Examining the evidence for dynamical dark energy
我们采用一种新的非参数贝叶斯方法重建的状态方程$w$的暗能量的演化历史，应用相关的前$w(z)$，收集宇宙学数据的基础上。结合最近的超新星（SNLS 3年或Union 2.1）、宇宙微波背景辐射、红移空间畸变和重子声学振荡测量（包括BOSS、WiggleZ和6dF），我们发现宇宙学常数似乎与当前的数据一致，但从$z\sim0.25$的$w<-1$演化到更高红移的$w > -1$的动力学暗能量模型是温和的。贝叶斯证据的估计表明，宇宙学常数模型和动力学模型之间的一系列相关的先验选择的偏好很小。展望未来的数据，我们发现，目前的数据的最佳拟合模型，可以很好地区分从$Λ$ CDM模型的观测，如普朗克和欧几里德调查。
2012-09-26 astro-ph.CO
Astrophysical Constraints on Dark Energy
暗能量（即，一个宇宙学常数）在牛顿近似下导致一个排斥力，该排斥力随距离线性增长，并且可以具有天体物理学后果。例如，暗能量力克服了来自孤立物体的引力（例如，矮星系），质量为$10^7 M_\odot$，距离为$~ 23$ kpc。束缚卫星的可观测速度（旋转曲线）可能会受到显著影响，因此可以用来测量或限制暗能量密度。在这里，{ \it isolated}意味着附近大型星系（特别是它们的暗物质晕）的引力效应可以忽略不计;孤立矮星系的例子包括Antlia或DDO 1903
2015-10-10 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Testing the sterile neutrino dark matter paradigm with astrophysical observations
无菌中微子暗物质被认为在小天体物理尺度上抑制结构的形成。抑制的细节取决于早期宇宙中的无菌中微子产生机制。在这一过程中，我们专注于最流行的情况下，共振生产（通过活跃和不育中微子之间的混合）和标量衰变生产（通过一个假设的标量单线的衰变）。在讨论无菌中微子暗物质假说如何缓解局部宇宙中矮星系的过剩问题之前，我们首先回顾了当前结构形成的限制。
2017-04-06 astro-ph.CO
Astrophysical Constraints on Dark Matter
天体物理学为暗物质的存在提供了证据，并对其性质提出了限制。冷暗物质模型已经成为“标准”宇宙学与宇宙学常数的结合。有迹象表明，“冷”的暗物质可能比最初讨论的“热”。本文综述了暗物质冷/暖性质的主要信息。
2011-10-13 astro-ph.CO hep-ph
The evolving role of astrophysical modelling in dark matter halo relaxation response
本文研究了天体物理建模在宇宙学流体动力学模拟中对暗物质晕弛豫响应的影响，发现线性准绝热弛豫模型在 IllustrisTNG、CAMELS 和 EAGLE 模拟中均适用，且反馈能流和气体状态方程是影响弛豫响应的关键因素。
2025-05-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Astrophysical uncertainties on stellar microlensing constraints on multi-Solar mass primordial black hole dark matter
最近，人们对多太阳质量的原始黑洞（PBH）作为暗物质（DM）候选者产生了兴趣。在这个质量范围内，存在着各种微透镜效应、动力学和吸积效应对多环芳烃丰度的限制。从表面上看，这些限制排除了多太阳质量的PBH，这些PBH构成了三角函数和扩展质量函数的所有DM。然而，恒星微透镜事件的发生率取决于麦哲伦云视线上致密天体的密度和速度分布。我们研究的依赖性的约束的本地暗物质密度和圆周速度，也考虑模型的速度分布随半径而变化。我们发现，最大的质量限制恒星微透镜可以改变一个数量级。特别是约束显着减弱，如果紧凑的对象的速度分散减少。这种变化不足以消除恒星微透镜和动力学约束之间的紧张关系。然而，这表明，在计算和比较约束时，考虑到天体物理学的不确定性至关重要。我们也证实了最近的发现，实际上增加了现实的，有限宽度的质量函数之间的紧张关系的约束。
2017-08-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Astrophysical Uncertainties Of Dark Matter Direct Detection Experiments
在暗物质直接探测实验中，研究了弹性、动量依赖和非弹性散射暗物质三种情况下天体物理不确定性对排斥限的影响。我们发现，不同的暗物质银河逃逸速度和太阳的圆周速度可以导致显着的变化，光（$\lesssim10$ GeV）的弹性和非弹性散射暗物质的排斥限制。我们还计算的限制，使用100个速度分布提取的通过Lactea II和GHALO N体模拟，并发现，麦克斯韦-玻尔兹曼分布具有相同的天体物理参数通常设置较少的约束限制。对于质量为$\gtrsim50$ GeV的天体物理参数和速度分布形式的变化，弹性和动量相关的极限仍然是稳健的。
2011-04-04 astro-ph.CO hep-ph
Taming astrophysical bias in direct dark matter searches
我们探索系统的偏见，在未来的直接检测实验中的暗物质的识别和比较重建的暗物质属性时，假设一个自洽的暗物质分布函数和标准麦克斯韦速度分布。我们发现，系统偏差的暗物质的质量和截面的测定所产生的错误的假设，其分布函数的顺序为~1σ。如果对银河系质量模型做出错误的假设，就会产生更大的系统偏差。然而，在这两种情况下，偏差大大减轻边缘化的银河系模型参数。我们还表明，速度分布可以重建在一个无偏的方式为典型的暗物质参数。我们的研究结果突出了使用标准麦克斯韦速度分布的暗物质质量和横截面确定的鲁棒性，以及以统计一致的方式考虑天体物理不确定性的重要性。
2013-02-26 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ex
Astrophysical Searches and Constraints on Ultralight Bosonic Dark Matter
从暗物质确实存在并渗透整个宇宙的证据开始，可以估计其性质的各种界限。从宇宙微波背景和大尺度结构出发，总结了超轻玻色暗物质（UBDM）质量和宇宙密度的边界。考虑到星系形成和演化以及黑洞超辐射现象，这些边界被推广到更大的质量。然后，我们讨论了不同类别的UBDM紧凑对象，包括孤子/轴子星和miniclusters的形成。接下来，我们考虑天体物理约束的耦合UBDM的标准模型粒子，从恒星冷却（生产的UBDM）和间接搜索（衰变或转换的UBDM）。在整个过程中，有简短的讨论“提示和机会”在寻找UBDM在每个领域。
2021-06-16 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Gravity-mediated (or Composite) Dark Matter Confronts Astrophysical Data
我们认为天体物理界的一种新形式的暗物质，所谓的引力介导的暗物质。在这种情况下，暗物质通过引力共振组成的中介扇区与我们通信，即新标量（radion）和大质量自旋2共振（massive graviton）。我们考虑特定的模型自然电弱对称性破缺或弱尺度暗物质的背景下，在扭曲的额外的维度和他们的复合材料的模型。主要的暗物质湮灭机制是由于KK引力子与大量传播的规范玻色子的相互作用。我们强加的限制单色或连续光子从费米LAT和HESS。我们还探讨了费米伽马射线线可能是引力介导的暗物质的表现的情况。
2014-01-21 astro-ph.CO hep-ph
Examining leptogenesis with lepton flavor violation and the dark matter abundance
在一个超对称（SUSY）的I型跷跷板框架与味盲的通用边界条件，我们研究的后果，需要所观察到的重子不对称的宇宙被解释为热或非热leptogenesis。在前一种情况下，我们发现参数空间非常受限。在mSUGRA参数空间（与测量的暗物质丰度一致）的体和停止共湮灭区域中，轻子味道违反（LFV）过程在MEG和未来的实验中是可访问的。然而，宇宙在膨胀后需要非常高的再加热温度（约10^{12} GeV），这导致了严重的引力子问题，这不利于热稀薄生成或中性伴暗物质。在超对称性平面方向的预热阶段的非热leptogenesis通过降低所需的再加热温度来放松重力子问题。重子的不对称性，然后可以解释，同时保留中性伴子暗物质，并为体或停止共湮灭区域LFV过程应观察到在当前或未来的实验。
2010-06-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Resolving astrophysical uncertainties in dark matter direct detection
我们研究了银河系暗物质粒子的假设速度分布对核反冲探测器结果解释的影响。通过将实验数据转换为变量，使天体物理学的未知数变得明确，不同的实验可以在没有关于暗物质晕的隐含假设的情况下进行比较。我们扩展这个框架，包括年度调制信号，以及多个目标元素。最近的结果DAMA，CoGeNT和CRESST-II可以带入协议，如果速度分布是非常各向异性的，从而允许一个大的调制分数。然而，CDMS和XENON的限制不能通过单独诉诸这种天体物理不确定性来回避。
2012-02-29 astro-ph.CO hep-ph
Assessing Astrophysical Uncertainties in Direct Detection with Galaxy Simulations
我们研究了模拟银河系质量的星系中局部暗物质的速度分布，这些星系是由暗物质和重子以高分辨率产生的。我们发现太阳附近的暗物质受到重子的影响，与仅模拟暗物质相比，增加了暗物质粒子的速度。由于重子盘的存在而产生的引力势增加了高速暗物质的数量，导致速度分布比仅用暗物质模拟的结果更类似于麦克斯韦标准晕模型。此外，重子模拟中存在的速度结构比仅用暗物质模拟所预期的具有更大的多样性。我们使用我们模拟的速度分布显示了对直接探测实验LUX，DAMA/Libra和CoGeNT的影响，并探讨了银河系估计质量范围内的分辨率和晕质量如何影响结果。麦克斯韦拟合的速度分布往往会高估高速尾中的暗物质的数量，即使是重子，从而导致过于乐观的直接检测边界的模型，这是依赖于该区域的相空间的实验信号。我们的工作进一步表明，它是至关重要的，以模拟速度分布的实验室参考系，由于太阳附近的速度结构出现时，重子。有更多的速度结构时，重子包括比在暗物质的模拟。即使把重子包括在内，速度结构的重要性在银河系的参考系中也不像在地球系中那样明显。
2016-07-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
XENON10/100 dark matter constraints in comparison with CoGeNT and DAMA: examining the Leff dependence
我们认为DAMA/LIBRA，CoGeNT，XENON 10和XENON 100的自旋无关（SI）的暗物质弱相互作用大质量粒子（WIMPs）的结果的兼容性，特别是在低质量（~ 10 GeV），假设一个标准的暗物质晕。氙边界取决于闪烁效率因子Leff，其中存在相当大的不确定性。因此，我们考虑各种外推的Leff在低能量。与Leff测量，我们认为，XENON 100的结果被发现是不敏感的低能量外推。我们发现最强的边界是从XENON 10，而不是XENON 100，由于较低的能量阈值。对于合理选择的Leff和SI弹性散射的情况下，氙10是不兼容的DAMA/LIBRA 3 $σ$区域，并严重限制了7-12 GeV的WIMP质量区的利益CoGeNT合作公布。
2010-07-29 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Examining The Fermi-LAT Third Source Catalog In Search Of Dark Matter Subhalos
发生在附近的暗晕中的暗物质湮灭可能表现为伽马射线源，而在其他波长处没有可检测到的对应物。在这项研究中，我们认为收集的非关联伽马射线源的费米合作报告，努力确定最有前途的暗物质subhalo的候选人。虽然我们确定了24个明亮的、高纬度的、不可变的源，其光谱与~20-70 GeV暗物质粒子的湮灭（假设湮灭为$b\bar{b}$）一致，但目前还不可能将这些源与无线电微弱的伽马射线源区分开来。更深入的多波长观测对于澄清这些来源的性质至关重要。值得注意的是，我们没有发现任何这样的来源，是很好地适合暗物质粒子重约100 GeV。我们还研究了来自这组次晕候选者的伽马射线的角分布，发现源3FGL J2212.5+0703比点源更倾向于空间扩展的轮廓（宽度约为0.15 $^{\circ}$），显著性为4.2 $σ$（3.6 $σ$，经过试验因子）。虽然尚未确定，但这个明亮的高纬度伽马射线源非常适合作为附近的$m_χ \simeq$ 20-50 GeV暗物质粒子的次晕（湮灭为$b\bar{b}$），值得进一步多波长研究。基于数值模拟预测的次晕分布，我们推导出暗物质湮灭截面的约束条件，这些约束条件与矮球状星系、银河系中心和河外伽马射线背景的伽马射线观测结果具有竞争力。
2015-04-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The radio telescope search for the resonant conversion of cold dark matter axions from the magnetized astrophysical sources
研究了在天体物理源强磁场（如中子星磁层中的磁场）存在下，冷暗物质（CDM）轴子绝热共振转换为光子的条件。我们证明了即将到来的射电望远镜，如SKA（平方公里阵列）可以探测这些光子信号的CDM轴子的可能性。
2018-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical uncertainties on the local dark matter distribution and direct detection experiments
弱相互作用大质量粒子（WIMP）直接探测实验中的微分事件率依赖于局域暗物质的密度和速度分布。因此，需要对当地的暗物质分布进行精确建模，以获得对WIMP粒子物理性质的可靠约束。数据分析通常使用一个简单的标准晕模型，这可能不是一个很好的近似真实的银河系（MW）晕。本文综述了在模拟类MW星系中观测到的局域暗物质密度、圆速度和逃逸速度以及局域暗物质分布的研究。我们讨论了这些量的不确定性对能谱及其时间和方向依赖性的影响。最后，我们总结了处理这些天体物理不确定性的各种方法的概述。
2017-06-08 astro-ph.CO hep-ph
Constraining dark matter sub-structure with the dynamics of astrophysical systems
某些天体物理动力学系统的测量精度允许限制令人难以置信的小引力摄动的存在。特别是，太阳系内部的动力学（行星、地月）首次为证明地球附近黑暗子结构的丰度、质量和大小提供了可能性。我们发现，采用标准的暗物质密度，它的局部分布可以由亚太阳质量晕，目前没有可测量的动力学后果，无论小晕分数。另一方面，也可以排除线质量密度高于$λ_{\rm st}> 10^{-10} \Msun/\AU$（大约是地球质量沿着SS的直径一直延伸到柯伊伯带）的暗流的存在。此外，我们还回顾了MW矮球状星系内宽双星的动力学。这类双星的动力学似乎与暗子结构的存在是相容的，因此它们的存在并不像以前所声称的那样是暗物质假说的一个尖锐的判别式。然而，在某些区域，来自不同天体物理系统的约束可能会揭示子结构质量函数截止尺度。
2013-02-07 astro-ph.CO
Astrophysical and Cosmological Probes of Dark Matter
虽然天体物理学和宇宙学探测提供了一个非常精确和一致的暗物质的数量和一般性质的图片，但它的基本性质仍然是物理学中最重要的悬而未决的问题之一。在未来十年内获得对暗物质更全面的了解将需要克服一些理论挑战：现在正在为这些飞跃奠定基础，但还有很多工作要做。在即将到来的挑战中，最主要的是建立理论基础，以充分利用天体物理和宇宙学领域中新观测值的潜力，从早期宇宙到星系内部和其中的恒星。确定暗物质的性质还需要重新利用和实施天体物理学典型工具包之外的广泛理论技术，从有效场论到机器学习和基于人工智能的统计推断的急剧发展的世界。通过这项工作，理论前沿将成为未来十年暗物质发现的核心。
2022-03-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Astrophysical Tests of Dark Matter Self-Interactions
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育与研究所）；The University of Chicago（芝加哥大学）；University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；University of New Mexico（新墨西哥大学）；University of Oxford（牛津大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Portsmouth（朴茨茅斯大学）；Harvard University（哈佛大学）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Karlsruhe Institute of Technology (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院）；University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）；University of California, Merced（加州大学默塞德分校）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Hawaii（夏威夷大学）；University of Iceland（冰岛大学）
本文综述了暗物质自相互作用在天体物理中的测试方法，探讨了SIDM模型对星系结构和观测的影响及未来研究方向。
2025-12-16 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Quantifying Astrophysical Uncertainties on Dark Matter Direct Detection Results
由于我们对星系中的暗物质相空间缺乏了解，我们试图估计自旋无关的暗物质-核子截面的约束的不确定性。我们先拟合暗物质的密度，然后再研究与这些拟合相兼容的Jeans方程的可能解，以了解我们在太阳半径处可能期望的速度色散。我们考虑到非麦克斯韦速度分布的可能性和一个黑暗的磁盘的可能存在。结合所有这些影响，我们仍然发现，在解释的直接检测实验的高（>100 GeV）质量的暗物质候选人的不确定性是小于一个数量级的截面。
2012-06-13 astro-ph.CO hep-ph
Light dark matter versus astrophysical constraints
来自DAMA的直接暗物质探测的线索，CoGeNT实验指向具有违反同位旋和可能非弹性耦合的轻暗物质。然而，一系列天体物理学的限制正在迅速关闭光暗物质的窗口。我们指出，如果遗迹密度是由湮灭成不可见的状态，这些限制可以逃避。作为一个例子，我们提出了一个准狄拉克暗物质模型，通过两个U（1）规范玻色子相互作用，其中一个耦合到重子数，另一个与光子动力学混合。湮灭主要是进入“暗中微子”，它们不与SM混合，但可以提供一小部分暗辐射。这个模型很快就可以通过几个寻找这种轻规范玻色子的实验来测试，我们预测两者都可以被检测到。该模型还需要第四代夸克，它们的存在可能会增加Tevatron和LHC中希格斯玻色子的截面。
2011-11-23 astro-ph.CO hep-ph
Dark Energy on Astrophysical Scales and Its Detection in the Milky Way
本研究提出一种不依赖宇宙学的方法测量暗能量状态方程参数 $w$，通过引入 Weinberg 各向同性形式和 SdS$_{w}$ 时空框架推导出局部排斥性暗力，并利用 Poisson 方程应用于天体物理系统，成功拟合银河系旋转曲线异常以独立确定参数值。
2023-09-11 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Gravitational probes of dark matter physics
暗物质的性质是粒子物理学中最紧迫的问题之一。然而，迄今为止，我们对暗区的所有知识都来自于它与天体物理系统的引力相互作用。此外，天文学的结果仍然有巨大的潜力来限制暗物质的粒子特性。我们引入了一个简单的二维参数空间，它根据粒子物理相互作用强度和新物理出现的特征天体物理尺度对模型进行分类，以促进粒子物理学和天文学领域之间的交流。我们调查了已知的天体物理异常，暗示非平凡的暗物质粒子物理，并提出了一个理论和观测计划，为未来的天体物理测量，将阐明暗物质的性质。
2018-09-26 astro-ph.CO hep-ph
Astrophysical Constraints on Inflationary Dark Matter in the Luminogenesis Model
无碰撞冷暗物质的假设本身不能调和几个天体物理学的矛盾（尖与核问题，丢失的卫星问题，太大而不能倒的问题）。自相互作用的暗物质为解决所有这些问题提供了一个有前途的框架，自相互作用的截面在文献中得到了适当的限制。根据Tulin，Yu和Zurek的工作[1]，我们可以约束暗物质质量和假设一般标量Yukawa型相互作用的光介质的质量。特别是，我们约束的强烈耦合的暴胀暗物质的发光模型，统一模型与规范组$SU(3)_C \times SU(6) \times U(1)_Y$，打破了标准模型与额外的规范组的暗物质时，暴胀卷到其真正的真空。发光模型还受到通货膨胀的限制，我们发现一个上限的尺度对称性破缺的暴胀和去耦规模$M_1$的某些表示的规范组。我们强调，发光模型使天体物理约束，暗物质的性质，和通货膨胀之间的独特的连接。
2015-11-08 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological and astrophysical signatures of dark matter annihilations into pseudo-Goldstone bosons
我们研究了一个模型，其中暗物质粒子是一个手征费米子场下的全球$U(1)$对称性，假设是自发破缺，导致伪戈德斯通玻色子（PGB）。我们认为，暗物质湮灭成PGB决定了暗物质遗迹丰度。此外，我们还注意到，对PGB的实验搜索允许非常长寿命的PGB，其寿命比宇宙的年龄长得多，或者相对短寿命的PGB，其寿命短于一分钟。因此，出现了两种不同的情况，产生了非常不同的签名。在长寿命PGB的情况下，PGB可能对宇宙的辐射能量密度有很大的贡献。另一方面，在短寿命的PGB的情况下，由于衰变长度短于1秒差距，s波湮灭成PGB和$CP$甚至暗标量在银河系中心可能会导致在伽马射线能谱中的一个强烈的盒子功能，提供PGB衰变分支比成两个光子是相当大的。我们还分析了这两个方案的限制，从热生产，希格斯粒子的不可见衰变宽度和直接暗物质搜索。
2014-02-19 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Screened Fifth Forces Mediated by Dark Matter-Baryon Interactions: Theory and Astrophysical Probes
我们推导了一种新的屏蔽机制的细节，该机制可以根据局域暗物质密度来屏蔽重子和暗物质的相互作用。在这个机制中，牛顿常数的值与暗物质的密度有关，这使得在密度小于银河系的星系中，天体物理现象可能会非常不同。参数化后牛顿参数$γ$，量化运动学和透镜探针之间的差异，也取决于暗物质密度。我们计算了不同的$G$对恒星演化的各个阶段的影响，专注于影响宇宙学的观测值：造父变星周期-光度关系和超新星Ia星等-红移关系。其他潜在的测试模型也进行了研究，包括主序星，主序星后，和低质量的矮星。最后，我们讨论了如何银河系外的测试$γ$可以提供补充约束。
2020-04-06 astro-ph.CO gr-qc
Haloes, other dark matter candidates and astrophysical implications
针对原初黑洞无法构成全部暗物质的情况，本文提出多组分暗物质模型，通过原初黑洞与第二暗物质组分的相互作用提供独特特征，从而提升探测前景并改进约束。
2024-05-30 astro-ph.CO
Examining the Viability of Phantom Dark Energy
在0阶FLRW度规的标准宇宙学框架中，并在应力能量张量中使用完美流体，具有状态方程参数$w < -1$的暗能量（称为幻影暗能量）意味着当建模为标量场时，具有负动能和真空不稳定性。然而，普朗克和WMAP 9给出的当今$w$的可接受值包括一个显著的小于$-1$的值范围。我们发现幽灵暗能量绝对具有负动能并不像人们想象的那样明显。类似地，我们发现，场模型的精华暗能量（$w_ϕ>-1$）不一定有积极的动能分类。在观测约束和广义相对论的范围内，有很好的实验验证，我们考虑了一些合理的偏离标准的0阶框架，试图看看是否可以避免负动能，在这些设置，尽管明显的$w<-1$。我们认为更准确的描述宇宙通过扰动的各向同性和均匀FLRW度规和组件的应力-能量张量，我们认为动态$w$和原始等曲率和绝热扰动。我们发现幻影暗能量不一定在所有相关的长度尺度上都具有负动能，我们还发现，出于同样的原因，精粹暗能量不一定在所有相关的长度尺度上都具有正动能。
2015-09-30 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological and astrophysical probes of dark baryons
我们研究了“暗重子”的宇宙学和天体物理学特征，这是一种与中子混合的中性费米子。由于混合是通过夸克水平上的高维算子进行的，因此高能暗重子的产生得到了增强，因此它在早期宇宙中的丰度可能是显着的。把它的初始丰度作为一个自由参数，我们得到新的，强大的限制的性质的黑暗重子。原始核合成和宇宙微波背景提供了强的约束，由于中子通过其诱导跃迁偶极相互转换为暗重子，并由于暗重子的后期衰变。此外，中子星中的中子可以缓慢地衰变为暗重子，提供了一种新的热源，但受到脉冲星温度测量的限制。考虑到所有的约束条件，我们确定参数空间的黑暗重子可以是一个可行的暗物质的候选人，并讨论有前途的途径探测它。
2020-12-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Astrophysical Constraints on Decaying Dark Gravitons
该研究针对暗维数方案中的暗引力子暗物质模型，通过其衰变对CMB等天体物理信号的影响设置参数约束，验证了参数自然取值范围的合理性并给出暗物质质量与额外维度尺度的预言。
2024-01-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Information divergences to parametrize astrophysical uncertainties in dark matter direct detection
本文提出用多种信息散度刻画暗物质速度分布与中心分布的偏差，并通过星流叠加离散化，在给定距离内优化以界定散射截面限制。
2024-12-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Statistical Issues in Astrophysical Searches for Particle Dark Matter
在这篇评论中出现的粒子暗物质，即间接检测（暗物质湮灭成标准模型粒子）或直接检测（暗物质粒子散射在深地下探测器）的天体物理搜索的统计问题进行了讨论。这些搜索的一个特别方面是在滋扰参数（天体物理因素），是退化的参数（质量和湮灭/衰变截面的粒子）非常大的不确定性的存在。的可能性的方法已成为最强大的工具，提供至少一个动机良好的方法，将滋扰参数，并通过允许优于更传统的数据叠加的目标的组合，增加实验的灵敏度。天体物理学搜索中出现的其他统计挑战在很大程度上类似于任何新的物理学搜索，例如在对撞机上，一个主要的例子是计算试验因子。频率论方法主要用于假设检验和区间估计，贝叶斯方法用于冗余参数估计和复杂参数空间中的参数估计。基本的统计概念将被揭露，从实验搜索和警告将指出具体的例子说明。
2014-10-14 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Astrophysical Uncertainties in the Cosmic Ray Electron and Positron Spectrum From Annihilating Dark Matter
近年来，为了研究GeV到TeV能量的宇宙射线，进行了许多实验。从间接暗物质探测的角度来看，这是一个特别有趣的机制。然而，要从宇宙射线测量中得出关于暗物质的可靠结论，首先必须了解宇宙射线通过银河系磁场和辐射场的传播。在本文中，我们约束的宇宙线传播模型的特点，通过比较与观测输入，包括最近的数据从CREAM实验，并使用这些约束条件来估计相应的不确定性的宇宙线电子和正电子的光谱中的暗物质粒子湮灭在银河系的晕。
2009-04-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Snowmass2021 Cosmic Frontier White Paper: Probing dark matter with small-scale astrophysical observations
目前对暗物质的理解主要来自于对宇宙中总物质含量的测量，来自于引力物质在非常大尺度上的分布，以及来自于次星系尺度上的旋转曲线和速度色散。然而，小尺度结构很可能是解开宇宙中仍然神秘的85%物质的粒子物理学的关键。利用下一代引力波探测器和先进的天体测量仪器提供的大量高精度测量数据，将有可能对新粒子和暗物质进行新型小尺度天体物理探测。宇宙微波背景和大尺度结构调查将提供互补的限制暗物质模型与独特的小尺度签名。我们列出了小尺度结构和致密物体作为暗物质探测器的研究，并总结了实现目标的要求。
2022-07-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Information-theoretic astrophysical uncertainties in the effective theory of dark matter direct detection
Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）
本文通过信息论方法量化暗物质直接探测中天体物理不确定性的影响，揭示速度分布特征对检测不同暗物质模型的关键作用。
2026-07-29 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ex
Dissecting the Gamma-Ray Background in Search of Dark Matter
费米伽马射线太空望远镜测量到的伽马射线背景是由几类天体物理学源构成的。在本文中，我们使用费米的伽马射线源目录（以及相应的源目录在红外和无线电波长）建立和约束模型的贡献河外伽马射线背景的天体物理源，包括射电星系，恒星形成星系，和耀变体。然后，我们结合我们的模型与费米的测量的伽马射线背景，推导出约束的暗物质湮灭横截面，包括河外和星系晕和subhalos的贡献。由此产生的约束是竞争力最强的当前约束从银河系中心和矮球状星系。随着费米继续测量来自更多天体物理源的伽马射线发射，将有可能更严格地限制天体物理对河外伽马射线背景的贡献。我们预计，与10年的数据，费米的测量，这种背景下结合改进的限制天体物理源的贡献将产生一个灵敏度暗物质湮灭，超过最强的电流约束的一个因素~ 5 - 10。
2013-12-02 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Examining the effects of dark matter spikes on eccentric intermediate mass ratio inspirals using N-body simulations
本研究首次利用N体模拟自洽研究暗物质尖峰对偏心中等质量比旋近的影响，发现三体弹弓机制而非动力学摩擦主导能量耗散，并提出频移比相位偏移更具探测前景。
2024-09-03 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Separating astrophysical sources from indirect dark matter signals
对暗物质湮灭和衰变产物的间接搜索面临着在不确定的背景下识别不确定和次显性信号的挑战。解决这个问题的两种有价值的方法是（1）使用利用信号和背景的能量谱和角分布中的不同特征的分析方法，以及（2）背景的更准确表征，其允许更鲁棒地识别可能的信号。这两种方法是互补的，如果一起使用，可以大大加强。我回顾了使用两个有前途的目标，内星系和各向同性伽马射线背景的伽马射线间接搜索的状态。对于这两个目标，背景属性的不确定性是间接搜索灵敏度的主要限制。然后，我强调的方法，可以提高使用这些目标的间接搜索的灵敏度。
2014-10-12 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Examining the Self-Interaction of Dark Matter through Central Cluster Galaxy Offsets
本文利用23个弛豫星系团中X射线中心与中心星系的偏移，探测暗物质自相互作用，得到平均偏移5.5±1.0 kpc，结果与存在一定自相互作用相符。
2023-04-20 astro-ph.CO
Dark Matter In Extreme Astrophysical Environments
通过观测极端的天体物理环境来探索暗物质--这里定义为沉重的致密天体，如白矮星、中子星和黑洞，以及超新星和致密天体合并事件--自上次斯诺马斯过程以来一直是一个主要的增长领域。理论工作强调了当前和不久的将来的天文台的效用，以限制整个质量范围内的新暗物质参数空间。这包括从无线电到伽马射线的电磁波谱的引力波仪器和天文台。虽然最近的搜索已经为各种暗物质模型提供了领先的灵敏度，但这项工作也强调了理论天体物理学研究的必要性，以更好地约束这些极端天体物理系统的性质。这些搜索签名探测暗物质的独特潜力增加了提议的下一代天文和引力波仪器的动力。
2022-11-07 astro-ph.CO hep-ph
Antiproton signatures from astrophysical and dark matter sources at the galactic center
我们银河系的中心是一个以极端现象为特征的复杂区域。超大质量人马座A* 黑洞的存在，高暗物质密度和更高的重子密度能够产生非常高能的过程。事实上，高能伽马射线已经被不同的望远镜观测到，尽管它的起源还不清楚。在这项工作中，我们限制了可能的反质子通量分量与此信号。预期的次级天体物理反质子背景已经饱和了观测数据。这意味着任何其他重要的天体物理来源导致不一致的过量，因为与上述背景相对应的理论不确定性很小。约束条件取决于扩散模型和源的光谱特征。特别地，我们考虑由幂律，单色信号和标准模型粒子-反粒子通道产生描述的反质子谱。
2015-03-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Exploring Fermionic Dark Matter Admixed Neutron Stars in the Light of Astrophysical Observations
本研究通过求解双流体TOV方程结合贝叶斯推断分析天体物理观测数据，发现当前观测主要约束DMANS的暗物质分数，且该分数主要由高密度下强子EoS的硬度决定。
2025-06-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Detection of a Gamma-Ray Source in the Galactic Center Consistent with Extended Emission from Dark Matter Annihilation and Concentrated Astrophysical Emission
我们表明存在一个统计上显着的，强大的检测银河系中心的伽马射线源，这是一致的空间扩展信号，使用约4年的费米-LAT数据。如果暗物质粒子的空间分布与仅模拟暗物质的预测相似，则伽马射线通量与具有热湮灭截面的暗物质粒子的湮灭一致。我们发现一个扩展的源与伽马射线光谱，这是一致的暗物质粒子质量约10 GeV至1 TeV湮灭的b/b-条夸克，质量约10 GeV至30 GeV湮灭的tau+ tau-轻子的统计显着的检测。然而，这种解释中允许的区域的一部分与费米观测银河系卫星的限制相冲突。最大的改进，只包括点源的拟合得到的30 GeV的暗物质粒子湮灭的b/b-巴夸克。伽马射线的强度和光谱也很好地符合发射毫秒脉冲星（MSP）人口的密度分布像在M31中观察到的低质量X射线双星。扩展发射的最大拟合优度与已知的天体物理源一致，如球状星团中的MSP或分子气体上的宇宙射线韧致辐射。因此，我们的结论是，大部分的排放可能是从一个未解决的或空间扩展的天体物理源。然而，目前还不能排除全部或部分扩展发射来自暗物质湮灭的有趣可能性。
2013-05-21 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Uncertainty and bias of cosmology and astrophysical population model from statistical dark sirens
来自一个合并的致密双星的引力波（GW）辐射是一个标准的警报器，因为每个事件的光度距离可以直接从信号的振幅测量。使用GW警报器约束宇宙学的一种可能性是对二元黑洞（BBH）事件进行统计推断。从本质上讲，这种统计方法可以被视为如下。我们可以通过改变宇宙学参数来修改观测到的BBH事件分布的形状，直到它最终与从天体物理学人口模型构建的分布相匹配，从而使我们能够确定宇宙学参数。在这项工作中，我们推导出Cramér-Rao界的宇宙学参数和那些管理的天体物理人口模型从这个统计暗警报方法通过检查事件分布中包含的Fisher信息。我们的研究提供了分析性的见解，并能够快速而准确地估计暗警报宇宙学的统计准确性。此外，我们认为在宇宙学的偏见，由于未建模的子结构的合并率和质量分布。我们发现天体物理模型中的$1\%$偏差会导致哈勃常数的误差大于$1\%$。当探测到超过$10^4$ BBH事件时，这可能会限制暗警报宇宙学的准确性。
2022-06-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Complementarity of Dark Matter Direct Detection Targets
我们调查的重建能力的暗物质质量和自旋无关的截面从未来吨级直接探测实验使用锗，氙或氩作为目标。采用将在5至10年内上线的暗物质实验的曝光量、能量阈值和分辨率的现实值，量化不同目标之间的互补程度。我们研究了控制局部暗物质密度和速度分布的天体物理参数的不确定性如何影响重建。对于一个50 GeV的WIMP，天体物理学的不确定性降低了质量重建的准确性，对于氙和锗，与天体物理学量固定的情况相比，最高可达$\sim 4$。然而，与单独的锗或氙相比，氩、锗和氙数据的组合使约束能力增加了$\sim 2$的因子。我们表明，未来的直接探测实验可以实现一些天体物理参数的自校准，他们将能够约束的WIMP质量只有很弱的外部天体物理约束。
2011-06-20 astro-ph.CO hep-ph
Astrophysical uncertainties on direct detection experiments
直接探测实验准备探测以弱相互作用大质量粒子（WIMP）形式存在的暗物质。在这些实验中预期的信号取决于超本地WIMP密度和速度分布。首先，我们回顾了模拟暗物质分布的方法。然后讨论了局域暗物质密度、圆周速度和逃逸速度的观测测定以及类银河系暗物质晕的数值模拟结果。在每一种情况下，我们都强调了所做的不确定性和假设。然后，我们概述了在直接检测实验中预期的信号中产生的不确定性，特别是事件率的能量，时间和方向依赖性。最后，我们讨论的天体物理学的不确定性时，从直接探测实验解释数据的处理技术。
2012-01-10 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational-wave dark sirens as astrophysical probes: inferring galaxy-merger relations and identifying individual hosts
Aix-Marseille Université, Université de Toulon, CNRS, CPT（艾克斯-马赛大学、土伦大学、法国国家科学研究中心、理论物理中心）
本研究将引力波暗 sirens 技术从宇宙学工具拓展为天体物理探针，通过分层框架同时推断致密双星在星系中的分布及单个宿主，并验证了 GW170817 的宿主识别能力。
2026-09-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing ultralight dark fields in cosmological and astrophysical systems
该论文以模型无关方式构建标量与矢量超轻暗场的经典有效场论，并研究其在非拓扑孤子、中子星及引力波等系统中的相互作用与探测途径。
2023-12-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Velocity Distributions for Direct Detection: Astrophysical Uncertainties are Smaller Than They Appear
Princeton University（普林斯顿大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard & Smithsonian（哈佛与史密森尼学会）
本文通过模拟银河系类星系研究暗物质速度分布，发现天体物理学不确定性较小，且提出新的相空间缩放方法以提高直接探测实验的灵敏度。
2026-04-06 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Manifestations of dark matter and variations of fundamental constants in atoms and astrophysical phenomena
我们提出了一个概述的光玻色暗物质，包括轴子，赝标类轴子和标量暗物质，形成一个相干振荡的经典场或拓扑缺陷（孤子）的检测的最新进展。我们强调新的高精度的实验室和天体物理测量，其中所寻求的影响是线性的基础之间的相互作用强度的暗物质和普通物质，在传统的探测方案相比，暗物质，其中的影响是二次或更高阶的基础相互作用参数，是非常小的。新的地面实验包括用原子钟、光谱学、原子和固态磁力测量、扭摆、超冷中子和激光干涉测量进行测量。新的天体物理观测包括脉冲星定时、宇宙辐射透镜、大爆炸核合成和宇宙微波背景测量。我们还讨论了各种最近提出的机制，诱导缓慢的漂移，振荡变化和瞬态的时间变化的基本常数的性质由暗物质，这提供了一个更自然的方式产生宇宙学的演变的基本常数相比，传统的暗能量型理论，它调用（近）无质量的基础领域。因此，测量基本常数的变化为我们寻找暗物质提供了一种新的工具。
2015-09-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Astrophysical Constraints on the scale of Left-Right Symmetry in Inverse Seesaw Models
我们重新审视最近研究的超对称规范逆跷跷板模型（An et al.，2012年），以纳入天体物理约束最轻的超对称粒子（LSP）的寿命，使LSP构成宇宙的暗物质。An等人（2012年）的作者认为轻中微子LSP可以扮演非弹性暗物质（iDM）的角色，这样所需的iDM质量分裂和微小的马约拉纳中微子质量可以有一个共同的起源。在这里，我们考虑这个模型的一个广义版本，没有任何额外的离散对称性。我们指出，在一般的超对称规范反跷跷板模型中，由于R宇称$(R_p = (-1)^{3(B-L)+2s})$自发破缺，当引入规范对称性所允许的不可重正化算符后，LSP不可能是完全稳定的，而是衰变为标准模型粒子.我们表明，强烈的天体物理约束LSP寿命使sneutrino暗物质比标准的中性伴暗物质更自然。我们还表明，sneutrino暗物质的长寿命约束左右对称性破缺标度$M_R < 10^4 GeV$。
2012-10-01 astro-ph.CO hep-ph
Reconsidering astrophysical constraints on macroscopic dark matter
宏观暗物质--“宏”--指的是粒子暗物质的一大类替代候选者，其参数空间的区域仍然未被探测到。这些候选者将主要通过弹性散射以近似它们的几何横截面来传递能量。对于足够大的横截面，如果一个宏以热核逃逸的形式穿过白矮星或中子星等致密天体，分别导致IA型超新星或超级爆发，线性能量沉积可以产生可观测的信号。我们更新了白矮星的约束。这些在重要方面比以前推断的要弱，这是因为我们对宏观粒子穿过白矮星的过程进行了更仔细的处理，而且对必须加热才能启动逃逸的区域的大小采取了更保守的态度。另一方面，我们放置更严格的限制宏在低横截面，使用新的数据从蒙特利尔白矮星数据库。新的限制是从低质量X射线双星4U 1820-30推断出来的，在这颗双星中，连续的超级爆发之间相隔了十多年。更新的微透镜的限制也有报道。
2019-12-09 astro-ph.CO
Axion Gegenschein: Probing Back-scattering of Astrophysical Radio Sources Induced by Dark Matter
我们研究了一种新的技术，用于天体物理探测的轴子或类轴子粒子在银河系的暗物质晕的基础上受激衰变的轴子，我们称之为轴子盖根舍因发射。来自已知最亮的射电源的光子，其频率等于轴子质量的一半，在穿过暗物质晕传播时，会刺激轴子衰变，导致在轴子静止坐标系中与入射光子完全相反的方向上的无线电发射，并为每个射电源创建一个反源，图像被暗物质速度色散平滑。我们计算了天鹅座A的轴子盖根沙因反源（最亮的河外射电源）的通量，以及可以用SKA设置的轴子-光子耦合常数$g_{aγ}$的极限。我们发现这种方法是更强大的比以前的建议的基础上寻找附近的矮星系或银河系的轴子衰变的无线电发射。预测的极限仍然比QCD轴子模型的预测高得多，并且可以通过实验室搜索在具有类似于ADMX实验的强磁场的谐振腔中产生的无线电波来设置极限，尽管这种观察将直接测量通过星系晕的暗物质的柱密度，因此不受暗物质分布中可能的子结构的影响。
2020-08-06 astro-ph.CO hep-ph
