Dark Matter in Dwarf Spheroidal Galaxies and Indirect Detection: A Review
在过去的十年中，以矮球状星系（dSphs）为目标的间接暗物质搜索迅速成熟。这是因为大量增加的动态数据集从dSphs，新的dSphs已被发现，和操作的费米-LAT和许多地面伽玛射线实验。在这里，我们回顾了已被用来确定dSph暗物质分布的分析方法，特别是“J因子”，比较和对比它们，并详细说明了仍然影响分析的潜在系统学。我们讨论了改善暗物质分布测量的前景，以及这些如何与未来的间接暗物质搜索相互作用。
2018-05-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Model-independent constraints on dark matter annihilation in dwarf spheroidal galaxies
我们提出了一个一般的，独立于模型的形式主义，用于确定通过暗物质湮灭，适用于任何一组关于暗物质粒子物理学或天体物理学的假设在矮球状星系的光子生产的界限。作为一个例子，我们分析了费米大面积望远镜的伽马射线数据，以约束各种非标准的暗物质模型，其中几个以前没有在矮星系搜索的背景下进行过研究。
2018-05-24 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Constraints on 3.55 keV line emission from stacked observations of dwarf spheroidal galaxies
最近的几项工作报道了在3.55 keV处探测到一条未识别的X射线线，这可能归因于星系团晕和M31星系中暗物质（DM）粒子的衰变。我们分析了所有公开的XMM-牛顿数据的矮球状星系，以测试可能的DM起源的线。矮球状星系具有很高的质光比，而且它们的星际介质不是漫射X射线的发射源，因此它们有望提供最干净的DM衰变线信号。我们的分析表明，在矮星系的堆叠光谱中没有证据表明存在该线。它排除了Bulbul等人（2014）在4.1 sigma水平上报告的3.5 keV线的无菌中微子DM衰变起源，该水平是在选定矮星系方向上银河系DM柱密度的标准假设下，以及在3.2 sigma水平上假设银河系DM柱密度最小。我们的分析仍然与Boyarsky等人（2014）对无菌中微子DM参数的估计一致，因为它具有更大的不确定性。然而，他们估计的混合角的中心值与我们在3.4sigma（2.5sigma）水平假设的平均（最小）银河DM柱密度的矮椭球数据不一致。作为我们的分析的副产品，我们提供了更新的上限，在2和20千电子伏之间的质量范围内的无菌中微子DM的混合角。
2015-09-09 astro-ph.HE hep-ph
Searching for Dark Matter Annihilation from Milky Way Dwarf Spheroidal Galaxies with Six Years of Fermi-LAT Data
银河系的矮球状卫星星系（dSphs）是已知的暗物质（DM）占主导地位的天体之一。我们报告的伽马射线观测银河系dSphs的基础上6年的费米大面积望远镜的数据处理与新的通行证8事件级分析。没有dSphs显着检测到的伽马射线，我们提出了上限的DM湮灭截面从15 dSphs的组合分析。这些约束是最强和最强大的日期和谎言低于规范的热遗迹截面DM质量$\lesssim$ 100 GeV通过夸克和$τ$ -轻子通道湮灭。
2015-11-03 astro-ph.HE hep-ex
Constraining branon dark matter from observations of the Segue 1 dwarf spheroidal galaxy with the MAGIC telescopes
我们提出了第一次搜索的签名膜世界的额外的维暗物质（DM）在非常高的能量伽马射线波段通过仔细观察矮球状星系Segue 1的主要大气伽马成像切伦科夫（MAGIC）望远镜系统。branon是新的自由度，出现在灵活的膜世界模型中：它们是弱相互作用的大质量粒子和自然的DM候选者。地面伽马射线望远镜MAGIC可以通过观测DM湮灭成标准模型粒子的次级产物，间接探测到多TeV质量范围内的branon DM。在没有信号的情况下，我们把约束的branon DM参数空间使用的分箱似然分析的近160小时的深曝光的Segue 1矮球状星系的MAGIC望远镜。我们对热平均湮没截面的最严格限制（在$95\%$置信水平下）对应于branon质量为$ \sim 0.7~\text{TeV}$的$ \langle σv \rangle \simeq 1.4 \times 10^{-23}~\text{cm}^{3}\text{s}^{-1} $。
2022-01-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
White Dwarfs in Dwarf Spheroidal Galaxies: A New Class of Compact-Dark-Matter Detectors
最近的调查发现了一群微弱的超新星，被称为富钙间隙瞬变，推测起源于白矮星的爆炸点火。除了其独特的光谱和光度外，这些超新星还具有不寻常的空间分布，并且主要发现于距离其假定的宿主星系很远的地方。我们发现，富钙间隙瞬变的位置很好地匹配周围的大星系的矮球状星系的分布，按照暗物质的相互作用诱导低质量的白矮星之间的热核爆炸，否则可能难以点燃与标准的恒星或二进制演化机制的情况。解释观测到的事件率的一个合理的候选者是质量超过$10^{21}$克的原始黑洞。
2022-10-31 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
X-ray Sources in the Dwarf Spheroidal Galaxy Draco
本文给出了天龙座（Draco）的87~ks \emph{XMM-Newton}观测数据的光谱分析。在大约35个强大的X射线源检测，我们把我们的注意力集中在最亮的这些来源，我们报告X射线和多波长参数。虽然大多数源表现出与活动星系核一致的性质，但很少有源具有LMXB和CV的特征。我们的分析提出了限制人口的X射线源与$L_X>3\times10^{33}$ ~erg~s $^{-1}$在天龙座表明，没有积极吸积BH和NS二进制文件。然而，我们发现4个来源，可能是LMXB/CV在静态与天龙座。我们还将限制中心黑洞的光度和暗物质衰变信号约3.5千电子伏。
2016-02-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraints on dark matter annihilation in dwarf spheroidal galaxies from low frequency radio observations
我们提出的第一个观测限制的预测同步信号的粒子暗物质湮灭模型在矮球状星系在射频低于1 GHz。我们使用默奇森宽场阵列（MWA）和巨型米波射电望远镜（GMRT）的调查数据的组合，以寻找从14个矮球状星系的漫射无线电发射。对于1 $μG$的原位磁场和扩散系数的任何合理值，我们的限制不约束任何暗物质模型。然而，对于更强的磁场，我们的数据可能会提供与伽马射线和宇宙射线观测的现有限制相当的限制。对升级后MWA的灵敏度的预测表明，暗物质粒子质量高达$\sim$ 1.6 TeV（1 TeV）的模型可能会受到2 $μG$（1 $μG$）磁场的约束。虽然未来低频平方公里阵列（SKA）的更深限制将挑战大型强子对撞机寻找暗物质粒子，但MWA为低频SKA提供了宝贵的第一步。
2019-07-01 astro-ph.HE hep-ph
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
The quest for dark matter in dwarf spheroidal galaxies with the Cherenkov Telescope Array
矮球状星系是最好的环境之一，可以用切伦科夫望远镜间接搜索来自暗物质自相互作用（湮灭或衰变）的$γ$射线信号进行研究，由于它们的接近和可忽略的背景辐射。我们提出了新的暗物质的数量-即天体物理因子$J$和$D$ -在矮星系晕通过MCMC牛仔裤分析其亮度和运动学数据。这些因素对于测试下一代$γ$射线仪器（如切伦科夫望远镜阵列）在探测天文环境中的暗物质信号或限制暗物质物理参数（粒子质量和寿命，湮灭截面）方面的性能非常重要。
2019-01-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Extracting limits on Dark Matter annihilation from gamma-ray observations towards dwarf spheroidal galaxies
矮球状星系是暗物质占主导地位的天体之一，这使得它们成为寻找暗物质湮灭信号的一系列目标。伽马射线天文学的最新发展，最重要的是费米-LAT仪器的发射，使这些目标受到关注。然而，没有明确的过量伽马射线已被证实从这些目标，导致一些最严格的限制暗物质湮灭从间接搜索。在从矮球状星系中提取极限时，适当地考虑所有相关的不确定性是非常重要的。这些问题包括矮椭球体的暗物质分布特性和其背景的不确定性。我们重新审视了暗物质湮灭的极限，从伽玛射线研究一组附近的矮球状星系，我们有很好的理解，在暗物质分布的不确定性。对于这些目标，我们执行和比较结果的替代方法提取的背景伽马射线通量。这提供了一种方法来区分暗物质湮灭目标，那些可以给出强大的约束。最后，我们提出了我们最严格的限制暗物质湮灭，这只来自目标，确保准确理解的伽马射线背景和暗物质分布的不确定性。
2012-11-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Structure Formation Models Weaken Limits on WIMP Dark Matter from Dwarf Spheroidal Galaxies
在晕子结构中形成的矮球状星系对暗物质湮灭提供了严格的限制。现代巡天发现的许多超暗矮星对这些限制做出了重大贡献。目前，由于缺乏丰富的恒星运动学数据，超暗区的密度分布参数通常采用无信息的先验假设。基于半解析模型的暗物质subhalos和他们的连接到卫星星系，我们提出了更多的信息和现实的卫星先验。我们表明，我们的卫星先验导致的湮灭率的限制，是2和7之间的一个因素，比在非信息先验弱。因此，对于质量为$\lesssim 40$ GeV的暗物质，热遗迹截面最多只能从矮球状体数据中排除（概率为95%），假设湮灭为$b\bar{b}$。
2020-08-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining branon dark matter from observations of the dwarf spheroidal galaxies with the MAGIC telescopes
利用MAGIC（Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov）望远镜系统对矮球状星系Segue~1进行观测，首次在甚高能γ射线波段进行了branon暗物质（DM）研究。branon是一种新的自由度，出现在柔性膜世界模型中，对应于膜涨落。它们表现为弱相互作用的大质量粒子，是自然的DM候选者。在Segue~1数据中没有γ射线信号的情况下，我们通过使用分箱似然分析对branon DM参数空间施加约束。我们对热平均湮灭截面的最大限制（在$95\%$置信水平下）对应于$ \langle σv \rangle \simeq 1.4 \times 10^{-23}~\text{cm}^{3}\text{s}^{-1} $，其branon DM质量为$ \sim 0.7~\text{TeV}$。
2022-05-14 astro-ph.CO astro-ph.HE
Photon and neutrino fluxes from spheroidal dwarf galaxies in a decaying DM model
Universidad Autónoma del Estado de Hidalgo（伊达尔戈自治大学）
本文研究了衰变暗物质模型及其间接探测信号，计算了银河系及14个矮球状星系中光子和中微子通量，并探讨了在特定参数空间中信号的可观测性。
2026-04-22 astro-ph.HE hep-ph
Search for gamma-ray emission from the nearby dwarf spheroidal galaxies with 9 years of Fermi-LAT data
在这项工作中，我们寻找$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
Effect of Black Holes in Local Dwarf Spheroidal Galaxies on Gamma-Ray Constraints on Dark Matter Annihilation
最近在矮星系中发现的黑洞的光学特征表明，低质量星系确实可以容纳中等质量的黑洞。这激发了对宿主暗物质密度分布的影响的评估，以及对暗物质湮灭截面与质量的平面上的约束的后果，源于费米大面积望远镜对来自当地矮椭球体的伽马射线的非观测。我们计算的密度分布使用三种不同的处方黑洞质量与一个给定的球状星系，并考虑到截止到密度从暗物质对湮灭。我们发现，从个别矮星的观测暗物质湮灭率的限制增强了几个高达$10^6$的因素，这取决于特定的星系，黑洞质量处方，和暗物质粒子质量。我们估计的限制，从一个样本的15个矮星，各种假设的矮黑洞的质量和暗物质密度分布绝热收缩前的综合观测。我们发现，如果局部矮椭球体中确实存在黑洞，那么，与假设无关，（i）银河系中心伽马射线过量的暗物质解释将被最终排除，（ii）将被排除的维诺暗物质质量约为3 TeV，（iii）香草热遗迹WIMPs必须重于100 GeV。
2014-10-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
Discovery prospects of dwarf spheroidal galaxies for indirect dark matter searches
我们研究了大型巡天望远镜（LSST）在银河系中发现新矮球状星系的前景。采用Milky-Way晕子结构模型和连接暗晕和卫星星系的唯象公式，我们得到了$V$波段的表面亮度分布，预测LSST将发现几十到几百个高于其灵敏度的矮球状星系。即将被发现的矮星将是间接寻找暗物质湮灭产率的有趣目标。我们预测了这些天体中暗物质湮灭产生的γ射线辐射的分布函数，并讨论了这些信号在费米大天区望远镜（LAT）和切伦科夫望远镜阵列（CTA）上的可探测性。通过结合预测的矮星系的信息，我们得到了预期的灵敏度$10^{-26}$ cm $^3$ s $^{-1}$（对于质量为10 GeV的暗物质粒子与费米LAT）和$5\times 10^{-24}$ cm $^3$ s $^{-1}$（对于质量为500 GeV的暗物质粒子与CTA）的湮灭截面$\langle σv \rangle$。我们发现，目前的不确定性的银河晕的质量测量是相对较小的泊松误差相比，绘制最有前途的矮星从底层的通量分布。
2019-10-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
$J$-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
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
A fast radio burst in the direction of the Carina dwarf spheroidal galaxy
利用Parkes射电望远镜对船底座矮球状星系进行了实时观测，发现了一个快速射电暴（FRB 131104）。这次爆发的色散测量值为779 cm $^{-3}$ pc，超过了对银河系最大视线贡献的预测11倍。爆发的时间结构的特征在于在1582 MHz下具有2.0 $^{+0.8}_{-0.5}$ ms时间尺度的指数散射尾部，其作为频率缩放到功率$-$ 4.4 $^{+1.6}_{-1.8}$（所有不确定性代表95%置信区间）。由于单个光谱仪通道上的色散拖尾，我们将固有脉冲宽度限制为$<0.64$ ms。在78小时的跟踪观测中，帕克斯望远镜没有发现额外的零星发射，也没有相关的周期性射电发射的证据。我们假设爆发与船底座矮星系有关。在其他波长的后续观测是必要的，以测试这一假设。
2015-01-16 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
