The Intrinsic Gamma-Ray Spectrum of TXS 0506+056: Intergalactic Propagation Effects
最近对来自2017年耀变体TXS~0506+056耀斑的高能中微子的观测，以及整个电磁波谱的对应物，为研究这类物体以及穿越介质的性质开辟了新的可能性。传播效应，例如河外背景光对甚高能量伽马射线成分的衰减是众所周知的，在拟合物体的光谱能量分布时通常会考虑到这一点。然而，诸如星系际磁场等其他效应常常被忽略。在这项工作中，我们提出了一个全面的研究这些领域和河外背景光的影响，确定本征伽玛射线光谱的耀变体。
2020-12-10 astro-ph.HE
The Gamma-Ray Window to Intergalactic Magnetism
探测星系际磁场最有希望的方法之一是利用高能伽马射线或宇宙射线在星系际空间引发的电磁级联中产生的伽马射线。由于级联的带电成分对磁场敏感，因此可以利用对遥远天体（如耀变体）的伽马射线观测来限制IGMF的性质。地面和空间伽马射线望远镜提供了高能伽马射线源的光谱、时间和角度信息，这些信息携带着干预磁场的印记。这提供了对导致第一个磁场产生的过程的本质以及影响其演变的现象的见解。在这里，我们提供了一个详细的描述如何伽马射线观测可以用来探测宇宙磁性。我们回顾了这一主题的现状，并讨论了下一代伽马射线天文台测量IGMF的前景。
2021-07-06 astro-ph.CO astro-ph.HE
Gamma-ray induced cascades and magnetic fields in intergalactic medium
利用蒙特卡罗模拟方法研究了多TeV γ射线与宇宙学红外/光子背景相互作用在星系际介质中引发的三维电磁级联。级联中的次级电子在被宇宙微波背景辐射光子散射之前被星系际磁场偏转。这导致了在银河系外极高能伽马射线源周围的多GeV和TeV能量的0.1-10度尺度的辐射。一般来说，扩展发射的形态取决于星系际介质中磁场的性质。利用Monte-Carlo模拟数据，我们证明了扩展源的尺寸随能量的增加而减小，如果存在于大尺度结构的空洞中，则可以测量到幅度在<1 e-16 G到1 e-12 G范围内的弱磁场。
2009-03-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
Impact of Plasma Instabilities and of the Intergalactic Magnetic Field on Blazar-Induced Electromagnetic Cascades
本研究探究星系间弱磁场与等离子体不稳定性对耀变体诱导电磁级联的影响，通过数值模拟结合两者作用分析耀变体1ES 0229+200的伽马射线谱印记。
2025-09-21 astro-ph.HE
Sensitivity of gamma-ray telescopes for detection of magnetic fields in intergalactic medium
我们探讨了当前和下一代伽马射线望远镜探测星系际介质中弱磁场的潜力。我们证明，使用两种互补的技术，观察点源周围的扩展发射和观测伽玛射线耀斑的时间延迟，将能够探测大部分的宇宙学和天体物理学有趣的部分“磁场强度“与“相关长度”参数空间。这意味着费米望远镜和地面切伦科夫望远镜的伽马射线观测将允许（a）强烈约束星系和星系团中磁场起源的理论，（b）发现、约束或排除早期宇宙演化不同阶段产生的弱原始磁场的存在。
2009-10-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Probing the Intergalactic Magnetic Field with the Anisotropy of the Extragalactic Gamma-ray Background
星系际磁场（IGMF）通过影响高能光子与河外背景光相互作用所引发的电磁级联，对河外γ射线背景的角各向异性产生影响。强IGMF将使这些级联中产生的次级粒子偏转，因此将倾向于使较低能量级联光子各向同性化，从而引起伽马射线背景的各向异性能谱的调制。在这里，我们提出了一个简单的，概念验证计算这种影响的大小，并证明目前的费米数据似乎已经倾向于不可忽略的IGMF值。费米伽马射线背景的各向异性能谱可以作为IGMF强度的探测器。
2013-05-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
No evidence for gamma-ray halos around active galactic nuclei resulting from intergalactic magnetic fields
我们分析了Ap. J. Lett.中报道的堆积活动星系核周围的伽马射线晕，2010，722，L39。首先，我们表明，周围的堆叠活动星系核的γ射线的角分布是一致的蟹状星云脉冲星，这是费米/LAT的点源周围的γ射线的角分布。这使得它不太可能晕是由电磁级联TeV光子在星系际空间。然后，我们比较周围的堆叠活动星系核的γ射线的角分布与费米/LAT的点扩散函数（PSF），并确认存在一个多余的PSF以上。然而，我们证明，这种效果的幅度和角度大小是不同的费米/LAT仪器的前部和后部转换的光子，因此是一种仪器效应。
2010-11-30 astro-ph.CO astro-ph.HE
A Determination of the Intergalactic Redshift Dependent UV-Optical-NIR Photon Density Using Deep Galaxy Survey Data and the Gamma-ray Opacity of the Universe
我们计算的星系际背景光（IBL）的强度和光子光谱的红移的函数使用的方法的基础上获得的许多不同的波段从本地到深星系调查的观测数据。这使我们能够获得一个经验确定的IBL，并量化其基于观测的不确定性。使用我们在IBL上的结果，我们然后将68%的置信上限和下限放在宇宙对伽马射线的不透明度上，不需要过去计算所需的理论假设。我们比较我们的结果与测量的河外背景光和上限从费米伽马射线太空望远镜的观测。
2012-11-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Towards discrimination between galactic and intergalactic axion-photon mixing
有越来越多的证据表明，宇宙对高能伽马射线具有反常的透明度。流行的解释包括光子转换成假想的类轴子粒子（ALP），并返回天体物理磁场。这种转换有两种不同的情况：要么发生在伽马射线源（宿主星系）和银河系中，要么光子-ALP振荡发生在源和观测者之间的星系际磁场中。在这里，我们指出，鉴于最近的天体物理约束的ALP和星系际磁场，这两种机制意味着非常不同的ALP质量和耦合。因此，异常的确认和其中一种情况的识别将意味着ALP参数转向特定的狭窄区域。我们讨论的方法来区分这两种机制，并提出了一些初步的迹象，有利于银河系的情况。
2016-02-12 astro-ph.HE hep-ph
Strong gravitational lensing of blazar gamma-radiation and intergalactic magnetic fields
研究星系际磁场对耀变体次级伽马辐射强引力透镜的影响，提出通过时间延迟、图像位置或能谱形状估计磁场的方法，并以B0218+357为例，仅获得弱下界，展望未来望远镜可改进测量。
2023-11-02 astro-ph.HE
An Empirical Determination of the Intergalactic Background Light Using NIR Deep Galaxy Survey Data out to 5 microns and the Gamma-ray Opacity of the Universe
我们扩展我们以前的模型独立的测定星系际背景光（IBL），纯粹基于星系调查数据，出5微米的波长。我们的方法使我们能够限制光子密度的范围，基于观测确定的光度密度和颜色的不确定性。我们进一步确定了一个68%的置信上限和下限的不透明度的宇宙伽马射线的能量为1.6/（1+z）TeV。我们的下限红移相关的不透明度曲线的不透明度限制来自地面的空气切伦科夫望远镜和费米-LAT观测PKS 1424+240的结果的比较，使我们能够放置一个新的上限，这个源的红移，独立于IBL建模。
2014-02-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing intergalactic radiation fields during cosmic reionization through gamma-ray absorption
我们讨论了在极高红移（z~5-20）星系际辐射场（IRFs）的γ-γ对产生对高能γ射线的吸收，以及探测宇宙再电离时代的前景。对于演化中的IRF，采用了一个包含第二星族和第三星族恒星的半解析模型，该模型与现有的各种高Z观测结果一致，包括类星体光谱测量，WMAP汤姆森深度约束，近红外源计数限制，我们发现，低于Lyman边能量的紫外IRF的强度在几倍于10^{-19} erg cm^{-2} s^{-1} Hz^{-1} sr^{-1}的范围内，在z~5处可引起高于~12 GeV的明显衰减，在z>~8-10处可降低到~6-8 GeV。这可以通过费米伽马射线太空望远镜或下一代设施如切伦科夫望远镜阵列、高级伽马射线成像系统或5@5在耀变体或伽马射线暴的光谱中观察到，为早期恒星形成和宇宙再电离提供了宝贵的见解。
2010-01-25 astro-ph.CO astro-ph.HE
Gamma-ray observations of blazars and the intergalactic magnetic field spectrum
对耀变体的极高能观测可以用来限制星系际磁场的强度。一个经常做的简化假设是，一个由随机取向和相同的细胞组成的恒定强度的磁场。在本文中，我们证明，一个更现实的描述的星系际磁场的结构确实是必要的。如果采用这样的描述，观测的场强界限显着影响的限制短场相关长度：特别是，他们获得依赖于磁场功率谱。在星系际磁场的因果关系产生的情况下，其中的磁场大尺度谱指数是$n_B\geq 2$，甚至，观测下限变得更加约束约3倍。如果改为$-3<n_B<-2$，则下限显著松弛。这种光谱非常红的磁场原则上可以在暴胀过程中产生，但到目前为止仍然是推测性的。
2015-04-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Semi-Analytic Model for Intergalactic Gamma-Ray Cascades in Extragalactic Magnetic Fields
由河外源（如耀变体）发射的初级伽马射线将在星系际空间产生电磁级联。这些级联通过电子-正电子对的产生和宇宙背景辐射的逆康普顿散射进行，主要是宇宙微波背景（CMB）和河外背景光（EBL）场。河外磁场（EGMF）的存在可能会使电子-正电子对的轨道发生偏转，并散射级联光子，可能会在源周围产生晕圈，同时抑制探测器收集的级联通量。我们开发了一个半解析模型的级联过程，并将其应用于结合GeV-TeV的数据，从费米大面积望远镜（LAT）和地面切伦科夫望远镜的高频峰值Bl Lacertae对象（HBLs），比较观测结果与模型预测使用一个强大的统计框架。下限与不同的置信水平的EGMF来自这个过程中的场强进行了讨论，在各种假设下的源寿命。
2011-09-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
An Empirical Determination of the Intergalactic Background Light from UV to FIR Wavelengths Using FIR Deep Galaxy Surveys and the Gamma-ray Opacity of the Universe
我们以前计算的星系际背景光（IBL）的红移在远紫外到近红外范围内的函数，纯粹基于深星系调查的数据。在这里，我们利用类似的方法来确定中红外和远红外IBL到850微米的波长。我们的方法使我们能够根据观测确定的亮度密度和颜色的不确定性来限制光子密度的范围。还包括2.7 K宇宙背景光子的影响，我们确定68%的置信上限和下限的宇宙的不透明度的伽玛射线高达PeV的能量。我们在IBL上的直接结果与使用费米$γ$射线太空望远镜和H.E.S.S.的观测进行的补充伽马射线分析结果一致。空气切伦科夫望远镜因此，我们没有发现以前建议的过程中修改的伽玛射线光谱比单独的对生产吸收的证据。
2016-08-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing Intergalactic Magnetic Fields with Simulations of Electromagnetic Cascades
我们确定的星系际磁场对高能γ射线的分布的影响，通过执行三维蒙特卡罗模拟的伽马射线诱导的电磁级联的磁化星系际介质的发展。我们采用所谓的“大球体观察者”的方法来有效地模拟耀变体伽马射线晕。我们研究磁场的Batchelor频谱和最大的左手和右手螺旋。我们还考虑的情况下，源的射流是倾斜的视线。我们验证了扩展的伽马射线晕源方向周围的形成，并观察螺旋状图案，如果磁场是螺旋形的。我们应用$Q$ -统计模拟晕提取其螺旋性质，并提出了一种替代方法，$S$ -统计。这两种方法提供了一种定量的方式来推断干预磁场的螺旋度的磁场强度$B \gtrsim 10^{-15}\,{\rm G}$和磁相干长度$L_{\rm c} \gtrsim 100\,{\rm Mpc}$从单个耀变体晕的形态。我们发现，$S$统计比$Q$统计有更好的性能时，评估模拟晕的磁螺旋度。
2016-07-01 astro-ph.HE
Account of the baryonic feedback effect in gamma-ray measurements of intergalactic magnetic fields
在大尺度结构的空隙中的星系际磁场可以通过测量伽马射线与河外背景光相互作用产生的次级伽马射线发射来探测。空隙中磁场的下限来自于未检测到这种发射。目前还不清楚是什么样的磁场导致了次级伽马射线通量的抑制：一个宇宙学上的磁场，它可能填充了空隙，或者是由恒星形成和活动星系核驱动的星系风传播的磁场。我们使用IllustrisTNG宇宙学模拟来研究磁化星系风气泡对次级伽马射线通量的影响。我们发现，在重子反馈的IllustrisTNG模型，银河风泡通常提供能量无关的次级通量抑制在约10%的水平。观测到的磁通抑制效应必须归因于空隙中的宇宙学磁场。当初级伽马射线源具有在高于50 TeV的能量范围内达到峰值的硬本征伽马射线谱时，这可能不是特殊情况的情况。在这种情况下，观测数据可能会受到源宿主星系吹出的磁化气泡的强烈影响。
2022-02-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Search for CP Violating Signature of Intergalactic Magnetic Helicity in the Gamma Ray Sky
宇宙学磁场的存在可以通过大尺度上的非平凡螺旋度效应来揭示。我们评估了CP奇统计量，$Q$，使用费米卫星观测在银河系高纬度的伽马射线数据，以寻找这样的签名。$Q$的观测值被发现是非零的，在蒙特卡罗模拟中类似信号的概率是$\sim 0.2\%$。来自银河系的污染似乎并不是造成信号的原因，因为即使在非常高的银河系纬度上也存在污染。假设该信号确实是由螺旋宇宙磁场引起的，我们的结果表明了左手磁螺旋度和$\sim 10~{\rm Mpc}$尺度上的场强$\sim 10^{-14}~{\rm G}$。
2014-09-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraints on the Intergalactic Magnetic Field from Bow Ties in the Gamma-ray Sky
对宇宙红外背景和随后的反康普顿散射的CMB可能重新处理的TeV的耀变体的排放到微弱的GeV晕结构敏感的星系际磁场（IGMF）。以前的工作表明，这些晕是高度各向异性和扩展。如果IGMF的相干长度大于对的逆康普顿冷却长度，则伽马射线晕的取向将与磁场的方向相关，该方向是未知的并且预期针对每个源而改变。为了建设性地添加每个源，我们然后使用角功率谱是不敏感的射流方向。通过观察费米探测到的已知GeV耀变体，我们排除了相干长度$>100$ Mpc大于$3.9σ$、当前强度在$10^{-16}$到$10^{-15}$ G范围内、相干长度为2 $σ$从$10^{-17}$到$10^{-14}$ G的IGMF的存在。这提供了一个直接的测量不存在的伽马射线晕，提供了一个重要的检查以前的结果。
2020-02-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
PeV neutrinos from intergalactic interactions of cosmic rays emitted by active galactic nuclei
观测到的遥远耀变体的非常高的能量谱很好地描述了在宇宙射线与背景光子的视线相互作用中产生的次级伽马射线。在没有宇宙射线贡献的情况下，人们不会期望从遥远的源观察到非常硬的光谱，但是宇宙射线相互作用在相对靠近观察者的地方产生非常高能量的伽马射线，并且它们不会被显著衰减。同样的宇宙射线的相互作用预计会产生能量峰值在1 PeV左右的中微子流。我们表明，从许多遥远的来源，漫各向同性中微子背景可以与最近检测到的中微子事件的冰立方实验。我们还发现，从任何个别附近的源的流量是不足以说明这些事件。1PeV附近的窄光谱意味着一些活动星系核可以将质子加速到EeV能量。
2013-07-03 astro-ph.HE hep-ph
Simulations of Electromagnetic Cascades in the Intergalactic Medium with Plasma Instabilities: the grplinst Code
Sorbonne Université, Institut d’Astrophysique de Paris (IAP), CNRS UMR 7095（索邦大学，巴黎天体物理研究所）；Sorbonne Université, Université Paris Cité, Lab. de Physique Nucléaire et des Hautes Énergies (LPNHE), CNRS/IN2P3（索邦大学，巴黎西岱大学，核物理与高能物理实验室）；Immanuel Kant Baltic Federal University, Institute of High Technology（伊曼纽尔·康德波罗的海联邦大学，高技术研究所）；Lomonosov Moscow State University, Faculty of Computational Mathematics and Cybernetics（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学，计算数学与控制论学院）
本文介绍了CRPropa框架的插件grplinst，用于模拟星系际介质中电磁级联的等离子体不稳定性冷却，以解决级联解释的理论不确定性，助力高能伽马射线观测结果的解读。
2026-08-04 astro-ph.HE
Intergalactic magnetism in a gamma-ray beam as a model of Porphyrion
本文利用 Porphyrion 系统在伽马射线中的未探测结果，估计其喷流共动磁场强度下限约为 10 nG，并提出该系统可能追踪活动星系核发出的甚高能伽马射线束，从而同时解释标准射电喷流情景中的多个异常。
2024-11-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Intergalactic Magnetic Fields and Gamma Ray Observations of Extreme TeV Blazars
宇宙空洞中的星系际磁场（IGMF）可以通过其对由TeV伽马射线源（如活动星系核（AGN））引发的电磁级联的影响来间接探测。活动星系核在TeV能量下足够明亮，“极端TeV耀变体”可以通过级联中电子的逆康普顿（IC）散射产生可检测水平的次级辐射，前提是IGMF不是太大。我们回顾最近的工作在文献中，利用这一想法，以获得三个TeV检测到的耀变体-1 ES 0229+200，1 ES 1218+304，RGB J 0710 +591的IGMF的约束，我们还调查了其他四个硬谱TeV耀变体在同一框架。本文利用最近开发的三维粒子跟踪Monte Carlo程序，结合量子电动力学和宇宙学膨胀的所有主要效应，研究了主要不确定性，如源的光谱特性、紫外-远红外河外背景光（EBL）的不确定性、欠采样的甚高能量等的影响（VHE;能量> 100 GeV）覆盖范围，伽马射线发射的过去历史，源与观测者的几何形状，以及喷流AGN多普勒因子。最近报道的IGMF的下限，这些影响的影响进行了彻底检查，得出结论，目前可用的数据是兼容的零IGMF假设。
2013-07-26 astro-ph.CO astro-ph.HE
Missing Gamma-ray Halos and the Need for New Physics in the Gamma-ray Sky
一个比$3\times10^{-13}$ ~G更强的星系际磁场可以解释TeV耀变体的伽马射线谱中缺少明亮的、扩展度标度的、GeV能量的逆康普顿分量。一个强有力的预测结果存在这样一个领域是度尺度的GeV能量的伽马射线晕-伽马射线领结-TeV明亮的活动星系核，对应于超过一半的所有射电星系的存在。然而，这些晕的发射区域被限制在与伽马射线源相关的相对论喷流的方向上并与之对齐。基于无线电喷流的方向，我们对齐和堆叠相应的度尺度的伽马射线图像孤立的Fanaroff-莱利I类和II类对象，并排除这些晕的存在在压倒性的信心，限制星系间的磁场强度$<10^{-15}$ ~G的大规模的领域和扩散制度时，该领域的相关长度变得很小，相比1兆秒差距逐渐增大。当结合先前对星系际磁场强度的限制时，这就排除了对没有晕的纯磁性解释。因此，它需要存在新的物理过程，预先建立晕，例如，在星系际介质中存在束等离子体不稳定性或这些源的非常高的能量谱的急剧截止。
2018-10-26 astro-ph.CO astro-ph.HE
Bow Ties in the Sky II: Searching for Gamma-ray Halos in the Fermi Sky Using Anisotropy
预计在河外高能伽马射线源周围会有许多度尺度的伽马射线晕。这是由大于100 GeV的伽马射线在河外背景光中湮灭而产生的相对论性电子/正电子对的星系际群体的逆康普顿发射引起的。这些是典型的各向异性，由于喷射结构，他们起源或星系际磁场的存在。在这里，我们提出了一种新的方法来检测这些反康普顿伽马射线晕的基础上，这种各向异性的结构。具体而言，我们表明，通过堆叠适当定义的角功率谱，而不是图像，它是可能的强大检测伽马射线晕与现有的费米大面积望远镜（LAT）的观测广泛的类星系际磁场。重要的是，这些在很大程度上是不敏感的LAT仪器响应内的系统不确定性或与污染天文源。
2017-02-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Measuring the correlation length of intergalactic magnetic fields from observations of gamma-ray induced cascades
上下文在星系际介质中，由甚高能γ射线（VHE）引发的电磁级联γ射线辐射的成像和定时特性依赖于星系际磁场（IGMF）的强度B和相关长度λB。目标。我们研究了用γ射线望远镜观测级联辐射同时测量B和λB的可能性。方法.对于每种测量方法，我们发现级联信号的两个特征，这两个特征在不同的组合中对IGMF B和λB值敏感。对于使用河外VHE γ射线源周围扩展发射观测进行IGMF测量的情况，两个特征是表面亮度轮廓的斜率和级联源的总体尺寸。对于来自时间延迟发射的IGMF测量的情况，这两个特征是级联发射光曲线的初始斜率和级联信号的总持续时间。结果我们发现，只要关联长度在10 kpc< λB <1 Mpc的范围内，测量级联诱导的扩展发射和/或光变曲线的斜率都可以潜在地提供IGMF关联长度的测量。对于超出这个范围的相关长度，伽马射线观测可以提供λB的上限或下限。这两种方法中的后一种方法在不久的将来有很大的希望，可以使用当前/下一代γ射线望远镜的测量值提供测量/约束。结论. IGMF相关长度的测量将提供对其起源的重要约束。特别是，它将能够区分银河风起源的IGMF和宇宙起源的IGMF。
2013-07-10 astro-ph.HE
Studying cosmic ray sources using intergalactic electromagnetic cascades
本文用星系间电磁级联作为宇宙线源的探测器。这是如下实现的。在河外空间，宇宙射线引发电磁级联，其中产生伽马射线和中微子发射。我们利用宇宙射线数据的联合分析，以及河外伽马射线和中微子的发射，研究粒子加速附近的超大质量黑洞。粒子注入谱依赖于粒子的加速过程，在这里我们讨论各种注入谱的模型。使用公开提供的TransportCR代码计算了宇宙射线在空间的传播。科学家发现，可能存在一种新的来源，这种来源对地球上的粒子通量没有贡献，而是对电磁级联中产生的伽马射线和中微子发射有贡献。此外，还导出了被超强磁场包围的“奇异”超大质量黑洞的相对个数的上限。
2022-11-29 astro-ph.HE
Impact of Observational and Modelling Assumptions on Intergalactic Magnetic Field Constraints from TeV Gamma-Ray Bursts with the Cherenkov Telescope Array Observatory
Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM（巴黎萨克雷大学，巴黎西岱大学，法国原子能委员会，法国国家科学研究中心，天体物理学与宇宙微波背景研究组）
本文研究了CTAO观测GRB 190114C和221009A对IGMF约束的影响，发现对于常规源，IGMF下限为2×10^-16 G，极端事件下可探测至10^-16 G，提升了当前约束水平。
2026-04-11 astro-ph.HE
Novel Search for TeV-Initiated Pair Cascades in the Intergalactic Medium
耀变体的TeV辐射可以用来探测星系际磁场，测量其强度、相干长度和螺旋度。星系际磁场使来自耀变体的超高能伽马射线产生的电子-正电子对发生偏转，导致沿耀变体喷流投射方向发展的级联伽马射线束变宽。我们提出了一个分析，首次使用的喷流方向的12个高同步加速器峰值（HSP）BL~ Lac型耀变体VLBA射电观测搜索的签名对晕的费米LAT数据。我们的搜索提高了以前的研究的灵敏度，考虑到对晕的不对称性，增加了信号噪声和减少系统学的可能性，在确定的点扩散函数。虽然没有显着的检测，与全球意义的2 $σ$的偏移晕的提示被发现在$30-300$ GeV的能量范围内，对应于星系际磁场与$\sim 10^{-15}$高斯，从先前的研究使用堆叠HSP BL紫胶天体推断的字段一致。
2018-11-12 astro-ph.HE
An 8.0\% Determination of the Baryon Fraction in the Intergalactic Medium from Localized Fast Radio Bursts
快速射电暴（FRB）的色散测度（DM）-红移关系被认为是探测星系际介质（IGM）和研究宇宙学的一个潜在的新工具。然而，对IGM中重子分数（$f_{\mathrm{IGM}}$）及其与宇宙学参数的简并性的认识不足限制了FRB的宇宙学应用。此外，IGM（$\mathrm{DM_{IGM}}$）和宿主星系（$\mathrm{DM_{host}}$）贡献的DMs是重要的宇宙学量，无法从观测中精确提取，这将给FRB宇宙学带来不可控制的系统不确定性。在这项工作中，我们使用17个定域FRB来约束$f_{\mathrm{IGM}}$及其可能的红移演化。其他宇宙学探测，如Ia型超新星，重子声学振荡，和宇宙微波背景辐射相结合，打破参数简并。考虑到$\mathrm{DM_{IGM}}$和$\mathrm{DM_{host}}$的概率分布从IllustrisTNG模拟，我们得到了一个强大的测量$f_{\mathrm{IGM}}=0.927\pm0.075$，代表8.0\%的精度。我们发现，在目前的观测数据水平上，没有强有力的证据证明$f_{\mathrm{IGM}}$的红移依赖性。FRB本地化的快速进展将显著改善对$f_{\mathrm{IGM}}$的约束。
2023-02-22 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Cosmological Impact of Luminous TeV Blazars I: Implications of Plasma Instabilities for the Intergalactic Magnetic Field and Extragalactic Gamma-Ray Background
由高能伽马射线（E>100 GeV）引发的逆康普顿级联增强了明亮的河外TeV源的GeV辐射。明亮的TeV耀变体没有这种辐射被用来限制星系际磁场（IGMF），费米对未解决的河外伽马射线背景（EGRB）的严格限制被用来反对大量的高红移天体。然而，这些都是基于这样一个假设，即逆康普顿散射是由高能伽马射线在河外背景光子上湮灭产生的超相对论对的主要能量损失机制。在这里，我们表明，对于足够明亮的TeV源（各向同性等效亮度>10^{42} erg/s）等离子体束不稳定性，特别是“斜”不稳定性，提出了一个合理的机制，这些对的能量可以被耗散局部，加热星系际介质。由于这些不稳定性通常在与逆康普顿冷却速率相比较短的时间尺度上增长，因此它们必然抑制逆康普顿级联。因此，这对限制IGMF的努力造成了严重的限制，因为TeV源中缺乏可辨别的GeV隆起。同样地，它也大大削弱了耀变体演化的费米极限。具体来说，我们构建了TeV耀变体的光度函数从目前观察到的对象，并发现它是很好地描述了类星体的光度函数在z~0.1，转移到较低的光度和数密度，这表明这两类源是由类似的过程进行调节。将这种关系扩展到更高的红移，我们表明，EGRB的大小和形状以上~10 GeV的自然再现与这个特殊的例子，一个快速发展的TeV耀变体光度函数。
2012-05-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
Derivation of a Relation for the Steepening of TeV Selected Blazar Gamma-ray Spectra with Energy and Redshift
我们推导出大气切伦科夫望远镜观测到的多GeV费米能区和TeV能区之间的耀变体γ射线谱陡化的关系。光谱指数的变化是由两种效应产生的：（1）由于源的发射和吸收特性，与红移无关的内禀陡化，以及（2）由耀变体γ射线与星系际背景光（IBL）的低能光子的星系际对产生相互作用产生的红移相关的陡化。鉴于这种关系，有足够好的数据，平均伽玛射线SED的TeV选择BL湖，红移的IBL的演变，原则上，可以独立于恒星演化模型确定。我们应用我们的关系到新的费米观测TeV选择耀变体的结果。
2009-12-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraints on the intergalactic magnetic field strength from $γ$-ray observations of GRB 221009A
利用LHAASO观测的GRB 221009A的TeV数据，通过ELMAG蒙特卡洛模拟级联过程并与Fermi-LAT流量上限比较，得到IGMF强度下限B≥10^-18.5 G，提供了来自新一类TeV源的独立约束。
2023-10-11 astro-ph.HE
Constraints on the Intergalactic Magnetic Field with Gamma-Ray Observations of Blazars
遥远的BL Lacertae天体发出$γ$射线，这些射线与河外背景光（EBL）相互作用，产生电子-正电子对，并减少地基成像大气切伦科夫望远镜（IACT）在甚高能量（VHE）下测量的通量。这些对可以康普顿散射宇宙微波背景，产生一个$γ$-射线签名在略低的能量可观察到的\fermi\大面积望远镜（LAT）。该信号强烈依赖于星系际磁场（IGMF）强度（$B$）及其相干长度（$L_B$）。我们使用IACT光谱从文献中的5 VHE检测BL Lac对象，并将其与LAT光谱这些源来约束这些IGMF参数。低$B$值可通过叶栅通量不能超过LAT所观测到的通量的约束来排除。$B$的高值可以从EBL-去吸收的IACT光谱不能大于外推到VHE带的LAT光谱的约束中排除，除非级联光谱贡献了LAT通量的相当大的部分。我们排除了所有试验中使用不同EBL模型和数据选择时在$>5σ$处的低$B$值（$L_B\ge1$\Mpc的$B< 10^{-19}$ G），但使用$>1$ GeV谱和最低EBL模型时除外。我们无法限制$B$的高值。
2015-10-08 astro-ph.HE
Expected Constraints on the Intergalactic Magnetic Field using Gamma-Ray Bursts with the Cherenkov Telescope Array Observatory
Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM（巴黎萨克雷大学，巴黎西岱大学，法国原子能和替代能源委员会，法国国家科学研究中心，天体物理学和仪器研究所）
利用CTAO观测GRBs，通过联合能谱和时间拟合研究星际磁场，探测其强度下限可达$10^{-15}\;\mathrm{G}$。
2025-10-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmic connections: from cosmic rays to gamma rays, to cosmic backgrounds and magnetic fields
来自伽马射线望远镜和宇宙射线探测器的综合数据产生了一些关于星系际和星系磁场以及河外背景光的令人惊讶的新见解。本文综述了最近的一些进展，包括解释遥远耀变体硬光谱的理论和基于远源光谱的星系际磁场测量。此外，我们还讨论了银河系中的瞬变源，如过去的伽马射线暴和超新星爆炸，对观测到的超高能宇宙线核通量的可能贡献。对伽马射线、宇宙射线和磁场进行整体治疗的必要性是这些看似无关的现象的统一主题。
2012-07-16 astro-ph.HE
Morphology of blazar-induced gamma ray halos due to a helical intergalactic magnetic field
我们研究的特征尺寸和形状的理想耀变体引起的级联晕在$1-100 \, {\rm GeV}$能量范围内假设各种非螺旋和螺旋配置的星系际磁场（IGMF）。当磁场产生一个扩展的晕时，螺旋度为晕提供了一个扭曲。在简化的假设下，我们评估的参数制度，它是可能的测量的大小和形状的晕从一个单一的来源，然后推导出的IGMF的属性。我们发现，blazar晕测量与费米-LAT实验类似，最适合探测螺旋磁场的强度和相干长度范围内的$10^{-17} \lesssim B_{0} / {\rm Gauss} \lesssim 10^{-13}$和$10 \, {\rm Mpc} \lesssim λ\lesssim 10 \, {\rm Gpc}$，其中$\mathcal{H} \sim B_0^2 / λ$是磁螺旋密度。更强的磁场或更小的相干尺度仍有可能被研究，但晕形态和磁场性质之间的联系更为复杂。较弱的磁场或较长的相干尺度需要高的光子统计或优越的角分辨率。
2015-09-29 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Evidence for strong extragalactic magnetic fields from Fermi observations of TeV blazars
星系中的磁场是通过放大性质未知的种子磁场而产生的。种子场可能以其初始形式存在于星系际介质中，但从未被探测到。由于在星系际介质中观测不到太电子伏γ射线引发的电磁级联的GeV γ射线辐射，本文给出了星系际磁场强度的一个下界$B\ge 3\times 10^{-16}$ ~高斯。如果磁场相关长度$λ_B$远小于百万秒差距，则该界限改进为$λ_B^{-1/2}$。这个下限限制了宇宙磁场起源的模型。
2010-06-17 astro-ph.HE
On Numerical Simulations of Intergalactic Electromagnetic Cascades with Lorentz Invariance Violation
本研究利用CRPropa框架数值模拟伽马射线诱发的星系际电磁级联中的洛伦兹不变性破缺（LIV）效应，发现其会显著改变级联光子与电子的行为，产生可观测的通量特征，为LIV搜寻及相关理论模型发展提供关键依据。
2023-07-21 astro-ph.HE
Constraints on the intergalactic magnetic field from Fermi-LAT observations of GRB 221009A
University of Hamburg（汉堡大学）；Kirchhoff-Institute for Physics, Heidelberg University（海德堡大学基尔霍夫物理研究所）；INAF – Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna（博洛尼亚天文物理与空间科学国家研究所）；Universitá di Trieste（的里雅斯特大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）
通过GRB 221009A的观测，研究利用费米- LAT数据对星际磁场进行限制，得出B < 2.5 x 10^{-17} G的约束。
2026-02-23 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraint on intergalactic magnetic field from Fermi/LAT observations of the "pair echo" of GRB 221009A
本研究利用费米/LAT与LHAASO观测数据，通过GRB 221009A的对回波信号约束星系际磁场下限，独立验证了大尺度结构空洞中星系际磁场存在下限的结论。
2023-06-13 astro-ph.HE
Multimessenger Constraints on Intergalactic Magnetic Fields from the Flare of TXS 0506+056
宇宙中磁场的起源是一个悬而未决的问题。早期可能产生的种子磁场可能以接近其原始形式的方式存活到今天，为原始宇宙提供了一个尚未开发的窗口。最近对耀变体TXS0506 +056的高能中微子的观测以及与电磁对应物在宽波长范围内的关联，可以通过中微子和伽马射线之间的时间延迟以及伽马射线通量的时间依赖性来探测星系际磁场。使用广泛的三维蒙特卡罗模拟，我们提出了一种新的方法来约束这些领域。我们将其应用到TXS 0506+056，并首次推导出对磁场强度及其相干长度的约束，考虑每个的六个数量级。
2020-09-25 astro-ph.CO astro-ph.HE
Intergalactic Magnetic Field constraints from detected very high-energy Gamma-Ray Bursts using the Cherenkov Telescope Array Observatory
Université Paris-Saclay, Université Paris Cité, CEA, CNRS, AIM（巴黎萨克雷大学、巴黎西岱大学、法国原子能与替代能源委员会、法国国家科学研究中心、天体物理学与仪器研究所）
本文通过模拟CTAO观测数据，利用光谱-时间拟合方法，研究CTAO在完全部署后对星际磁场强度的约束，显示其可探测至10^-15 G量级，并基于GRB 221009A观测支持3×10^-17 G的磁场强度。
2026-04-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Hints of the existence of Axion-Like-Particles from the gamma-ray spectra of cosmological sources
类轴子粒子（ALPs）被预测在磁场存在下与光子耦合。这种效应可能导致活动星系核等伽马射线源的观测光谱发生显著变化。在这里，我们进行了详细的研究，第一次同时考虑在同一个框架中的光子/轴子混合发生在伽马射线源和一个预期发生在星系际磁场。在源中有效的光子/轴子混合总是意味着光子通量的衰减，而在星系际介质中的混合可能导致光子通量的减少和/或增强，这取决于源的距离和所考虑的能量。有趣的是，我们发现，降低星系际磁场强度的值，这降低了光子/轴子混合的概率，可能会导致在地球上的预期光子通量的增加，如果源是足够远的。我们还发现了一个30%的衰减在远距离源的强度谱，这发生在一个能量，仅取决于的ALP的属性和星系际磁场的强度，因此独立的活动星系核源被观察到。此外，我们表明，这种机制可以很容易地解释最近的困惑，在遥远的伽马射线源的光谱。这项工作的结果可以用当前一代的伽马射线仪器来检验，即费米（以前称为GLAST）和成像大气切伦科夫望远镜，如CANGAROO，HESS，MAGIC和VERITAS。
2009-08-31 astro-ph.CO astro-ph.HE
X-ray absorption evolution in Gamma-Ray Bursts: intergalactic medium or evolutionary signature of their host galaxies?
伽马射线暴（GRB）的固有X射线辐射经常被我们自己的星系吸收，超过或超过柱密度。额外的成分通常被认为是由于吸收了位于GRB本身的宿主星系内的气体。氢的等效柱密度N（H，本征）（假设它在伽玛暴红移处）和红移z之间有明显的相关性，少数z>6的伽玛暴显示出最大的本征柱密度。我们调查的N（H，内禀）- z关系使用大样本的雨燕伽玛暴，以及活动星系核（AGN）和类星体的样本，特别注意的光谱能量分布的两个最高的红移伽玛暴。各种可能的样本偏差和系统，可能会产生这样的相关性被认为是，我们的结论是，相关性很可能是真实的。这可能表明宿主星系性质的演化效应，或者来自扩散星系际介质（IGM）或中间吸收云中沿视线的气体的贡献。采用一个比以前的工作更现实的IGM吸收模型，我们发现这可以解释在z>~3处观察到的不透明度，只要它不是太热，可能在10^5 K和10^6.5 K之间，并且适度富集金属，Z~0.2 Z_sun。因此，这种物质可能构成温暖的热星系际介质。然而，从介入的冷气体云的累积效应中也可以预计到相当的吸收水平，并且鉴于目前的不确定性，不可能说哪一个占主导地位。在较低的红移，我们得出结论，在宿主星系的气体必须是所观察到的X射线吸收的主要贡献者。
2013-03-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
Probing Early Cosmic Magnetic Fields through Pair Echos from High-Redshift GRBs
我们讨论了高红移（$z \gtrsim 5$）伽马射线暴（GRB）的成对回波发射的预期特性，它们的可探测性，以及由此产生的影响，探测星系际磁场（IGMF）在早期的时代。对回波包括由次级电子-正电子对产生的逆康普顿发射，这些电子对是通过伽马射线暴的初级伽马射线与星系际漫射辐射的低能光子之间的相互作用产生的，到达的时间延迟取决于介入的IGMF的性质。在足够高的$z$下，IGMF不太可能被天体物理流出物严重污染，相关的星系际辐射可能主要由众所周知的宇宙微波背景（CMB）控制。在$z \sim 5-10$的明亮伽玛暴的成对回波可能被未来的设施，如切伦科夫望远镜阵列或先进的伽玛射线成像系统，只要伽玛暴的主要发射扩展到多TeV的能量，在这些红移的同向IGMF是$B \sim 10^{-16}-10^{-15}~{\rm Gauss}$，和非CMB成分的弥漫星系际辐射是相对较低的。观测高$z$伽玛暴的成对回波可以提供一个独特的，在早期结构形成和宇宙再电离时期的弱IGMF原位探针。
2010-07-30 astro-ph.HE
Neutral Fraction of Hydrogen in the Intergalactic Medium Surrounding High-Redshift Gamma-Ray Burst 210905A
本研究通过分析高红移GRB 210905A的X-shooter光谱，拟合莱曼α阻尼翼估算其宿主星系周围IGM的中性氢丰度，得出3σ上限低于0.23、周围IGM大多已电离的结论，为EoR研究提供了观测约束。
2024-12-12 astro-ph.HE
Search for extended gamma ray emission in Markarian 421 using VERITAS observations
极高能量（VHE：>100 GeV）的伽马射线可以在星系际背景光上成对产生，产生电磁级联。如果星系际磁场（IGMF）足够强，这种级联可能会导致源周围的光子的扩展各向同性发射，或晕。使用VERITAS观测的耀变体Markarian 421，我们寻找扩展的发射通过比较源的角分布（$θ^2$）从一个平静的时期，一个来自耀斑期间，这可以被认为是晕自由。$χ^2$检验显示样品之间无显著统计学差异，表明该效应不存在或太弱而无法检测。考虑到不同的角度范围，我们计算了扩展通量的上限，最严格的是在$0°\leq θ \leq 0.1°$范围内小于蟹状星云通量（C.U）的8%。
2014-06-18 astro-ph.HE
Constraints on the intergalactic magnetic field from $γ$-ray observations of GRB 190114C
宇宙学伽马射线暴（GRB）产生的高能光子在星系际介质（IGM）中传播时，会与河外背景光（EBL）相互作用，产生正负电子对。这些相对论对将向上散射宇宙微波背景（CMB）光子，并发出次级GeV辐射。同时，星系际磁场（IGMF）使这些对的运动发生偏转，因此次级GeV光子比初级辐射晚到达。有人建议，次级GeV辐射的性质可以用来约束IGMF。最近，MAGIC望远镜首次从GRB（GRB 190114 C）中探测到TeV γ射线发射，其陡峭的${\rm γ-ray}$谱显示出EBL吸收的明显证据。然后，我们约束IGMF的GeV通量限制从$Fermi$ -LAT观测。对于$λ\leq 1$ Mpc的相干长度，我们发现了$>10^{-19.5}$ G的极限.虽然这个极限比耀变体得到的要弱，但它代表了伽玛暴的${\rm γ-ray}$观测的第一个极限，为IGMF提供了一个独立的约束。我们还发现，对于瞬态${\rm γ-ray}$源，人们可以选择一个有利的时间窗口搜索在特定的能量的回波发射。
2020-03-20 astro-ph.HE
Gamma-Ray Absorption By The Cosmic Lyman Continuum From Star-forming Galaxies
由于发现了被称为“绿豌豆星系”的超强发射线星暴星系（EELG），我们在这里考虑了它们对高红移电离紫外线星系际通量的贡献。大多数已被观测到的星系都显示出它们的通量在莱曼极限的蓝色方向上急剧下降。然而，最近对EELG的观测发现，更多的莱曼连续谱光子从它们逃逸到星系际空间，比以前怀疑的要多。我们计算了它们对河外背景光的贡献。我们还计算了这些光子对高能$γ$ -射线吸收的影响。对于更遥远的$γ$射线源，特别是在$z \ge 3$，星系际不透明度超过几个GeV是显着高于以前的估计，忽略了莱曼连续光子。我们计算的结果，这种增加的不透明度观察到的$γ$ -射线光谱，这产生了一个高能量的营业额开始在较低的能量比以前认为，和一个渐进的光谱陡峭，也可以观察到。
2021-08-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Electromagnetic Cascades as Probes of Cosmic Magnetism
星系际磁场（IGMF）的存在是宇宙学中的一个悬而未决的问题，从未得到明确的证实。耀变体发射的高能伽马射线是宇宙磁性的独特探测器，因为它们与普遍辐射场的相互作用产生了对干预磁场敏感的短暂带电成分。电磁级联中产生的二次伽马射线的空间和时间特性可以提供有关IGMF的强度、功率谱和拓扑结构的信息。为了探测这些领域，伽马射线在星系际介质中传播的详细模拟是必要的。在这项工作中，磁场的影响，对伽马射线的光谱和到达方向进行了研究，使用三维模拟，强调螺旋IGMF的特殊情况。
2017-04-14 astro-ph.HE
Extreme TeV Blazars and Lower Limits on Intergalactic Magnetic Fields
宇宙空洞中的星系际磁场（IGMF）可以通过其对TeV伽马射线源（如耀变体，活动星系核的一个子类）引发的电磁级联的影响来间接探测。在TeV能量下足够发光的耀变体，“极端TeV耀变体”，可以从级联中的电子的逆康普顿散射产生可检测水平的次级辐射，前提是IGMF不是太大。我们回顾了文献中最近的工作，利用这一想法推导出三颗TeV检测到的耀变体--1ES 0229+200、1 ES 1218+304和RGB J 0710 +591的IGMF约束，并且我们还研究了其他四颗硬谱TeV耀变体在同一框架中。利用最近开发的三维粒子跟踪蒙特卡罗模拟程序，结合量子电动力学和宇宙学膨胀的所有主要效应，研究了主要不确定性如源的光谱特性、紫外-远红外河外背景光（EBL）强度的不确定性、欠采样甚高能谱等的影响（VHE;能量> 100 GeV）覆盖范围，伽马射线发射的过去历史，源与观测者的几何形状，以及喷流AGN多普勒因子。最近报道的IGMF的下限，这些影响的影响进行了彻底检查，得出结论，目前可用的数据是兼容的零IGMF假设。
2013-03-08 astro-ph.HE
Detection capabilities of the Athena X-IFU for the warm-hot intergalactic medium using gamma-ray burst X-ray afterglows
在低红移时，观测到的重子密度远远低于预测的重子总数。宇宙学模拟表明，这些重子存在于被称为温热星系际介质（WHIM）的无定形气体结构中。由于这些灯丝的高温，物质被高度电离，从而吸收并发射远紫外和软X射线光子。雅典娜是拟议中的欧洲空间局X射线天文台，其目的是通过活动星系核的吸收和伽马射线暴余辉光谱，探测WHIM中“失踪”的重子，直至$z=1$的红移，从而能够研究宇宙这些大尺度结构的演变。本文利用SIXTE（SIMulationofX射线Telescopes）框架模拟了GRB X射线余辉谱中的WHIM灯丝。我们调查的可行性，他们的检测与X-IFU仪器，通过O VII（$E=573$ eV）和O VIII（$E=674$ eV）的吸收功能，为一系列的等效宽度印到GRB余辉光谱观察到的起始通量范围之间的$10^{-12}$和$10^{-10}$ erg cm $^{-2}$ s $^{-1}$，在0.3-10千电子伏的能带。用盲线搜索法对X-IFU谱进行分析表明，Athena能探测到具有EW $_\mathrm{O VII} > 0.13$ eV和EW $_\mathrm{O VIII} > 0.09$ eV的O VII-O VIII吸收对，余辉具有$F>2 \times 10^{-11}$ erg cm $^{-2}$ s $^{-1}$。这使得在四年飞行任务寿命期间能够探测到$\appr…
2020-07-20 astro-ph.HE astro-ph.IM
Probing Intergalactic Neutral Hydrogen by the Lyman Alpha Red Damping Wing of Gamma-Ray Burst 130606A Afterglow Spectrum at z = 5.913
GRB 130606 A的光学余辉是雨燕观测到的，其红移值接近再电离年代（z = 5.913），这为探测星系际介质的电离状态提供了新的机会。在这里，我们提出了一个分析的红色Ly α阻尼翼的余辉光谱斯巴鲁/FOCAS在10.4-13.2小时后爆发。我们发现，极小模型只包括基线幂律和HI吸收在宿主星系没有得到一个很好的拟合，留下的残差显示凹曲率在8400-8900 A的振幅约0.6%的流量。在短波长范围内的这种曲率不能被解释为消光在主机与标准消光曲线，余辉光谱的固有曲率，或由已知的系统的不确定性，在所观察到的光谱。通过在宿主外部介入HI气体的红色阻尼翼可以使残差减少约3 σ统计显著性。我们发现，阻尼Ly α系统是不赞成的起源，这种干预HI吸收，从观察到的Ly β和金属吸收功能。因此，弥漫性IGM的吸收仍然是一个合理的解释。用一个简单的均匀IGM模型进行拟合，需要HI中性分数fHI ~ 0.1-0.5，这取决于到GRB宿主的距离，意味着高fHI IGM与观测到的暗Gunn-Peterson（GP）槽有关。这为再电离在z ~ 6处尚未完成提供了新的证据。
2014-02-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
