Axion-like particles: possible hints and constraints from the high-energy Universe
高能宇宙可能是寻找新的轻玻色子如轴子粒子（ALP）的伟大实验室。宇宙源确实是涉及强磁场和/或非常长的基线的暴力现象的场景，其中光子与ALP的混合效应可能导致可观察到的效应。有两个例子是这一事实的原型，即宇宙对伽马射线的不透明性和高能源能谱中的天体物理磁湍流的印记。在第一种情况下，可以提出ALP存在的提示，而第二种则用于限制ALP质量和与光子的耦合。
2013-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraints on axionlike particles with different magnetic field models from the PKS 2155-304 energy spectrum
类轴子粒子是一种很有前途的暗物质候选粒子，被预测在磁场存在下与光子耦合。在磁场中行进的光子和ALP之间的振荡已被用来约束ALP属性。在这项工作中，我们得到了一些新的限制ALP质量$m_{\rm a}$和光子-ALP耦合常数$g$与两个不同的磁场模型通过TeV光子从PKS 2155-304。一种是离散$φ$模型，即磁场的取向角$φ$从一个相干畴到下一个相干畴是离散随机变化的;另一种是线性连续$φ$模型，即磁场的取向角$φ$在相邻相干畴之间是连续变化的。对于离散- $φ$模型，我们可以得到对ALP质量$m_{1}=m_{\rm a}/(1\ {\rm neV})=0.1$和光子-ALP耦合常数$g_{11}=g/(10^{-11}\ {\rm GeV^{-1}})=5$的最佳约束，当$g_{11}$ =5时，ALP质量$m_{1}$的合理范围为0.08 $\thicksim$ 0.2，当$m_{1}$ =0.1时，光子-ALP耦合常数的唯一合理值为$g_{11}$ =5.对于线性连续的$φ$模型，我们可以得到对ALP质量$m_{1}=0.1$和光子-ALP耦合常数$g_{11}=0.7$的最佳约束，当$g_{11}$ =0.7时，ALP质量$m_{1}$的合理范围为0.05 $\thicksim$ 0.4，当$m_{1}$ =0.1时，光子-ALP耦合常数$g_{11}$的合理范围为0…
2019-06-02 astro-ph.HE
Reconciling hints on axion-like-particles from high-energy gamma rays with stellar bounds
最近有两个不同的研究小组声称，在银河系超新星和超新星遗迹的伽马射线中观察到的光谱调制可能是由于光子在大尺度银河系磁场中转化为超轻的类轴子粒子（ALP）。虽然我们显示所需的最佳拟合光子ALP耦合，$g_{aγ} \sim 2 \times 10^{-10}$ GeV ${}^{-1}$，是一致的约束，从观察到的光子ALP混合在真空中，这是在冲突与其他界限，特别是从CAST太阳轴子限制，从氦燃烧寿命在球状星团，并从非观测的伽马射线与SN 1987 A一致。为了调和这些不同的结果，我们提出，在物质的环境效应将抑制ALP生产在致密的天体物理等离子体，允许放松以前的界限，使它们兼容的光子ALP转换在低密度银河系介质。如果这种解释是正确的，那么所声称的ALP信号将在下一代实验室实验（如ALPS II）中实现。
2021-11-10 astro-ph.HE hep-ph
Hint at an axion-like particle from the redshift dependence of blazar spectra
我们认为，最大的观测样本，包括所有的中频峰值（IBL）和高频峰值（HBL）耀斑超过100 GeV的红移$z = 0.6$。我们发现，发射光谱指数$Γ_{\rm em} (z)$的最佳拟合回归线是一个凹抛物线减少$z$增加，从而意味着$\{Γ_{\rm em} (z) \}$分布和$z$之间的统计相关性。这一结果与我们的期望相矛盾，即这种分布应该是$z$独立的。我们认为，上述相关性并不产生任何选择偏差。我们表明，我们的期望自然出现的条件下，类轴子粒子（ALP）被放入游戏。此外，ALP还可以解释为什么平谱射电类星体发射高达400 GeV的能量，这与传统物理学形成了鲜明的矛盾。因此，两个非常不同但一致的结果的结合-从表面上看-导致了一个ALP的暗示，其质量为$m = {\cal O} (10^{-10} \, {\rm eV})$，双光子耦合在$2.94 \times 10^{- 12} \, {\rm GeV}^{- 1} < g_{a γγ} < 0.66 \times 10^{- 10} \, {\rm GeV}^{- 1}$范围内。额外的好处是，在能量$E \gtrsim 1 \, {\rm TeV}$之上，宇宙将变得比传统物理学所规定的要透明得多。我们的预测不仅可以通过新一代的天文台，如CTA，HAWC，Gamma-400，LHAASO，TAIGA-HiSCORE和HERD进行…
2020-04-21 astro-ph.HE hep-ph
Stellar evolution and axion-like particles: new constraints and hints from globular clusters in the GAIA DR3 data
本研究利用Gaia DR3数据中七个球状星团的成员星，通过恒星演化理论约束类轴子粒子，得到ALP-电子耦合上限及ALP-光子耦合的3.3西格玛迹象，并强调需更精细分析以完善约束。
2024-12-11 astro-ph.HE hep-ph
Variability studies and modeling of the blazar PKS 2155-304 in the light of a decade of multi-wavelength observations
高频峰值BL Lac对象PKS 2155-304的可变性进行了研究，使用近10年的光学，X射线和伽马射线数据。已收集并分析了公开可用的数据，旨在表征变异性并寻找对数正态性或周期性行为。光学和X射线范围遵循对数正态过程;在光学和高能（100 MeV <E<300 GeV）范围内发现了约700天的周期性。一个单区，时间相关的，同步自康普顿模型被成功地用于再现的变化和暂时报告的周期性与能量的演变。
2019-01-07 astro-ph.HE
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
Stellar Evolution confronts Axion Models
由于恒星发射率估算的理论进展，特别是由于恒星观测的改进，天体产生轴子是一个不断发展的课题。我们进行了最翔实的天体物理学数据的全面分析，重新审视轴子耦合光子，核子和电子的界限，并重新评估异常恒星能量损失的各种暗示的意义。我们面对的表现，各种理论建设占这些提示，同时遵守观测限制轴子耦合。我们确定了最有利的模型，以及质量/耦合参数空间中的区域，这些区域是全局拟合的首选。最后，我们仔细研究了这种模式在即将到来的太阳望远镜，即IAO及其缩放版本的发现潜力。
2022-02-23 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Hint at an axion-like particle from GRB 221009A
本文提出 GRB 221009A 的 LHAASO 高能观测与标准 EBL 吸收模型矛盾，并证明引入光子与轴子样粒子（ALP）振荡可自然解释观测光谱，从而为 ALP 存在提供新的有力迹象。
2024-12-30 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
Hints of the existence of Axion-Like-Particles from the gamma-ray spectra of cosmological sources
类轴子粒子（ALPs）被预测在磁场存在下与光子耦合。这种效应可能导致活动星系核等伽马射线源的观测光谱发生显著变化。在这里，我们进行了详细的研究，第一次同时考虑在同一个框架中的光子/轴子混合发生在伽马射线源和一个预期发生在星系际磁场。在源中有效的光子/轴子混合总是意味着光子通量的衰减，而在星系际介质中的混合可能导致光子通量的减少和/或增强，这取决于源的距离和所考虑的能量。有趣的是，我们发现，降低星系际磁场强度的值，这降低了光子/轴子混合的概率，可能会导致在地球上的预期光子通量的增加，如果源是足够远的。我们还发现了一个30%的衰减在远距离源的强度谱，这发生在一个能量，仅取决于的ALP的属性和星系际磁场的强度，因此独立的活动星系核源被观察到。此外，我们表明，这种机制可以很容易地解释最近的困惑，在遥远的伽马射线源的光谱。这项工作的结果可以用当前一代的伽马射线仪器来检验，即费米（以前称为GLAST）和成像大气切伦科夫望远镜，如CANGAROO，HESS，MAGIC和VERITAS。
2009-08-31 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
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
Stellar Recipes for Axion Hunters
天体物理学的许多观测线索表明，除了中微子发射之外，恒星还存在能量损失。这些过多的能量损失可以解释为存在一个新的亚千电子伏质量的赝标量Nambu-Goldstone玻色子与光子，电子和核子的微小耦合。一个有吸引力的可能性是确定这个粒子与轴子-假设的伪Nambu-Goldstone玻色子预测的Peccei-Quinn解决方案的强CP问题。我们探讨这种可能性的DFSZ型轴子和KSVZ型轴子/majoron，分别。这两种模型都允许一个很好的全球拟合的数据，更喜欢一个轴子质量约10兆电子伏。我们表明，未来的轴子实验-第五力实验ARIADNE和日光镜IAXO -可以攻击的首选质量范围从低端和高端，分别。在这个质量范围内的轴子也可以是暗物质的主要成分。
2017-08-07 astro-ph.HE astro-ph.SR 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
The First GeV Outburst of the Radio-loud Narrow Line Seyfert 1 galaxy PKS 1502+036
$γ$射线强窄线塞弗特1（$γ$-NLSy 1）星系PKS 1502+036（$z=0.409$）在2015年12月20日展示了它的第一次$γ$射线爆发。在0.1-300 GeV的能量范围内，{ \it费米}-大面积望远镜测量到的最高通量为（3.90 $\pm$ 1.52）$\times$ 10 $^{-6}$ ph cm $^{-2}$ s $^{-1}$，这是迄今为止从该天体探测到的最高$γ$ -射线通量。相关的光谱形状是软的（$Γ_{0.1-300~{\rm GeV}}=2.57\pm0.17$），这对应于各向同性的$γ$射线光度（1.2 $\pm$ 0.6）$\times$ 10 $^{48}$ erg s $^{-1}$ .我们产生的宽带光谱能量分布（SED）的GeV耀斑和再现它使用一个区轻子发射模型。的光学-紫外光谱可以解释由同步加速器和吸积盘发射的组合，而X-射线$γ$ -射线SED可以令人满意地再现由逆康普顿散射的热光子起源于环面。导出的SED参数提示，作为耀斑的一个主要原因的散装洛伦兹因子的增加和发射区域的位置估计为宽线区域之外，但仍然在环面内。PKS 1502+036与另外两个$γ$-NLSy 1星系1H 0323+342的GeV耀斑SED的比较（$z=0.061$）和PMN J 0948 +0022（$z=0.585$），以及FSRQ 3C 279（$z=0.…
2016-03-04 astro-ph.HE
Variability along the Blazar-Sequence - Hints for extragalactic Cosmic Rays?
利用自洽的含时轻强子混合辐射模型，研究了Blazar序列中几个Blazar（Mkn 501，1 ES 2344+51.4，PKS 2155-30.4，1 ES 1218+30.4，3C454.3）的光谱能量分布和变率。列表中的BL Lac天体成功地用纯轻子辐射过程（本质上是同步加速器自康普顿辐射）建模，而平谱射电类星体则需要高度相对论性的强子存在于喷流中。利用可变性，以及与我们的模型，以区分自康普顿和强子伽马辐射利用其不同的签名在光变曲线。因此，z > 0.5的活动星系核是河外宇宙射线源的最佳候选者，因为高峰值BL Lac天体似乎不会将质子加速到热能量以上。此外，在物体建模过程中发现的参数与例如超光速运动或典型变化时间尺度的观测非常一致。
2011-09-09 astro-ph.HE
High Energy Gamma-Ray Emission From PKS 1441+25
我们利用2015年1月至12月期间积累的{ \it Fermi}大面积望远镜数据，对平谱射电类星体PKS 1441+25（z=0.939）进行了$γ$射线观测。1月24日观测到一次$γ$射线耀斑，当时通量增加到$(2.22\pm0.38)\times10^{-6}\;{\rm photon\:cm^{-2}\:s^{-1}}$，通量倍增时间尺度短至$\sim1.44$天。光谱分析表明，从2015年4月13日到4月28日，MeV到GeV的光子指数已经硬化，并且大部分时间都在$Γ=(1.73-1.79)$的范围内变化。利用$11.8σ$在MJD 57131.46上观测到了$Γ=1.54\pm0.16$的最硬光子指数，这在平谱射电类星体中并不常见。对于同一时期的\gray频谱显示了一个可能的偏离一个简单的幂律形状，表明在$E_{\rm cut}=17.7\pm8.9$ GeV的频谱截止。在静态和耀斑状态下的光谱能量分布建模使用单区轻子模型，包括同步加速器，同步加速器自康普顿和外部逆康普顿过程，模型参数估计使用马尔可夫链蒙特卡罗方法。假设体洛仑兹因子或磁场增加，可以模拟耀斑状态下的发射。模型显示，在2015年4月，负责发射的电子的基本非热分布的低能指数（$\sim1.98$）有硬化的迹象。这种硬化与$γ$射线数据一致，该数据指出了2015年4月13日至28日显著的$γ$射线光子指数硬化。
2017-06-06 astro-ph.HE
Search for decaying eV-mass axion-like particles using gamma-ray signal from blazars
质量在eV范围内的衰变类轴子粒子（ALP）可能占据银河系和其他星系的暗物质晕，在河外背景光（EBL）光谱中产生特征性的“凸点”特征。这一特征在遥远的河外源的伽马射线光谱上留下了印记。我们推导出的ALP耦合到光子的光谱分析的基础上，非常高的能量伽玛射线大声耀变体的约束。我们结合费米/LAT和切伦科夫望远镜的伽马射线光谱测量，并拟合一个模型，在该模型中，通过对ALP衰变产生的光子的产生来修改固有源光谱。我们通过这种效应来限制伽马射线通量抑制的幅度。我们发现，结合费米/LAT和VERITAS数据集的源1 ES 1218+304目前提供了最严格的约束ALP-双光子耦合，这是互补的约束所施加的非观测的额外的能量损失的水平分支星，高分辨率光谱观测的星系团的光学望远镜和搜索ALP信号的欧洲核子研究中心太阳轴子望远镜。我们的分析有利于在EBL谱中存在一个凸起，这可能是由质量范围为2-3 eV的ALP和$\sim 10^{-10}$ GeV $^{-1}$的轴子光子耦合产生的。我们讨论了验证这一提示的可能性与更深的切伦科夫望远镜观测大量的耀变体与当前一代仪器和切伦科夫望远镜阵列。
2019-11-29 astro-ph.HE hep-ph
X-ray polarimetric features of Gamma-ray Bursts across varied redshifts and hints for Axion-Like-Particles
本研究统计不同红移GRBs的sub-MeV线偏振度，并分析星系际磁场中光子—ALP混合对偏振的改变，为约束ALP参数和星系际磁场上限提供独立途径。
2024-04-11 astro-ph.HE
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
Detecting ALP wiggles at TeV energies
本文提出用离散功率谱和模型无关的统计检验搜寻天体光子能谱中的ALP振荡纹，并以PKS 2155-304为例评估CTA的探测能力及真实磁场模型的影响。
2023-12-08 astro-ph.HE hep-ph
PKS 2131-021 -- Discovery of Strong Coherent Sinusoidal Variations from Radio to Optical Frequencies: Compelling Evidence for a Blazar Supermassive Black Hole Binary
本文报道耀变体PKS 2131-021在射电至光学波段呈现持续47.9年的相干正弦变化，强烈支持其为超大质量黑洞双星，并指出大规模监测有望发现数百个此类候选体。
2025-04-11 astro-ph.HE
Gamma Ray Burst GRB 221009A: two distinct hints at once at new physics
针对最亮伽马射线暴 GRB 221009A 中超过传统物理吸收极限的高能光子，本文提出类轴子粒子解释 LHAASO 观测，并用洛伦兹不变性破缺解释 Carpet 探测到的约 251 TeV 光子，揭示两个独立的新物理迹象。
2025-02-05 astro-ph.HE hep-ph
Novel Physics with International Pulsar Timing Array: Axionlike Particles, Domain Walls and Cosmic Strings
在NANOGrav之后，IPTA合作也报告了随机引力波背景的强有力证据。这一暗示对基础物理学有着非常重要的意义。利用IPTA最近公布的第二批数据，我们试图寻找光的新物理信号。并对可听轴子、畴壁和宇宙弦模型给出了新的约束。我们发现，对应于衰变常数$F\approx5\times10^{17}$ GeV和轴子质量$m_a\approx2\times10^{-13}$ eV从NANOGrav数据的最佳拟合点被排除由IPTA在超过$2σ$置信水平。固定耦合强度$λ=1$，我们得到了$Z_2$对称性破缺尺度$η>135$ TeV的一个$2σ$下界.有趣的是，我们在$1σ$置信水平上对宇宙弦张力$\mathrm{log}_{10}\,Gμ=-8.93_{-0.06}^{+0.12}$给出了很强的限制。利用贝叶斯因子规则，我们发现IPTA数据分别对不相关的共同幂律（CPL）模型比可听轴子、域壁和宇宙弦具有中等、强烈和不确定的偏好。这意味着目前的观测很难将CPL与宇宙弦区分开来，需要更多高精度的脉冲星计时数据来提供潜在物理的新线索。
2022-03-21 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Axion dark matter from first-order phase transition, and very high energy photons from GRB 221009A
研究经历一阶相变的类轴子粒子，发现其丰度相比标准失准机制显著增强，不仅能在更广参数空间解释暗物质，还能通过轴子-光子振荡解释GRB 221009A的极高能光子观测及NANOGrav引力波提示。
2022-10-31 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
Cool WISPs for stellar cooling excesses
与理论模型相比，几个恒星系统（白矮星、红巨星、水平分支星，可能还有超新星遗迹仙后座A中的中子星）显示出对非标准冷却机制的轻微偏好。这种奇异的冷却可以由弱相互作用的细长粒子（WISP）提供，它产生于热的核心，并不受恒星阻碍，直接导致能量损失。单独来看，这些过剩并没有显示出强大的统计权重。然而，如果一种机制可以始终如一地解释其中的几个，那么这个暗示可能是重要的。我们从中微子反常磁矩、微荷电粒子、隐藏光子和类轴子粒子（ALP）等方面分析了这些线索。其中，ALP或无质量HP代表了最佳解决方案。有趣的是，暗示的ALP参数空间可以用于下一代ALP搜索，如ALPS II和IAXO，而无质量的HP需要多TeV的能量尺度的新物理，这可能在LHC上可以访问。
2016-05-30 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
A Seyfert galaxy as a hidden counterpart to a neutrino-associated blazar
研究发现IceCube热点可能由多个AGN混合组成，支持高能中微子和硬X射线来自同一Hadronic相互作用的多信使场景。
2025-12-30 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
AGILE detection of extreme gamma-ray activity from the blazar PKS 1510-089 during March 2009. Multifrequency analysis
我们报告了AGILE在2009年3月观测到的FSRQ PKS 1510-089的极端伽马射线活动。在同一时期，GASP-WEBT和REM提供了对源的无线电-光学监测。此外，几个Swift ToO观测被触发，增加了从光学/紫外到硬X射线的源行为的重要信息。我们特别注意Swift/UVOT数据的校准，使其适用于blazar光谱。从无线电到伽马射线的同步观测使我们能够详细研究不同频率下发射变化之间的相关性，并调查工作机制。在2009年3月9日至30日期间，AGILE探测到了E>100 MeV时的平均伽马射线通量为（311+/-21 x10 ^-8 ph cm^-2 s^-1，日积分的峰值水平为（702+/-131 x10 ^-8 ph cm^-2 s^-1。伽马射线活动发生在从近红外到紫外活动增加的时期，在2009年3月26日至27日检测到耀斑事件，这表明一个单一的机制负责从近红外到紫外观测到的通量增强。相比之下，Swift/XRT观测似乎没有显示出X射线通量与光学和伽马射线通量的明确相关性。然而，X射线观测结果显示，相对于大多数FSRQs，更硬的光子指数（1.3-1.6）和更亮时更硬的行为，表明在软X射线能量下可能存在第二种发射成分。此外，从无线电到紫外的宽带光谱证实了PKS 1510-089的光学/紫外光谱在高伽马射线状态下也具有热特征的证据。另一方面，在2009年3月25日至26日…
2011-03-18 astro-ph.HE
Electromagnetic cascade masquerade: a way to mimic $γ$--axion-like particle mixing effects in blazar spectra
上下文到目前为止，大多数关于河外γ射线传播的研究只考虑了初级γ射线吸收和绝热损失（“仅吸收模型”）。然而，越来越多的证据表明，这种模式过于简单，必须以某种方式加以修改。特别是，人们发现，从一些耀变体光谱的光学薄的能量范围外推的强度是不足以解释这些光谱的光学厚的部分。这种效应被解释为γ-类轴子粒子（ALP）振荡的指示。另一方面，有许多迹象表明，在一些耀变体的光谱中可能观察到由初级γ射线或核引发的电磁级联的次级分量。目的。我们研究了初级γ射线或质子的电磁级联对成像切伦科夫望远镜获得的耀变体光谱的物理解释的影响。方法.我们使用公开可用的代码ELMAG计算初级γ射线电磁级联的可观测光谱。对于原生质子的情况，我们发展了一种简单、快速和相当精确的混合方法来计算可观测谱。我们用不同的物理模型对观测到的谱能量分布进行拟合：仅吸收模型，“电磁级联模型”（对于初级γ射线的情况），以及几个版本的强子级联模型（对于初级质子的情况）。我们区分了以下几种强子级联模型：1）“基本强子模型”，假定质子束不受河外磁场的干扰，所有可观测到的γ射线都是由初级质子通过光强子过程产生的，随后发展成电磁级联
2017-02-16 astro-ph.HE
Probing photon-ALP oscillations from the flat spectrum radio quasar 4C+21.35
平谱射电类星体（FSRQ）是GeV能量最亮的耀变体。本文研究了FSRQ 4C+21.35（PKS 1222+216）的最新甚高能（VHE）$γ$射线观测中类光子轴子（ALP）振荡的影响。$γ$射线谱是由主要大气伽马成像切伦科夫望远镜（MAGIC），甚能辐射成像望远镜阵列系统（VERITAS）和费米大面积望远镜（Fermi-LAT）合作测量的，它们覆盖了2010年和2014年两次4C+21.35的VHE耀斑活动。我们显示了这两个阶段的光谱能量分布（SED）下的零和ALP假设，并设置ALP参数空间的组合限制。由MAGIC、VERITAS和Fermi-LAT在$m_a-g_{aγ}$平面中测量的FSRQ 4C+21.35观测值设定的95% $\rm C.L.$组合极限大致处于ALP质量$[\,2\times 10^{-10}\, {\rm eV} \lesssim m_a \lesssim 2\times 10^{-8}\, \rm eV\,]$的光子-ALP耦合$g_{aγ} \gtrsim 8\times 10^{-12} \rm \, GeV^{-1}$。与Fermi-LAT对NGC 1275的约束相比，FSRQ 4C+21.35的光子-ALP耦合$g_{aγ}$没有得到严格的极限结果，但这一结果在低质量区略微拓宽了ALP的质量极限$m_a$.
2023-03-24 astro-ph.HE hep-ph
Photon-ALP interaction as a measure of initial photon polarization
类轴子粒子（Axion-like particles，ALP）是超弦理论预言的非常轻、中性、自旋为零的玻色子。ALP主要与两个光子相互作用，并且在存在外部磁场的情况下，它们产生光子-ALP振荡和光子偏振态的改变。虽然从理论的角度来看，ALP存在的暗示来自天体物理学。在本文中，我们的状态和证明了一些定理初始光子偏振和光子ALP转换概率之间的严格关系-这可以外推所观察到的天体物理光谱-这样，在存在的ALP，通量测量观测站也成为porarimeters。
2022-04-28 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Multiwavelength periodicity search in a sample of $γ$-ray bright blazars
我们提出了一个长期的周期性搜索的结果在一个多波长的背景下的$γ$射线耀变体的样本。这些耀变体是从斯图尔特天文台的样本中选出的，作为其2008年至2018年光学监测计划的一部分。我们研究了15个源的时间覆盖在其光学总和偏振发射足够大（$>9$年），以执行一个可靠的长期周期性分析。我们从几个观测站收集数据，以扩大覆盖范围，从而能够搜索更长的时间段。此外，还从$\textit{Fermi}$大面积望远镜收集了高能（$E>100$ MeV）$γ$射线波段的数据;从欧文斯谷射电天文台收集了15 GHz射电波段的数据。我们确定了5个有希望的候选宿主准周期发射，AO 0235+164，PKS 1222+216，Mrk 501，BL Lacertae和1 ES 2344+514，其周期在一个或多个频带中，并且在试验因子校正后具有统计学意义$\sim$ 3 $σ$。AO 0235+164在R波段的周期为$\sim$ 8.2年; PKS 1222+216在其总光发射和偏振光发射中具有准周期调制，为$\sim$ 1.6年; Mrk 501在光波和无线电波长中具有$\sim$ 5年的准周期; BL Lacertae在其偏振发射中具有$\sim$ 1.8年的周期; 1 ES 2344+514在其光学R波段显示出$\sim$ 5.5年周期的暗示。我们解释这些结果的框架中最常见的模型和方案，即存在一个二元超大质…
2022-11-11 astro-ph.HE
ALP induced polarization effects on photons from blazars
类轴子粒子（Axion-like particles，ALPs）是一种非常轻的中性自旋零的难以捉摸的粒子，主要与两个光子相互作用，并由超弦和超膜理论预测，已经通过解决两个关于耀变体（一种活动星系核）的不同问题来提供帮助，从而提供了ALPs本身存在的两个线索。当外加磁场时，ALP产生：（i）光子-ALP振荡，（ii）光子偏振态的改变。前一种效应在天体物理学竞赛中有许多后果，如宇宙透明度的改变和天体物理光谱的改变。我们在这里解决后一种效果，通过分析光子的线性偏振度和偏振角如何得到修改的情况下，光子产生的喷基的一些BL Lacs（blazar类）：OJ 287，BL Lacertae，Markarian 501和1 ES 0229+200，通过考虑轻子和强子发射机制的光子ALP相互作用。我们表明，OJ 287和BL Lacertae是ALP研究的良好观测目标，无论是在X射线波段与IXPE（已经运行）和拟议的eXTP，XL-Calibur，NGXP和XPP任务，并在高能量范围内与COSI，e-ASTROGAM和AMEGO任务，而1 ES 0229+200代表一个强有力的候选人在X射线波段。由于这些耀变体显示出非常高的最终光子线性偏振度，这是传统物理学无法解释的，这样一个可能的探测将代表ALP存在的额外暗示。相反，Markarian 501似乎不是这些研究的良好目标。我们的结论是，所有这些天…
2023-01-19 astro-ph.HE hep-ph
Challenging the high-energy emission zone in FSRQs
类星体中的耀变体通常被认为位于距离中心黑洞几百个史瓦西半径的宽线区域内。现在，Fermi/LAT和MAGIC同时观测到2010年6月17日FSRQ PKS 1222+21（4C 21.35，z=0.432）中的一个强耀斑，挑战了这张照片。在3 GeV和400 GeV之间，光谱可以用光子指数为2.72+/-0.34的单次幂定律来描述，这与喷流中单个成分的发射一致。光谱截止的不存在将伽马射线发射区域限制在宽线区域之外，否则宽线区域将吸收VHE伽马射线。另一方面，MAGIC测量的倍增时间约为10分钟，表明一个非常紧凑的发射区，与“远耗散”的情况相冲突。这可能暗示了喷流子结构的重要性，如丝状体、重连区或剪切层对耀变体耀斑的发生。
2011-10-31 astro-ph.HE
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
MAGIC gamma-ray and multifrequency observations of flat spectrum radio quasar PKS 1510-089 in early 2012
在50多个由甚高能（VHE，E> 100 GeV）γ射线探测到的耀变体中，只有3个属于平谱射电类星体（FSRQs）。MAGIC于2012年2月至4月在AGILE和费米观测到的高能（HE，E>100 MeV）伽马射线带的高活动状态下观测到FSRQ PKS 1510-089。MAGIC观测结果可以检测到显著性为6.0 sigma的源。在协议与以前的VHE观测的来源，我们发现没有统计学上显着的变化，在MAGIC观测在每天，每周或每月的时间尺度。其他两个已知的VHE FSRQ显示出每日尺度到亚小时的变化。我们研究了MAGIC观测时期的源的多频行为，收集了无线电和光学（GASP-WEBT和F-Gamma合作，REM，Steward，Perkins，Liverpool，OVRO和VLBA望远镜），X射线（Swift卫星）和HE伽马射线频率的准同时数据。结合AGILE、费米和MAGIC数据的伽马射线SED平滑地连接在一起，没有显示出任何断裂的迹象。多频光变曲线表明毫米波射电和HE伽马射线发射有一个共同的起源，当新成分从43 GHz VLBA核心中喷出时，HE伽马射线耀斑开始。准同时多频SED建模与一个区域的逆康普顿模型。我们研究了两个不同的起源种子光子的逆康普顿散射，即红外环面和慢鞘周围的VLBA核心周围的射流。两种模型都很好地拟合了数据。然而，快速HE伽马射线的可变性要求，在模拟的大的发射区域…
2014-07-03 astro-ph.HE
Observability of the very-high-energy emission from GRB 221009A
本研究通过引入类轴子粒子（ALPs）和洛伦兹不变性破坏（LIV）机制，解释了GRB 221009A的甚高能辐射观测，其中ALPs能同时解释LHAASO和Carpet-2的探测结果，而LIV仅能解释后者。
2023-12-21 astro-ph.HE hep-ph
Gamma-ray Emission Properties of Four Bright Fermi-LAT AGNs: Implications on Emission Processes
射电宁静活动星系核、黑洞双星和其它致密源的X射线、紫外和光辐射，一般服从对数正态通量分布、均方根通量线性关系和（破）幂律功率谱密度。这些特征通常归因于吸积盘中波动的倍增组合。一些观测良好的耀变体在不同的能带中也有类似的特征，但长期的系统研究仍然缺乏。使用2008年8月至2015年10月3天周期的连续伽马射线光变曲线，我们首次系统地研究了四个源的这些特征：FR I射电星系NGC 1275和三个耀变体- Mrk 421，B2 1520+31和PKS 1510-089。除了Mrk 421外，所有的通量都跨越了$\gtrsim$ 2个数量级。对于耀变体，对数正态分布比高斯分布更好地描述了通量直方图，而对于NGC 1275，唯一的非耀变体源，没有一个是有利的，这表明一个复杂的分布。无论通量直方图分布如何，均方根通量关系对于所有PSD都是线性的，尽管有中断的迹象，PSD与幂律散粒噪声谱一致。这一结果与从整个太阳盘面的X射线辐射和基于小喷流中喷流模型的磁重联的统计特征中推断出的未分辨磁重联位置的性质是一致的。因此，结果表明，强喷吸积盘耦合与能量输入从中央源被分布在很宽的时间和能量范围内的重联过程取决于几何形状和当地的物理条件。
2020-03-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
