Robust Constraints on Dark Matter Annihilation into Gamma Rays and Charged Particles
利用银河系、仙女座星系（M31）和宇宙背景观测的伽马射线数据，我们计算了在宽范围的暗物质质量下，暗物质自湮灭截面到一些最终状态的保守上限。我们首先约束湮灭一对单能伽马射线，并表明，在一般情况下，我们的结果是不变的更广泛的湮灭谱，如果至少有几个伽马射线产生的能量在几个因素的暗物质质量。然后，我们把约束的自湮灭截面的电子-正电子对，使用伽马射线产生的内部韧致辐射校正。我们还对其他带电轻子的湮灭施加了限制。我们保守的假设，天体物理的输入，并证明我们的推导出的界限将得到加强，如果更强的假设，这些输入。
2009-08-28 astro-ph.GA astro-ph.HE
Extragalactic Inverse Compton Light from Dark Matter Annihilation and the Pamela Positron Excess
我们计算了起源于宇宙微波光子的高能电子和正电子的粒子暗物质湮灭事件中产生的向上散射在所有的红移和所有的晕河外的漫发射。我们概述了对这种发射的观测限制，并研究了它对粒子暗物质模型（包括粒子质量及其主导湮没最终状态）以及对结构形成和晕密度分布假设的依赖性。我们发现，对于低质量的暗物质模型，在X射线波段的数据提供了最严格的约束，而伽马射线能量范围探测模型具有大质量和对湮灭率，以及硬谱注入的电子和正电子。具体来说，我们指出，所有的红移，所有晕逆康普顿发射从许多暗物质模型，可能提供一个解释异常的正电子部分测量的帕梅拉有效载荷严重过度产生所观察到的河外伽玛射线背景。
2009-06-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
External Inverse-Compton and Proton Synchrotron Emission from the Reverse Shock as the Origin of VHE Gamma-Rays from the Hyper-Bright GRB 221009A
本文提出外反向激波模型，以外逆康普顿和质子同步辐射解释 GRB 221009A 的 GeV-TeV 辐射，并预测 MeV 与 TeV 光子的反相关，可由 LHAASO 数据检验。
2023-03-27 astro-ph.HE
X-Rays from Supernova Shocks in Dense Mass Loss
IIn型和相关的超新星显示了与致密的星周介质相互作用的证据，该介质产生了大部分超新星的光度。从冲击加热气体的X射线发射是至关重要的相互作用的能量学，并可以提供诊断的冲击相互作用。假设冲击波位于风中的光学深度tau_w \la c/v_s（其中c是光速，v_s是冲击波速度），则预计会出现粘性冲击，将气体加热到高温。对于τ_w \ga 1，激波处于冷却状态;在较高的密度和激波速度下，逆康普顿冷却占主导地位。尽管τ_w \ga为1，但通过发射区的光学深度为\la 1，使得逆康普顿效应不会引起显著的X射线发射。在较高的冲击波速度下，电子可能达不到与质子的能量均分。当X射线通过冷风向外移动时，较高能量的光子因康普顿降解而丢失。如果韧致辐射占主导地位的冷却和康普顿损失是小的，高能辐射可以完全photochromic震前气体。然而，热区域的逆康普顿冷却和风中的康普顿退化降低了电离通量，使得不能获得完全的光电离，并且风的光吸收进一步降低了逃逸的X射线通量。我们推测，这些效应的结合导致了低观测到的X射线通量从光学发光SN 2006 gy。
2012-02-07 astro-ph.HE
Monochromatic Gamma Rays from Dark Matter Annihilation to Leptons
研究了暗物质（DM）粒子湮灭为轻子对和包含一个或两个光子的二体末态之间的关系。我们参数化的DM相互作用与轻子的接触相互作用，并计算到单色伽马射线的环级湮灭，特别是计算的DM湮灭截面的比率为两个伽马射线与轻子对。虽然环级过程一般抑制与树级湮没成轻子相比，我们发现，一些选择的介质自旋和耦合结构导致大分支分数到伽马射线线。这一结果暗示了暗物质对AMS-02正电子过剩的贡献。我们还探讨了介质的可能性，这是收费的暗对称性下，并发现，对于这些循环级的过程中，有效场论的描述是准确的DM质量高达约一半的介质质量。
2015-07-20 astro-ph.HE hep-ph
The Contribution Of Inverse Compton Scattering To The Diffuse Extragalactic Gamma-Ray Background From Annihilating Dark Matter
除了伽马射线外，暗物质湮灭的产物还包括高能电子，这些高能电子与宇宙微波背景发生逆康普顿散射，产生弥漫的银河系外伽马射线和X射线背景。在暗物质粒子主要湮灭为电子或μ子的模型中，EGRET和COMPTEL的测量可以对湮灭截面提供重要的约束。费米伽马射线太空望远镜可能会对这种情况进行更严格的测试。
2010-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Compton-Getting origin of the large-scale anisotropy of Galactic cosmic rays
Deutsches Elektronen Synchrotron DESY（德国电子同步加速器）；Key Laboratory of Particle Astrophysics, Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所粒子天体物理重点实验室）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；TIANFU Cosmic Ray Research Center（天府宇宙线研究中心）
研究探讨了Compton-Getting效应如何影响银河宇宙射线的大尺度各向异性，并通过实验数据验证了该效应的存在与影响。
2025-11-22 astro-ph.HE
GeV-TeV gamma-rays produced by electrons in the kpc scale jet as a result of comptonization of the inner jet emission
一些射电星系被发现发射GeV-TeV的伽马射线，尽管它们的喷流相对较大的视角。我们考虑这样的大角度γ射线发射的情况下，优先产生的各向同性分布的相对论电子在千秒差距尺度喷流。这些电子使来自内部喷流的软的、非热的辐射康普顿化，该内部喷流由于其相对论运动而被波束化。根据这个模型，我们解释了最近在Cen~A发现的kpc尺度喷流的TeV γ射线辐射。有趣的是，由于逆康普顿散射过程的几何形状，来自反喷流的伽马射线发射的强度被预测为处于比来自喷流的发射更高的水平上。如果喷流和反喷流都是孪生的，也就是说，喷流和反喷流中的物理过程以类似的方式导致粒子的加速，那么这是正确的。然而，一般来说，射流和反射流可以显著不同。因此，它们对Cen~A喷流γ射线辐射的相对贡献可能变得更加复杂。调查TeV伽马射线发射沿喷流附近的射电星系与下一代望远镜的分布应提供所考虑的模型和内容的千磅级喷流的限制。
2018-11-06 astro-ph.HE
Conservative upper limits on WIMP annihilation cross section from Fermi-LAT $γ$-rays
用费米-LAT望远镜测量了高纬各向同性河外$γ$射线背景（EGB）的光谱。两个新的模型的EGB来自扣除未解决的点源和河外扩散过程，这可以解释从30%到70%的费米-LAT EGB。在假设这两个残留的EGB是完全由于暗物质（DM）粒子在星系晕的湮灭，我们得到$conservative$上限的湮灭截面\sigmav。严格的界限上可能索末菲增强的湮灭截面设置以及。最后，将{ \sigmav }成反比的WIMP速度，非常严重的限制，来自速度无关的部分的湮灭截面。
2011-12-18 astro-ph.HE hep-ph
On the Possible Asymmetry in Gamma Rays from Andromeda Due to Inverse Compton Scattering of Star Light on Electrons from Dark Matter Annihilation
本文研究仙女座星系暗物质晕上下半球伽马射线因暗物质湮灭电子对星光的逆康普顿散射而产生的不对称性，二维模型预示可能效应，复杂模型显示暗晕效应可忽略而暗盘有前景。
2023-11-09 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Positrons from cosmic rays interactions and dark matter annihilations
电子和正电子宇宙射线之谜引发了天体粒子物理学领域的一场革命。人们提出了许多假设来解释HEAT和PAMELA实验中观察到的能量大于几个GeV的正电子分数的意外上升。在这项工作中，我们研究了与暗物质湮灭和次级产生有关的正电子宇宙射线的来源。在这两种情况下，我们考虑了与暗物质物理，核物理和宇宙射线传播相关的不确定性的影响，发现最大的不确定性来自传播。我们发现，一些关键的功能，目前在正电子信号从暗物质湮灭保存，即使不确定性。此外，我们研究了在电子通量的小变化下正电子分数的稳定性，这通常被认为是已知的，我们发现，仅考虑电子通量的观测不确定性就足以显着改变正电子分数的能量范围内观察到过量。
2010-09-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
Effects of P-wave Annihilation on the Angular Power Spectrum of Extragalactic Gamma-rays from Dark Matter Annihilation
本文提出了一种估算河外伽玛射线角功率谱的形式，该角功率谱是由暗物质湮灭产生的，且具有一般速度依赖的截面。相关的密度和速度分布的暗物质被建模为一个合奏的光滑，普遍的，刚性，不相交的，球形晕的分布和普遍的属性由模拟数据的约束。我们将这种形式应用于具有p波湮灭的暗物质理论，其中相对速度加权湮灭截面为σv=a+ bv ^2。我们确定，如果b/a >> 10^6，这会显著增加伽马射线的功率。p波湮灭对角功率谱的影响与我们探索的粒子物理模型样本非常相似，这表明给定b/a的重要影响在很大程度上取决于宇宙暗物质分布。如果强p波理论中的暗物质遗迹是热产生的，湮灭伽马射线的强度会受到p波的强烈抑制，使它们难以观测。如果观测到与强p波一致的角功率谱，它可能表明早期宇宙中暗物质的非热产生。
2011-06-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Radius and magnetic field from Synchrotron-self-absorbed radio and Inverse Compton X-ray observations of Supernovae
本文从第一性原理导出了同步辐射自吸收射电和逆康普顿X射线系统的半径和磁场的简单表达式。这些表达式对于分析超新星爆炸波与致密星周物质在早期相互作用的观测结果是有用的。
2011-06-30 astro-ph.HE
Energetic $γ$-rays from TeV scale dark matter annihilation resummed
TeV尺度暗物质粒子$χ^0$的湮灭截面与电弱电荷到光子的影响，由于大的量子修正的Sudakov模型和索末菲效应。采用纯Wino模型，在电弱微扰展开的全阶求和下，计算了$χ^0χ^0\to γ+X$在最大光子能量$E_γ= m_χ$附近的半包含光子能谱，其精度达到NLL.这导致在最精确的理论预测的湮灭率的$γ$射线望远镜的光子能量分辨率的参数顺序$m_W^2/m_χ$的光子与TeV的能量。
2020-12-16 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic Rays from Dark Matter Annihilation and Big-Bang Nucleosynthesis
PAMELA和ATIC实验对宇宙射线电子和正电子通量的测量表明存在具有大湮灭截面的湮灭暗物质。我们表明，大爆炸核合成时期的暗物质湮灭影响轻元素丰度，并给出了严格的约束，这种情况下的强子湮灭的暗物质的湮灭方案。对轻子湮灭暗物质模型的限制就不那么明显了。
2009-06-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Origin of X-rays in the low state of the FSRQ 3C 273: Evidence of inverse Compton emission
我们分析了发光类星体3C 273的2.5- 10 keV X射线光谱，以及2000年至2015年期间XMM-牛顿紫外波长的同步观测。2015年观测到有史以来最低的通量水平。3C 273的连续发射通常最好用吸收幂律来描述，但在极低的状态下，K壳铁线的荧光的加入改善了拟合。我们研究的光谱演化的源在其扩展的静态，并检查之间的连接的X射线和紫外线的排放，这已经看到在一些，但不是所有的，以前的工作。我们检测到一个可能的反相关性，这两个波段在低状态的特点3C 273在此期间的大部分时间，然而，这是不存在的耀斑状态。在对3C 273的长期观测中，首次观察到了X射线光谱更亮时更硬的趋势。我们认为3C 273中的X射线发射是软UV种子光子（从活动星系核的局部环境中发射）的逆康普顿散射的结果，最有可能是在热日冕中。我们可以按照Courvoisier和Camenzind（1989）提出的风激波模型，将光谱连续谱的显著时间变化解释为康普顿化介质的光学深度变化的结果。
2017-05-08 astro-ph.HE
The Origin of Gamma-Rays from Globular Clusters
费米探测到八个球状星团的伽马射线辐射。我们认为，球状星团的γ射线辐射可能是由球状星团内MSP脉冲星风中的相对论电子/正电子与背景软光子（包括宇宙微波/遗迹光子、星团内背景星光、银河系红外光子和银河系星光）的逆康普顿散射引起的。我们发现，从47 Tuc的伽马射线光谱可以同样很好地解释由向上散射的遗迹光子，银河系的红外光子或银河系的恒星光，而从其他7个球状星团的伽马射线光谱是最好的拟合由向上散射的银河系的红外光子或银河系的恒星光。我们还发现，观测到的γ射线光度与相遇率和背景软光子能量密度的组合因子相关性更好。因此，除了标准的曲率辐射过程外，反康普顿散射也可能对费米探测到的球状星团的γ射线辐射有贡献。此外，我们还发现逆康普顿散射产生的球状星团高能光子的发射区域远大于半径大于10 pc的球状星团的核.球状星团发射的漫射射电和X射线也可以分别由同步辐射和逆康普顿散射产生。我们认为，未来的观测，包括无线电，X射线，和伽马射线的能量高于10 GeV和更好的角分辨率可以提供更好的约束模型。
2010-09-13 astro-ph.HE
Prospect for dark matter signatures from dwarf galaxies by LHAASO
大型高空空气簇射观测站（LHAASO）是下一代高能伽马射线和宇宙射线观测站，具有宽视场。它将以高灵敏度探测能量范围从300 GeV到1 PeV的伽马射线。因此，LHAASO在矮球状卫星星系（dSphs）中寻找暗物质（DM）自湮灭产生的高能γ射线是很有希望的，因为矮球状卫星星系是DM间接探测的理想目标。在这项工作中，我们调查的LHAASO DM自湮没签名的敏感性为19 dSphs，并考虑到空间DM分布的dSphs的不确定性。我们进行了联合似然分析的19 dSphs，发现LHAASO的DM湮灭截面的灵敏度将达到$\mathcal{O}(10^{-24})\sim \mathcal{O}(10^{-25})$厘米$^3$ s $^{-1}$在TeV以上的质量尺度的几个湮灭模式，这是大于典型的热遗迹截面的10至100倍。
2019-10-15 astro-ph.HE
Probing dark matter annihilation in the Galaxy with antiprotons and gamma rays
Cuoco、Korsmeier和Krämer（2017）通过分析AMS-02最近的宇宙射线反质子数据，并通过同时拟合暗物质和传播参数，考虑到宇宙射线传播的不确定性，发现了暗物质湮灭的可能线索。在这里，我们将这种分析扩展到更广泛的湮灭通道。我们发现一致的暗示，一个暗物质信号的湮没截面接近的热值和质量范围在40和130 GeV之间，这取决于湮没通道。此外，我们调查在多远的可能的信号是兼容的银河系中心的伽马射线过剩和最近的观测矮卫星星系通过执行一个联合的全球拟合，包括不确定性的暗物质密度分布。作为一个例子，我们解释我们的结果的框架中的希格斯门模型。
2017-11-06 astro-ph.HE hep-ph
Positrons in Cosmic Rays from Dark Matter Annihilations for Uplifted Higgs Regions in MSSM
我们指出，有区域的MSSM参数空间，成功地提供了一个暗物质（DM）湮没解释所观察到的正电子过剩（如PAMELA），同时仍然与所有其他数据集的协议。这样的区域（例如抬升的希格斯区域）可以通过CP奇希格斯通道通过Breit-Wigner共振实现增强的中性伴子DM湮灭为轻子。这样的区域可以给出适当的热遗迹DM丰度，DM湮灭产物与当前的反质子和伽马射线观测是兼容的。这种情况可以成功，而无需引入任何额外的自由度，超出MSSM中已经存在的自由度。
2010-03-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Bow Ties in the Sky I: The Angular Structure of Inverse Compton Gamma-ray Halos in the Fermi Sky
一般认为，在能量超过100 GeV的河外伽马射线源周围会出现扩展的逆康普顿晕。这些结果从逆康普顿散射的宇宙微波背景光子的人口的高能电子/正电子对产生的高能伽马射线湮灭在红外背景。尽管观测到高能伽马射线的衰减，但晕发射还没有被直接探测到。在这里，我们表明，在大多数情况下，这些晕预计是高度各向异性的，沿轴分布的向上散射的伽马射线定义的无线电射流的源或定向垂直于全球磁场。我们提出了一个教学推导的逆康普顿晕的角结构，并提供了一个分析的形式主义，便于模拟图像的生成。我们讨论利用这一事实的目的，探测伽玛射线晕在一组配套文件。
2016-09-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Gamma rays from Dark Matter Annihilation in Three-loop Radiative Neutrino Mass Generation Models
研究了一类具有大电弱多重态的三圈辐射中微子模型的Sommerfeld增强的暗物质（DM）湮灭为γ射线，DM质量在O（TeV）范围内.我们表明，在这个模型中，DM湮灭率变得更加突出的较大的多重态，它已经在目前运行的成像大气切伦科夫望远镜（IACTs），高能立体系统（H.E.S.S.）的范围内。此外，切伦科夫望远镜阵列（CTA），将于2030年开始运作，将提高这一灵敏度的一个因素$\mathcal{O}{(10)}$，并可能排除大部分的参数空间的辐射中微子质量模型与较大的电弱多重态。这意味着唯一可行的选择是具有最低电弱多重态（即$SU(2)_{L}$的单线态）的模型，其中DM湮灭速率未被Sommerfeld增强，因此它尚未受到H.E.S.S.的间接检测限的约束。未来的CTA
2018-02-16 astro-ph.HE hep-ph
Precision imaging of 4.4 MeV gamma rays using a 3-D position sensitive Compton camera
1-10 MeV范围内的核伽马射线线成像在医学和物理应用方面都远远没有建立起来。在质子治疗中，4.4 MeV的伽马射线从12 ^C ^* 或11 ^B ^* 的激发核发射，被认为是剂量输送和/或范围验证的良好指示器。此外，在伽马射线天文学中，4.4 MeV伽马射线是由宇宙射线在星际介质中的相互作用产生的，因此可以用来探测宇宙中的核合成。在本文中，我们提出了一个高精度的图像的4.4 MeV的γ射线所采取的新开发的3-D位置敏感康普顿相机（3D-PSCC）。为了模拟质子治疗中的情况，我们首先用70 MeV的质子束辐照水、PMMA和Ca（OH）_2，然后用HPGe探测器识别各种核谱线。4.4 MeV的γ射线构成一个宽峰，包括单逃逸峰和双逃逸峰。因此，通过将3D-PSCC的能量窗口设置为3至5 MeV，我们表明伽马射线图像急剧集中在布拉格峰附近，正如从12 ^C（p，p）12 ^C ^* 的截面中的最小能量阈值和尖锐峰轮廓所预期的那样。
2018-05-16 astro-ph.HE astro-ph.IM
Polarized gamma rays from dark matter annihilations
在本文中，我们探讨了银河系中心暗物质湮灭产生的线偏振伽马射线信号的可能性。考虑中性弱相互作用大质量粒子，极化γ射线信号可以通过具有倒极矩的Majorana费米子的二分量暗物质模型来实现。我们讨论了银河系中心暗物质费米子的自旋排列，并估算了暗物质湮灭中末态电磁辐射的强度和极化率。对于低质量的暗物质，亚GeV能量的光子通量可以在当前X射线偏振仪可检测的水平上偏振。根据末态费米子与DM的质量比，质量阈值处的极化度可以达到$70\%$甚至更高，为我们在未来的伽马射线极化实验中探测暗物质的本质提供了新的工具。
2018-06-28 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic rays from annihilation of heavy dark matter particles
该研究提出重稳定费米子暗物质由$R^2$引力标量子衰变产生且质量略低于标量子质量一半的假设，论证其可匹配观测暗物质密度，并证明其在多种天体环境中的湮灭能解释标准机制无法解释的超高能宇宙射线起源。
2024-05-21 astro-ph.HE hep-ph
Inverse Compton X-rays from Giant Radio Galaxies at z~1
我们报告的XMM-牛顿观测三个FR II射电星系的红移在0.85和1.34之间，这表明在射电叶内的扩展扩散X射线发射，可能是由于逆康普顿上散射的宇宙微波背景。在此假设下，通过频谱拟合与档案VLA射电观测，我们得到了一个独立的估计磁场在射电瓣的3C 469.1，并比较它与均分值。我们发现这两个估计之间的一致性，只要在粒子的能量分布的周转发生在一个洛伦兹因子超过~ 250。我们确定的相对论粒子的总能量在所有三个源的无线电发射波瓣的范围在3e 59和8 e59尔格之间。这些X射线源的原子核是强吸收的活动星系核。
2009-09-23 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining the monochromatic gamma-rays from dark matter annihilation by the LHC
在CMS和ATLAS中安装的前向探测器使LHC成为一个有效的光子-光子对撞机。通过光子发射的束质子的弹性散射，可以通过在前向探测器中标记完整的质子来识别，通过光子-光子湮灭提供了新粒子的中心产生的强大诊断。在这封信中，我们研究了暗物质粒子的中心产生和大型强子对撞机限制这一过程的截面的潜力。由于交叉对称性，这个极限可以立即用来限制暗物质湮灭中单色伽马射线的产生，这是间接暗物质搜索中正在调查的确凿信号。我们表明，在大型强子对撞机的积分亮度$\mathcal{L}=30~{\rm fb}^{-1}$在质心能量$\sqrt{s}=$ 13 TeV，暗物质质量$\sim (50-600)$ GeV，一个模型无关的约束暗物质湮灭的横截面上的单色伽马射线在同一数量级的当前费米-LAT和未来的限制CTA，可以得到。
2016-11-28 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Reconstructing Dark Matter Properties via Gamma-Rays with Fermi-LAT
我们研究的费米-LAT仪器识别粒子暗物质属性的质量，湮灭截面和湮灭通道，从银河系中心的伽马射线观测的能力。对于潜在的暗物质信号，除了考虑暗物质湮灭产生的瞬发γ射线通量外，还考虑了暗物质湮灭产生的电子和正电子在星际光子背景下的逆康普顿散射产生的γ射线通量。我们表明，在湮灭为e^+ e^-和mu^+ mu^-对的情况下，这种贡献的增加是至关重要的。除了弥漫的银河系和河外背景，我们还考虑了费米探测到的高能伽马射线点源的完整目录。研究了不同暗物质湮灭通道之间简并度的影响。我们发现，暗物质质量低于200 GeV和典型的热湮灭截面，它将有可能获得严格的界限上的暗物质属性。
2010-12-01 astro-ph.HE hep-ph
Search for right-handed neutrinos from dark matter annihilation with gamma-rays
标准模型的几个扩展包含了GeV-TeV质量范围内的右手中微子。由于它们与活跃中微子的混合，它们可能会在宇宙学、中微子物理学和对撞机研究中产生新的效应。此外，右手中微子还可以作为暗物质湮灭的最终状态出现，这对暗物质间接探测搜索具有重要意义。在本文中，我们使用费米大面积望远镜（矮球状星系的6年观测）和H.E.S.S.（对银河系中心的10年观测）来限制暗物质湮灭为右手中微子。我们考虑质量在10 GeV和1 TeV之间的右手中微子，包括两体和三体衰变，推导出暗物质湮灭率的界限，$\langle σv\rangle$，作为暗物质质量的函数。我们的结果表明，特别是，热暗物质湮灭截面，$3\times 10^{-26}\, {\rm cm^3 s^{-1}} $，右手中微子被排除的暗物质质量小于$200$ GeV。
2017-10-13 astro-ph.HE hep-ph
Monoenergetic Gamma-Rays from Non-Minimal Kaluza-Klein Dark Matter Annihilations
我们在一个非最小的宇宙额外维度模型中研究了由Z玻色子的第一个卡鲁扎-克莱因激发态Z^1组成的暗物质湮灭产生的单能伽马射线信号。非阿贝尔Z^1规范玻色子的自相互作用产生了大量费曼图，而阿贝尔规范玻色子B^1的湮灭则不存在这些费曼图，而阿贝尔规范玻色子B^1是标准的卡鲁扎-克莱因暗物质候选者。我们发现Z^1的湮灭率确实比B^1大得多。尽管遗迹密度计算表明Z^1的质量应该大于B^1的质量，但预测的单能伽马通量在同一数量级。我们将我们的结果与现有的实验极限以及未来的灵敏度进行比较，对于图像空气切伦科夫望远镜，我们发现已经达到了适度大的提升因子的极限。探测的现实前景取决于实验能量分辨率。
2012-04-25 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on the dark matter annihilation scenario of Fermi 130 GeV $γ$-ray line emission by continuous gamma-rays, Milky Way halo, galaxy clusters and dwarf galaxies observations
最近有报道称，在费米大天区望远镜观测数据中，银河系中心可能存在$\sim 130$ GeV的单色$γ$射线辐射，这可能与暗物质（DM）湮灭有关。在这项工作中，我们进行了全面的检查的一致性的结果与DM湮灭的情况下，使用3.7年的费米观测的内星系，星系晕，星系团和矮星系。发现的结果如下。1)非常强的约束DM湮灭成连续的$γ$ -射线从银河系中心设置，这是严格的“自然”规模假设DM的热冻结。这样的限制对DM模型解释谱线发射设置了很强的约束。2)在费米数据中没有发现来自星系晕的线发射，并且线发射上的约束与DM湮灭解释的来自内星系的$\sim 130$ GeV线发射略微一致。3)没有线发射的星系团和矮星系的检测，虽然可能的浓度的光子从集群在120-140 GeV的揭示。来自星系团和矮星系的约束是弱的，与DM湮灭方案解释的$\sim 130$ GeV的线发射是一致的。
2012-11-07 astro-ph.HE hep-ph
The TeV Cosmic-Ray Anisotropy from Local Dark Matter Annihilation
几个实验已经报道了TeV的天空中有过量宇宙射线的区域。在这里，我们考虑的可能性，多余的宇宙射线是来自附近的暗晕中的暗物质湮灭。我们提供的动机，暗物质的来源过剩，并表明，暗物质湮灭可以自然地产生宇宙射线的各向异性，而不需要外来的暗物质模型。我们表明，宇宙射线过剩的可行的暗物质的解释是一致的反质子，正电子和伽马射线的电流测量。此外，我们表明，观测到的各向异性的暗物质的解释预测检测在几个宇宙射线通道的下一代实验。
2013-07-24 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Constraints on the Sommerfeld-enhanced dark matter annihilation from the gamma rays of subhalos and dwarf galaxies
银河系暗物质晕的子结构，如暗物质晕和矮星系具有非常低的速度色散，这使得它们在约束的情况下，夏眠增强的暗物质湮灭有用。利用Eddington公式和NFW密度剖面计算了暗物质晕子结构中暗物质粒子的速度分布。我们将索末菲增强s波暗物质湮灭对γ射线通量的影响参数化为索末菲增强J因子，并计算了15个已知矮球状星系的J因子。利用非关联点源的Fermi-LAT 3FGL数据和暗物质晕下分布的N体模拟结果，导出了Sommerfeld增强下暗物质湮灭截面的上限.类似的上限来自于矮球状星系的费米-LAT伽马射线数据。我们发现，在一个广泛的区域的参数空间，约束可以是几个数量级更严格的情况下，没有索末菲增强。对于暗物质湮灭主要为$e^+e^-$、$μ^+μ^-$、$τ^{+}τ^{-}$和$b\bar b$的情况，对于质量低于约1 TeV的暗物质，这些约束可以排除热残余暗物质。
2018-03-30 astro-ph.HE hep-ph
Accurate Inverse-Compton Models Strongly Enhance Leptophilic Dark Matter Signals
本研究针对TeV尺度轻子型暗物质湮灭的宇宙线$e^+e^-$能谱分析，将逆康普顿散射建模为随机过程而非连续过程，发现暗物质质量附近的$e^+e^-$流强约为连续模型的2倍，显著提升了重暗物质湮灭信号的可探测性。
2023-11-06 astro-ph.HE hep-ph
Compton-induced HE -- VHE $γ$-rays from pair cascade emissions in the SEDs of radio galaxies: NGC 1275
University of Johannesburg（约翰内斯堡大学）；The George Washington University（乔治华盛顿大学）；National Institute for Theoretical and Computational Sciences（国家理论与计算科学研究所）
本研究用蒙特卡洛模拟喷流γ射线在磁化AGN环境中的对级联辐射，拟合NGC 1275的SED，发现随机级联可重现宽带谱，并揭示吸积盘与BLR光子作用及磁场对级联谱的影响。
2026-09-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Gamma rays and neutrinos from dark matter annihilation in galaxy clusters
研究了星系团中暗物质湮灭产生的$γ$射线和中微子辐射.在Fermi-LAT运行约一年后，观测到几个具有严格GeV $γ$射线发射上限的星系团。我们使用这些集群的费米-LAT上限来约束DM模型参数。我们发现，在冷DM（CDM）方案中预测的分布有子结构的DM模型受到Fermi-LAT $γ$射线数据的强烈约束。特别是对于可能解释PAMELA/Fermi-LAT/HESS发现的$e^{\pm}$过剩的轻子湮灭情形，对子结构最小质量的约束是$10^2-10^3$ M $_{\odot}$水平，这比CDM图中预期的要大得多，但与暖DM情形一致.我们进一步研究了IceCube探测团簇中微子的灵敏度。发现中微子探测比$γ$ -射线探测困难得多。只有对于非常重的DM（$\sim 10$ TeV）和相当大的线中微子分支比，中微子灵敏度才能与$γ$射线的灵敏度相媲美。
2010-06-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Prospects for indirect MeV Dark Matter detection with Gamma Rays in light of Cosmic Microwave Background Constraints
质量在MeV范围内的暗物质粒子的自湮灭可以通过瞬发或二次辐射产生伽马射线。然而，这种轻暗物质粒子的湮灭率受到宇宙微波背景（CMB）数据的严格限制。在这里，我们探讨了发现兆电子伏暗物质湮灭与未来兆电子伏伽马射线望远镜考虑到最新的和未来的CMB的限制的可能性。我们研究了最佳能量窗口作为主导湮没末态的函数。我们认为这两个（保守）的情况下，矮球状星系天龙座和（更乐观）的情况下，银河系中心。我们发现，对于某些通道，包括那些与一个或两个单色光子（S）和一个或两个中性π介子（S），一个可检测的伽马射线信号是可能的，为两个目标正在考虑，并与CMB约束兼容。然而，对于其他湮灭通道，包括所有轻子湮灭通道和两个带电π介子，CMB数据排除了任何重要的暗物质湮灭信号，在未来的MeV伽马射线望远镜从矮星系，但可能不是银河系中心。
2017-08-22 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Gamma-Rays from Positron Annihilation
SPI在INTEGRAL上提供了我们银河系星际介质中正电子湮灭发射的光谱和天空图。从高分辨率的光谱中，我们了解到一个温暖的，部分电离的介质是观测到的伽马射线的起源地。伽马射线发射图显示了更广泛的天体物理学主题的一个主要难题，因为它由一个明亮且延伸的明显球形发射区域主导，该区域位于银河系中心。直到最近才用SPI检测到银河系的圆盘。这可以被视为证实了早期的预期，即正电子应该主要来自分布在整个银河系平面的核合成源，这些核合成源产生富含质子的不稳定同位素。但是，正电子还有其他可能的来源，其中包括类星体和吸积双星，如微类星体。SPI的结果也可能被解释为暗示，这些在银河系尺度上比以前认为的更重要的正电子源，在平面上，因此也在银河系的凸起。这是试图理解银河系中心区域发出的异常明亮的辐射的一部分，否则也可以解释为银河系引力阱中暗物质湮灭的第一个相当直接的探测。INTEGRAL具有独特的潜力，通过其成像光谱学的能力，揭示了正电子天体物理学的各个方面。
2009-06-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Extragalactic and galactic gamma-rays and neutrinos from annihilating dark matter
我们描述宇宙伽马射线和中微子信号的暗物质湮灭，解释如何互补的这些信号提供额外的信息，如果可观察到的，可以启发粒子性质的暗物质。这是讨论的背景下，利用单独的银河系和河外的信号分量，使用球形晕模型分布的暗物质。我们的讨论与粒子物理学的标准模型的超对称扩展。我们考虑最小超对称标准模型（MSSM），其中中微子和γ射线都是由湮灭产生的。我们还考虑了一个规范的B-L，重子数减去轻子数，MSSM的扩展，其中湮灭可以是纯粹的重右手中微子。我们比较了这些信号的银河系和河外的组成部分，并得出结论，目前还不清楚哪一个可能占主导地位时，看银河平面。为了回答这个问题，我们必须了解晕子结构对湮没信号的贡献。我们发现，不同的理论与不可区分的伽玛射线信号可以区分的中微子信号。由于星系中心有丰富的天体物理源，因此很难观测到伽马射线湮灭信号;但是如果可以在宇宙射线产生的大气中微子上方观测到湮灭中微子，那么来自那里的湮灭中微子就不会那么隐蔽了。
2011-11-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Extragalactic diffuse gamma-rays from dark matter annihilation: revised prediction and full modelling uncertainties
最近的高能量数据从费米-LAT的弥漫伽马射线背景已被用来设置之间的最佳约束湮灭TeV冷暗物质的候选人。为了评估这些限制的鲁棒性，我们重新审视和更新的各向同性河外伽玛射线强度的计算从暗物质湮灭。质量为$\geq10^{10}\,M_{\odot}$的晕的发射提供了预测强度的鲁棒下限。包括较小的光晕（其性质是从其较高质量的对应物推断的）在内的强度通常高5倍，而来自subhalos的增强产生额外的因子~1.5。我们还对所有成分的不确定性进行了排名，并为它们提供了详细的误差预算。总的来说，我们的基准强度比Fermi-LAT合作在其最新分析中得出的基准强度低5倍。这表明对河外暗物质湮灭的限制可以放宽相同的系数。我们还计算了自相互作用的暗物质在大质量晕的预期强度，并发现发射减少了3倍相比，无碰撞对应。CLUMPY代码的下一个版本将提供所有必要的工具来重现和简化未来对该预测的改进。
2018-02-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
Clumpiness enhancement of charged cosmic rays from dark matter annihilation with Sommerfeld effect
本文详细研究了由于暗物质分布的不均匀性而导致的暗物质湮灭为反质子和电子/正电子的助推因子，并考虑了索末菲效应.人们认为索末菲效应如果存在的话，在亚结构中会更显著，因为它们比宿主晕更冷，并且可能导致更大的助推因子。我们给出了一个完整的计算的基础上最近的N体模拟的助推因子。三个典型的情况下，索末菲效应，非共振，中度共振和强共振的情况下被认为是。我们发现，对于非共振和中等共振情况，由于索末菲效应的饱和行为，索末菲效应引起的子结构增强效应非常小（$\sim \mathcal{O}(1)$）。对于强谐振情况，提升因子通常小于$\sim \mathcal{O}(10)$。然而，在一些非常极端的情况下，采用DM分布来给出最大的湮灭，增强因子可以达到$\sim 1000$。文中还讨论了子结构分布的不同实现方式对增强因子的影响。
2009-11-16 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on the dark matter annihilation from Fermi-LAT observation of M31
γ射线是探测宇宙中暗物质粒子的一种很好的手段。利用7.5年的Fermi-LAT第8次观测资料，寻找仙女座星系（M31）方向的DM湮灭信号。与Pshirkov等人（2016）类似，我们发现，如果只考虑远红外辐射追踪的银盘，则存在来自M31方向的剩余过量辐射。添加点状源将有效地改善拟合，尽管如果添加诸如均匀盘或两个气泡之类的扩展组件，则可以发现额外的轻微改善。以远红外圆盘加点源为背景模型，在数据中搜索DM湮灭信号。我们发现，在夸克末态的主晕中，10 s GeV质量的DM湮灭辐射与星系的辐射之间存在很强的简并。然而，所需的DM湮灭截面约为$10^{-25}-10^{-24}$ cm $^3$ s $^{-1}$，数量级大于矮球状星系观测的限制，表明发射的非DM起源。如果考虑到DM subhalos，简并性被破坏。当考虑DM subhalos的增强，DM模型参数的约束是可比的（或略弱于）从人口的矮球状星系。我们还讨论了由DM湮没引起的电子/正电子的逆康普顿散射分量。对于第一次，我们包括一个能量依赖模板的逆康普顿发射（即，模板立方体）在数据分析中考虑带电粒子的扩散效应。我们发现一个显着的改善后，考虑逆康普顿发射的DM粒子在高质量范围内的约束。
2016-11-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
$γ$ rays from in-flight positron annihilation as a probe of new physics
本研究利用正电子飞行中湮灭产生的$γ$射线，结合空间望远镜观测数据，对亲电子弱相互作用粒子等新物理候选体设定了更严格的约束，证明该方法是新物理研究的有效探针。
2024-05-14 astro-ph.HE hep-ph
A 3D Monte Carlo calculation of the inverse Compton emission from the Sun and stars in presence of magnetic and electric fields
本文提出一种三维蒙特卡罗方法，用于在磁场和电场存在时计算太阳及恒星的各向异性逆康普顿发射，并给出太阳的预测结果。
2025-05-23 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Inverse-Compton Emission from Clusters of Galaxies: Predictions for ASTRO-H
几个星系团的内部介质中存在着大规模的弥散同步辐射区域，称为射电晕和遗迹，这表明星系团中存在磁场和相对论电子。这些相对论性电子也应该通过反康普顿散射从宇宙微波背景光子中发射X射线。这种非热的X射线成分的检测，与无线电测量一起，将允许清楚地从相对论电子分布中分离出磁场，因为逆康普顿发射与星团中的磁场无关。然而，到目前为止，还没有从任何星系团中最终检测到非热X射线。在本文中，第一次，我们模拟的同步辐射和逆康普顿辐射的所有集群托管无线电晕和遗物，可以确定的光谱指数。我们提供的体积平均磁场的限制，通过与目前的X射线测量比较。然后，我们估计的最大体积平均磁场，这将允许检测逆康普顿硬X射线的ASTRO-H卫星。我们发现几个星系团是ASTRO-H检测其逆康普顿发射的良好目标，特别是对应于射电遗迹的发射，并提出了ASTRO-H可以测试$\ge1$ ~ $μ$ G的有希望的目标列表磁场。我们的结论是，未来的硬X射线观测已经运行的NuSTAR和即将推出的ASTRO-H绝对有可能揭示长期寻求的非热硬X射线发射星系团。
2015-06-23 astro-ph.CO astro-ph.HE
Galactic Center Excess in Gamma Rays from Annihilation of Self-Interacting Dark Matter
费米-LAT望远镜的观测发现，银河系中心有一个显著的$γ$射线过剩。在银河系矮球状星系的方向上还没有探测到类似的信号。此外，天文观测表明矮星系和其他暗星系的密度比最简单的冷暗物质模型预测的要小。我们发现，一个自相互作用的暗物质模型与粒子质量约50 GeV湮灭的介质负责强自相互作用可以同时解释所有三个观测。介质必然是不稳定的，它的质量必须低于约100兆电子伏，以降低暗星系的密度。如果介质衰变为电子-正电子对，其截面与热残余值的数量级相同，那么我们发现这些对可以上散射星际辐射场，并产生观测到的$γ$射线过剩。我们表明，这个模型是兼容的所有当前的约束和突出的可检测的签名独特的自相互作用的暗物质模型。
2015-01-14 astro-ph.HE hep-ph
Search for Dark Matter Annihilation to gamma-rays from SPT-SZ selected Galaxy Clusters
本文利用16年Fermi-LAT数据对350个SPT-SZ星系团开展1–300 GeV暗物质湮灭搜寻，发现SPT-CL J2021-5257有约3σ信号，但该信号与矮椭球星系限制矛盾，并给出最严格的WIMP湮灭截面上限。
2024-09-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining Dark Matter Properties with Gamma-Rays from the Galactic Center with Fermi-LAT
我们研究的费米-LAT仪器上的费米任务约束粒子暗物质的属性，作为湮灭截面，质量和分支比占主导地位的湮灭通道，从银河系中心的伽马射线观测的能力。除了瞬发γ射线通量，我们还考虑了暗物质湮灭中产生的电子/正电子通过星际光子背景的逆康普顿散射对γ射线信号的贡献，这在暗物质湮灭为mu+mu-和e+e-对的情况下是至关重要的。我们研究了信号对不同参数的依赖性，如观测区域、密度分布、暗物质模型的假设和传播模型中的不确定性。我们还显示了在伽马射线背景中包含20%的系统不确定性的影响。如果费米-LAT是能够区分一个可能的暗物质信号从大的伽马射线背景，我们表明，对于暗物质质量低于200 GeV，费米-LAT将可能能够确定暗物质的性能具有良好的精度。
2012-02-27 astro-ph.HE hep-ph
Gamma-rays From Warm WIMP Dark Matter Annihilation
弱相互作用大质量粒子（WIMP）通常作为冷暗物质的候选者，然而当它以非热的方式产生时，它的行为就像温暖的暗物质。在本文中，我们研究的$γ$射线的性质，从湮灭的WIMP暗物质在我们自己的银河系晕的高分辨率$N$体模拟的银河系暗物质晕，假设不同的性质的WIMP。由于大的自由流长度在温暖的WIMP的情况下，暗物质晕的子结构内容是显着不同的冷WIMP对应物，导致不同的预测$γ$射线信号从暗物质湮灭。我们通过比较预测的$γ$ -射线信号从温暖的WIMP湮灭的冷WIMP来说明这些。显着的差异，从subhalo的天空图和两个WIMP模型之间的统计特性进行了演示。由于暖WIMP情景下非热产生机制的潜在增强截面，银河系中心可能是间接探测暖WIMP到矮星系的优先点，这可能不同于冷暗物质情景。作为一个具体的例子，我们考虑了超对称模型中的非热产生中性伴子，并讨论了用费米$γ$射线望远镜探测温WIMP的可能性。
2012-11-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Neutralino dark matter annihilation to monoenergetic gamma rays as a signal of low mass superstrings
我们考虑扩展的标准模型的基础上开放弦结束的D-膜，其中规范玻色子和它们相关的gauginos存在作为字符串连接到堆栈的D-膜，和手征物质存在作为字符串之间的交叉D-膜拉伸。在基本弦尺度在TeV范围内并且理论弱耦合的假设下，我们研究了可以观察到中性伴子暗物质湮灭信号的超对称模型。特别是，我们构建了一个模型，一个超对称的R-对称违反（但R-宇称守恒）的有效拉格朗日，允许s波湮灭的中性伴子，一旦高金诺获得质量通过一个未指明的机制。该模型产生了类比诺中性伴子（与测得的遗迹丰度），湮灭到一个伽马-伽马的最终状态与大量的分支分数（~ 10%），这是数量级大于最小的超对称标准模型。伽马射线望远镜可以观测到非常明亮的伽马射线谱线。
2009-12-04 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
First Limits on the Dark Matter Cross Section with the HAWC Observatory
高海拔水切伦科夫伽马射线观测站是一个对100 GeV - 100 TeV伽马射线和宇宙射线敏感的宽视场观测站。HAWC天文台还对各种间接寻找暗物质湮灭的方法很敏感，包括来自扩展的暗物质源的湮灭、来自暗物质湮灭的弥散伽马射线发射以及来自不发光的暗物质晕的伽马射线发射。矮球状星系是间接探测暗物质最有希望的一类天体。预计这些天体的伽马射线来源很少，但暗物质含量很高，使它们成为用伽马射线间接探测暗物质的理想候选者。在这里，我们提出的湮灭截面的HAWC视野内的14个矮球状星系的独立限制，以及他们的组合限制。这些是使用HAWC收集的数据对湮没截面的第一个限制。
2015-10-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
An Electron-Tracking Compton Telescope for a Survey of the Deep Universe by MeV gamma-rays
MeV γ射线的光子成像由于背景大、图像不清晰而存在严重困难，其原因是探测中康普顿散射的物理参数确定不完整，缺乏反冲电子的方向信息。最近在MeV波段的主要飞行任务/仪器是康普顿伽马射线观测台/COMPTEL，它是康普顿照相机（CC），只探测到了$\sim30$持久源。它与GeV波段的$\sim$ 2000源形成鲜明对比。在这里，我们报告的电子跟踪康普顿相机（ETCC）的性能，并证明它有一个很好的潜力，以突破这一停滞在MeV的伽玛射线天文学。ETCC通过测量3-D反冲电子径迹提供康普顿散射的所有参数，然后恢复在CC中丢失的散射面偏差（SPD）。的能量损失率（dE/dx），其中CC无法测量，也得到了，并发现确实有助于减少背景下类似的空间条件下。因此，伽马检测的重要性提高了几倍。另一方面，SPD是定量确定点扩散函数（PSF）的必要条件。对于反冲电子的多次散射，SPD的分辨率提高到接近理论极限。有了这样一个良好确定的PSF，我们证明了第一次，它是可能的，以提供可靠的灵敏度在康普顿成像，而不利用优化算法。因此，这项研究突出了CC的根本弱点。相反，我们证明了ETCC在1 MeV下达到低于$1\times10^{-12}$ erg cm $^{-2}$ s $^{-1}$的灵敏度的可能性。
2015-08-04 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
