Predictions for the sky-averaged depth of the 21cm absorption signal at high redshift in cosmologies with and without non-baryonic cold dark matter
Case Western Reserve University(凯斯西储大学)
研究预测高红移宇宙中无非重子冷暗物质时21厘米吸收信号比有暗物质时大约2倍,提示可能需要扩展引力理论替代暗物质解释。
2018-08-07 astro-ph.CO hep-ph
Natural Emergence of Cosmological Constant and Dark Radiation from Stephenson-Kilmister-Yang-Camenzind Theory of Gravity
我们表明,Stephenson-Kilmister-Yang(SKY)方程与Camenzind的物质流项相结合,自然地提供了宇宙学常数和暗辐射作为SKYC场方程的积分常数。为了表征暗辐射的性质,我们提出了一种将其与普通辐射分离的方法。我们发现Camenzind物质流的一个特殊性质,即辐射的解空间实际上属于SKY方程真空解的解空间。我们还发现,他的物质流不遵守Kilmister提出的守恒条件。最后,我们讨论了在最近的宇宙微波背景观测中从SKYC理论中出现的暗辐射的可能作用及其对暴胀的影响。
2013-04-23 astro-ph.CO gr-qc
Robust implications on Dark Matter from the first FERMI sky gamma map
我们推导出强大的模型独立的边界DM湮灭和衰变的第一年费米伽玛射线观测的整个天空。这些界限仅对DM密度分布有轻微的依赖性,并允许对PAMELA和FERMI电子/正电子过量进行以下DM解释:初级通道mu+ mu-、mu+ mu-mu+mu-或e+ e-e + e-。消灭DM需要等温的密度分布。在所有这些情况下,费米伽马光谱必须包含一个显着的DM组件,可以在未来进行探测。
2010-02-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark Photons in the Radio Sky: II. Resonant Conversions in the Intergalactic Medium
Boston University(波士顿大学)
本文预测SKA与21厘米实验对暗光子的探测灵敏度,通过星系际介质中的共振转换,可发现质量在5e-15至5e-12 eV、混合参数低至1e-8的暗光子。
2026-09-18 astro-ph.CO hep-ph
Dark Forces in the Sky: Signals from Z' and the Dark Higgs
我们考虑一个自洽的隐藏$U(1)$模型的间接检测信号,该模型包含一个Majorana暗物质候选者$χ$,一个暗规范玻色子$Z'$和一个暗希格斯粒子$s$。与仅包含暗物质候选者和$Z'$介体的模型相比,标量的添加为暗扇区粒子提供了质量生成机制,并且为了避免在高能量下的么正性破坏而需要。我们发现,包括两个介质开辟了一个新的两体s波湮灭通道,$χ\overlineχ\rightarrow sZ'$。这个新的过程,这是错过了在通常的单介质简化模型的方法,可以是占主导地位的湮灭通道。这为间接检测搜索提供了丰富的现象学,允许间接搜索探索其他通常认为的s波湮灭过程不可访问的参数空间区域,并使$Z'$和标量耦合都能够被探测。我们研究的现象学的部门,专注于这个新的过程,并确定的限制模型参数空间的费米数据矮球状星系和其他相关的实验。
2016-07-01 astro-ph.CO hep-ph
The dark matter interpretation of the 3.5-keV line is inconsistent with blank-sky observations
对附近星系和星系团的观测报告了一条意想不到的X射线发射线,约为3.5千电子伏(keV)。解释这条线的建议包括衰变的暗物质$-$,特别是质量约为7 keV的无菌中微子的衰变可以与现有数据相匹配。如果这种解释是正确的,3.5 keV的谱线也应该是银河系晕中的暗物质发出的。我们使用了超过30兆秒的XMM-牛顿(X射线多镜任务)空白天空观测来验证这一假设,没有发现银河系晕3.5 keV线发射的证据。我们对这个质量范围内暗物质的衰变率设定了上限,这与3. 5 keV谱线起源于暗物质衰变的可能性不一致。
2021-03-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Optimising Spectroscopic and Photometric Galaxy Surveys: Same-sky Benefits for Dark Energy and Modified Gravity
多个宇宙学探测器的组合可以产生比任何单个探测器更严格的宇宙学参数测量。我们研究的组合,两个高度相关的探针的后期结构的增长:(一)弱引力透镜的测光红移和(ii)星系集群和红移空间扭曲的调查与光谱红移。我们选择通用的调查设计,使我们的结果适用于一系列当前和未来的光度红移(如KiDS,DES,HSC,欧几里得)和光谱红移(如DESI,4MOST,Sumire)调查。将这些观测结合起来,可以大大提高它们测量暗能量和修正引力的能力。一个独立的,非重叠的组合看到一个暗能量品质因数比任何一个单独的调查产生的大4倍以上。调查之间的强大协同作用是最强的修正重力,其中它们的约束是正交的,产生一个非重叠的联合品质因数比任何一个单独的大近2个数量级。我们的投影角功率谱的形式主义,使它很容易模型的互相关观测时,调查重叠的天空,产生一个联合数据向量和完整的协方差矩阵。我们计算出一个相同的天空改善因子,从列入这些互相关,相对于非重叠的调查。我们发现暗能量的因子接近4,而修正引力的因子超过2。准确的预测价值和同天效益可能会受到一系列预测假设的根本影响,我们在敏感性分析中有条不紊地探索了这些假设。我们表明,我们的基准假设产生强大的结果,给出了一个很好的平均图片的科学回报相结合的光度和光谱调查。
2013-07-30 astro-ph.CO
Particle dark matter searches in the anisotropic sky
在银河系外的天空中,暗物质湮灭或衰变产生的电磁辐射的各向异性是寻找粒子暗物质证据的最新工具。我们审查的形式主义计算的两点角功率谱的晕模型的方法,并讨论的功能和相对大小的各种自相关和互相关信号,可以设想各向异性的研究。从粒子暗物质信号方面,我们考虑了从射电辐射到X射线和γ射线产生的全多波长光谱。我们讨论的角功率谱的自相关的这些信号和任何对它们之间的互相关。然后,我们扩展搜索,包括特定的引力示踪剂的暗物质分布在宇宙中:弱透镜宇宙剪切,大尺度结构的物质分布和CMB透镜。我们已经证明,将多波长暗物质信号(这是其粒子物理性质的直接表现)与引力示踪剂(这是宇宙中存在大量不可见物质的表现)相互关联,可能会提供一个有希望的工具来证明我们所说的暗物质确实是由基本粒子形成的。
2014-01-27 astro-ph.CO hep-ph
The role of the eROSITA all-sky survey in searches for sterile neutrino dark matter
我们首次研究了角自相关和互相关功率谱在宇宙X射线背景中鉴别无菌中微子暗物质的潜力。我们以即将发射的eROSITA卫星的性能为参考。主要的天体物理背景源对不育中微子衰变是活动星系核,星系的X射线双星,星系团。虽然不育中微子衰变总是次主导的自相关功率谱,它们可以有效地增强时,交叉相关的暗物质分布的示踪剂,如在2MASS目录中的星系。我们表明,计划为期四年的eROSITA全天空调查将提供足够大的光子统计数据,可能会产生非常严格的约束衰变寿命,使坚定地测试最近声称的3.56千电子伏的X射线线发现对几个集群和星系及其衰变的暗物质的解释。然而,我们也表明,为了充分利用潜在的eROSITA的暗物质搜索,它是至关重要的,以克服固有的散粒噪声限制星系目录作为示踪剂的暗物质分布。
2015-09-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Improved Dark Energy Detection through the Polarization-assisted WMAP-NVSS ISW Correlation
积分萨克斯-沃尔夫(ISW)效应可以通过互相关的宇宙微波背景(CMB)的天空和当地的物质分布的示踪剂来估计。在宇宙时间的晚期,暗能量引起的引力势衰变产生了大角度尺度上的互相关信号。占主导地位的噪声是来自暴胀时期的固有CMB各向异性。在这封信中,我们使用CMB偏振来降低这种固有噪声。利用威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)观测的微波天空数据与美国国家天文台(NRAO)VLA巡天(NVSS)编制的射电源表进行交叉相关,研究了噪声抑制的效果。我们发现,误差条减少了约5- 12%,提高了统计能力。
2010-10-04 astro-ph.CO
Response to a comment on Dessert et al. "The dark matter interpretation of the 3.5 keV line is inconsistent with blank-sky observations"
我们在Dessert et al. 2020中的工作强烈反对对3.5 keV谱线的暗物质解释。Boyarsky等人在2020年对这一结论提出了质疑:据称,模拟额外的背景线可以充分削弱极限,从而重新允许对暗物质的解释。我们的答复如下。1)通过模拟额外的线获得更保守的限制;这一点在我们的Dessert等人的工作中完整地出现,尽管我们也表明了包含这些线是不必要的。2)尽管Boyarsky等人提出了建议,甚至更保守的极限也强烈地不赞成3.5 keV谱线的衰减暗物质起源。
2021-03-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
All-sky limits on Sterile Neutrino Galactic Dark Matter obtained with SRG/ART-XC after two years of operations
本研究利用运行两年的SRG/ART-XC全天巡天数据,搜寻银河系暗物质无菌中微子辐射衰变产生的近单色X射线光子,未发现显著信号,从而排除了12-40 keV质量范围内的无菌-活性中微子混合参数区域。
2024-02-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Measuring the 21 cm Global Brightness Temperature Spectrum During the Dark Ages with the SCI-HI Experiment
我们提出了一个更新的SCI-HI实验,旨在测量全天空(全球)21厘米的亮度温度在黑暗时代结束。讨论了2013年6月初步观察的结果,以及系统改进和计划的未来工作。
2014-09-09 astro-ph.CO astro-ph.IM
Dark Photons in the Radio Sky: I. Resonant Conversions in Halos
Physics Department, Boston University(波士顿大学物理系)
本文预测SKA通过互相关低红移星系巡天数据,可探测质量$10^{-13}$至$5\times10^{-12}$ eV、混合参数$\u03b5$约$10^{-8}$的暗光子,灵敏度较普朗克数据提高4倍。
2026-09-18 astro-ph.CO hep-ph
Known Unknowns of Dark Matter Annihilation over Cosmic Time
暗物质的自我湮灭有望成为确定宇宙质量缺失的粒子的最强大机制之一。在这项工作中,我研究的演变的暗物质湮灭权力产生的平滑和坍塌的结构在宇宙时间,考虑到暗物质晕结构的不确定性。当我们寻找湮灭的观测特征时,对这种时间演化的理解将有助于我们最好地指导我们的观测工作,无论是局部测量还是调查湮灭对高红移星系际介质的影响。正如我在这项工作中所展示的,在我们从坍塌结构中估计暗物质湮灭的能力中有几个关键的不确定性来源,包括:暗物质晕的密度分布;暗物质晕质量函数的小尺度截止;小晕的红移依赖的质量浓度关系;以及暗物质湮灭过程的粒子速度依赖性。对这些量的不同假设可能导致湮灭功率预测相差几个数量级。这些不确定性必须解决,通过观测和建模相结合,在宇宙学湮灭信号的鲁棒估计可以。
2014-01-21 astro-ph.CO
Gamma-Ray Bursts and Dark Energy - Dark Matter interaction
在这项工作中伽马射线暴(GRB)的数据被用来放置一个假定的暗能量和暗物质之间的耦合约束。本文还讨论了Sloan数字巡天II(SDSS-II)第一年观测结果对Ia型超新星(SNe Ia)的约束,WMAP七年观测结果对宇宙微波背景辐射(CMBR)位移参数的约束,以及Sloan数字巡天(SDSS)观测结果对重子声学振荡(BAO)峰值的约束。随着更多的伽玛射线暴事件的出现,对该领域的前景进行了评估。
2010-12-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Harmonics in the Dark-Matter Sky: Directional Detection in the Fourier-Bessel Basis
具有方向灵敏度的核反冲探测器可以揭示银河系中大质量弱相互作用粒子(WIMP)暗物质速度分布的细节。以前的研究假设速度分布采用简单的函数形式,其特征在于由少量的参数。最近的工作表明,基函数展开可以允许更一般的参数化;这种方法已经被认为是一维速度和动量分布,也为三维速度分布服从某些平衡条件。在这项工作中,我扩展了这种基函数的方法,允许任意的速度分布的傅里叶-贝塞尔基础上工作,推导出的方向反冲光谱的解析表达式。这样的方法是完全通用的,并且如果速度分布太复杂而不能用简单的函数形式表征或者没有完全维里化,则可能是有用的。傅里叶-贝塞尔基函数的三维Radon变换的结果可能是层析应用的一般利益。
2014-01-23 astro-ph.CO hep-ph
TeV Dark Matter Searches in the Extragalactic Gamma-Ray Sky
来自天体物理靶的高能γ射线是研究重粒子暗物质湮灭或衰变的独特探针。几十年后,不同的零检测导致DM粒子质量的TeV规模的强约束。虽然伽马射线的特征预计是普遍的,从不同的目标,天体物理起源的不确定性强烈影响和削弱的限制。同时,伪信号可能源自非DM相关过程。在河外天空中寻找DM的许多伽马射线目标在控制这些不确定性并最终实现明确的DM检测方面发挥着至关重要的作用。最近,通过使用来自各种仪器的数据和在广泛的γ射线能量范围内对不同目标的TeV DM候选者进行组合分析已经取得了很大的进展。这些办法不仅使现有数据得到最佳利用,提高了灵敏度,而且还有助于消除与目标和仪器有关的不确定性。这篇评论收集了迄今为止使用星载费米大面积望远镜,地基成像大气切伦科夫望远镜和高海拔水切伦科夫伽马射线天文台(HAWC)在河外天空进行的所有搜索。我们讨论了不同的目标类,并提供了迄今为止所有分析的完整列表。
2022-09-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Mirage in the Sky: Non-thermal Dark Matter, Gravitino Problem, and Cosmic Ray Anomalies
最近宇宙射线的异常现象可能是由于银河系中的暗物质湮灭造成的。为了获得所需的大截面来解释数据,同时仍然获得正确的遗迹密度,我们依赖于暗物质冻结和大爆炸核合成(BBN)之间的非标准热历史。我们表明,通过重模量甚至引力子衰变的再加热阶段,如果暗物质的自湮灭截面足够大,我们可以产生正确的遗迹密度。除了拟合最近的数据,这个方案解决了宇宙学模量和引力子问题。我们以U(1)_{B-L}扩展的MSSM为例说明了这种机制,其中超对称性通过海市蜃楼中介被破缺。这些由弦激发的模型自然包含了重模量衰变到引力子,随后衰变到LSP可以在低温下重新加热宇宙。右旋超中微子和B-L高真中微子都可以成为具有大截面的暗物质候选者。它们是亲轻子的,因为B-L电荷。我们还表明,它是可以区分的非热的热的情况下(使用索末菲增强)在直接检测实验的某些区域的参数空间。
2009-04-24 astro-ph.CO hep-ph
Observational Probes of Dark Energy
观察到的宇宙膨胀加速的原因尚不清楚,为了方便起见,将其称为“暗能量”。暗能量可能是一种未知的能量成分,或者是爱因斯坦的广义相对论的修正。这就决定了在揭示暗能量的本质时最佳的测量方法:宇宙膨胀历史,以及宇宙大尺度结构的生长历史。我将研究Ia型超新星和星系团作为暗能量探测器,并讨论最近的结果和未来的前景。
2012-01-12 astro-ph.CO
A Robust Distance Measurement and Dark Energy Constraints from the Spherically-Averaged Correlation Function of Sloan Digital Sky Survey Luminous Red Galaxies
We measure the effective distance to z=0.35, D_V(0.35), from the overall shape of the spherically-averaged two-point correlation function of the Sloan Digital Sky Survey (SDSS) Data Release 7 (DR7) luminous red galaxy (LRG) sample. We find D_V(0.35)=1428_{-73}^{+74} without assuming a dark energy model or a flat Universe. We find that the derived measurement of r_s(z_d)/D_V(0.35)=0.1143 \pm 0.0030 (the ratio of the sound horizon at the drag epoch to the effective distance to z=0.35) is more tightly constrained and more robust with respect to possible systematic effects. It is also nearly uncor…
2012-02-27 astro-ph.CO
The Dark Energy Bedrock All-Sky Supernova Program: Cross Calibration, Simulations, and Cosmology Forecasts
本文介绍DEBASS项目的系统误差分析、模拟与宇宙学预测,发现其低红移Ia型超新星样本定标可靠,能显著提升暗能量参数精度并测量fσ8。
2025-08-15 astro-ph.CO
First constraints on QCD axion dark matter using James Webb Space Telescope observations
Flatiron Institute(平顿研究所);Perimeter Institute for Theoretical Physics(理论物理前沿研究所);Fermi National Accelerator Laboratory(费米国家加速器实验室);University of Chicago(芝加哥大学)
利用韦布望远镜空白天空观测数据,在0.1-4 eV质量范围对QCD轴子暗物质的光子耦合常数给出首次强约束,展示了天文任务用于粒子物理研究的潜力。
2026-09-21 astro-ph.CO hep-ph
Improved Limits on Sterile Neutrino Dark Matter using Full-Sky Fermi Gamma-Ray Burst Monitor Data
一个~keV质量的无菌中微子是一个很好的暗物质候选者。它的衰变产生的X射线线为X射线望远镜提供了一个独特的目标。我们首次使用费米伽马射线太空望远镜上的伽马射线暴监测器(GBM)来寻找无菌中微子衰变线;我们的分析覆盖了能量范围10-25 keV(无菌中微子质量20-50 keV),这是Chandra,Suzaku,XMM-Newton和INTEGRAL等X射线和伽马射线卫星无法到达的。GBM极宽的视野使银河系暗物质晕的很大一部分能够被探测。经过仔细的数据切割,我们获得了约53天的全天观测数据。我们观察到朝向银河系中心的光子过多,正如天体物理发射所预期的那样。我们在能谱中寻找无菌中微子衰变线,没有发现明显的信号。由此,我们得到了不育中微子混合角的上限作为质量的函数。在无菌中微子质量范围25-40千电子伏,我们提高了以前的上限约一个数量级。更好地了解探测器和天体物理背景,以及探测器的响应,将进一步提高与GBM搜索的灵敏度。
2015-08-06 astro-ph.CO hep-ph
Projected central dark matter fractions and densities in massive early-type galaxies from the Sloan Digital Sky Survey
我们研究了大质量早型星系中暗物质在总质量和暗物质密度上的二维中心分数随恒星质量、中心恒星速度色散、有效半径和中心表面恒星质量密度的变化。我们使用了来自SDSS DR 7的约1.7 × 10^5个星系的样本,其红移小于0.33。我们采用保守的光度和光谱削减选择星系的物理性质类似的透镜研究的SLACS调查。在Chabrier恒星IMF假设下,采用有效速度色散近似为中心恒星速度色散的单分量等温总质量模型,将SDSS光度计与恒星星族合成模型拟合,分别得到了投射到半径等于有效半径的圆柱内的星系恒星和总质量的值.我们发现,在有效半径的恒星质量的估计不同于总的只有一个相对恒定的比例因子。详细地说,我们观察到暗物质在总质量中的投影分数和中心表面暗物质密度的对数值(测量单位为M_{Sun} kpc^{-2})几乎具有高斯概率分布函数,其中值分别为0.64^{+0.08}-0.11}和9.1^{+0.2}-0.2}。我们的研究结果不赞成解释倾斜的FP在星系的暗物质含量的差异,并提供有用的信息,星系恒星IMF和暗物质密度分布的可能变化。最后,我们提供了一些观测证据的干小合并,从活动星系核的反馈,和/或合并的大规模早期型星系的形成和演化的二进制黑洞的可能重大贡献。
2010-09-11 astro-ph.CO
The mass-Peak Patch algorithm for fast generation of deep all-sky dark matter halo catalogues and its N-Body validation
我们提出了一个详细的描述和验证我们的并行更新的质量峰值补丁方法,一个完全预测的初始空间算法,快速生成暗物质晕目录非常大的宇宙学卷。我们进行了广泛的系统性比较,一套N体模拟涵盖了广泛的红移和模拟分辨率,并发现,没有任何参数拟合,我们的方法是能够普遍再现N体的结果,而通常使用超过3个数量级的CPU时间,和内存成本的一小部分。质量峰值块方法不是计算由N体模拟确定的完全非线性引力坍缩,而是通过粗粒度(均匀)椭球动力学在密度峰值点的层次周围找到一组过完备的刚刚坍缩的结构。一套完整的质量峰,或晕,然后确定排除重叠补丁,和二阶拉格朗日位移被用来移动晕到它们的最终位置,并给出它们的流速。我们的研究结果表明,质量峰值补丁方法是非常适合于创建大型合奏的晕目录,以模拟宇宙学调查,并帮助在复杂的统计解释宇宙学模型。
2018-10-17 astro-ph.CO
Dark Matter Annihilation and Decay Searches with the High Altitude Water Cherenkov (HAWC) Observatory
为了观察暗物质的湮灭和衰变,需要考虑几种潜在的源。一些来源,如矮星系,预计有非常低的天体物理背景,但相当小的暗物质密度。其他来源,如银河系中心,预计有更大的暗物质密度,但也有更复杂的背景,从其他天体物理来源。为了寻找暗物质的特征,HAWC探测器的大视场,一次覆盖2 sr,特别是能够从暗物质湮灭和衰变的来源进行搜索,这些来源在天空中延伸了几度。HAWC的灵敏度超过2/3的天空,有能力探测大部分的天空的TeV质量的暗物质的信号。特别是,HAWC应该是对来自质量大于10-100 TeV的暗物质的信号最敏感的实验。我们提出了HAWC的灵敏度湮灭和衰减暗物质信号的几个可能的来源,这些信号。
2015-08-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Search for Unknown Dark Matter Satellites of the Milky Way
我们提出了一个搜索银河系暗物质(DM)卫星使用大面积望远镜(LAT)。基于Lambda-CDM宇宙学模型的N体模拟预测了大量尚未观测到的银河系DM卫星。这些卫星可能通过DM粒子的自湮灭产生伽马射线。一些DM卫星预计有硬伽马射线光谱,有限的角度范围,并缺乏其他波长的对应物。我们寻找具有这些特征的LAT源。我们发现没有候选DM卫星匹配这些标准在一年的LAT数据和解释这一结果的背景下,N体模拟。
2011-11-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
CosmoDC2: A Synthetic Sky Catalog for Dark Energy Science with LSST
本文介绍了cosmoDC 2,一个大型的合成星系目录,旨在支持精确的暗能量科学与大型综合巡天望远镜(LSST)。CosmoDC 2是LSST暗能量科学合作组织(LSST DESC)进行的第二次数据挑战(DC 2)的起点。该星表是基于一个万亿粒子、4.225 Gpc^3的盒子宇宙学N体模拟,即“外环”运行。它覆盖了440 deg^2的天区,红移z=3,在r波段完整的星等深度为28。每个星系的特点是由众多的属性,包括恒星质量,形态,光谱能量分布,宽带滤波器的幅度,主机晕信息和弱透镜剪切。cosmoDC2的大小和复杂性需要一个有效的目录生成方法,我们的方法是基于一种新的混合技术,结合数据驱动的经验方法与半解析星系建模。已经实施了广泛的基于观测的验证测试,以确保cosmoDC2能够实现计划的LSST DESC DC2分析的科学目标。本文还代表了cosmoDC2数据集的正式发布,包括一个高效的阅读器,方便与数据的互动。
2019-07-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fundamental Physics from the Sky: Cosmic Rays, Gamma Rays and the Hunt for Dark Matter
我们能从天文学和天体粒子数据中了解新物理学吗?理解这是如何可能的是解开宇宙学和粒子物理学界面上最紧迫的谜团之一的关键:暗物质的基本性质。我将讨论最近在宇宙射线电子-正电子数据和伽马射线观测中的一些令人困惑的发现,这些发现可能与暗物质有关。我认为,最近的宇宙射线数据,特别是来自帕梅拉和费米卫星的数据,表明银河系中以前无法解释的强大来源注入了高能电子和正电子。有趣的是,这种新的源类可能与新的基本粒子物理学有关,特别是与星系暗物质的成对湮灭或衰变有关。这种令人兴奋的情况直接受到费米伽马射线观测的限制,这也告诉我们天体物理源对应物也可能是高能电子-正电子过剩的原因。对银河系中心区域伽马射线发射的观测以及对130 GeV左右伽马射线线的断言最近也引发了广泛的兴趣:我将讨论我们是否真的观测到了来自暗物质湮灭的信号,如何检验这一假设,以及哪些天体物理机制构成了相关的背景。
2012-09-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Holographic Dark Energy Interacting with Two Fluids and Validity of Generalized Second Law of Thermodynamics
我们考虑了全息暗能量与暗物质和宇宙中另一种未知的暗能量成分相互作用的宇宙学模型。我们已经假设了两个相互作用项$Q$和$Q'$,以便包括两个主成分之间的相互作用(即,全息的暗能量和暗物质)导致其他形式的宇宙成分的一些损失。我们的模型对$Q$和$Q'$的任何符号都是有效的。如果是$Q<Q'$,那么部分暗能量密度衰减为暗物质,其余部分则为另一个未知的能量密度成分。但是如果$Q>Q'$,那么暗物质能量从暗能量和暗能量的未知成分中接收。观测表明,暗能量衰变为暗物质。在这里,我们提出了一个宇宙学模型的暗能量的一般处方,其中施加全息暗能量,暗物质和另一种流体之间的相互作用。我们得到了全息暗能量密度与暗物质及其他未知暗能量成分相互作用的状态方程。利用热力学第一定律,得到了全息暗能量、暗物质和其他暗能量成分在全息暗能量与两种流体(即,暗物质和暗能量的其他成分)。我们还发现了当在视界球面上测量事件视界的半径($L$)时视界的熵。目前我们已经研究了被这个视界包围的宇宙的热力学GSL。最后,证明了GSL的有效性,GSL对减速参数$q$有界性。
2010-06-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Sloan Digital Sky Survey Quasar Lens Search. VI. Constraints on Dark Energy and the Evolution of Massive Galaxies
We present a statistical analysis of the final lens sample from the Sloan Digital Sky Survey Quasar Lens Search (SQLS). The number distribution of a complete subsample of 19 lensed quasars selected from 50,836 source quasars is compared with theoretical expectations, with particular attention to the selection function. Assuming that the velocity function of galaxies does not evolve with redshift, the SQLS sample constrains the cosmological constant to Ω_Λ=0.79^{+0.06}_{-0.07}(stat.)^{+0.06}_{-0.06}(syst.) for a flat universe. The dark energy equation of state is found to be consistent with w=-…
2012-04-03 astro-ph.CO
Accelerating expansion and isotropic sky-hemisphere consistency in Pantheon+ supernovae: a revised analysis in the dark energy debate
GLA University(GLA大学);Virtual Institute of Astroparticle physics, Paris(巴黎虚拟天体粒子物理研究所);Jadavpur University(贾达普大学);Indian Institute of Technology, Kanpur(坎普尔印度理工学院);National Research Nuclear University “MEPHI”(国立研究核子大学“梅菲”);Institute of Physics, Southern Federal University(南联邦大学物理研究所)
该研究利用潘天+目录中的Ia型超新星对减速参数$q_0$进行四次独立分解,在无前身星年龄校正时样本得出的$q_m$远低于ΛCDM预期,且天空半球测试结果与SRS26论点矛盾,挑战了当前暗能量辩论的两种解释。
2026-08-04 astro-ph.CO gr-qc
The Universe at Extreme Scale: Multi-Petaflop Sky Simulation on the BG/Q
显著的观测进展已经建立了一个令人信服的交叉验证的宇宙模型。然而,这个模型的两个关键支柱--暗物质和暗能量--仍然是个谜。绘制数十亿个星系以探索“黑暗宇宙”的巡天需要相应的极端规模模拟能力; HACC(混合/硬件加速宇宙学代码)框架的设计就是为了现在和将来提供这种水平的性能。凭借其新颖的算法结构,HACC允许在不同的架构中灵活调整,包括加速和多核系统。在IBM BG/Q上,HACC获得了前所未有的可扩展性能--目前在1,572,864个核心上的13.94 PFlops(峰值的69.2%)和90%的并行效率,具有相同数量的MPI等级和630万的并发。这种性能水平是在极端问题规模下实现的,包括超过3.6万亿个粒子的基准测试,远远大于迄今为止进行的任何宇宙学模拟。
2012-11-19 astro-ph.CO astro-ph.IM cs.DC
A deep search for decaying dark matter with XMM-Newton blank-sky observations
质量在keV范围内的无菌中微子是标准模型的良好扩展,可以解释观测到的中微子质量,同时也构成了宇宙的暗物质(DM)。如果无菌中微子是DM,那么它们可能会慢慢衰变为活性中微子和光子,从而有可能通过天体物理X射线数据集中的窄光谱特征来检测它们。在这项工作中,我们执行最敏感的搜索,以日期为这个和其他衰变DM的情况下,在质量范围从5至16千电子伏,使用档案XMM-牛顿数据。我们减少547 Ms的数据从MOS和PN仪器使用整个天空的观测,然后使用这些数据来寻找DM衰变的证据在银河系的环境晕。我们用远离银河系中心的数据确定仪器和天体物理基线,并使用高斯过程建模来捕获额外的连续背景贡献。没有证据表明,无关联的X射线线,导致我们产生最强的约束,以日期在此质量范围内的衰变DM。
2021-05-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Systematics in lensing reconstruction: Dark matter rings in the sky?
非参数透镜方法是一种有用的方法来重建集群的透镜质量,而无需假设质量在集群中的分布方式。这些方法在具有大量约束条件的星系团的情况下特别有效。不隐含地假设发光物质跟随暗物质的优点在那些星系团处于非松弛动力学状态的情况下特别有趣。另一方面,非参数方法有几个限制,应该仔细考虑。我们探索了其中的一些限制,并重点关注它们对星系团CL 0024 +17周围可能存在的暗物质环的影响。我们通过一个已知径向轮廓密度的模拟星系团投影三个背景星系,并获得弧的地图($θ$地图)。我们还计算了整个视场(3.3弧分)与模拟集群相关的剪切场。结合弧的位置和两个方向的剪切,我们使用两个单独的方法,双共轭梯度,和二次规划(QADP)重建的收敛映射的模拟集群进行反演的透镜方程。我们探索的收敛映射的解决方案的空间,并比较径向密度分布的模拟集群的密度分布。当逆矩阵算法被迫找到精确解时,我们遇到类似于环结构的系统效应,这明显偏离了原始的收敛图。使用非参数方法过拟合透镜效应数据可以产生类似于CL 0024中所声称的环状结构。
2011-10-18 astro-ph.CO
Constraints on dark energy and cosmic topology
宇宙的非平凡空间拓扑是一个潜在的可观测属性,它可以通过所有局部均匀和各向同性宇宙的天空中的圆圈进行探测,而无需对宇宙学参数进行假设。我们展示了如何使用一个可能的圆在天空中的全球均匀宇宙的空间拓扑结构的检测设置约束的暗能量状态方程参数。
2009-02-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
An All-Sky Search for Moving Gamma-Ray Sources with Fermi-LAT
Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院);Walter Payton College Preparatory High School(沃尔特·佩顿大学预科高中);University of Illinois Chicago(伊利诺伊大学芝加哥分校);University of Oxford(牛津大学)
本研究利用费米-LAT十年观测数据,针对0.25°/yr-0.8°/yr运动的稳定伽马射线源开展全天区搜寻,给出相关上限约束及探测效率,推导了蒸发型PBH等的示例性约束。
2026-10-14 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
The Dark Energy Bedrock All-Sky Supernova Program: Motivation, Design, Implementation, and Preliminary Data Release
DEBASS项目利用暗能量相机和宽场光谱仪构建南半球最大的低红移Ia型超新星数据集,初步数据发布显示其哈勃图残差低离散度,为超新星宇宙学提供了强有力的约束。
2025-08-14 astro-ph.CO
A Next Generation Deep 2 micron Survey: Reconnoitering the Dark Ages
下一代2微米巡天应该瞄准处于再电离时代的新生星系,以便在大型望远镜上进行光谱跟踪。在南极高原上的一个地点安装一架2.5米的望远镜,对于这一目的和一般的南半球红外线测量都是有利的。
2011-08-09 astro-ph.CO
The spatial clustering of ROSAT All-Sky Survey Active Galactic Nuclei IV. More massive black holes reside in more massive dark matter halos
这是一系列报告中的第四篇文章,报告了我们对ROSAT全天巡天(RASS)和斯隆数字巡天(SDSS)中确定的活动星系核(AGN)的聚类特性的调查。本文研究了在0.16<z<0.36处宽线发光活动星系核成团的X射线光度依赖性的原因。我们拟合了所有X射线和光选宽线活动星系核的SDSS谱中的H-α线轮廓,确定了超大质量黑洞的质量M_BH,并推导了相对于爱丁顿的吸积率L/L_EDD。由于M_BH和L/L_EDD是相关的,我们在一个参数中创建活动星系核子样本,同时在另一个参数中保持相同的分布。在X射线和光学选择的活动星系核样本中,我们检测到一个弱的集群依赖M_BH和L/L_EDD没有统计上显着的依赖。我们发现,当比较属于30%最小和30%最大质量的M_BH子样本的对象时,差异高达2.7 sigma,在这些红移处,具有更大质量黑洞的发光宽线活动星系核位于更大质量的母暗物质晕中。这些结果提供的证据表明,更高的吸积率在活动星系核不一定需要密集的星系环境中,更多的星系合并和相互作用,预计将大量的气体通道到SMBH。我们还提出了半解析模型,预测了一个积极的M_DMH依赖于M_BH,这是最突出的在M_BH ~ 10^{8-9} M_SUN。
2015-12-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Designing Future Dark Energy Space Missions: II. Photometric Redshift of Space Weak Lensing Optimized Survey
精确的弱透镜分析不仅需要精确测量星系的形状,还需要精确和无偏地测量星系的红移。光度红移技术似乎是唯一的可能性,以确定在弱透镜分析中使用的背景星系的红移。使用光度红移质量,简单的形状测量要求,和一个适当的天空模型,我们探索什么可能是一个最佳的弱透镜暗能量任务的基础上FoM计算。我们发现,当滤波器的分辨率为R~3.2时,光度红移达到了最佳精度。我们表明,最佳任务将使用2台相机(可见光和近红外)通过8个滤波器测量天空。假设任务持续时间为5年,镜子尺寸为1.5米,FOV为0.5度2,可见像素尺度为0.15”,我们发现,均匀调查达到IAB=25.6(10西格玛),天空覆盖范围为~ 11000度2,最大化弱透镜FoM。用于WL的星系有效数密度约为45 gal/arcmin ~ 2,至少比地面测量好两倍。这项工作表明,需要充分考虑的观测策略,以适当地优化仪器参数,以最大限度地提高未来弱透镜空间暗能量任务的FoM。
2011-05-27 astro-ph.CO
Constraints on dark matter annihilation and decay from the large-scale structure of the nearby universe
衰变或湮灭的暗物质粒子可以通过它们衰变或湮灭成的物质的伽马射线发射来检测。这通常是通过模拟来自特定的暗物质丰富的物体,如银河系晕,本群矮星和附近的群体的通量来完成的。然而,这些物体预计也会有来自重子过程的大量发射,并且分析丢弃了大部分天空中的伽马射线数据。在这里,我们构建全天空的伽玛射线通量的模板,从大尺度结构内$\sim$ 200 Mpc的一套约束$N$体模拟(CSiBORG)使用贝叶斯起源重建Galerkin算法。边缘化的不确定性,在这个重建,小规模的结构,和参数描述天体物理学的贡献所观察到的伽马射线天空,我们比较从费米大面积望远镜的观测约束暗物质湮灭截面和衰变率通过马尔可夫链蒙特卡罗分析。如果湮灭产生的胶子或夸克的质量小于底夸克,则在95%的置信度下,我们排除了所有$m_χ\lesssim 7 {\rm \, GeV}/c^2$的$s$波湮灭的热遗迹截面。我们推断,在$3.3σ$的暗物质衰变的空间分布相同的伽马射线天空的贡献。虽然这可能是由于通过这些通道的衰变率$Γ\approx 6 \times 10^{-28} {\rm \, s^{-1}}$的暗物质衰变,我们发现,指数$p=-2.75^{+0.71}_{-0.46}$的幂律谱,可能的重子起源,是首选的数据。
2022-11-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Can the CIB constrain the dark energy?
星系巡天图与宇宙微波背景图互相关,是测量积分萨克斯-沃尔夫效应的重要手段。我们使用宇宙红外背景(CIB)作为LSS的示踪剂,执行理论CIB-CMB互相关测量不同的普朗克HFI频率的ISW。我们使用信噪比分析讨论了这种ISW信号的可探测性,发现用这种方法探测到的ISW可以为我们提供最高的SNR,对于单个示踪剂,范围从5到6.7(最大为857 GHz),在整个天空中提取CIB和CMB地图。Fisher矩阵分析表明,这种测量的ISW可以改善宇宙学参数的约束,特别是$\sim 47\%$的状态方程的暗能量$w$。执行一个更现实的分析,包括银河尘埃残留在CIB地图在现实的天空分数表明,灰尘功率谱占主导地位的CIB功率谱在$\ell < 100$和ISW不能检测到高信噪比。我们在南半球天空的$\sim 11\%$上对现有的CIB-CMB地图进行互相关,发现在这样小的天空分数上,现有的CIB地图没有检测到ISW。
2018-10-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark energy equation of state and cosmic topology
宇宙的非平凡空间拓扑的直接观测结果是,观测者可能会探测到辐射源的多个图像。特别是,一个非平凡的拓扑结构将产生成对的相关圆的温度波动的各向异性地图的宇宙微波背景(CMB),所谓的圆在天空中。通过这种方式,可检测的非平凡空间拓扑可以被视为可观察的属性,可以通过所有局部均匀和各向同性宇宙的天空中的圆圈进行探测,而无需对宇宙学暗能量(DE)状态方程(EOS)参数进行假设。我们表明,通过在天空中的圆圈的空间拓扑结构的知识提供了一种有效的方法,减少退化的DE EOS参数。作为一个例子,我们通过假设Poincaré十二面体空间拓扑,并重新分析Ia型超新星、重子声学振荡和CMB加上统计拓扑贡献对特定状态方程参数的约束,具体说明了拓扑作用.
2010-08-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Galaxy-halo size relation from Sloan Digital Sky Survey Data Release 7 and the ELUCID simulation
根据斯隆数字巡天数据第7版中的星系(SDSS DR 7)和暗物质中的暗物质晕,宇宙学和约束ELUCID模拟,我们研究了恒星质量为$\gtrsim 10^{8} h^{-2}{\rm M}_\odot$的中心星系的观测半径与维里质量为$\gtrsim 10^{10.5} h^{-1}{\rm M}_\odot$的宿主暗物质晕的维里半径之间的关系,以及星系晕大小关系对晕自旋和晕浓度的依赖性。采用一种新的邻域暗物质暗物质晕丰度匹配方法,将观测到的暗物质与ELUCID模拟中的暗物质晕进行了匹配。对于星系的二维半光半径$R_{50}$,我们发现早型和晚型星系有相同的幂律指数0.55与$R_{50} \propto R_{\rm vir}^{0.55}$,虽然早型星系有较小的二维半光半径比晚型星系在固定的晕维里半径。当将二维半光半径$R_{50}$转换为三维半质量半径$r_{1/2}$时,早型和晚型星系都显示出与$\log r_{1/2} = 0.55 \log (R_{\rm vir}/210 h^{-1}{\rm kpc}) + 0.39$相似的星系晕尺寸关系。我们发现星系晕的大小比$r_{1/2}/ R_{\rm vir}$随晕质量的增加而减小。在固定的晕质量,有没有显着的依赖于晕自旋或浓度的星系晕的大小比。
2022-11-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
The unphysical character of dark energy fluids
众所周知,在广义相对论的背景下,需要一种必须违反强能量条件的未知物质来解释当前宇宙膨胀的加速阶段。这种未知的成分被称为暗能量,其特征在于状态方程参数$w=p/ρ<-1/3$。热力学稳定性要求$3w-d\ln |w|/d\ln a\ge0$和正熵要求$w\ge-1$。在本文中,我们证明,我们不能得到一个可微函数$w(a)$来表示暗能量,满足这些条件通过整个宇宙的历史。
2018-09-29 astro-ph.CO gr-qc
CMB Anomalies from Imperfect Dark Energy: Confrontation with the Data
利用WMAP的7年温度观测资料对各向异性暗能量模型进行了检验。在不完美的源的存在下,由于暗能量场中的大尺度梯度或各向异性,CMB天空将在ISW效应的作用下向我们扭曲。对于小多极,信号协方差矩阵随后变得非对角,但在$\ell \gtrsim 20$,各向异性可以忽略不计。我们参数化可能违反旋转不变性在宇宙晚期的后弗里德曼偏离各向同性的大小及其尺度依赖性。这使得获得暗示可能不完美的性质的暗能量和大角度的异常功能的CMB。一个强大的统计分析,进行各种测试和一致性检查,比较预测的相关性与卫星测量的CMB全天空地图。优选轴指向$(l,b) = (168^\circ, -31^\circ)$,各向异性的幅度为$\varpi_0 = (0.51\pm 0.94)$(引用1个$σ$偏差)。最佳拟合模型具有陡峭的蓝色各向异性光谱($n_{\mathrm{de}} = 3.1\pm1.5$)。
2011-09-13 astro-ph.CO
Dark Matter decay and annihilation in the Local Universe: CLUES from Fermi
我们提出了全天模拟费米地图的伽马射线从暗物质衰变和湮灭在本地宇宙。暗物质的分布是通过CLUES项目提供的对邻近大尺度结构的约束宇宙学模拟得到的。然后将密度和密度平方的暗物质场作为费米观测模拟工具的输入,以预测费米在给定暗物质模型的5年全天巡天中将探测到的伽马射线光子计数。信噪比天空图也已获得采用目前的银河系和各向同性漫射背景模型发布的费米合作。我们指出了费米探测到银河系外局部结构中的暗物质伽马射线信号的可能性。特别是,我们在这里得出结论,费米观测附近的集群(如室女座和后发座)和细丝预计将提供更强的约束衰减暗物质相比,以前的研究。作为一个例子,我们发现一个显着的信噪比在暗物质模型与衰减率拟合的正电子过剩所测量的PAMELA。这是第一次证明暗物质细丝是间接探测暗物质的有希望的目标。另一方面,即使有极端的横截面,在局部河外结构中湮灭暗物质的可探测性的前景也不那么乐观。我们将暗物质密度和密度平方图发布在http://www.clues-project.org/articles/darkmattermaps.html上
2012-01-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
MOND with or without dark matter
在我们目前的宇宙学模型中,宇宙的主要成分是暗物质和暗能量,它们的性质是未知的,在粒子物理学的标准模型中没有位置。如何将暗物质和暗能量纳入基本定律?所有的观测都可以在广义相对论的框架内得到解释,要么在宇宙中加入未知的成分,要么从根本上修改理论。最后一种可能性不是更简单吗?这就是Milgrom在1983年提出的MOND假说(修正牛顿动力学),它非常成功地描述了星系的运动学和动力学。然而,通过一种新的物质--偶极暗物质,保持引力定律的广义相对论,也可能取得同样的成功。
2009-10-27 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on the Dark Matter Particle Mass from the Number of Milky Way Satellites
我们已经进行了N体模拟银河系大小的晕在冷和暖暗物质宇宙学的增长。在我们模拟的银河系中,暗物质卫星的数量随着暗物质粒子质量的减少而减少。假设暗物质卫星的数量超过或等于银河系观测卫星的数量,我们推导出暗物质粒子质量的下限。在95%的置信度下,我们发现由Dodelson和Widrow机制产生的无菌中微子的ms> 13.3 keV,Shi和Fuller机制的ms> 8.9 keV,Higgs衰变机制的ms> 3.0 keV,热暗物质粒子的m_{WDM} > 2.3 keV。最近发现的许多新的暗物质占主导地位的卫星的银河系在斯隆数字巡天,使我们能够设置较低的限制,从莱曼α森林建模和X射线观测的未解决的宇宙X射线背景和暗物质晕从矮星系到集群规模的互补方法的约束。未来的调查,如LSST,DES,PanSTARRS和SkyMapper有可能发现更多的卫星,并进一步改善对暗物质粒子质量的限制。
2011-03-29 astro-ph.CO hep-ph
The SRG/eROSITA all-sky survey: Constraints on Ultra-light Axion Dark Matter through Galaxy Cluster Number Counts
Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics(马克斯·普朗克地外物理研究所);Universität Innsbruck, Institut für Astro- und Teilchenphysik(因斯布鲁克大学天体与粒子物理研究所);INAF, Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio(意大利国家天体物理研究所空间科学与天文观测台);Department of Physics and Astronomy, Stony Brook University(纽约州立大学石溪分校物理与天文学系);Universität Hamburg, Hamburger Sternwarte(汉堡大学汉堡天文台);Department of Physics, National Cheng Kung University(国立成功大学物理系);IRAP, Université de Toulouse, CNRS, UPS, CNES(图卢兹大学宇宙射线与天体物理学研究所)
利用SRG/eROSITA首次全天空调查与弱引力透镜数据,研究超轻轴子在暗物质中的占比,发现新的约束结果。
2026-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Decaying dark matter at IceCube and its signature on High Energy gamma experiments
在冰立方中观测到的中微子流的起源仍然是未知的。通常假设两个通量分量,即:大气中微子和一个未知的天体物理项。原则上,后者也可能包含自上而下的贡献,例如来自衰变的暗物质。在这种情况下,我们也应该期待瞬发和次级伽马。这导致了多信使分析的基础上,同时比较的暗物质假设与中微子和高能伽马射线数据的可能性。在本文中,我们分析,不同的衰变暗物质通道,7.5年的冰立方HESE数据,并比较结果与以前的排斥限制来自费米数据。最后,我们测试是否暗物质的假设可以通过使用即将到来的高能伽马射线实验进一步审查。
2020-01-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Topological Dark Matter
Kibble机制大大低估了拓扑缺陷的产生,最近在原子和凝聚态系统中证实了这一点。如果非热产生,它们可能是质量为1-10 PeV的宇宙学暗物质。如果被热化,质量为1-10 TeV的Skyrmion也是一个可行的暗物质候选者,其衰变可以解释PAMELA、FERMI和HESS最近测量的宇宙射线中的$e^\pm$光谱。产生低于暴胀尺度的磁单极子的模型,如Pati-Salam统一,被排除在外。
2009-05-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th