了核自旋相关结构函数的不确定性对直接探测实验中确定暗物质参数的影响。我们表明，不同的核模型，描述特定的目标核的自旋相关的结构功能，可以导致DM质量和散射截面的重建值的变化。我们提出了自旋结构函数的参数化，使我们能够将这些不确定性视为三个参数的变化，其中心值和偏差取决于特定的核。锗和氙探测器的曝光量为300公斤，假设一个假设的检测DM和研究的DM属性的一系列基准点的方法进行说明。我们发现，这些不确定性的影响可以是类似的振幅的天体物理学的不确定性，特别是在那些情况下，自旋相关的弹性散射截面的贡献是相当大的。
2012-09-09 astro-ph.CO hep-ph
Dark photon limits from magnetic fields and astrophysical plasmas
暗光子可能与我们的光子在动力学上混合，并修改麦克斯韦方程。我们研究了它们对天体物理磁层中等离子体上的洛伦兹力的影响。通过求解相应的磁流体力学方程，我们证明了暗光子效应是可以忽略的。现有的对质量低于$10^{-14}$ eV的暗光子的束缚，来自先驱者10号对木星磁层的观测，依赖于这样的效应，因此是不可靠的。为了纠正这一点，我们使用最近的朱诺分析来隔离任何暗光子引起的木星磁场修改，从而设置一个数值相似的限制。
2021-10-06 hep-ph
Complementary collider and astrophysical probes of multi-component Dark Matter
我们研究了一种新的物理场景，其中有两个惰性标量双重态和一个活性标量双重态，因此称为3-希格斯双重态模型（3 HDM）。我们强加一个$Z_2 \times Z'_2$对称性到这样的3 HDM下的$Z_2$变换和其他奇数下的$Z'_2$一个惰性的双峰奇数。这样的构造导致了一个双组分暗物质（DM）模型。它已被证明，当有一个足够的质量差之间的两个DM候选人，它是可能的探测轻DM候选人的核反冲能在直接检测实验和重DM组件的光子通量在间接检测实验。与DM群众在电弱尺度，我们表明，独立的天体物理探测，这个模型的功能可以在大型强子对撞机通过标量级联衰变在$2 \ell + \cancel{E}_T$最终状态进行测试。我们研究了几个可观察到的分布，其形状暗示了两个不同的DM候选人的存在。
2022-02-21 astro-ph.CO hep-ph
Astrophysical Constraints on Decaying Dark Gravitons
该研究针对暗维数方案中的暗引力子暗物质模型，通过其衰变对CMB等天体物理信号的影响设置参数约束，验证了参数自然取值范围的合理性并给出暗物质质量与额外维度尺度的预言。
2024-01-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Anatomy of astrophysical echoes from axion dark matter
本研究从第一性原理推导μeV类轴子粒子受银河射电源辐射诱导发生受激衰变所产生的两个回声与共线发射信号，并以脉冲星为例给出未来观测预测。
2024-04-08 astro-ph.CO hep-ph
Systematic uncertainties from halo asphericity in dark matter searches
虽然通常假设是球形的，暗物质晕被预测为非球形的N体模拟和它们的非球面性有潜在的影响，在暗物质搜索系统的不确定性。这些不确定性的评估是这项工作的主要目的，在那里我们研究的影响，非球面暗物质密度分布在牛奶路般的晕直接和间接的搜索。利用大N体宇宙学模拟Bolshoi的数据，我们进行了统计分析，并量化了系统的不确定性的确定本地暗物质密度和所谓的$J$因素的暗物质湮灭和衰变从银河系中心。我们发现，由于我们对银河系暗物质晕的非球形程度的无知，系统的不确定性可以高达35%，在95%的最可能的区域内，为0.3-0.4 GeV/cm $^3$的局部密度的球平均值。同样，系统的不确定性的$J$因素评估银河系中心附近的暗物质湮灭和衰变，分别可以高达10%和15%，在95%的最可能的区域。
2014-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Statistical Issues in Astrophysical Searches for Particle Dark Matter
在这篇评论中出现的粒子暗物质，即间接检测（暗物质湮灭成标准模型粒子）或直接检测（暗物质粒子散射在深地下探测器）的天体物理搜索的统计问题进行了讨论。这些搜索的一个特别方面是在滋扰参数（天体物理因素），是退化的参数（质量和湮灭/衰变截面的粒子）非常大的不确定性的存在。的可能性的方法已成为最强大的工具，提供至少一个动机良好的方法，将滋扰参数，并通过允许优于更传统的数据叠加的目标的组合，增加实验的灵敏度。天体物理学搜索中出现的其他统计挑战在很大程度上类似于任何新的物理学搜索，例如在对撞机上，一个主要的例子是计算试验因子。频率论方法主要用于假设检验和区间估计，贝叶斯方法用于冗余参数估计和复杂参数空间中的参数估计。基本的统计概念将被揭露，从实验搜索和警告将指出具体的例子说明。
2014-10-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Estimating QCD uncertainties in Monte Carlo event generators for gamma-ray dark matter searches
最近的银河系中心的伽玛射线过剩的费米-LAT数据中确定的动机，我们进行了详细的研究QCD碎裂的不确定性建模的伽马射线的能谱从暗物质（DM）湮灭。当暗物质粒子湮灭到有色的终态时，无论是直接湮灭还是通过像$W^{(*)}\to q\bar{q}'$这样的衰变，光子都是从簇射、强子化和强子衰变的复杂序列中产生的。在唯象学研究中，它们的能谱通常使用蒙特卡罗事件发生器计算。然而，这些结果具有固有的不确定性，由于所使用的特定模型和模型参数的选择，这是难以评估，通常被忽略。我们推导出一组新的强子化参数（曲调）的\textsc{Pythia~8.2}蒙特卡罗发生器从适合LEP和SLD数据在$Z$峰。对于第一次，我们还得到了一个保守的不确定性的簇射和强子化模型参数。它们对伽马射线能谱的影响进行了评估和讨论的DM质量和湮没通道的范围。光谱及其不确定性也以表格形式提供，以供将来使用。碎裂参数的不确定性也可能对对撞机研究有用。
2020-05-01 astro-ph.CO hep-ph
Astrophysical Constraints on Dark Energy
暗能量（即，一个宇宙学常数）在牛顿近似下导致一个排斥力，该排斥力随距离线性增长，并且可以具有天体物理学后果。例如，暗能量力克服了来自孤立物体的引力（例如，矮星系），质量为$10^7 M_\odot$，距离为$~ 23$ kpc。束缚卫星的可观测速度（旋转曲线）可能会受到显著影响，因此可以用来测量或限制暗能量密度。在这里，{ \it isolated}意味着附近大型星系（特别是它们的暗物质晕）的引力效应可以忽略不计;孤立矮星系的例子包括Antlia或DDO 1903
2015-10-10 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Ultra-light Dark Matter Search with Astrophysical Neutrino Flavour
本文提出将IceCube基于天体物理中微子味信息得到的洛伦兹破坏耦合限制转用于约束超轻暗物质，从而在低质量区给出强的中微子–暗物质耦合限制。
2024-02-28 hep-ph
Astrophysical constraints on resonantly produced sterile neutrino dark matter
共振产生的无菌中微子被认为是一种有吸引力的暗物质候选者，只需要对粒子物理学的标准模型进行最小的、有充分动机的扩展。由于粒子质量限制在keV范围内，无菌中微子是暖DM的主要候选者，其特征是在最小的可观测尺度上抑制物质扰动。在本文中，我们采取的有效性的共振的情况下，从结构形成的约束的关键看。我们比较预测和观察到的牛奶路卫星的数量，我们引入了一种新的方法来概括现有的莱曼- $α$限制的基础上热遗迹温暖DM的情况下，共振无菌中微子DM。最严格的限值来自Lyman- $α$分析，不包括X射线观察仍然允许的整个参数空间（2- $σ$置信水平）。来自Milky-Way卫星计数的限制不那么严格，为共振无菌中微子DM留下了空间，最明显的是在7.1 keV的建议线信号周围。
2016-04-29 astro-ph.CO hep-ph
Snowmass2021 Cosmic Frontier White Paper: Probing dark matter with small-scale astrophysical observations
目前对暗物质的理解主要来自于对宇宙中总物质含量的测量，来自于引力物质在非常大尺度上的分布，以及来自于次星系尺度上的旋转曲线和速度色散。然而，小尺度结构很可能是解开宇宙中仍然神秘的85%物质的粒子物理学的关键。利用下一代引力波探测器和先进的天体测量仪器提供的大量高精度测量数据，将有可能对新粒子和暗物质进行新型小尺度天体物理探测。宇宙微波背景和大尺度结构调查将提供互补的限制暗物质模型与独特的小尺度签名。我们列出了小尺度结构和致密物体作为暗物质探测器的研究，并总结了实现目标的要求。
2022-07-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Extending the DAMA annual-modulation region by inclusion of the uncertainties in the astrophysical velocities
原来的年度调制区域，挑选出的DAMA/NaI实验直接检测的WIMP，考虑到在银河系天体物理速度的不确定性扩展。也被认为是由于一个可能的整体旋转的暗物质晕的效果。我们发现，在1-sigma C. L下，WIMP的质量范围为30 GeV < m_x < 130 GeV.当考虑到暗物质晕的可能的体旋转时，在上限中进一步扩展。我们表明，当在标准模型的最小超对称扩展框架中解释时，DAMA结果与作为冷暗物质主要成分的残余中性伴子是一致的（平均而言，在我们的宇宙和我们的星系晕中）。最后讨论了在当代加速器上发现相关超对称组态的可能性。
1999-03-26 astro-ph hep-ph
Astrophysical constraints on millicharged atomic dark matter
非弹性暗物质的一些模型在某些新的$U(1)'$规范对称性下证明了束缚态的存在。如果这个新的暗光子与标准模型光子动力学混合，那么这些束缚态中的组成粒子可以获得分数电荷。这种电荷使暗物质介质色散。我们计算这种介质的折射率的频率依赖性，并使用从天体物理源的光的频率依赖性的到达时间来约束介质中的暗原子的属性。利用蟹状星云脉冲星的光波长观测，我们发现暗（电子）质子的电毫荷小于暗原子质量低于100 keV的电荷$e$，假设暗精细结构常数$\boldsymbolα=1$。我们估计，未来对伽马射线暴的宽带观测可以对质量在keV范围内的暗原子的毫电荷产生约束，这些约束与现有的对撞机约束具有竞争力。
2014-12-01 hep-ph
Implications of an astrophysical interpretation of PAMELA and Fermi-LAT data for future searches of a positron signal from dark matter annihilations
PAMELA和Fermi-LAT的最新数据可以解释为高能正电子的新天体物理来源的证据。在这种情况下，这些天体物理学上的正电子构成了另一个背景，与来自暗物质湮灭的正电子形成对比。在本文中，我们研究的影响，在未来的实验中探测正电子暗物质信号的前景背景。特别是，我们确定了新的区域（质量，$\sigmav$）平面AMS-02实验检测到的几个暗物质的情况下，不同的传播模型。我们发现，由于增加的背景，这些地区的特点是湮灭率的一个因素或三个大于传统的背景。也就是说，PAMELA和Fermi-LAT对目前数据的天体物理学解释意味着，从暗物质湮灭中检测正电子比以前认为的更具挑战性。
2009-12-17 hep-ph
Antiproton signatures from astrophysical and dark matter sources at the galactic center
我们银河系的中心是一个以极端现象为特征的复杂区域。超大质量人马座A* 黑洞的存在，高暗物质密度和更高的重子密度能够产生非常高能的过程。事实上，高能伽马射线已经被不同的望远镜观测到，尽管它的起源还不清楚。在这项工作中，我们限制了可能的反质子通量分量与此信号。预期的次级天体物理反质子背景已经饱和了观测数据。这意味着任何其他重要的天体物理来源导致不一致的过量，因为与上述背景相对应的理论不确定性很小。约束条件取决于扩散模型和源的光谱特征。特别地，我们考虑由幂律，单色信号和标准模型粒子-反粒子通道产生描述的反质子谱。
2015-03-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical aspects of milli-charged dark matter in a Higgs-Stueckelberg model
本文研究了标准模型的一个扩展，其中引入了两个新的矢量玻色子，第一个玻色子$Z'$通过通常的最小耦合耦合到标准模型，在标准模型中产生一个扩大的规范扇区。第二个玻色子$A'$场，在模型的暗区，保持无质量，并产生一个暗光子$γ'$。一个混合的混合方案被认为是基于一个组合的希格斯和Stueckelberg机制。在类康普顿过程中，被WIMP散射的光子被转换成暗光子。在天体物理学的应用中，研究了这一过程，估计了白矮星和中子星对恒星冷却的影响。
2015-03-04 hep-ph
Exploring Fermionic Dark Matter Admixed Neutron Stars in the Light of Astrophysical Observations
本研究通过求解双流体TOV方程结合贝叶斯推断分析天体物理观测数据，发现当前观测主要约束DMANS的暗物质分数，且该分数主要由高密度下强子EoS的硬度决定。
2025-06-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Study of potential self-annihilation signal from dark matter particles in some prospective astrophysical dark matter sources
随着人们对间接探测暗物质特征的兴趣日益浓厚，本文旨在研究暗物质候选者的自湮灭信号。探测暗物质信号的方法有两方面，一方面，我们探测由暗物质粒子产生的伽马射线。另一方面，我们专注于互补的无线电特性。
2022-08-31 astro-ph.HE hep-ph
The Heavy Dark Photon Handbook: Cosmological and Astrophysical Bounds
CERN（欧洲核子研究中心）；Weizmann Institute of Science（魏茨曼科学研究所）；Seoul National University（首尔大学）；Institute for Basic Science (IBS)（韩国基础科学研究院）
本研究探讨了质量在10^-1至10^3 MeV范围内的暗光子的宇宙学和天体物理学限制，通过分析宇宙学观测和超新星相关限制，推导出保守的暗光子约束。
2025-11-19 hep-ph
Cosmological and astrophysical probes of dark baryons
我们研究了“暗重子”的宇宙学和天体物理学特征，这是一种与中子混合的中性费米子。由于混合是通过夸克水平上的高维算子进行的，因此高能暗重子的产生得到了增强，因此它在早期宇宙中的丰度可能是显着的。把它的初始丰度作为一个自由参数，我们得到新的，强大的限制的性质的黑暗重子。原始核合成和宇宙微波背景提供了强的约束，由于中子通过其诱导跃迁偶极相互转换为暗重子，并由于暗重子的后期衰变。此外，中子星中的中子可以缓慢地衰变为暗重子，提供了一种新的热源，但受到脉冲星温度测量的限制。考虑到所有的约束条件，我们确定参数空间的黑暗重子可以是一个可行的暗物质的候选人，并讨论有前途的途径探测它。
2020-12-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Ultra-light Dark Matter Limits from Astrophysical Neutrino Flavor
本文利用IceCube对洛伦兹破缺场的限制，约束中微子与超轻暗物质的耦合，获得的限制比现有及未来地面中微子实验严格一个数量级，并指出未来探测灵敏度有望进一步提升。
2024-05-03 hep-ph
Gravitational-wave dark sirens as astrophysical probes: inferring galaxy-merger relations and identifying individual hosts
Aix-Marseille Université, Université de Toulon, CNRS, CPT（艾克斯-马赛大学、土伦大学、法国国家科学研究中心、理论物理中心）
本研究将引力波暗 sirens 技术从宇宙学工具拓展为天体物理探针，通过分层框架同时推断致密双星在星系中的分布及单个宿主，并验证了 GW170817 的宿主识别能力。
2026-09-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing ultralight dark fields in cosmological and astrophysical systems
该论文以模型无关方式构建标量与矢量超轻暗场的经典有效场论，并研究其在非拓扑孤子、中子星及引力波等系统中的相互作用与探测途径。
2023-12-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing light dark matter particles with astrophysical experiments
Hulse-Taylor双星系统的轨道周期损失首次间接证实了引力波存在的证据，这与爱因斯坦的广义相对论预言是一致的。行星的近日点进动、引力光弯曲和夏皮罗时间延迟是爱因斯坦广义相对论的其他检验。然而，从广义相对论的预测中，这些观测的测量结果存在很小的不确定性。为了考虑这些不确定性，我们提出了超轻轴子和矢量规范玻色子辐射的$U(1)^\prime$扩展超出标准模型的情况下。我们得到的超轻轴子参数（轴子质量和衰变常数）的观测不确定性的紧凑的二元系统的轨道周期损失，引力光弯曲，夏皮罗时间延迟和双折射现象的约束。我们还从紧双星系统的轨道周期损失得到了超轻$U(1)_{L_μ-L_τ}$规范玻色子的界。行星近日点进动的不确定性也给$U(1)_{L_e-L_{μ,τ}}$轻规范玻色子设定了界限。这些轻粒子可能是模糊暗物质的有希望的候选者，可以从上述精确测量中探测到。
2021-10-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Taming astrophysical bias in direct dark matter searches
我们探索系统的偏见，在未来的直接检测实验中的暗物质的识别和比较重建的暗物质属性时，假设一个自洽的暗物质分布函数和标准麦克斯韦速度分布。我们发现，系统偏差的暗物质的质量和截面的测定所产生的错误的假设，其分布函数的顺序为~1σ。如果对银河系质量模型做出错误的假设，就会产生更大的系统偏差。然而，在这两种情况下，偏差大大减轻边缘化的银河系模型参数。我们还表明，速度分布可以重建在一个无偏的方式为典型的暗物质参数。我们的研究结果突出了使用标准麦克斯韦速度分布的暗物质质量和横截面确定的鲁棒性，以及以统计一致的方式考虑天体物理不确定性的重要性。
2013-02-26 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ex
Astrophysical Searches and Constraints on Ultralight Bosonic Dark Matter
从暗物质确实存在并渗透整个宇宙的证据开始，可以估计其性质的各种界限。从宇宙微波背景和大尺度结构出发，总结了超轻玻色暗物质（UBDM）质量和宇宙密度的边界。考虑到星系形成和演化以及黑洞超辐射现象，这些边界被推广到更大的质量。然后，我们讨论了不同类别的UBDM紧凑对象，包括孤子/轴子星和miniclusters的形成。接下来，我们考虑天体物理约束的耦合UBDM的标准模型粒子，从恒星冷却（生产的UBDM）和间接搜索（衰变或转换的UBDM）。在整个过程中，有简短的讨论“提示和机会”在寻找UBDM在每个领域。
2021-06-16 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Uncertainties in tellurium-based dark matter searches stemming from nuclear structure uncertainties
该研究以二氧化碲为靶，量化核壳模型不确定性对Galilean EFT–WIMP耦合90%上限及年度调制预测的影响，发现其可与氙相比、部分超100%，但调制相位稳健。
2025-03-17 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Addressing Astrophysical and Cosmological Problems With Secretly Asymmetric Dark Matter
我们提出了一个简单的暗物质模型，可以解决天体物理学和宇宙学的困惑在很大范围内的规模。该模型是秘密不对称暗物质机制的应用，其中几种暗物质是完全不对称的，尽管有一个精确的暗物质数对称$U(1)_χ$。暗物质的残余丰度来自于这些不对称性，在早期宇宙中通过右手中微子衰变产生。$U(1)_χ$由无质量的暗光子来测量，并且在不同的DM风味中具有相反符号的不对称性导致束缚态的形成。早期宇宙中的暗声振荡导致了物质功率谱的抑制，从而解决了$σ_8$问题。暗光子作为相对论自由度对$ΔN_{eff}$有贡献，缓解了CMB和后期$H_{0}$测量之间的紧张关系。最后，结构形成后的束缚态之间的散射导致晕核处的暗物质分布变平。
2019-08-13 hep-ph
Astrophysical tests of mirror dark matter
镜像物质是一种自碰撞的暗物质候选者。如果精确镜像宇称是自然界的守恒对称，那么宇宙中可能存在一个平行的隐藏（镜像）扇区，它具有与我们（可见）扇区相同的粒子和相同的物理定律。这两个扇区仅通过引力相互作用，因此镜像物质自然是“暗”的。测试这种暗物质候选者最有希望的方法是观察它的天体物理特征，如大爆炸核合成，原始结构的形成和演化，宇宙微波背景和大尺度结构功率谱。
2008-09-03 astro-ph hep-ph
Interactions of Astrophysical Neutrinos with Dark Matter: A model building perspective
我们探讨了高能天体物理中微子在到达地球的途中与暗物质相互作用的可能性。考虑到新物理学可能会在这样的能量下留下它的特征，我们已经考虑了中微子和暗物质之间有效相互作用的所有可能拓扑。建立模型，导致在地球上的天体物理中微子的显着通量抑制，是相当困难的。在此背景下，我们提出了一个$Z^{\prime}$介导的模型。包括各种各样的模型，广泛的暗物质质量从$10^{-21}$电子伏特到TeV，这项研究的目的是突出的挑战，在这样一个模型建设的努力后，满足各种宇宙学约束，对撞机搜索限制和电弱精密测量。
2020-10-21 astro-ph.HE hep-ph
