$J$-factor estimation of Draco, Sculptor and Ursa Minor dwarf spheroidal galaxies with the member/foreground mixture model
矮球状星系是目前宇宙中寻找暗物质的间接探测实验的理想目标。为了稳健地预测源自dSphs内部DM湮灭的信号通量的量，DM分布以及dSphs的$J$因子的精确确定是特别重要的。在这项工作中，我们估计天龙座，玉夫座和小熊座dSphs的改进的统计方法，其中前景星和dSphs成员星同时考虑。我们定义的似然函数的方法作为所谓的条件之一，以消除观测恒星数据的采样偏差。这种改进的方法使我们能够估计DM分布和$J$-因素的dSphs直接从观测到的恒星数据污染的前景星，而不施加严格的成员资格标准的测量量。
2020-02-12 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Classification of low-luminosity stellar X-ray sources in the field of the Draco dwarf spheroidal galaxy
先前对天龙座矮球状（dSph）星系场中X射线源的X射线光度函数的研究表明，在0.5-2 keV的软能量范围内存在一群未知的X射线源。2015年，在26个深XMM-牛顿中再次观察到天龙座dSph，观测为尚未分类的来源提供了新的研究机会。我们将之前对Draco dSph的X射线源的多波长研究中提出的分类标准应用于2009年和2015年XMM-牛顿数据集中检测到的源。这些判据是基于X射线研究和光学、近红外和中红外对应物的性质，使我们能够将背景活动星系核和星系与其他类型的X射线源区分开来。我们提出了X射线源的分类，其中对应物被确定为恒星对象根据我们的标准从多波长数据。我们在天龙座dSph中发现了三颗新的共生星，它们的X射线光度介于$\sim$ 3.5 $\times10^{34}$ erg s $^{-1}$和5.5 $\times10^{34}$ erg s $^{-1}$之间。X射线光谱分析表明，其中两颗共生星是$β$型。这是第一次在附近星系中发现这类共生星。在天龙座dSph的视野中，有八个源被归类为银河系M矮星。这些M矮星的距离在$\sim$ 140-800 pc之间，它们的X射线光度在$10^{28}-10^{29}$ erg与$^{-1}$之间，而X射线与辐射热光度的对数比log $(\frac{L_\text{X}}{L_\text{bol}})$在$-3.4$与$-2.1$之…
2019-06-03 astro-ph.HE
XMM-Newton study of the Sculptor dwarf spheroidal galaxy
我们分析了XMM-牛顿在玉夫座矮球状星系（dSph）领域的观测。这项研究的目的是对属于玉夫座dSph的X射线双星和吸积白矮星进行分类。使用不同的X射线定时和光谱分析方法，以及对X射线源的光学和红外对应物的广泛的多波长研究，我们对Sculptor dSph领域中XMM-Newton检测到的源进行了分类。用两个\xmm观测研究了源的长期变率。在这两个观测结果中，没有一个Sculptor dSph的成员表现出显著的长期变异性。我们还用隆-斯卡格尔和瑞利的Z_n^2技术寻找周期性和脉动。没有发现X射线源的脉动或周期性信号。结果表明，在这个星系的领域中存在着明显数量的背景X射线源。我们将43个源分类为活动星系核（AGN），星系和星系候选人。在玉夫座dSph的视野中已经确认了三颗银河系前景星，其中一颗是M矮星候选者。此外，我们分类了四个共生恒星候选人和三个静态的低质量X射线双星候选人在玉夫座dSph。这些X射线源的光度为10^{33-35}尔格/秒。
2022-03-11 astro-ph.GA astro-ph.HE
Estimating the GeV Emission of Millisecond Pulsars in Dwarf Spheroidal Galaxies
我们估计传统的天体物理发射从矮球状卫星星系（dSphs）的银河系，专注于毫秒星系（MSP），并评估潜在的混乱与暗物质（DM）湮灭签名在GeV的能量。在低密度恒星环境中，如dSphs，MSP的丰度预计与恒星质量成正比。因此，我们构建了银河系盘中MSP的$γ$射线光度函数，其中$>90$个MSP已被$\textit{Fermi}$大天区望远镜（LAT）探测到，并将此光度函数缩放到30 dSphs的恒星质量，以估计其MSP群体的累积发射。我们预测，在最高恒星质量dSphs，天炉座和玉夫座的MSP，产生的$γ$射线通量$>500$ ~MeV的$\sim10^{-11}$ ~ph~cm $^{-2}$ ~s $^{-1}$，这是一个因素$\sim10$低于目前的LAT灵敏度在高银河系纬度。超微弱dSphs中的MSP发射，包括具有最大J因子的目标，通常低几个数量级，这表明这些目标在可预见的未来将仍然是间接DM搜索的干净目标。对于质量为25~GeV的DM粒子在热遗迹截面处湮灭为$b$夸克（与DM对银河中心过剩的解释一致），我们发现，在所有的目标dSphs中，由于DM而产生的预期$γ$射线辐射都超过了MSP的辐射。使用相同的银河系MSP人口模型，我们还估计银河系前景MSP符合概率沿同一视线的dSphs。
2016-11-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
Dark matter annihilation and decay profiles for the Reticulum II dwarf spheroidal galaxy
银河系中的矮球状星系是间接寻找暗物质最有吸引力的目标之一。在这项工作中，我们重建的暗物质湮灭（J-因子）和新发现的dSphReticulum II衰变配置文件。使用优化的球形牛仔裤分析从密歇根/麦哲伦纤维系统（M2 FS）获得的运动学数据，我们发现网壳II的J因子是任何银河系dSph中最大的。我们已经根据分析的几个成分检查了该结果的稳健性。除非它遭受潮汐破坏或双星的速度色散显着膨胀，否则网室II可能会提供一个独特的暗物质粒子特性窗口。
2015-07-28 astro-ph.HE hep-ph
Prospects for measuring dark matter microphysics with observations of dwarf spheroidal galaxies
银河系附近矮球状（dSph）星系中的暗物质湮灭有可能产生可探测的伽马射线特征。这个信号的幅度取决于dSph中的暗物质密度、暗物质粒子质量、湮灭中产生的光子数以及可能与速度相关的暗物质湮灭截面。我们认为，如果从多个dSphs的湮灭信号的幅度可以测量，它是可能的，以确定速度依赖性的湮灭截面。然而，我们表明，这样做将需要改进的dSph密度分布的约束，包括控制系统的不确定性的可能来源。对未来的改进做出合理的假设，我们对当前和未来的实验--包括费米、CTA和AMEGO --约束暗物质湮灭速度依赖性的能力进行了预测。
2021-07-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dependence of accessible dark matter annihilation cross-sections on the density profiles of dwarf spheroidal galaxies with the Cherenkov Telescope Array
矮球状星系是伽玛射线搜寻暗物质的绝佳目标。我们考虑用切伦科夫望远镜阵列（CTA）在矮球状星系（dSphs）中搜索暗物质。这项工作的目的是揭示一个定量和精确的依赖性的可访问的暗物质湮灭截面上的暗物质密度分布的dSphs和对他们的距离。在大多数数据分析中，研究人员假设dSphs的信号是点状的，因为用目前的伽马射线观测站很难分辨出预期的发射轮廓。然而，在未来，CTA将能够解决dSphs中的峰值发射曲线。我们以天龙座dSph的几种暗物质密度剖面变化为例，分析了CTA模拟观测的结果。我们推导出每个暗物质密度分布的暗物质湮灭截面的可达区域。湮灭横截面的可及区域在合理的分布中可以相差10倍。我们还研究了依赖于目标dSphs的距离，假设相同的配置文件的dSphs在不同的距离。更近的目标是更好的，由于更高的J因子，而它们的空间扩展显着降低了我们达到湮灭截面相比，从一个简单的距离缩放的J因子的预期值。源的空间延伸以依赖于能量的方式影响可能的参数区域。在某些伽马射线能量范围内，这种行为变得适度地依赖于观测设施的性质。
2019-05-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Indirect searches for dark matter annihilations toward dwarf spheroidal galaxies with VERITAS
在宇宙学范式中，冷暗物质（DM）主导着宇宙的质量含量，并且存在于每个尺度上。DM的候选者包括标准模型的许多扩展，其中弱相互作用大质量粒子（WIMP）的质量范围从50 GeV到大于10 TeV。在高DM密度的天体物理区域中，WIMP的自湮灭可以产生次级粒子，包括能量高达暗物质粒子质量的甚高能（VHE）伽马射线。切伦科夫望远镜的VERITAS阵列是为探测100 GeV-10 TeV能量范围内的VHE伽马射线而设计的，是探测DM的适当仪器，是对费米LAT的补充。本星系群的矮球状星系（dSphs）由于其邻近性和大的DM含量，可能是寻找DM湮灭特征的最佳目标。我们报告的最新VERITAS观测dSphs和讨论的结果的框架内的WIMP模型。
2011-11-09 astro-ph.HE
Investigating the effect of Milky Way dwarf spheroidal galaxies extension on dark matter searches with Fermi-LAT data
本文首次评估了在使用Fermi-LAT数据搜寻暗物质信号时，考虑矮椭球星系角延展的影响，发现考虑空间延展会使暗物质截面限制弱化，对单一星系最高弱化2-2.5倍，对叠加限制影响最高为1.5-1.8倍。
2023-11-27 astro-ph.HE hep-ph
Dark matter annihilation and decay in dwarf spheroidal galaxies: The classical and ultrafaint dSphs
矮球状（dSph）星系是目前和未来伽马射线望远镜寻找粒子暗物质间接信号的主要目标。对数据的解释需要仔细评估它们的暗物质含量，以获得对候选遗迹粒子的强大约束。在这里，我们使用一个优化的球形牛仔裤分析重建的“天体物理因素”的湮灭和衰减的暗物质在21个已知的dSphs。对以前的工作的改进是：（i）使用更灵活的亮度和各向异性轮廓以最小化偏差，（ii）使用针对大量无污染模拟数据集定制的弱先验以提高置信区间，（iii）对模拟和真实数据的分组和未分组分析进行系统交叉检查，以及（iv）使用包括恒星污染的模拟数据来测试对重建信号的影响。我们的分析提供了更新值的暗物质内容的8个“经典”和13个“超微弱”dSphs，与引用的不确定性直接链接到样本大小;更灵活的参数化，我们使用的结果相比，以前的计算变化。这就转化为我们对潜在的最聪明和最强大的目标的排名-即，小熊座、天龙座、雕匠座--以及更有希望但不确定的目标--即，大熊座2，昏迷-湮灭暗物质。我们对Segue 1的分析对我们是否包括或排除一些边缘成员星非常敏感，使这个目标成为最不确定的目标之一。我们的分析说明了在推断新的“超微弱”卫星的暗物质含量时需要解决的挑战，这些卫星开始在南方天空调查中被发现。
2015-04-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
Combined Dark Matter searches towards dwarf spheroidal galaxies with Fermi-LAT, HAWC, HESS, MAGIC and VERITAS
对暗物质（DM）的研究具有揭示标准模型之外的物理学的巨大潜力。因此，寻找DM粒子的证据正在使用广泛的技术进行，例如直接寻找DM粒子，寻找用对撞机产生的DM，以及间接寻找DM的标准模型湮灭产物。矮球状星系（dSphs）是间接暗物质搜索的理想目标，因为它们相对较高的DM含量和可忽略的预期天体物理背景。为了最大限度地提高DM搜索对dSphs的灵敏度，首次将来自三个成像空气切伦科夫望远镜（IACT）阵列的dSphs数据结合起来：HESS，MAGIC和VERITAS;费米-LAT卫星和水切伦科夫探测器HAWC。由于所涉及的仪器的多样性，每个实验将分析来自多个目标的单个数据集，然后将结果在可能性水平上进行组合。为了在五个实验的可能性的一致性，一个共同的方法是用来处理每个目标的天体物理因子（J因子）和一组商定的湮灭通道被认为是。我们还同意采用一种共同的统计方法和处理仪器系统的不确定性。结果中提出的速度加权截面的DM自湮没作为DM粒子质量的函数的约束。
2019-09-13 astro-ph.HE
A Robust Method for Treating Astrophysical Mismodeling in Dark Matter Annihilation Searches of Dwarf Spheroidal Galaxies
费米-LAT观测通过对矮球状星系（dSphs）的联合似然分析强烈地约束了暗物质湮灭。这些约束预计是强大的，因为dSphs具有可测量的暗物质含量，并产生可忽略不计的天体物理发射。然而，每个dSph都是暗淡的，预测的通量通常低于背景模型的精度。我们发现，这显着降低了以前的联合似然算法的可靠性，并开发了一种改进的分析，直接占背景建模误差的影响。该方法在真实和模拟数据中产生更鲁棒的暗物质限制和检测。我们计算改进的限制的暗物质湮灭截面，从以前的分析，这几乎是一个因素的差异-尽管检查相同的数据。
2019-05-28 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Search for gamma-ray emission from eight dwarf spheroidal galaxy candidates discovered in Year Two of Dark Energy Survey with Fermi-LAT data
最近，暗能量调查（DES）合作组织发布了他们的第二组矮球状（dSph）星系候选者。利用公开的费米-LAT的Pass 8数据，我们从这八个新发现的dSph星系候选者的方向搜索$γ-$射线发射。在这些源的组合分析中未发现统计学显著的$γ-$射线信号。与经验估计的J-因子的这些来源，对湮灭通道的$χχ\rightarrow τ^{+}τ^{-}$的约束是可比的边界集的联合分析的15个先前已知的dSphs与运动学约束的J-因子的暗物质质量$m_χ>250$ GeV。Tucana III（DES J2356-5935）是最近的dSph星系候选者之一，距离$\sim 25$ kpc，在该星系的方向上，存在一个弱的$γ-$射线信号，其暗物质湮灭通道$χχ\rightarrow τ^{+}τ^{-1}$的峰值检验统计量（TS）值为$\approx 6.7$，位于$m_χ\sim 15$ GeV。可能的信号的重要性可能随着时间的推移而增加。需要更多的数据来确定这种GeV过剩的物理来源。
2016-01-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
New Limits on the Dark Matter Lifetime from Dwarf Spheroidal Galaxies using Fermi-LAT
矮球状星系（dSphs）由于其邻近、缺乏天体物理背景和高暗物质密度，是通过γ射线辐射间接探测暗物质的理想目标。它们经常被用来限制暗物质湮灭截面。在本文中，我们分析了6年的{ \it费米}-LAT伽马射线数据从19 dSphs是银河系的卫星，并从堆叠分析的15 dSphs，强大的95\%置信水平下限的暗物质寿命的几个衰变通道和暗物质质量之间的$\sim 1$ GeV和$10$ TeV。我们的研究结果是基于一个bin的bin的极大似然分析治疗的J-因子作为一个滋扰参数使用PASS 8事件类。我们从这个合奏的约束是最严格和坚实的文献中，和现有的竞争对手来自河外伽玛射线背景，星系团，AMS-02宇宙射线数据，Super-K和ICECUBE中微子数据，而系统的不确定性不敏感。特别是，在伽马射线的搜索，我们改善了现有的限制暗物质衰减到$\bar{b}b$，（$μ^+μ^-$）DM质量低于$\sim 30\, (200)$ ~GeV，表明dSphs是令人信服的目标约束暗物质衰变寿命。
2016-04-26 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Legacy Analysis of Dark Matter Annihilation from the Milky Way Dwarf Spheroidal Galaxies with 14 Years of Fermi-LAT Data
本研究利用14年Fermi-LAT数据和更新的矮椭球星系样本与J因子，分析银河系矮椭球星系的暗物质湮灭信号，未发现显著全局信号，给出更新的湮灭截面约束，并预测再观测约10年或可将局地弱超出的置信度提升至~4σ。
2023-11-08 astro-ph.HE hep-ph
Explaining the oblate morphology of dwarf spheroidals with Wave Dark Matter perturbations
本研究通过模拟验证Wave Dark Matter的颗粒状干涉图样扰动可使初始恒星盘经哈勃时间演化成扁椭球状矮星系，预测残留1-3km/s自转，且该演化过程可由JWST观测验证。
2023-08-28 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Dark matter searches in dwarf spheroidal galaxies with the Cherenkov Telescope Array
本文利用CTA对银河系矮椭球星系开展暗物质湮灭与衰变搜寻，选出最有前景的目标并重新测定其暗物质信号，灵敏度较现有搜寻提升约一个数量级，同时讨论了不同暗物质模型、多目标联合观测及最优观测策略。
2023-09-18 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Search for gamma-ray emission from the nearby dwarf spheroidal galaxies with 9 years of Fermi-LAT data
在这项工作中，我们寻找$γ$射线发射的一些附近的银河系矮球状星系（dSphs）和候选人的方向与公开可用的第8次通过Fermi-LAT的数据。我们的样本包括12个距离为$<50$ kpc的源。在一些dSphs/候选者中发现了非常弱的$γ$ -射线过量（$\sim 2σ$），这与以前文献中报道的一致.有趣的是，来自网状物II方向的弱发射的峰值测试统计量（TS）值持续上升。如果解释为暗物质（DM）湮灭，则对于$χχ\rightarrow τ^{+}τ^{-}$的湮灭通道和$m_χ\sim 16$ GeV的DM质量，峰值TS值为13.5。所有这些邻近源的组合产生更显著的（具有局部显著性$> 4σ$）$γ$射线信号。
2018-05-17 astro-ph.HE hep-ph
Cosmological prior for the $J$-factor estimation of dwarf spheroidal galaxies
本文利用宇宙学先验（卫星先验和恒星-晕质量关系先验）及径向相关似然函数，估计8个经典和27个超暗矮椭球星系的$J$-因子，将不确定性降低约20%，并验证了估计的稳定性。
2022-07-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Searching for dark matter annihilating into light long-lived mediators from stars inside dwarf spheroidal galaxies
本文通过分析近16年Fermi-LAT数据，研究十个邻近矮椭球星系中恒星捕获的暗物质湮灭为轻长寿命媒介粒子并衰变产生伽马射线的过程，结合Sommerfeld增强效应，对约100 GeV暗物质设定了约10^{-36} cm^2的暗物质-核子散射截面限制。
2025-06-03 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Wino Dark Matter and Future dSph Observations
我们讨论了利用矮球状星系（dSphs）的伽马射线观测的维诺暗物质的间接检测。在仔细审查了目前的限制，特别注意天体物理的不确定性，我们展示了在未来的伽马射线观测的费米-LAT和伽马-400望远镜的维诺质量极限的前景。我们发现，无论是经典的和超微弱的dSphs的所谓的$J$ -因子的改善将发挥至关重要的作用，以涵盖整个质量范围的维诺暗物质。例如，用$δ(\log_{10}J) = 0.1$对经典和超微弱的dSphs进行观测，整个维诺暗物质质量范围可以分别用费米-LAT和伽马-400望远镜15年和10年的数据覆盖。
2014-10-02 astro-ph.HE hep-ph
Dwarf spheroidal $J$-factor likelihoods for generalized NFW profiles
矮球状卫星星系中粒子暗物质（DM）的间接探测策略通常需要在天体物理背景之上寻找湮灭信号。为了将模型预测与观测到的产物粒子通量进行可靠的比较，大多数天体物理数据分析-通常是频率论的-依赖于通过计算所谓的$\textit{J-factor}$来估计DM的丰度。这个量通常是从dSph的恒星星族的运动学性质中使用Jeans方程推断出来的，通常是通过贝叶斯技术来实现的，这种技术需要存在先验选择（和额外的系统不确定性）。在这里，扩展早期的工作，我们开发了一个计划，以获得配置文件的可能性为$J$-因素的矮椭球模型与五个或更多的自由参数。我们验证了我们的方法公开可用的模拟套件，发布的盖亚挑战，发现令人满意的统计特性的覆盖率和偏见。我们提出的配置文件的似然函数和最大似然估计的$J$因子的十dSphs。作为一个例子，我们将这些配置文件的可能性，最近发表的分析与费米大面积望远镜的伽马射线数据，以获得新的，一致的上限DM湮灭截面。我们对系统的一个子集（通常称为$\textit{classical dwarfs}$）进行此操作。DM搜索这些研究结果的影响进行了讨论，连同未来的改进和扩展这项技术。
2019-08-27 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Stringent constraint on the radio signal from dark matter annihilation in dwarf spheroidal galaxies using the TGSS
弱相互作用大质量粒子（WIMP）被认为是最受欢迎的暗物质候选者之一。在过去的几十年里，在整个电磁波谱上寻找由于WIMP的湮灭和衰变而产生的任何可检测信号已经成为人们感兴趣的问题。WIMP湮灭到标准模型粒子产生了通过同步辐射在低射频下检测这种信号的可能性。矮椭球星系（dSphs）被认为含有大量的暗物质，这使它们成为寻找这种大尺度弥散射电辐射的有希望的目标。在这项工作中，我们提出了在低频（147.5MHz）观测到的23 dSph星系的TIFR-GMRT巡天（TGSS）的一部分，堆叠分析。这些叠加实验中没有检测到任何信号，这对暗物质参数造成了非常严格的限制。最好的限制来自于新的堆叠方法，该方法是在将各个dSph星系场的射电图像按各自的半光半径缩放后进行缩放。热平均截面的约束是低于热遗迹截面值在一定范围内的WIMP质量的合理选择有关的天体物理参数。这样的分析使用未来更深入的观察个别目标以及堆叠可以潜在地揭示更多关于WIMP暗物质属性。
2021-01-13 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
