The extragalactic background light revisited and the cosmic photon-photon opacity
除了其相关的天体物理学和宇宙学意义外，河外背景光（EBL）是宇宙高能光子不透明的基本来源，也是高能粒子在宇宙中传播的限制。我们回顾了我们以前发表的确定EBL光子密度在宇宙中和它的演变与宇宙时间，在最近的调查红外光源在长波长。我们利用赫歇尔空间天文台和斯皮策望远镜的深度观测，与光学和近红外光度和光谱数据相匹配，重新估计数计数和光度函数，以及分辨源对EBL的贡献。这些新数据表明，与以前的测定相比，中远红外和亚毫米波段的光子密度略低。这意味着光子-光子相互作用的宇宙不透明度略低。新的数据没有修改先前发表的EBL模型在紫外光和近红外高达几微米，同时减少光子密度在较长的波长。这种改进的EBL模型消除了在解释局部\textit{blazar}的最高能量TeV观测中出现的一些紧张，减少了标准模型之外的新物理的情况（比如在最高粒子能量下违反洛伦兹不变性LIV），或者对于奇异天体物理学，有时被要求解释它。应用这种改进的EBL模型对当前的数据进行了审议，以及未来仪器的前景，切伦科夫望远镜阵列（CTA）
2017-05-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Extragalactic Background Light and the Gamma-ray Opacity of the Universe
河外背景光是宇宙学中的基本观测量之一。所有来自已分辨和未分辨的河外源的能量释放，以及来自任何真正漫射背景的光，不包括宇宙微波背景（CMB），都对它的强度和光谱能量分布有贡献。因此，它在恒星物体和星系的形成和演化的宇宙学测试中发挥着至关重要的作用，并为宇宙中的外来能量释放设定了限制。EBL还在非常高能量的伽马射线的传播中起着重要作用，这些伽马射线在到达地球的途中通过与EBL和CMB产生伽马-伽马相互作用而被衰减。EBL的影响频谱的来源，主要是耀变体，在~10 GeV至10 TeV的能量制度。EBL的强度和光谱的知识将允许在一个关键的能量制度，可用于测试粒子加速机制和VHE伽马射线生产模型的内在耀变体光谱的确定。相反，内禀伽玛射线光谱的知识和越来越高的红移耀变体的检测将对EBL及其演化设置强有力的限制。本文综述了EBL测定的最新进展及其对当前认识耀变体中γ射线的起源和产生机制以及宇宙中能量释放的影响。审查的结论与切伦科夫望远镜阵列技术和红外地面和空间观测站，将大大提高我们的知识的EBL和非常高的能量伽马射线的起源和生产的总结和未来的方向。
2012-10-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Extragalactic background light models and GeV-TeV observation of blazars
在这项工作中，我们使用两种不同的方法来确定TeV的伽玛射线的不透明度所造成的河外背景光（EBL）通过电子-电子+生产由于光子-光子相互作用。第一种方法，依赖模型的方法，使用各种EBL模型来估计作为TeV光子的红移和能量的函数的不透明度。第二种方法，模型独立的方法，依赖于使用同时观测的耀变体在MeV-GeV的能量范围从费米-LAT和TeV波段从地面伽玛射线望远镜。我们强调的假设，外推的LAT光谱的耀变体的TeV能量是一个很好的估计或上限的源的固有TeV光谱。我们将这种方法应用于几个耀变体在不同红移的同时观测，以展示六个突出的EBL模型的比较研究。由模型无关的方法预测的TeV光子的不透明度系统大于从模型相关的方法估计的。因此，耀变体的伽马射线观测可以用来设定一个严格的上限，在宇宙的不透明度TeV光子在给定的红移。
2020-04-04 astro-ph.HE
A $γ$-ray determination of the Universe's star-formation history
宇宙历史上所有星系发出的光产生了紫外线、可见光和红外线波长的河外背景光（EBL）。EBL是通过光子-光子相互作用的$γ$射线的不透明源，在遥远的$γ$射线源的光谱中留下印记。我们使用{ \it Fermi}大天区望远镜探测到的{739}个活动星系和一个伽马射线暴来测量这种衰减。这使我们能够重建EBL的演化，并确定宇宙90%的宇宙时间的恒星形成历史。我们的恒星形成历史与星系巡天的独立测量结果一致，峰值在红移$z\sim2$。在再电离时期的EBL上限表明在$z\sim 6$的暗星系丰度的营业额。
2018-12-03 astro-ph.HE
Determination of the extragalactic background light spectral energy distribution with H.E.S.S
当非常高能量的光子（VHE，E> 100 GeV）在宇宙学距离上传播时，它们通过对产生与背景光相互作用。用H.E.S.S.观测河外源VHE波段与这种依赖能量的吸收过程有关的光谱特征。切伦科夫望远镜阵列允许测量河外背景光（EBL）的光谱能量分布（SED），否则很难确定。本文介绍了利用高能光谱仪测量耀变体能谱的结果，并给出了确定EBL的SED的初步结果。红移达到z = 0.2。这种模型独立的方法表明，EBL SED的形状和整体归一化是可访问的。
2015-09-11 astro-ph.HE
A TeV-based Determination of the Local Extragalactic Background Light and its Consistency with Galaxy Counts and Direct Measurements
The University of Tokyo（东京大学）；Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；Clemson University（克莱姆森大学）；Naval Research Laboratory（海军研究实验室）；University of Wisconsin-Madison（威斯康星大学麦迪逊分校）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天体物理中心）
本文利用高能γ射线测量局部extragalactic背景光强度，并检验其与星系计数和直接测量的一致性，通过分析268个光谱数据，发现七种背景光模板需仅重标10%即可拟合观测到的γ射线衰减。
2026-04-10 astro-ph.HE
Selection of AGN to study the extragalactic background light with HAWC
河外背景光（EBL）是自复合时代以来，已分辨和未分辨的河外源释放的全部电磁能量。它的强度和光谱形状提供了整个宇宙历史中星系演化的信息。由于直接观测EBL是非常困难的，低能量EBL光子和来自遥远的河外源的高能光子之间的相互作用的研究成为相关的限制EBL强度。本研究的主要目的是通过高海拔水切伦科夫（HAWC）伽马射线天文台观测活动星系核（AGN）样本来研究EBL对伽马射线的不透明度。目前的伽玛射线观测高达20 TeV的成像大气切伦科夫望远镜（IACTs）进行了限制在0.1-50 $μ$ m区域的EBL强度。HAWC在100 GeV到100 TeV的能量范围内监测伽马射线天空，根据从GeV波段到TeV的稳态谱外推，HAWC第一年的数据将能够探测到大约10个活动星系核，从而将EBL限制在测量不佳的1-100 $μ$ m范围内。
2015-08-18 astro-ph.HE
Constraining cosmological parameters from very-high-energy $γ$-ray attenuation in blazar spectra: Bayesian inference and systematic uncertainties
Uniwersytet Jagielloński（雅盖隆大学）；Irfu, CEA Saclay, Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学CEA萨克雷研究院）
研究利用贝叶斯推断框架，通过甚高能γ射线衰减约束宇宙学参数，结合观测驱动的EBL模型和费米-LAT目录，测量相关参数值，发现测量受EBL归一化限制，降低其不确定性可使γ射线不透明度成为\(H_0\)的有力探测手段。
2026-07-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
How gravitational lensing helps gamma-ray photons avoid $γ- γ$ absorption
我们调查潜在的$γ-γ$吸收的伽玛射线辐射耀变体所产生的不均匀性沿视线，超出了弥漫的河外背景光（EBL）。作为多余$γ-γ$不透明度的合理来源，我们考虑（1）前景星系，包括这种配置导致强引力透镜的情况，（2）这些前景星系中的单个恒星，以及（3）我们自己星系中的单个恒星，它们可能充当微透镜事件的透镜。我们发现，接近视线的介入星系不太可能导致显著的过量$γ-γ$吸收。这开辟了探测能量超过10 GeV的透镜伽马射线耀变体的前景，其伽马射线光谱有效地只受EBL的影响。最明亮的恒星要么位于干预星系，要么位于我们的星系，提供了一个环境，在这个环境中，这些伽马射线原则上可以被显著吸收。然而，尽管由于恒星位于居间星系中，伽马射线有很大的微透镜概率，但伽马射线通过被这些居间恒星的引力势偏转到投影距离（“碰撞参量”）而避免吸收，在投影距离处，所产生的$γ-γ$不透明度可以忽略不计。因此，即使在背景耀变体和前景恒星或星系之间的排列非常接近的情况下，这里考虑的两个介入的多余光子场都不能提供超出EBL的多余$γ-γ$不透明度的实质性来源。
2014-04-17 astro-ph.HE
A New Measurement of the Extragalactic Background Light using 15\,yr of {\it Fermi}-Large Area Telescope Data
Clemson University（克莱姆森大学）；U.S. Naval Research Laboratory（美国海军研究实验室）；Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）；NASA Goddard Space Flight Center（美国宇航局戈达德太空飞行中心）；University of Tokyo（东京大学）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics (IUCAA)（大学间天体物理中心）
本文利用15年{\it Fermi}-LAT数据和1576个blazars测量0<z<4.3范围内的EBL光学深度，发现EBL衰减并改进了之前的成果，重建了EBL演化并一致于最近的模型。
2026-04-10 astro-ph.HE
Probing the evolution of the EBL photon density out to $z~\sim 1$ via $γ$-ray propagation measurements with Fermi
河外背景光（EBL）光子密度的红移（$z$）演化对于理解星系和恒星自重组时代以来宇宙结构形成的历史具有重要意义。EBL光子的特征光谱能量分布范围从紫外/光学到远红外，为GeV-TeV $γ$ -射线在宇宙学距离上的传播提供了宇宙不透明度的主要来源。通过$γγ\rightarrow e^- e^+$吸收过程，EBL对从$z \sim 1$源发射的能量为$E >$ 50 GeV的$γ$射线光子的传播有非常显著的影响.该效应的特征在于光学深度（$τ$），其强烈地依赖于$E$、$z$和EBL光子的密度。由于宇宙的膨胀，EBL光子的适当密度随着$z$而增加，而有助于EBL的辐射源的演化导致密度随着$z$的增加而降低。因此，所得到的体积演化的EBL光子密度近似由修改后的红移依赖。在这项工作中，我们探测EBL光子密度的演变预测的两个突出的模型使用宇宙伽马射线视界（$τ(E,z)=$ 1）确定的测量从\emph{Fermi} -大面积望远镜（LAT）的观测。通过估计与\emph{Fermi} -LAT观测所预测的伽马射线视界相同的伽马射线视界，对给定的EBL模型优化了EBL光子密度的修正红移依赖性。我们进一步比较光学深度估计的能量范围$E =$ 4 GeV-1 TeV和红移范围$z =0.01-1$从\emph{Fermi} -LAT观测值来自两个EBL模型，以进一步限制EBL光子密度的演变在$z…
2021-05-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
Extragalactic Background Light from Hierarchical Galaxy Formation: Gamma-ray Attenuation up to the Epoch of Cosmic Reionization and the First Stars
我们提出了一个新的模型的河外背景光（EBL）和相应的伽马-伽马不透明度星系际伽马射线吸收从z = 0到z = 10，基于半解析模型的分层星系形成，再现关键观察到的属性的星系在不同的红移。包括潜在的贡献，从人口III的恒星和以下的宇宙再电离的历史，在一个简化的方式，该模型也大致符合现有的数据有关再电离，特别是汤姆逊散射光学厚度的限制从WMAP。与以前的EBL研究相比，直到z ~ 3-5，我们预测的伽马-伽马不透明度与观测到的伽马射线能量低于400/（1 + z）GeV的情况基本一致，而在此能量以上，由于宇宙恒星形成率相应较低，因此它低了~ 2倍，尽管通过我们改进的尘埃遮蔽处理和对恒星形成率的直接估计，观测到的紫外光度得到了很好的再现。视界能量在伽玛射线不透明度是统一的没有强烈的演变超过z ~ 4和接近~ 20 GeV。在z = 0时，星族III星的贡献只是EBL的一小部分，而且即使在WMAP约束允许的最高水平下，也很难通过高z天体的伽马射线吸收来区分。然而，由于第二星族恒星的衰减应该可以通过费米望远镜或CTA等望远镜在高z伽马射线源中观察到，并提供了在静止坐标系UV中演化的EBL的有价值的探测。我们的模型的详细结果可以在URL http://www.slac.stanford.edu/~yinoue/Download.html上以数字形式公开获得。
2013-04-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Detection of the cosmic γ-ray horizon from multiwavelength observations of blazars
首次在统计学上发现了与河外背景光（EBL）模型无关的宇宙γ射线视界（CGRH）。CGRH是宇宙学中的一个基本量。它给出了由于EBL产生光子-光子对而导致的宇宙对甚高能量（VHE）γ射线光子的不透明度的估计。迄今为止，CGRH的唯一估计是来自EBL模型的预测和宇宙学耀变体和γ射线爆发的γ射线观测的下限。在这里，我们提出了均匀的同步/同步自康普顿（SSC）模型的光谱能量分布的15个耀变体的基础上（几乎）同时观测无线电最高能量的γ射线与费米卫星。这些同步加速器/SSC模型预测未衰减的VHE通量，这是比较成像大气切伦科夫望远镜的观测。该比较提供了EBL的光学深度的估计，其允许通过独立于EBL模型的极大似然分析来推导CGRH。我们发现，所观察到的CGRH是兼容的EBL与目前的知识。
2013-05-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
Testing CIBER cosmic infrared background measurements and axionlike particles with observations of TeV blazars
来自CIBER实验的河外背景光（EBL）在近红外（NIR）波段的第一次测量显示出比通过$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
The Firm Redshift Lower Limit of the Most Distant TeV-Detected Blazar PKS 1424+240
给出了发射甚高能（VHE; E>100 GeV）的耀变体PKS 1424+240（PG 1424+240）的红移下限z>0.6035。这个极限是从哈勃太空望远镜/宇宙起源摄谱仪在远紫外光谱中观察到的莱曼β和γ吸收推断出来的。没有VHE探测到的耀变体显示出更遥远的可靠光谱证据。在这个距离上，VERITAS的VHE观测显示出在500 GeV处采样了历史上较大的伽马射线不透明度值，对于河外背景光（EBL）的低级别模型，扩展到τ =4以上，对于高级别模型，扩展到τ =5以上。大多数的z=0.6035吸收校正VHE光谱似乎表现出较低的通量比外推的同期LAT幂律拟合超过100 GeV。然而，最高能量的VERITAS点是唯一的点，显示与此外推，可能意味着高估的伽玛射线不透明度或一个意想不到的VHE光谱特征的开始。一个弯曲的对数抛物线是有利的拟合全范围的伽马射线数据（0.5至500 GeV）时。虽然单独拟合吸收校正的VHE数据会导致比全范围更难的微分幂律，但使用三种EBL模型得出的指数与费米加速过程设定的物理激励极限一致。
2013-04-23 astro-ph.HE
Infrared emission from dust and the spectral features of extragalactic gamma-ray sources
在这项工作中，我们调查的作用，排放尘埃在红外波长的伽马辐射的吸收从遥远的河外源。我们使用现有的EBL模型的基础上直接星光发射在紫外线/可见光和二次辐射，由于灰尘（多环芳烃（多环芳烃），小和大颗粒）在红外线由于部分吸收的恒星成分。每种颗粒类型对总EBL能量密度的相对贡献是由Markarian 501（$z\sim 0.034$）SED在耀斑状态下的组合拟合确定的，其中本征源谱和尘埃分数的参数都允许变化。通过分离由于每个EBL组件的衰减，个别颗粒类型的河外介质的TeV发射像Markarian 501的不透明度的重要性可以更好地理解。使用嵌套对数似然比检验，我们比较了有效的1-和2-颗粒模型对3-颗粒替代方案的零假设。当颗粒的温度是固定的先验，1-颗粒的情况下，只有多环芳烃可以被排除在5个以上的$σ$，无论在本征光谱的曲率。最后，用调整分数的3-颗粒EBL模型拟合了河外γ射线源样品的SED。这样的样品仍然是由星光衰减为主，因此，没有统计学上显着的改善时，被用来考虑EBL衰减和内在的光谱参数被允许在拟合过程中变化的调整分数的拟合的质量进行了观察。当以切伦科夫望远镜阵列为代表的下一代IACT开始观测时，这种分析的潜力是巨大的。新发现的活动星系核在很宽的红移范围内，应该会打破目前观察到的许多简并现象。
2019-04-28 astro-ph.HE
Blazars as beamlights to probe the Extragalactic Background Light in the Fermi and Cherenkov telescopes era
河外背景光（EBL）是来自所有曾经形成的恒星的综合光，跨越红外-紫外范围。位于宇宙学距离处的源发射的甚高能量（VHE：E>100 GeV）伽马射线与介入的EBL的相互作用导致电子-正电子对的产生，从而导致所观察到的VHE通量的能量依赖性衰减。这在解释测量的VHE blazar光谱时引入了一个基本的模糊性：既不是固有光谱，也不是EBL，都是单独已知的-只有它们的组合是。本文提出了一种测量电子束激光光子数密度的方法。它依赖于使用光学，X射线，高能（HE：E>100 MeV）伽马射线（来自费米望远镜）和VHE伽马射线（来自切伦科夫望远镜）波段的耀变体的同时观测。对于每个源，该方法涉及用同步加速器自康普顿（SSC）模型最佳拟合从光学到HE伽马射线的光谱能量分布（SED）（只要z<1，后者就基本上不受EBL衰减的影响）。我们将这种最佳拟合模型外推到VHE区域，并假设它们代表了耀变体的内在辐射。对比测量与本征发射导致VHE光子的伽马-伽马不透明度的确定-因此，在假设特定的宇宙学时，我们推导出EBL光子数密度。对于每个给定的源，使用不同的发射状态只会提高所提出的方法的准确性。我们证明了这种方法，使用最近的多频观测的耀变体PKS 2155 -304，并讨论如何类似的意见，可以更准确地探测EBL。
2010-01-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
An observational determination of the evolving extragalactic background light from the multiwavelength HST/CANDELS survey in the Fermi and CTA era
弥漫的河外背景光（EBL）是由宇宙历史上恒星形成过程中产生的紫外（UV）、可见光和红外（IR）光子形成的，包含着星系演化和宇宙学的重要信息。在这里，我们提出了一个新的确定不断发展的EBL光谱能量分布使用一种新的方法，纯粹基于星系的数据，旨在减少目前的不确定性较高的红移和IR强度。我们的计算使用多波长观测从紫外线到远红外线的大约150,000个星系的样本检测到$z\sim 6$在宇宙大会近红外深河外遗产调查（CANDELS）的五个领域从哈勃太空望远镜。这是迄今为止获得的最全面、最深入的多波长星系数据集之一。这些前所未有的资源，使我们能够得到整体EBL演变到$z\sim 6$及其不确定性。我们的研究结果同意宇宙观测估计从星系调查和$γ$ -射线衰减，如单色光度密度，包括那些在远红外线，和恒星形成率密度，也在最高的redshits。从我们的EBL近似，这将是强大的高红移和$γ$射线高达几十TeV的光学深度，将在配套文件中报告。
2021-09-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Using the Extragalactic Gamma-Ray Background to Constrain the Hubble Constant and Matter Density of the Universe
在耀变体的$γ$射线谱中，河外背景光（EBL）产生的衰减被用来约束宇宙的哈勃常数（$H_0$）和物质密度（$Ω_{\rm m}$）。我们建议估计$H_0$和$Ω_{\rm m}$使用测量良好的$>$ 10 GeV河外$γ$射线背景（EGB）。这一建议是基于这样的事实，即$>$ 10 GeV的EGB是完全由耀变体的排放，并在EGB光谱中的$\sim$ 50 GeV的EBL吸收截止发生。我们拟合了$>$ 10 GeV的EGB数据与模型EGB谱。这产生$H_0=64.9^{+4.6}_{-4.3}\rm \ km\ s^{-1}\ Mpc^{-1}$和$Ω_{\rm m}=0.31^{+0.13}_{-0.14}$。注意，由于我们对EBL模型实现的限制，不确定性可能被低估。在我们的方法中，$H_0$和$Ω_{\rm m}$是退化的。通过其它方法独立确定$Ω_{\rm m}$将改进对$H_0$的约束。
2019-07-25 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
An Empirical Determination of the Intergalactic Background Light Using NIR Deep Galaxy Survey Data out to 5 microns and the Gamma-ray Opacity of the Universe
我们扩展我们以前的模型独立的测定星系际背景光（IBL），纯粹基于星系调查数据，出5微米的波长。我们的方法使我们能够限制光子密度的范围，基于观测确定的光度密度和颜色的不确定性。我们进一步确定了一个68%的置信上限和下限的不透明度的宇宙伽马射线的能量为1.6/（1+z）TeV。我们的下限红移相关的不透明度曲线的不透明度限制来自地面的空气切伦科夫望远镜和费米-LAT观测PKS 1424+240的结果的比较，使我们能够放置一个新的上限，这个源的红移，独立于IBL建模。
2014-02-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Lorentz Invariance Violation Effects on Gamma-Gamma Absorption and Compton Scattering
在本文中，我们考虑了洛伦兹不变性破坏（LIV）对宇宙的$γ-γ$不透明性的VHE-γ射线的影响，相比的影响，局部的不足密度（空隙）的河外背景光，和康普顿散射过程。考虑了光子色散关系的亚光速和超光速修正。在亚腔情况下，LIV效应可能导致能量为$\gtrsim 10$ TeV的光子的$γ-γ$不透明度显著降低。然而，即使考虑到宇宙结构中可能存在的不均匀性，这种效应也不足以解释在100 GeV -几TeV的能量范围内观测到的几个VHE $γ$射线源的明显光谱硬化。超光速的光子色散关系的修改导致EBL $γγ$不透明度的进一步增强。我们认为，第一次，LIV的康普顿散射过程的影响。我们发现，这种效应变得相关的光子在超高能量，$E \gtrsim 1$ PeV。在超光速修改的情况下的光子色散关系，运动学反冲效应和Klein-Nishina抑制的截面减少。然而，我们认为这种效应不太可能具有天体物理学意义。
2018-09-03 astro-ph.HE
A Correlation Between Hard Gamma-ray Sources and Cosmic Voids Along the Line of Sight
我们估计银河系密度沿视线硬河外伽玛射线源的相关源的位置与空目录的基础上斯隆数字巡天（SDSS）的天空。在非常高的能量（VHE; E>100 GeV）下探测到的河外伽马射线源，或在费米大天区望远镜硬源目录中被突出显示为VHE发射候选者（统称为“VHE样”源），分布在2.4 sigma水平的低密度视线上。对于费米硬源群（1.7 σ），也有一个不太明显的相关性。10-500 GeV的通量和欠密分数之间的相关性沿视线的VHE类和费米硬源被发现在2.4西格玛和2.6西格玛，分别。在第二个费米星表中的伽马射线发射星系（包含100 MeV以上的射线源）或SDSS DR 7类星体星表中，并没有显示出对低密度视线的偏好。我们调查这种边际相关性是否可能是由于较低的河外背景光（EBL）的光子密度在undersense区域内，并发现，即使在最极端的情况下，一个完全undersense视线，EBL的光子密度只有2%小于标称EBL密度。对于不透明度为τ（E，z）~5的高度衰减源，将其转换为沿视线的伽马射线衰减，我们估计伽马射线的衰减减少不超过10%。这种减少，虽然不可忽略，是无法解释的明显的硬源相关性与低密度的视线。
2014-12-01 astro-ph.HE
Upper Bound on the First Star Formation History
随着伽马射线观测技术的发展，我们对河外背景光（EBL）性质的认识也有了进一步的提高。在EBL的背景下，一个开放的主题是再电离时代，这是第一批恒星形成历史的重要探测器，所谓的第三星族（Pop III）恒星。虽然Pop III恒星的形成机制在理论上已经有了相当好的理解，但由于它们的模糊性，它们的形成历史仍然笼罩在神秘之中。为了阐明这一问题，我们共同研究遥远天体的伽马射线不透明度和星系际气体研究的再电离约束。通过结合这些研究，我们得到了一个敏感的上限的Pop III恒星形成率密度为$\dotρ_{*}(z)<0.01[(1+z)/{(1+7.0)}]^{3.4}({f_{\rm esc}}/{0.2})^{-1}({C}/{3.0})\ {\rm M}_{\odot} {\rm yr}^{-1}\ {\rm Mpc}^{-3}$在$z\ge7$，其中$f_{\rm esc}$和$C$是电离光子从星系的逃逸分数和星系际氢气的聚集因子。与仅考虑伽马射线不透明度约束的先前研究相比，该限制是$\sim10$倍更严格的约束。即使我们不包括当前的伽马射线约束，结果也不会改变。这是因为探测到的伽马射线源仍然在$z\le4.35$，那里的再电离已经完成。
2013-12-23 astro-ph.CO astro-ph.HE
An Empirical Determination of the Intergalactic Background Light from UV to FIR Wavelengths Using FIR Deep Galaxy Surveys and the Gamma-ray Opacity of the Universe
我们以前计算的星系际背景光（IBL）的红移在远紫外到近红外范围内的函数，纯粹基于深星系调查的数据。在这里，我们利用类似的方法来确定中红外和远红外IBL到850微米的波长。我们的方法使我们能够根据观测确定的亮度密度和颜色的不确定性来限制光子密度的范围。还包括2.7 K宇宙背景光子的影响，我们确定68%的置信上限和下限的宇宙的不透明度的伽玛射线高达PeV的能量。我们在IBL上的直接结果与使用费米$γ$射线太空望远镜和H.E.S.S.的观测进行的补充伽马射线分析结果一致。空气切伦科夫望远镜因此，我们没有发现以前建议的过程中修改的伽玛射线光谱比单独的对生产吸收的证据。
2016-08-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
Measurement of the Extragalactic Background Light using MAGIC and Fermi-LAT gamma-ray observations of blazars up to z = 1
我们提出了一个测量的河外背景光（EBL）的基础上的联合似然分析的32个伽玛射线光谱的红移范围z = 0.03至0.944，获得的MAGIC望远镜和费米-LAT的12个耀变体。EBL是河外弥漫辐射的一部分，跨越紫外线、可见光和红外线波段。EBL的主要贡献者是恒星在宇宙历史中发射的光，以及被星系中的尘埃吸收并以更长波长重新发射的那部分光。EBL可以通过其对宇宙源发射的极高能量光子的影响来间接研究，这些光子在穿过宇宙学距离的传播过程中通过光子-光子相互作用被吸收。我们得到的EBL密度的估计与最先进的EBL生产和演变的模型，在很好的协议。1-sigma的上限，包括系统的不确定性，是13%和23%之间的标称EBL密度模型。在任何范围的光学depth.We还进行了波长分辨EBL测定，这导致在0.18 - 0.62 $μ$ m范围内的EBL相对于所研究的模型，但与它们兼容的提示系统学中的预期透明度的宇宙伽马射线没有异常。
2019-03-30 astro-ph.HE
Impact of oscillations of photons into axion-like particles on the very-high energy gamma-ray spectrum of the blazar PKS1424+240
甚高能量（VHE）伽马射线与背景辐射场的低能光子进行对产生。这导致河外源的初级伽马射线通量在与河外背景光（EBL）的相互作用中衰减，该背景光从紫外波长延伸到远红外波长。在存在磁场的情况下，伽马射线可以振荡成假想的类轴子粒子（ALP）。这可能会导致宇宙对VHE伽马射线的不透明度降低，因为ALP绕过了对的产生。在这里，证明了光子-ALP转换对PKS 1424 +240光谱的影响。这个耀变体的红移下限最近被确定为$z \geqslant 0.6035$，使其成为在VHE能量下观测到的最远的源。在特定的磁场场景和EBL模型的假设下，推导出光子-ALP耦合，导致整体凹的内禀blazar光谱。
2013-10-08 astro-ph.HE hep-ph
Gamma-Ray Absorption By The Cosmic Lyman Continuum From Star-forming Galaxies
由于发现了被称为“绿豌豆星系”的超强发射线星暴星系（EELG），我们在这里考虑了它们对高红移电离紫外线星系际通量的贡献。大多数已被观测到的星系都显示出它们的通量在莱曼极限的蓝色方向上急剧下降。然而，最近对EELG的观测发现，更多的莱曼连续谱光子从它们逃逸到星系际空间，比以前怀疑的要多。我们计算了它们对河外背景光的贡献。我们还计算了这些光子对高能$γ$ -射线吸收的影响。对于更遥远的$γ$射线源，特别是在$z \ge 3$，星系际不透明度超过几个GeV是显着高于以前的估计，忽略了莱曼连续光子。我们计算的结果，这种增加的不透明度观察到的$γ$ -射线光谱，这产生了一个高能量的营业额开始在较低的能量比以前认为，和一个渐进的光谱陡峭，也可以观察到。
2021-08-18 astro-ph.GA astro-ph.HE
Seeking dark matter with $γ$-ray attenuation
本研究通过计算星系对双产生光深的贡献，发现$γ$射线测量推断的光深超出预期；虽未发现暗物质信号，但设定了当前$8-25$ eV质量范围内光子-轴子耦合的最强界限。
2023-05-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
First lower limits on the photon-axion-like particle coupling from very high energy gamma-ray observation
来自河外源的甚高能量（VHE，能量> 100 GeV）伽马射线的内禀通量由于与河外背景光（EBL）的光子相互作用中的对产生而衰减。根据源的距离，宇宙应该对高于一定能量的VHE光子不透明。然而，有迹象表明，宇宙比以前认为的更透明。最近对VHE光谱的大样本的统计分析表明，对于具有最高衰减的数据点，用当前EBL模型对吸收的校正太强。一种解释可能是VHE光子在环境磁场中振荡成假想的类轴子粒子（ALP）。这种机制将降低不透明度，因为ALP在宇宙学距离上不受阻碍地传播。在这里，一个大样本的VHE伽马射线光谱获得成像空气切伦科夫望远镜是用来设置，第一次，在大范围的ALP质量的光子ALP耦合常数的下限。考虑到振荡的能量依赖性，研究了不同磁场配置下的转换，包括星系团内和星系际磁场以及银河系的磁场.对于乐观的情况下，干预磁场，光子ALP耦合的$10^{-12}\mathrm{GeV}^{-1}$的顺序的下限，而更保守的模型假设结果在$2\times10^{-11}\mathrm{GeV}^{-1}$。后一个值在未来专用ALP搜索的范围内。
2013-08-26 astro-ph.HE hep-ph
Measurement of the extragalactic background light imprint on the spectra of the brightest blazars observed with H.E.S.S
河外背景光是宇宙中能量密度仅次于宇宙微波背景的漫射辐射。本研究的目的是测量高能立体系统（H.E.S.S.）探测到的最明亮的河外源的光谱上的EBL对伽马射线的不透明度的印记。该方法的独创性在于EBL光学深度和源的本征光谱的联合拟合，假设本征平滑。对总共约10^5个伽马射线事件的分析使得能够在8.8标准发展水平上探测到EBL特征，并且构成了使用甚高能量（E>100 GeV）伽马射线对EBL光学深度的第一次测量。EBL通量密度被限制在近20个波长（0.30-17微米）范围内，1.4微米处的峰值为15 +/- 2（静态）+/- 3（系统）nW / m^2 sr。
2012-12-14 astro-ph.CO astro-ph.HE
How far are the sources of IceCube neutrinos? Constraints from the diffuse TeV gamma-ray background
冰立方最近探测到的TeV-PeV中微子的几乎各向同性分布表明，它们来自我们银河系以外的距离，但由于缺乏与已知来源的任何联系，它们的距离在很大程度上是未知的。在本文中，我们建议，随着中微子的产生，累积的TeV伽马射线发射可以用来约束这些中微子源的距离，因为由于河外背景光（EBL）的吸收，TeV伽马射线的不透明度取决于这些TeV伽马射线已经走过的距离。由于\emph{Fermi}测量到的河外TeV背景比预期的与冰立方中微子相关的累积通量弱得多，如果冰立方中微子的来源对TeV伽马射线是透明的，那么大多数的冰立方中微子必须来自大于TeV伽马射线视界的距离。我们发现80%以上的冰立方中微子应该来自红移为$z>0.5$的源。因此，找到与冰立方中微子相关的附近来源的机会很小。我们还发现，为了解释TeV γ射线发射约束下的中微子通量，中微子源密度的红移演化必须至少与宇宙恒星形成速率一样快。
2016-05-18 astro-ph.HE
Studies of active galactic nuclei with CTA
本文综述了利用切伦科夫望远镜阵列研究活动星系核的前景。这篇评论的重点是喷流活动星系核，这构成了绝大多数的活动星系核在伽玛射线能量检测。未来的进展将由计划中的极高能（VHE）伽马射线探测的能量阈值降低到约10 GeV以及与当前一代切伦科夫望远镜设施相比改进的通量灵敏度所推动。我们认为，CTA将使伽马射线人口研究的实质性进展，通过深化现有的调查，通过增加通量灵敏度和提高检测到大量的低频峰值耀变体的机会，因为较低的能量阈值。更详细的VHE伽马射线光谱形状和可变性的研究可能会进一步深入了解未解决的问题，有关喷流的形成和成分，相对论喷流内粒子的加速，以及导致可观察到的高能发射的辐射机制的微观物理。CTA涵盖的能量范围很广，包括伽马射线在河外背景光（EBL）中传播时不受吸收影响的能量，并扩展到VHE光谱强烈扭曲的能量范围。这将有助于减少来自不同仪器的光谱中的系统效应，从而导致更可靠的EBL确定，因此将有可能将blazar模型限制在最高能量，而不那么模糊。
2012-08-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
Effect of axion-like particles on the spectrum of the extragalactic gamma-ray background
类轴子粒子（ALP）为观测到的宇宙较低TeV不透明度提供了一个可行的解释。如果异常TeV透明度是由ALPs引起的，那么遥远的河外源的通量将在超过TeV的光子能量下增强，从而导致观测到的河外伽马射线背景（EGB）光谱的增强。在这项工作中，我们研究了在TeV能量的EGB谱的ALP调制。我们的研究结果表明，在最乐观的情况下，ALP的存在可能会导致EGB光谱大大偏离纯银河系外背景光（EBL）吸收的情况下的预测。偏差发生在大约$\gtrsim$ 1 TeV，目前费米-LAT的EGB测量无法识别这样的效果。我们还发现，大多数敏感的ALP参数已被排除现有的限制，只留下一个小区域的不受限制的参数，可以探测使用EGB效应在这项工作中的调查。来自LHAASO和CTA等即将到来的甚高能量仪器的观测可能有助于研究这种效应。
2021-11-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Redshift prediction of Fermi-LAT gamma-ray sources using CatBoost gradient boosting decision trees
本研究利用CatBoost算法基于光谱和空间特性预测Fermi-LAT目录中AGN的红移，达到0.56的R2分数，并进一步预测了未关联伽马射线源的红移。
2023-03-14 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Discovery of very high energy gamma-ray emission from the BL Lac object PKS 0301-243 with H.E.S.S
活动星系核PKS 0301-243（z=0.266）是一个高同步加速器峰值的BL Lac天体，由费米/LAT在高能量（100 MeV < E < 100 GeV）下探测到。本文报道了高能立体系统（H.E.S.S.）在极高能量（E>100 GeV）下发现PKS 0301-243。从2009年9月到2011年12月的观测中，总生存时间为34.9小时。200 GeV以上的γ射线在9.4σ的显著性下被探测到。在2.5σ水平上发现了一点变化，测得积分通量I（E > 200 GeV）=（3.3 +/- 1.1_stat +/- 0.7_syst）e-12 ph cm^-2s^-1，光子指数Γ = 4.6 +/- 0.7_stat +/- 0.2_syst。在HE，X射线和光学波段的多波长光变曲线显示出很强的可变性，和一个最小的变化时间尺度为8天的光学光变曲线估计。单带轻子同步自康普顿方案满意地再现了多波长数据。在该模型中，发射区不均匀分布，射流以颗粒为主。由于PKS 0301-243与TeV能量下观测到的其他光源相比具有很高的红移，因此其非常高的能量发射被河外背景光（EBL）衰减，测量的光谱被用来推导EBL不透明度的上限。
2013-09-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
