Axion effects on gamma-ray spectral irregularities. II: Implications of EBL absorption
本研究分析EBL吸收效应对低红移（0.03-0.34）蝎虎座BL天体伽马射线谱不规则性中光子-ALP转换的影响，发现低红移下EBL模型影响不主导，高红移下更显著，最新Saldana-Lopez-21模型在低红移适用。
2025-02-18 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on axion-like particles from gamma-ray astronomy with H.E.S.S
赝标量粒子，如轴子类粒子一般耦合到两个光子，从而产生在外部磁场中与光子振荡的可能性。如果与光子的耦合足够强，这些振荡可能会在天体物理源的电磁波谱中产生可测量的印记。一个可能的特征是在光谱的有限能量范围内存在不规则性。在这项研究中，异常的不规则性是在银河系外TeV的明亮的发射体PKS 2155-304的光谱中寻找的，由H.E.S.S.来限制光自旋为0的粒子与光子的耦合。
2013-05-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
On the impact of magnetic-field models in galaxy clusters on constraints on axion-like particles from the lack of irregularities in high-energy spectra of astrophysical sources
光子在外部磁场中可以转变为类轴子粒子（axion-like particles，ALP）。在一定条件下，这种效应会导致天体物理源观测光谱的不规则特征。在特定的光谱中缺乏这种不规则性被用来限制ALP参数，其中两个最受欢迎的来源是射电星系NGC 1275和耀变体PKS 2155-304。该效应以及因此的约束取决于来自光源的光传播所通过的磁场。在这里，我们重新审视ALP的约束，从伽马射线观测的NGC 1275考虑到定期磁场的X射线腔观察这个射电星系周围。在以前的研究中没有考虑到这个领域，这些研究假设了相干长度远小于腔尺寸的纯湍流场模型。对于纯规则场，ALP约束大大放松，相比纯湍流。虽然源周围的实际磁场是湍流和有序分量的未知总和，但结果的差异给出了研究的理论不确定性的估计，并要求详细测量用于约束ALP特性的源周围的磁场。
2020-01-28 astro-ph.HE hep-ph
Revisiting the analysis of axion-like particles with the Fermi-LAT gamma-ray observation of NGC1275
在这项工作中，我们重新分析NGC 1275的费米LAT观测，寻找类轴子粒子（ALP）效应和约束ALP参数。而不是用ALP模型拟合观测到的光谱，我们采用了另一种方法来分析这个来源，计算光谱的不规则性。在95%的置信水平下，我们发现NGC 1275没有光谱振荡，并且排除了ALP质量为$m_a\sim$ 1 neV附近的$g_{aγ}>3\times10^{-12}\,{\rm GeV^{-1}}$耦合，这比以前的结果更严格.我们还表明，约束可以进一步改善结合PKS 2155-304的观察。我们认为，考虑更多的来源，我们可以得到一个更广泛的排除区域。
2021-09-07 astro-ph.HE
Implications of detecting the Axion-Like Particles in Astro-Particle Physics
轴子和类轴子粒子一般是粒子物理学中标准模型扩展的结果。在粒子物理学中，轴子被认为是假想的赝标量粒子，用来解决量子色动力学中的强电荷宇称问题。这些粒子也被认为是宇宙中冷暗物质的一个有吸引力的候选者。目前对轴子的存在和性质的理解还不是很清楚，这些假设的粒子仍然难以捉摸。然而，许多理论和实验研究正在通过检测轴子样粒子来理解和限制轴子的性质。术语类轴子粒子用于包括超出标准模型的不同类型的轴子。本文综述了轴子和类轴子粒子的不同物理性质及其在实验室和宇宙中的可能来源。我们讨论了文献中提出的探测轴子类粒子的不同实验装置。在当前和未来的动机框架下，讨论了探测类轴子粒子在粒子物理、天体物理和宇宙学领域的意义。
2019-05-13 astro-ph.HE hep-ph
Photon-axion mixing within the jets of Active Galactic Nuclei and prospects for detection
对遥远活动星系核（AGN）的甚高能量γ射线观测通常会导致比预期更高的通量和更硬的光谱，从而导致与河外背景光（EBL）水平的一些紧张关系。如果假设的轴子或类轴子粒子（axion-like particles，ALP）存在的话，这种张力可以得到缓解，因为光子振荡到ALP会减轻EBL吸收的影响，并导致更软的推断的活动星系核的本征光谱。在本文中，我们考虑了光子-ALP混合对观测光谱的影响，包括活动星系核喷流中可能发生的光子-ALP混合。然后，我们模拟观测的三个活动星系核的切伦科夫望远镜阵列（CTA），下一代伽马射线望远镜，以确定其前景检测的签名的光谱上的光子ALP混合。我们得出结论，CTA检测这些签名或限制ALP参数空间的前景是非常有希望的。我们发现，如果适当考虑射流内的光子-ALP混合，前景将得到改善，并且观测的最佳目标是PKS 2155-304。
2014-08-20 astro-ph.HE
Energetic axion-like particle production in galaxies
起源于恒星内部的相对论性类轴子粒子（ALP），以及来自银河系磁场中光子-ALP混合的相对论性类轴子粒子，共同构成宇宙ALP含量的高能成分。考虑到宇宙伽马射线的各向同性分布，它是检查这些高能量的轴子状粒子是否可以构成一个可测量的各向同性的“背景”的太阳镜型和现有的大型通用粒子实验，考虑到它们的灵敏度。
2011-04-08 astro-ph.HE hep-ph
Axions and Axion-Like Particles
对轴子和类轴子粒子的物理情况进行了回顾，并概述了正在进行的和不久的将来的实验室研究。
2014-07-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Analytic approach to axion-like-particle emission in core-collapse supernovae
本文用解析方法研究核心坍缩超新星中类轴子粒子发射对中微子光度和原中子星热能耗散的影响，并提供ARtiSANS软件包以计算相关观测量。
2023-05-30 astro-ph.HE hep-ph
Searches for Axion-Like Particles with NGC1275: Current and Future Bounds
星系团含有巨大的磁场，这使它们成为搜寻超轻类轴子粒子（ALP）的绝佳目标。ALP光子相互转换印记准正弦振荡的X射线光谱的点源或后面的集群。由于没有实质性的振荡，我们可以对$g_{a γγ}$加以限制。这里给出了NGC1275的{\it Chandra} X射线观测的边界，以及预计将于2028年发射的{\it Athena} X射线观测站的边界。
2017-11-06 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on axionlike particles with H.E.S.S. from the irregularity of the PKS 2155-304 energy spectrum
类轴粒子（Axionlike particles，ALP）是粒子物理学标准模型的一些扩展中预测的假设轻（亚电子伏）玻色子。在包括高能伽马射线和湍流磁场的天体物理环境中，ALP的存在可以修改伽马射线的能谱，以实现ALP和光子之间足够大的耦合。这种修改将采取能量谱在有限能量范围内的不规则行为的形式。来自H.E.S.S.的数据用遥远的BL Lac天体PKS 2155-304（z = 0.116）的观测数据导出了95% C.L.的上限。在ALP与光子耦合的强度上，对于15 neV和60 neV之间的ALP质量，为$g_{γa} < 2.1\times 10^{-11}$ GeV $^{-1}$。结果取决于对源周围磁场的假设，这些假设是保守选择的。导出的约束适用于耦合到电磁场的轻赝标量和标量玻色子。
2013-11-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Hints of an axion-like particle mixing in the GeV gamma-ray blazar data?
类轴子粒子（Axion-Like Particles，ALP），如果存在于自然界中，在外部磁场的存在下，预期将与光子混合。与ALP发生强混合的光子的能量范围取决于ALP质量、其与光子的耦合以及外部磁场和粒子密度配置。最近费米伽马射线空间望远镜在0.1-300 GeV能量范围内对耀变体的观测表明，它们的光谱在1-10 GeV范围内出现了一个突变。我们已经模拟了平谱射电类星体3C454.3在其2010年11月爆发的光谱特征，假设一个显着的比例的伽马射线转换为ALP在大规模喷流的耀变体。使用理论激励模型的磁场和粒子密度配置在千秒差距尺度的射流，宽线区域外，我们发现一个ALP质量$m_a\sim (1-3)\cdot 10^{-7}$电子伏特和耦合$g_{aγ} \sim (1-3)\cdot 10^{-10}$ GeV $^{-1}$后，在四个不同时期的排放光谱数据进行说明性的统计分析。$m_a$和$g_{aγ}$的精确值弱地依赖于假设的粒子密度配置，并且与这些量的当前实验界限一致。我们应用这种方法和ALP参数从拟合3C454.3数据到另一个平谱射电类星体PKS 1222 +216（4C+21.35）的数据高达400 GeV，作为一致性检查，发现很好的拟合。我们发现，ALP光子混合效应的GeV谱可能不会被洗出任何合理的估计的星系际介质中的磁场。
2013-10-17 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Evidence for an axion-like particle from blazar spectra?
用成像大气切伦科夫望远镜H.E.S.S.观测，MAGIC、CANGAROO III和VERITAS已经表明，宇宙对100 GeV以上的伽马射线比预期的要透明。作为一种自然的解释，DARMA方案以前已经提出，其中光子可以振荡成一个新的非常轻的轴子状粒子，反之亦然，在宇宙磁场的存在。在这里，我们证明了最新的观测结果进一步支持DARMA方案，从而使一个非常轻的轴子状粒子的存在更有可能。
2011-02-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Axion-like Particles Implications for High-Energy Astrophysics
我们提供了一个教学介绍类轴子粒子（ALP），就其相关的高能天体物理学而言，从几兆电子伏到1000 TeV。这一审查是自成一体的，即使非专家也能理解。除其他外，我们讨论了两个强烈的暗示，在一个特定的ALP出现在两个非常不同的天体物理情况。更多的技术问题载于三个附录。
2022-05-02 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Improved constraints on the coupling constants of axion-like particles to nucleons from recent Casimir-less experiment
我们从最近进行的Casimir-less实验中得到了改进的轴子-核子耦合常数的约束条件。为此，计算了由于两个轴子交换而产生的Au涂层球与旋转盘的Au或Si扇区之间的差动力。在一个广泛的区域的轴子质量从1.7 meV到0.9 eV的约束是强到60倍比以前已知的卡文迪什型实验和测量的有效卡西米尔压力。
2015-04-09 astro-ph.HE hep-ph quant-ph
H.E.S.S. discovery of very-high-energy gamma-ray emission of PKS 1440-389
耀变体是已知最丰富的河外甚高能（VHE，E>100 GeV）伽马射线源。然而，调查它们的VHE排放的最大困难之一在于它们的数量有限，因为到目前为止已知的只有不到60种。在本文中，我们报告了H.E.S.S. BL Lac天体PKS 1440-389。此源已被选为H.E.S.S.的目标。基于费米-LAT测量的高能伽马射线特性。将这颗明亮的硬谱伽马射线耀变体外推到VHE区域，使得在相对较短的时间尺度上探测到它的可能性非常大，尽管它的红移不确定。H.E.S.S. 2012年2月至5月，利用4台望远镜阵列进行了观测，结果清楚地探测到了该来源。利用同期的多波长数据，构造了PKS 1440-389的光谱能量分布，该分布可以用一个简单的单区同步辐射自康普顿模型描述。
2015-09-14 astro-ph.HE
The far emission region of the gamma-ray blazar PKS B1424-418
报道了2013年4月平谱射电类星体PKS B1424-418（z=1.52）活动期的多波长（红外、紫外、X射线、γ射线）观测数据。至于文献中报道的其他几个FSRQ案例，费米望远镜上的大面积望远镜探测到能量超过10 GeV的伽马射线表明，发射可能发生在高度不透明（τ ~10）的宽线区域之外。这一结论是加强了一个模型拟合的光谱能量分布，这使我们能够定位的发射区域，甚至超出了一般假设的距离尘埃环。由此推断的发射区的大尺寸（~1 pc）不能解释观测到的伽马射线通量的日尺度变化。我们讨论的可能性，短期变化的结果从快速磁重联事件，在最近的工作中提出的。
2013-06-27 astro-ph.HE
Three Years of Fermi LAT Flare Advocate Activity
Fermi Flare Advocate（也称为Gamma-ray Sky Watcher，FA-GSW）服务提供对费米伽马射线太空望远镜所看到的高能伽马射线天空的每日快速分析和审查。这一职责为潜在的新伽马射线源、有趣的瞬变和相关耀斑提供警报。一个包含GeV伽马射线天空主要亮点的公共每周摘要发布在基于网络的费米天空博客上。在全天空调查的前三年，已经实现了150多个天文电报，TeV切伦科夫望远镜的几次警报，以及Swift和其他天文台的机会目标。这提高了同时进行多频观测活动的比率和国际合作的水平。耀变体的伽马射线耀斑（如3C 454.3的异常爆发，PKS 1510-089，4C 21.35，PKS 1830-211，AO 0235+164，PKS 1502+106，3C 279，3C 273，PKS 1622-253的强烈耀斑），短/长通量占空比，银河系平面附近的不明瞬变（如J 0910 -5041，J 0109 +6134，银河系中心区域），与银河系源有关的耀斑（像蟹状星云，新星V407 Cyg，微类星体Cyg X-3），安静和活跃的太阳的发射，被费米观察到，并通过FA-GSW通信。
2011-12-12 astro-ph.HE
Projected sensitivity of CTAO to axion-like particles from blazars with a machine learning approach
Dipartimento Interateneo di Fisica “Michelangelo Merlin”, Università degli Studi di Bari（巴里大学米开朗基罗·梅林跨校物理系）；INFN Sezione di Bari（意大利国家核物理研究所巴里分部）
利用CTAO模拟观测两个亮耀变体，通过似然比检验和机器学习分类器，估计对轴子类粒子参数空间的约束能力，表明CTAO能显著改进现有极限。
2026-06-12 astro-ph.HE
Long term variability of the blazar PKS 2155-304
光子通量的时间变化是活动星系核（AGN），特别是耀变体的一个已知特征。高频率峰值BL Lac（HBL）天体PKS 2155-304是TeV波段最亮的源之一，并已被不同的仪器定期监测，特别是H.E.S.S.超过200 GeV的实验超过11年。这些数据与其他仪器和监测程序的观测结果一起，如SMARTS（光学），Swift-XRT/RXTE/XMM-Newton（X射线）和Fermi-LAT（100 MeV < E < 300 GeV），用于表征该物体在宽能量范围内静态的变化。通过观察光变曲线的对数正态性和几个能带中的分数均方根（rms）变异性Fvar进行变异性研究。对数正态分布被发现在每个能量范围和演化的Fvar的能量显示了类似的增加，无论是在X射线和TeV波段。
2015-09-11 astro-ph.HE
Constraints on Axion-like Particles and Nucleon Pairing in Dense Matter from the Hot Neutron Star in HESS J1731-347
如果超新星遗迹HESS J1731-347中的热年轻中子星的热演化是由中微子发射驱动的，它提供了一个严格的约束轻（质量$\ll 10$ keV）类轴子粒子与中子的耦合。利用马尔可夫链蒙特卡罗方法，我们发现对于轴-中子耦合$g_{ann}^2 > 7.7 \times 10^{-20}$（90% c.l.）由韧致辐射反应$n+n\rightarrow n+n +a$产生的轴子冷却太快而不能解释观察到的高表面温度。这意味着Pecci-Quinn标度或轴子衰变常数$f_a > 6.7 \times 10^7$ GeV对于KSVZ轴子和$f_a > 1.7 \times 10^9$ GeV对于DFSZ轴子。这颗中子星的高温也使我们能够收紧对核子配对间隙大小的限制。
2018-09-20 astro-ph.HE
Unusual Flaring Activity in the Blazar PKS 1424-418 during 2008-2011
上下文耀变体是活动星系核（AGN）的一个子集，其喷流沿着我们的视线定向。变率和光谱能量分布（SED）研究是理解活动星系核辐射物理过程的重要工具。目的。我们报告了明亮的伽玛射线耀变体PKS 1424-418中的特殊行为，并利用其强可变性来揭示喷流中粒子加速和相互作用的信息。方法.广泛的光学覆盖范围的原子望远镜和近连续的伽马射线覆盖的费米大面积望远镜的相关性分析相结合的宽带，时间依赖性建模的SED纳入补充信息，从无线电和X射线观测这耀变体。结果我们详细分析了四个明亮的阶段，在光学GeV的能量。PKS 1424-418的这些耀斑显示了这些能量范围之间的高度相关性，除了一个与相对较低的伽马射线活动相一致的大光学耀斑。虽然PKS 1424-418的光学/伽马射线行为表现出多样性，但多波长建模表明，这些差异在很大程度上可以通过辐射射流中电子的通量和能谱的变化来解释。我们发现，对于所有的耀斑的SED是充分的轻子模型，包括从外部辐射场具有类似的参数逆康普顿发射。结论.对PKS 1424-418等单个耀变体在不同波段活动增强期间的详细研究有助于我们确定这类活动星系核物理参数的基本模式。
2014-08-07 astro-ph.HE
Estimating the redshift of PKS 0447-439 through its GeV-TeV emission
上下文耀变体是一种射电噪声很大的活动星系核（AGN），其喷流以小角度指向观测者。整个发射光谱通常是非热的，并且在某些情况下，发射和/或吸收线是如此微弱，以至于阻止基于光谱学方法确定红移。PKS 0447-439是最近发现的一颗明亮的耀变体，能量非常高。源的红移仍然有争议：最近的光谱分析报告只有z > 1.246的下限，这与文献中先前报道的z = 0.205的测量结果相矛盾。目标。我们的目标是根据GeV（费米/LAT）和TeV（HESS）的组合给出耀变体PKS 0447-439的红移估计意见。方法.考虑到TeV光子与河外背景光（EBL）相互作用的吸收，我们应用我们在以前的工作中发展的方法推导了PKS 0447-439的红移。此外，我们编制了整体光谱能量分布（SED）使用光学紫外，软X射线，和射线数据，几乎同时的H.E.S.S.在TeV能量下观察。最后，我们模拟的光谱能量分布（SED）的框架内的均匀，轻子同步自康普顿（SSC）模型。结果利用H.E.S.S.我们得到PKS 0447-439的红移为zrec = 0.20 \pm 0.05，这是我们对源距离的估计。这个值与文献中报道的值非常吻合，并证实我们的方法可以成功地用于约束耀变体距离。假设这个距离，SED可以很好地与上述模型拟合。我们发现的物理参数表明强烈的物质主导的射流。结论.我们的分析证实PKS 0447-439的红移可能是0.2…
2012-06-30 astro-ph.CO astro-ph.HE
Testing CIBER cosmic infrared background measurements and axionlike particles with observations of TeV blazars
来自CIBER实验的河外背景光（EBL）在近红外（NIR）波段的第一次测量显示出比通过$γ$射线观测推断的更高的强度。最近的理论EBL强度通常与非常高的能量（VHE）$γ$ -射线观测一致。然而，过量的近红外辐射可能是EBL的一个新的组成部分，并且与遥远的耀变体的TeV光谱没有张力，因为假设的类轴子粒子（ALP）可能导致VHE $γ$射线的宇宙不透明度降低。为了探讨过剩成分是否主要来自EBL，用理论EBL（Gilmore）、Gilmore的包含光子/ALP耦合的EBL模型、Gilmore的包含CIBER过剩的EBL模型和Gilmore的包含光子/ALP耦合的EBL模型四种理论谱分别拟合了10个TeV BL Lac天体的13个高能VHE观测谱。我们发现，考虑光子/ALP耦合后，CIBER过量模型的拟合优度得到了显著提高，达到了$7.6~σ$的显著性，说明ALP/光子混合机制可以有效地缓解张力;然而，Gilmore EBL模型，总的来说，与ALP模型相比，与观察到的光谱更相容，尽管个别的耀变体，如PKS 1424+240和1 ES 1101-232更喜欢ALP模型。我们的研究结果表明，最近的EBL模型可以单独解释VHE $γ$ -射线的观察，并假设存在的ALP，以减轻张力是不需要在统计意义上，因此超过EBL模型是不太可能是一个新的EBL组件。
2021-07-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Axion-like particles and e-ASTROGAM
e-ASTROGAM是一项空间飞行任务，对MeV范围内的光子具有前所未有的灵敏度，是在欧空局M5呼叫范围内提出的。在本说明中，我们描述了一些测量敏感的轴子粒子，其中性能在MeV/GeV范围是最重要的，和e-ASTROGAM可能是发现的关键。关键词：轴子阿尔卑斯暗物质候选者伽马射线天体物理学
2017-04-01 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ex
The experimental challenge of detecting solar axion-like particles to test cosmological ALP-photon oscillation hypothesis
我们认为可能的实验测试最近的假设表明，TeV光子生存的对生产相互作用与河外背景光在宇宙学距离转换成类轴子粒子（ALP）在银河系磁场。我们表明，拟议的巨型超低背景闪烁探测器甚至将有一个困难的时间达到目前的CAST灵敏度，这是一个到两个数量级的灵敏度比必要的ALP光子振荡假设的有意义的测试。潜在的替代测试进行了简要讨论。
2010-10-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
Axion induced angular momentum reversal in Kerr-like black holes
我们考虑一个耦合到Chern-Simons引力反常项的赝标类轴子场。轴子场在旋转的克尔黑洞背景上发生反作用，导致时空的改变。在试图确定潜在的可观察到的签名，我们研究的系统的角动量的修改克尔类黑洞和轴向物质的视界外的黑洞。随着轴子场与陈-西蒙斯项耦合的强度增加，系统的总角动量保持不变的要求迫使黑洞角动量减小。这种耦合存在一个临界值，超过这个临界值，黑洞开始向相反的方向旋转，其角动量的大小不断增加。我们解释这种效果的结果之间的交换的能量的轴子物质和引力异常，这是由旋转的黑洞的来源。
2022-06-23 astro-ph.HE gr-qc hep-th
