Time Delay of Cascade Radiation for TeV Blazars and the Measurement of the Intergalactic Magnetic Field
最近关于星系际磁场（IGMF）的强度B_IGMF>~ 1 e-15 G的说法是基于对被河外背景光吸收的耀变体TeV光子在GeV波段产生的预期级联通量的上限。这个极限取决于一个假设，即当IGMF相干长度约为1 Mpc时，平均耀变体TeV通量在> 2（B_ IGMF/1 e-18 G）^2 /（E/{10 GeV}）^2 yr的时间尺度上保持恒定，其中E是测量到的光子能量。将1 ES 0229+200的TeV活动限制在3 - 4年的观测时间内，可以得到一个更稳定的BIGMF下限> 1 e-18 G，如果1 ES 0229+200的本征源通量大于5 - 10 TeV，则BIGMF下限可以大一个数量级。
2011-04-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
Contribution to the Extragalactic Gamma-ray Background from the Cascades of Very-high Energy Gamma Rays
当非常高能量的光子通过河外背景光（EBL）传播时，它们与软光子相互作用，并引发低能量光子和电子的电磁级联。在极高能量（VHE）下发射的宇宙学布居的集体强度将在最高能量处通过与EBL的相互作用而衰减，并在较低能量处通过所产生的级联而增强。我们计算了由耀变体产生的VHE光子产生的级联辐射，并研究了级联对耀变体集体强度的影响以及由此产生的对河外γ射线背景的影响。我们发现，级联辐射大大提高了集体强度从耀变体在高能量之前，由于衰减翻转。由此产生的功能的突出性取决于耀变体伽玛射线光度函数，光谱指数分布，和EBL的模型。我们还计算了blazar，BL Lacertae对象（BL Lacs）和平谱射电类星体（FSRQs）的不同光谱子种群的级联辐射，发现BL Lacs的集体强度比FSRQs的级联辐射大大增强，由于其更硬的光谱。因此，研究blazar贡献的EGRB费米将有深远的影响的性质的EBL，blazar的演化，blazar光谱。
2009-12-18 astro-ph.CO astro-ph.HE
Contribution to the Extragalactic Gamma-ray Background from the Cascades of Very-high Energy Gamma Rays from Blazars
当甚高能量（VHE）光子通过河外背景光（EBL）传播时，它们与软光子相互作用，并引发较低能量光子和电子的电磁级联。在VHE处发射的宇宙学布居的集体强度将在最高能量处通过与EBL的相互作用而衰减，并在较低能量处通过所产生的级联而增强。我们计算了由耀变体产生的VHE光子产生的级联辐射，并研究了级联对耀变体集体强度的影响以及由此产生的对河外γ射线背景的影响。我们发现，级联辐射大大提高了集体强度从耀变体在高能量之前，由于衰减翻转。由此产生的功能的突出性取决于耀变体伽玛射线光度函数，光谱指数分布，和EBL的模型。我们还计算了Blazar，BL Lacertae（BL Lacs）对象和平坦光谱射电类星体（FSRQs）的不同光谱子种群的级联辐射，发现BL Lacs的集体强度比FSRQs的级联辐射大大增强。最后，我们讨论了这种分析和即将到来的费米观测的EBL的性质，耀变体的演化，耀变体光谱和其他伽马射线辐射源的影响。
2010-01-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Particle energy cascade in the Intergalactic Medium
本文研究了能量为Ein的初级电子注入星系际介质（IGM）产生的高能（Ein <1 TeV）级联的发展。为此，我们开发了新的代码MEDEA（蒙特卡罗能量沉积分析），其中包括韧致辐射和逆康普顿（IC）过程，以及H/He碰撞电离和激发，电子-电子碰撞。级联能量分为加热、激发和电离，主要取决于IGM电离分数x_e，但也取决于由于IC对CMB光子的红移z。韧致辐射在大多数情况下并不重要，但在能量E_in > 1 MeV时，IC占主导地位。在注入能量E_in <100 MeV时，IC的主要效应是转换成低能光子（hν< 10.2eV）的能量的分数的显著提高，所述低能光子不进一步与IGM相互作用。当能量E_in > 1GeV时，CMB光子在X射线谱（$h_v> 10^4eV）内优先上散射，并能自由流到观测者处。给出了分数能量沉积随红移、E_in和电离分数变化的完整表格。我们的结果可以在许多天体物理学的背景下，与一个明显的应用程序相关的研究衰变/湮灭暗物质（DM）的候选人在高Z宇宙。
2009-11-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
Influence of extragalactic magnetic fields on extragalactic cascade gamma-ray emission
讨论了河外磁场对超高能宇宙射线在河外空间传播的电磁级联中产生的γ射线辐射强度的影响。宇宙射线和级联粒子都主要从星系、星系团和相对体积较小的大尺度结构中传播。因此，它们的磁场对级联中产生的发射影响很小。然而，当我们知道河外伽马射线背景的成分，包括级联伽马射线发射时，对这种影响的估计可能有助于寻找暗物质粒子。为了研究磁场对级联辐射的影响，我们分析了宇宙粒子在~10^（-6）和10^（-12）G的磁场中的传播（前者是典型的星系和星系团内部，后者常见于空洞和星系和星系团外部）。在~10^7-10^9 eV的范围内，级联γ射线发射的计算光谱是相似的。因此，在这个范围内分析级联辐射，不需要指定河外磁场的模型。
2022-11-10 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
Redshift estimates for fast radio bursts and implications on intergalactic magnetic fields
背景：快速射电暴是来自银河系外致密恒星源的瞬时射电脉冲。随着新望远镜每天探测到多个事件，需要统计方法来解释观测结果，并就天体物理学和宇宙学问题作出推论。目的：我们提出了一种使用快速射电暴可观测值的概率估计来获得基础模型的似然估计的方法。方法：考虑模型的所有区域沿视线，包括居间星系，我们执行蒙特卡罗模拟估计的色散措施，旋转措施和时间展宽的分布。使用贝叶斯统计，我们比较这些预测观测的快速射电暴。结果：应用贝叶斯定理，得到了河外DM $\gtrsim 400$ pc cm $^{-3}$的快速射电暴红移的下限。我们发现，干预星系不能占所有高度分散的快速射电暴在FRBcat，因此需要一个更密集和更动荡的环境比SGR 1935+2154类磁星。我们表明，$\gtrsim 10^3$非定域快速射电暴与相关的河外RM $\geq 1$拉德$^{-2}$的样本可以提高星系际磁场的强度的电流上限。
2020-08-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
A New Model for Gamma-Ray Cascades in Extragalactic Magnetic Fields
极高能量（VHE，E \gtrsim 100 GeV）的伽马射线由河外源（如耀变体）发出，在星系际介质中引发电磁级联。级联光子到达地球时的角度和时间分布与河外磁场（EGMF）相关。我们已经开发了一个新的半解析模型的级联性能，这是更准确的比以前的解析方法和速度比全蒙特卡罗模拟。在其适用范围内，我们的模型可以快速生成级联光谱的各种源排放模型，EGMF强度，和假设的源寿命。在这封信中，我们描述了该模型的属性，并通过探索耀变体RGB J 0710 +591的伽马射线发射来展示其实用性。特别是，我们预测，在各种情况下，VHE和高能量（他，100兆电子伏的\lesssim E \lesssim 300 GeV）通量可检测的VERITAS和费米大面积望远镜（LAT）天文台。然后，我们开发了一个系统的框架比较预测公布的结果，获得EGMF强度的约束。在95%的置信水平下，如果源的寿命没有限制，我们发现EGMF强度的下限为~ 2 \times 10^{-16}高斯，如果源的寿命限于费米观测发生的过去~ 3年，则为~ 3 \times 10^{-18}高斯。
2011-06-07 astro-ph.CO 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
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
Cosmic ray ensembles from ultra-high energy photons propagating in the galactic and intergalactic space
超高能光子在银河系和星系际空间的传播产生了由数千个光子组成的级联。利用蒙特卡罗模拟，我们研究了这种级联在太阳磁层中的发展，发现级联中的光子在到达地球大气层顶部时分布在数百公里的范围内。我们还进行了类似的研究级联开始远至10百万秒差距，从我们使用相关的磁场模型。一些在时间上相关的光子预计将从后一种级联到达地球。我们提出了我们的模拟结果，并讨论了探测这些级联与宇宙射线极端分布式天文台的前景。
2019-08-13 astro-ph.HE
Gamma-ray halos as a measure of intergalactic magnetic fields: a classical moment problem
弱星系际磁场的存在可以通过它们对宇宙辐射背景中多TeV γ射线引起的电磁级联的影响来研究。随着级联的发展，次级电子和正电子的小偏转扩展了遥远TeV伽马射线源的发射区域的表观尺寸。这些伽马射线晕可以在成像大气切伦科夫望远镜中分辨出来，并作为星系际磁场强度和相干长度的量度。本文提出了一种把级联中的磁偏转看作扩散过程来计算各向同性源的γ射线晕的方法。有了这个计算公式，晕的矩就可以从一组简单的扩散级联方程得到。角分布的重建则相当于一个经典的矩问题。我们提出了一个简单的解决方案，使用Pade近似的时刻的生成函数。
2011-04-27 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
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
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
The Cosmological Impact of Luminous TeV Blazars II: Rewriting the Thermal History of the Intergalactic Medium
宇宙对河外极高能伽马射线（VHEGRs，E>100 GeV）是不透明的，因为它们在河外背景光上湮灭并成对产生。由此产生的超相对论对被假定为通过CMB光子的逆康普顿散射而损失能量。在Broderick等人（2011年，这三篇论文系列的第一篇）中，我们认为超相对论对束中强大的等离子体不稳定性会局部耗散TeV产生的对的动能，加热星系际介质（IGM）。在这里，我们探讨这种加热后的IGM的热历史的影响。我们整理所观察到的河外VHEGR源，以确定一个本地VHEGR加热率和纠正的VHEGR观测使用费米观测的高和中间峰值BL湖的指向性。由于本地河外VHEGR流量占主导地位的TeV耀变体，我们绑TeV耀变体的光度密度的类星体的光度密度，并产生一个VHEGR加热率作为红移的函数。这种加热在z<~4时是相对均匀的，在较高的红移处（z~6处的阶数单位），空间变化增加。这种新的加热过程在低红移处占主导地位，TeV耀变体加热的加入定性和定量地改变了IGM的结构和历史。TeV耀变体产生均匀的体积加热率，足以使平均密度IGM的温度增加近一个数量级，并且在低密度时增加更多，自然产生由Ly-alpha森林的观测推断的倒置状态方程，这一特征难以与标准再电离模型相协调。最后，我们结束了讨论的可能性，检测这种热的低密度IGM，但发现这种测量是目前不可行的。（节略）
2012-05-09 astro-ph.CO 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
ELMAG 3.01: A three-dimensional Monte Carlo simulation of electromagnetic cascades on the extragalactic background light and in magnetic fields
介绍了用于模拟高能光子和电子与河外背景光相互作用引发的电磁级联的蒙特卡罗程序ELMAG 3.01版。对生产和逆康普顿散射EBL光子以及同步辐射损失的级联发展的加权采样。除其他外，新的特点包括实施河外湍流磁场和计算三维电子和正电子轨道，求解洛伦兹力方程。作为三维模拟的最终结果，该程序提供了二维源图像作为二次级联粒子的能量和时间延迟的函数。
2020-01-14 astro-ph.HE
ELMAG: A Monte Carlo simulation of electromagnetic cascades on the extragalactic background light and in magnetic fields
介绍了一个模拟高能光子和电子与河外背景光相互作用引发电磁级联的蒙特卡罗程序。电子对产生和逆康普顿散射的EBL光子以及同步辐射损失和偏转的荷电分量在河外磁场（EGMF）的模拟包括。为了减少二次粒子数和提高计算速度，对叶栅发展过程进行了加权采样。作为最终结果，模拟程序提供了能量，观察角度，和时间延迟的次级级联粒子在当前的时代。可能的应用是TeV耀变体的研究和EGMF对其光谱的影响，或计算来自高能宇宙射线或暗物质对弥漫的河外伽马射线背景的贡献。作为一个例子，我们提出的结果偏转和时间延迟相关的EGMF的限制的推导。
2012-01-11 astro-ph.HE
The intergalactic electromagnetic cascade solution for the anomalies from $γ$-ray blazar observations
最近在甚高能（VHE，E >100 GeV）$γ$射线观测方面取得的进展，以及河外背景光（EBL）建模方面的进展，使我们能够寻找新的现象，如$γ$ -类轴子粒子（$γ\rightarrow$ ALP）振荡，并探索河外磁场（EGMF）的强度和结构。这些研究通常通过寻找与所谓的仅吸收模型的一些偏差来进行，该模型仅考虑EBL上的初级光子吸收和绝热损失。事实上，有几个迹象表明，只吸收模型是不完整的。我们提出并讨论了星系际电磁级联模型（IECM）-最简单的模型，可以连贯地解释所有已知的异常。该模型具有许多可以用当前和未来的工具搜索的稳健特征。IECM模型可以用作新的背景模板，允许对$γ\rightarrow$ ALP振荡进行更鲁棒的未来搜索。我们的计算的详细说明可以在astro-ph/1609.01013v2（A\&A，印刷版）中找到。
2017-05-15 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
Ultra-high energy cosmic rays deflection by the Intergalactic Magnetic Field
超高能宇宙射线（UHECR）的起源和组成仍然是一个谜。普遍的说法是，超高能电子回旋共振会被银河系和河外磁场从它们的主方向偏转。在这里，我们描述了银河系外的贡献，不依赖于初始种子场的强度和方向的偏转的UHECRs。使用的IllustrisTNG模拟，我们表明，外流驱动的磁泡在星系形成过程中产生的反馈过程偏转大约一半的所有$10^{20}$电子伏特质子的$1^{\circ}$或更多，并高达$20$ - $30^{\circ}$。这意味着，在星系际介质中的偏转必须考虑到，以确定源的UHECR。
2021-01-18 astro-ph.HE
Intergalactic $γ$-ray propagation: basic ideas, processes, and constraints
本文综述了河外$γ$射线传播模型，重点讨论了磁化膨胀宇宙中的电磁级联过程。我们认为级联启动的原始质子的超高能量的耀变体加速，并表明，可观察到的光谱是类似于一个纯粹的EM级联的通用频谱。我们还提出了一个详细的计算可观察到的角分布的情况下，EM级联发展相对较近（<20 Mpc）的来源。最后，我们计算了一种新型液态氩时间投影室$γ$射线望远镜的类点源微分灵敏度，表明在100 MeV - 100 GeV能量范围内，其灵敏度比Fermi LAT灵敏度好几倍。
2018-10-27 astro-ph.HE
Extragalactic electromagnetic cascades and cascade gamma-ray emission in magnetic fields of various strength
本文研究不同强度磁场对超高能宇宙射线引发的河外电磁级联伽马射线辐射的影响，发现低场强下级联谱重合，简化了河外伽马射线背景贡献的计算。
2023-10-12 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
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
A delayed 400 GeV photon from GRB 221009A and implication on the intergalactic magnetic field
本研究报道费米大面积望远镜探测到GRB 221009A方向延迟0.4天的400 GeV光子，结合星系际磁场强度解释为TeV伽马射线的级联辐射，并估算不同时间窗的探测概率，指出同步自康普顿模型支持度更低。
2024-05-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraints on the Optical-IR extragalactic background from gamma-ray absorption studies
来自河外源的甚高能量（VHE）伽马射线，通过伽马-伽马碰撞与弥漫的星系间辐射场相互作用，提供了一种完全独立于直接测量的另一种方式来限制弥漫的背景光。然而，极限取决于我们对伽马射线源的物理知识。在澄清背景光和VHE光谱之间的相互作用，我总结了可获得的限制的程度和有效性，以及未来的改进可以预期。
2012-04-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraints on the Intergalactic Magnetic Field from Gamma-Ray Observations of Blazars
来自遥远耀变体的伽马射线与河外背景光相互作用，产生电子-正电子对，并减少地面大气切伦科夫伽马射线望远镜测量的伽马射线通量。这些对可以康普顿散射宇宙微波背景，产生费米大面积望远镜（LAT）可观察到的伽马射线信号。这个特征也依赖于星系间磁场（IGMF），因为它可以使这些对偏离我们的视线，从而减少伽马射线的发射。我们提出了初步的限制IGMF使用费米-LAT和切伦科夫望远镜观测，排除了非常大和非常小的值的IGMF强度。
2013-03-25 astro-ph.CO astro-ph.HE
Lower limit on the strength and filling factor of extragalactic magnetic fields
耀变体发出的高能光子与河外背景光子相互作用可以引发电磁对级联。这种级联的带电分量被河外磁场（EGMF）偏转和延迟，从而减少了观测到的点状通量，并可能导致在GeV能量范围内的多角度图像。我们使用蒙特卡罗模拟计算了1 ES 0229+200在不同EGMF分布下的通量。费米-LAT没有观测到1 ES 0229+200，这表明EGMF至少占据了60%的空间，其场强超过{ \cal O}（10^{-16}-10 ^{-15}）G，TeV活动的寿命为{ \cal O}（10 ^2 - 10 ^4）年。因此，（非）观测的GeV扩展TeV耀变体周围的探头EGMF的空隙，并把强有力的限制EGMF的起源：EGMF产生的空间填充方式（如primordially）或EGMF产生的本地（如星系）必须有效地运输，以填补一个显着的体积分数，如银河系外流。
2010-10-28 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
High energy electromagnetic cascades in extragalactic space: physics and features
使用电磁级联的解析建模与更精确的数值模拟相比，我们描述的物理特性的电磁级联在宇宙中的CMB和EBL背景辐射的发展。级联由非常高能量的光子或电子引发，并且在大距离处的剩余光子具有双分量能谱，在级联倍增阶段产生的$\propto E^{-2}$（在数值模拟中为$\propto E^{-1.9}$）和在低能量下来自逆康普顿电子冷却的$\propto E^{-3/2}$。级联谱在解析模拟中最显著的特点是“强普适性”，它包括标准能谱和级联能量密度$ω_{\rm cas}$作为唯一的数值参数。通过对级联谱的数值模拟，并与最近的FermiLAT谱进行比较，我们得到了比以往工作更强的$ω_{\rm cas}$上限。分析的新特征是“$E_{\max}$规则”。我们调查的依赖$ω_{\rm cas}$的分布的来源，区分两种情况下的普遍性：强和弱的。
2016-03-13 astro-ph.HE
Introduction to extragalactic sources of very high-energy photons
费米伽马射线太空望远镜和成像空气切伦科夫望远镜H.E.S.S.的发射，MAGIC和VERITAS在过去的十年里极大地改变了我们对伽马射线源的认识。银河系外的伽马射线天空充满了耀变体，它们是活动的星系核，其喷流指向我们。此外，还有射电星系、星暴和螺旋星系，以及伽马射线暴，尽管数量较少。星系团还没有在伽马射线中被观测到。在这里，我将介绍不同的伽马射线发射过程，并回顾它们可能告诉我们这些物体和潜在的加速机制。除了研究这些迷人的天体，来自耀变体的TeV伽马射线探测了宇宙的完整恒星形成历史。TeV耀变体光谱的研究可能会为我们提供星系际磁场的见解，或者，可能会导致我们推断存在一种新的机制，加热星系际介质在后期（红移z<3），并影响莱曼α森林和后期结构的形成。TeV的伽马射线辐射也可能使我们能够探测基本物理学，如时空结构。
2013-08-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
Blazar halos as probe for extragalactic magnetic fields and maximal acceleration energy
耀变体的高能光子在数十千秒差距内与河外背景光子相互作用，引发电磁对级联。这种级联的带电成分被河外磁场（EGMF）偏转，导致即使在最初的点状源周围也会出现光晕。我们计算得到的二次高能量光子的强度分布的初始源谱和EGMF的强度上的不同假设，采用也字段中发现较早的约束模拟的结构形成，包括MHD过程。我们发现，像Mrk~180探针周围的耀变体的光环的观察一个有趣的范围内的EGMF强度和加速模型：特别是，耀变体的光环测试，如果在源处的光子能谱扩展超过\sim 100 TeV，以及如何各向异性这个高能量分量被发射。
2009-07-27 astro-ph.CO astro-ph.HE
Multi-TeV $γ$-ray candidates from GRB 221009A: a downturn in the intrinsic $γ$-ray spectrum, an echo of the prompt emission phase, and intergalactic electromagnetic cascades
Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院核物理研究所）；Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences (ARIES)（阿亚巴塔观测科学研究所）；Centre for Astro-Particle Physics (CAPP) and Department of Physics, University of Johannesburg（约翰内斯堡大学天体粒子物理中心及物理系）；Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；INFN/Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所/格兰萨索国家实验室）；Department of Physics, Federal State Budget Educational Institution of Higher Education M.V. Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学物理系）；Federal State Budget Educational Institution of Higher Education, M.V. Lomonosov Moscow State University, Skobeltsyn Institute of Nuclear Physics (SINP MSU)（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学斯科别尔辛核物理研究所）
GRB 221009A的高能γ射线候选者检测揭示了内在谱的下降，可能由火球内中子的光电核相互作用产生，随后产生高能回声辐射。
2026-04-11 astro-ph.HE
Impact of Plasma Instability on Constraint of the Intergalactic Magnetic Field
来自耀变体的TeV光子与河外背景光相互作用可以产生相对论性的电子-正电子对束。相对论性的$e^{\pm}$对将通过宇宙微波背景（CMB）的逆康普顿散射（ICS）光子或等离子体不稳定性而损失能量。主要的能量损失过程仍在讨论之中。基于主要能量损失过程是ICS的假设，所产生的级联GeV辐射通常用于约束星系际磁场（IGMF）。本文在计算级联γ射线通量时考虑了等离子体斜向不稳定性引起的能量损失，并研究了等离子体不稳定性对IGMF约束的影响。利用blazar 1 ES 0229+200的最新GeV数据和存档的TeV数据。结果表明，即使倾斜不稳定冷却在ICS冷却中占主导地位，叶栅通量仍然可以用来约束IGMF。结果表明，当倾斜不稳定性与ICS的冷却率之比从0.1，1到10变化时，由叶栅通量和γ数据确定的IGMF的下限从$8\times10^{-18}\ $ G，$5\times10^{-18}\ $ G到$10^{-18}\ $ G变化。如果两个冷却速率之比为30，则基于叶栅通量的IGMF估计是无效的。
2018-11-06 astro-ph.HE
The impact of plasma instability cooling on intergalactic magnetic field constraints in GeV cascades for optimized instability cooling parameters
Universität Hamburg（汉堡大学）
本文研究等离子体不稳定性对GeV级联光谱的影响，通过参数模型分析星际磁场约束，发现特征长度尺度为10^2 kpc的不稳定性可解释观测光谱并推导出星际磁场强度为10^-17 G。
2026-07-01 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
Cascade Model of an Anomaly in Blazar Spectra at Very High Energy
众所周知，γ射线吸收对河外背景光（EBL）的影响在某些耀变体的光谱中表现得很弱。结果表明，电磁级联产生的二次分量可能会大大降低这种异常的统计意义。观测结果表明河外γ射线源谱中存在级联成分，从而支持了所提出的模型。
2015-01-01 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
Can we constrain the extragalactic magnetic field from very high energy observations of GRB 190114C?
来自$γ$射线暴（GRB）的原始极高能量$γ$射线被河外背景光（EBL）光子部分吸收，随后形成星系际电磁级联。可观测的级联$γ$射线信号的特征对河外磁场（EGMF）的强度和结构很敏感。GRB 190114 C最近被MAGIC成像大气切伦科夫望远镜探测到，这是第一次允许估计可观测的级联强度。我们询问是否有任何限制EGMF的强度和结构可以从公开的$γ$射线数据GRB 190114 C。我们提出了各种EGMF配置的可观察到的级联信号的详细计算。我们表明，费米-LAT空间$γ$射线望远镜的灵敏度是不足以获得这样的EGMF参数的限制。然而，下一代空间$γ$射线天文台，如MAST，将能够探测到来自类似于GRB 190114 C的GRB的成对回波，其EGMF强度低于10^{-17}-10 ^{-18} G。
2020-11-13 astro-ph.HE
Testing models of extragalactic $γ$-ray propagation using observations of extreme blazars in GeV and TeV energy ranges
我们简要回顾了当代河外γ射线传播模型。结果表明，河外磁场（EGMF）的强度和结构知之甚少。空隙中的EGMF强度的严格下限为10^{-17}--10 ^{-20} G量级，因此允许由电磁级联产生的二次分量对可观测频谱的实质性贡献。我们表明，这种“电磁级联模型”是支持成像切伦科夫望远镜和费米LAT探测器的数据。
2017-01-24 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
Suppression of the TeV pair-beam plasma instability by a tangled weak intergalactic magnetic field
研究了亚fG纠缠星系际磁场（IGMF）对耀变体生电子对束静电不稳定性的影响。足够强的IGMF可以显著地偏转TeV对束，这将使次级级联辐射的通量降低到观测极限以下。一个类似的通量减少可能会导致静电束等离子体的不稳定性，这在IGMF的情况下运行最好。考虑关联长度小于1 kpc的IGMF，我们发现弱磁场增加了对束粒子的横向动量，从而大大降低了静电不稳定性的线性增长率，从而降低了对束的能量损失率。我们表明，消除束等离子体的不稳定性作为一个有效的能量损失剂在磁场强度的三个数量级以下，需要通过磁偏转抑制二次级联发射。对于中等强度的IGMF，我们不知道一个可行的过程来解释所观察到的没有GeV尺度的级联发射。
2022-03-02 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Looking for the Signals of the Missing Baryons in the Extragalactic Background Light
本文提出甚高能电子/正电子射线可通过反常轫致辐射照亮温热星际介质，从而在河外背景光中产生可观测过量，为探测失踪重子提供了新途径。
2023-01-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
Intergalactic Magnetic Field and Arrival Direction of Ultra-High-Energy Protons
我们研究了星系际磁场（IGMF）如何影响起源于银河系外源的超GZK质子在本地GZK球内的传播。为此，我们建立了超高能宇宙射线（UHECRs），虚拟观察者，和磁化宇宙网络在一个模型宇宙构造的宇宙结构形成模拟的假设来源。然后，我们安排了一组参考对象模仿活动星系核（AGN）在本地宇宙，模拟UHECR事件的相关性进行了分析。在我们的IGMF模型中，超GZK质子的到达方向与其实际源的天空位置之间的偏转角是相当大的，$<θ> \sim 15^{\circ}$的平均值和$\tilde θ\sim 7 - 10^{\circ}$的中值。另一方面，到达方向与最近参考对象的天空位置之间的分离角基本上小于$<S > \sim 3.5 - 4^{\circ}$，其类似于天空中到参考对象中的最近邻居的平均角距离。这是我们的模型的直接结果，即源，观察者，参考对象和IGMF都跟踪宇宙的物质分布。这一结果意味着，离UHECR到达方向最近的河外天体不一定是UHECR的实际来源。根据我们的参考天体分布模型，超GZK质子事件的比例，其最近的活动星系核是真正的来源，是不到1/3。我们讨论了我们的研究结果的影响，真正的UHECR事件的相关性研究。
2009-10-18 astro-ph.CO 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
Extragalactic cosmic ray sources with very small contribution in the particle flux on the Earth and their study
考虑了可能存在的河外超高能宇宙线源，给出了地球上的一个非常小的粒子通量。围绕超大质量黑洞的粒子加速在电场的吸积盘作为这样的源的一个例子进行了讨论。由于加速机制，粒子注入谱被假定为是困难的。在这种情况下，地球上的粒子通量太低，无法检测。但是粒子在太空中通过电磁级联产生了明显的弥散伽马射线辐射通量。在分析其他源模型和暗物质模型时应考虑到这一点。中微子也是级联产生的，在能量E >10^19 eV时，级联中微子谱取决于注入谱。因此，建议利用伽马射线和中微子发射数据研究正在审议的宇宙射线源。
2019-09-24 astro-ph.HE
Lorentz invariance violation in the extragalactic propagation of ultra-high energy photons and in the development of showers in the Earth crust and atmosphere
本文研究洛伦兹不变性破坏对超高能光子在星系际传播、大气簇射及地壳相互作用中的影响，发现微小偏离即可改变截面和阈值能量，为通过高能天体物理观测检验量子引力理论提供新途径。
2025-09-18 astro-ph.HE hep-ph
Implications of Plasma Beam Instabilities for the Statistics of the Fermi Hard Gamma-ray Blazars and the Origin of the Extragalactic Gamma-Ray Background
费米在限制伽玛射线明亮耀变体的光度函数和红移演化方面起了重要作用。这包括对河外伽玛射线背景（EGRB）的谱和各向异性的限制，附近费米活动星系核（AGN）的红移分布，以及log（N）-log（S）关系的构造。基于这些，有人认为，伽玛射线亮耀变体的演化必须远远低于其他活动星系核的戏剧性。然而，这种说法的关键是假设逆康普顿级联将超过TeV的发射重新处理到费米能量范围内，大大增强了观察到的极限的强度。在这里，我们证明，在没有这样一个过程，由于，例如，致命的等离子体束不稳定性的存在，抢占级联，人口TeV明亮的耀变体，类似于类星体的演变是一致的人口的硬伽马射线耀变体观察到费米。具体地说，我们表明，一个简单的模型的性质和光度函数是同时能够再现其log（N）-log（S）的关系，本地红移分布，并在没有任何自由参数的EGRB及其各向异性的贡献。尽管硬伽马射线耀变体的人口表现出强烈的红移演化的宇宙学历史的吸积到晕的其他示踪剂中观察到的图片的自然性是可取的，这为不存在逆康普顿级联和存在的束等离子体不稳定性提供了支持。
2013-08-01 astro-ph.CO 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
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
The VHE anomaly in blazar spectra and related phenomena
最近关于河外$γ$射线传播的研究大多集中在对$γγ\rightarrow e^{+}e^{-}$吸收过程的研究（“吸收模型”）。从一个可能的异常在非常高的能量（VHE，E >100 GeV），我们简要地回顾了现有的几个偏离这个模型。VHE异常的外来解释不支持最近的工作。另一方面，星系际电磁级联发展的过程自然地解释了这些效应。我们讨论了星系际级联的现象学和电磁级联模型的主要光谱特征。我们也简要地考虑强子级联模型，它也可以解释的数据，但需要低强度的磁场周围的原始质子或原子核的来源。
2017-01-25 astro-ph.HE
Large-Scale Diffuse Intergalactic Magnetic Fields Constraints with the Cherenkov Telescope Array
在星系和星系团中观测到了$μ$ -高斯量级的磁场，这可能（至少）部分是由弱得多的原始种子场的放大引起的。这些磁场应该是由强大的银河系外流进行的，从而使银河系间介质（IGM）磁性富集。然而，对IGM中磁场的直接观测是罕见的。这次演讲将回顾如何利用伽马射线观测来约束星系际磁场（IGMF）。遥远耀变体发射的高能TeV光子可以与宇宙河外的光学/红外/微波背景光相互作用，产生电子-正电子对，并在IGM中引发电磁级联。这些级联的带电部分被IGMF偏转，从而减少了观测到的点状TeV通量，并在GeV能量范围内产生了扩展图像，这可能会被$γ$射线望远镜（费米-LAT，HESS，CTA）探测到。研究（例如，Neronov & Vovk 2010，Dolag等人2011）已经对$10^{-16} - 10^{-15} G$量级的IGMF强度和$60\%$的填充因子提出了下限。本次演讲将描述切伦科夫望远镜阵列灵敏度预计将给出的约束（CTA联盟2018）。
2018-11-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
