用MeV-Range Gamma-Ray望远镜间接探测暗物质

间接探测分析：维诺暗物质案例研究

Indirect Detection Analysis: Wino Dark Matter Case Study

我们进行了多通道分析的间接信号的维诺暗物质，包括一个回路电弱和索末菲增强校正。我们从宇宙射线反质子和正电子，从连续星系和河外弥漫伽马射线光谱，从没有在银河系中心的伽马射线线功能超过500 GeV的能量，从伽马射线对附近的矮球状星系和星系团，并从CMB功率谱的限制。此外，我们显示了未来的前景中微子观测朝向内银河系和反氘搜索。对于每一个这些间接探测探测器，我们包括和讨论的相关性，最重要的天体物理学的不确定性，可以影响的强度推导出的限制。我们发现，威诺作为一个暗物质的候选人被排除在质量范围低于800 GeV的反质子和1.8和3.5 TeV之间的伽马射线线功能的情况下，对银河系中心。其他间接检测探针的限度确认了排除质量范围的主要部分。

Q-ball 衰变产生的 MeV 伽马射线

MeV gamma rays from Q-ball decay

本文研究当前时刻衰变的超对称 Q-ball，发现其衰变末期产生 π 介子，进而形成 67.5 MeV 发射线和约 50 MeV 截断的伽马射线谱，可作为 Q-ball 衰变的确凿观测证据。

Hidden Cores of Active Galactic Nuclei as the Origin of Medium-Energy Neutrinos: Critical Tests with the MeV Gamma-Ray Connection

Mysteries about the origin of high-energy cosmic neutrinos have deepened by the recent IceCube measurement of a large diffuse flux in the 10-100 TeV range. Based on the standard disk-corona picture of active galactic nuclei (AGN), we present a phenomenological model enabling us to systematically calculate the spectral sequence of multimessenger emission from the AGN coronae. We show that protons in the coronal plasma can be stochastically accelerated up to PeV energies by plasma turbulence, and find that the model explains the large diffuse flux of medium-energy neutrinos if the cosmic rays ca…

用非弹性暗物质复兴 MeV-GeV 间接探测

Reviving MeV-GeV Indirect Detection with Inelastic Dark Matter

本文提出非弹性暗物质模型，利用银河系中暗物质高动能触发上散射再生激发态，在 MeV 能段产生可探测伽马射线，从而复兴亚 GeV 热遗迹暗物质的间接探测前景。

对branon暗物质的间接约束

Indirect constraints to branon dark matter

如果宇宙中存在的暗物质湮灭为标准模型粒子，它一定对地球上探测到的伽马射线通量有贡献。在这里，我们简要地回顾了目前的限制，在branon暗物质湮灭产生的伽马射线光子的检测。我们发现，矮球状星系和银河系中心的EGRET，费米-LAT或MAGIC的观测低于branon检测的灵敏度极限。然而，未来的实验，如CTA，可能能够检测到质量超过150 GeV的湮灭branon的伽马射线光子。

Coy暗物质的扩展gamma-ray发射

Extended gamma-ray emission from Coy Dark Matter

我们表明，这是可能的WIMP暗物质产生一个大的信号，在间接的暗物质搜索，而不产生信号的其他地方。我们说明了我们的观点，通过拟合费米-LAT扩展的银河伽玛射线过剩与狄拉克暗物质，主要通过赝标量湮灭成b夸克的简单模型。目前的对撞机约束是弱的，而14 TeV的LHC运行将约束有限的部分参数空间。在额外的间接搜索或未来的直接检测实验中，预计没有信号。我们的研究结果强调了充分理解潜在的暗物质的间接信号的重要性，因为它们可能提供有关暗物质粒子的唯一信息。

标量暗物质：直接探测与间接探测

Scalar Dark Matter: Direct vs. Indirect Detection

我们重新审视最简单的暗物质模型。在这种情况下，候选的暗物质是一个真正的标量场，它通过希格斯门与标准模型粒子相互作用。我们讨论了遗迹密度的限制，以及直接和间接检测的预测。为了了解暗物质湮灭的γ谱线的可见性，研究了末态辐射过程。我们发现两个区域，人们可以观察到伽马射线望远镜的伽马线。我们指出，该地区的暗物质质量是92和300 GeV之间，可以在不久的将来进行测试，在直接和间接的检测实验。

从间接暗物质信号中分离天体物理源

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。

用各向异性探测宇宙X射线和MeV Gamma-ray

Probing the Cosmic X-ray and MeV Gamma-ray Background Radiation through the Anisotropy

虽然宇宙软X射线背景极有可能源自个别的塞弗特星系，但宇宙硬X射线和MeV伽马射线背景的起源还不完全清楚。包括康普顿厚布居在内的Seyferts粒子有望解释宇宙硬X射线背景。在MeV能区，吸积盘或MeV耀变体的日冕中含有非热电子的Seyferts可以解释背景辐射。我们建议，未来的宇宙X射线和MeV的伽马射线背景的各向异性的角功率谱的测量将是破译这些背景和活动星系核（AGN）的演变的关键。由于活动星系核跟踪宇宙的大尺度结构，因此活动星系核存在空间聚团现象。我们表明，e-ROSITA将清楚地检测到在0.5-2 keV和2-10 keV波段的未解决的塞弗茨的相关信号，并将能够测量在这两个波段的活动星系核的偏置参数。一旦未来的硬X射线全天卫星在10-30 keV或30-50 keV的能量下达到优于10^{-12} erg/cm^2/s的灵敏度--尽管这超出了目前硬X射线全天监测器的灵敏度--角功率谱将使我们能够独立地研究所有塞弗特星系中康普顿厚度的活动星系核的比例。我们还发现，预期的角功率谱的Seyferts和耀变体在MeV范围内是不同的约一个数量级，泊松项，所谓的散粒噪声，是占主导地位的。目前和未来的MeV仪器将通过角功率谱清楚地解开MeV伽马射线背景的起源。

Sub-GeV暗物质在未来的MeV Gamma-Ray望远镜上闪耀

Sub-GeV Dark Matter Shining at Future MeV Gamma-Ray Telescopes

我们提出了一个新的框架，轻（亚GeV）暗物质（DM）是可检测的未来兆电子伏的伽马射线望远镜，而不冲突的宇宙微波背景（CMB）的数据。稳定的DM粒子$χ$由于其大的对湮灭截面而具有非常低的热残余丰度。DM数密度储存在一个较重的亚稳态伙伴$ψ$中，它的对湮灭率受到抑制，不会干扰CMB，它的晚期衰变$ψ\rightarrow χ$使宇宙充满了$χ$ DM粒子。我们提供了明确的，模型无关的实现这个框架，并讨论了约束后期的衰变，从而对这个设置的参数，从CMB，大爆炸核合成，和大尺度结构。

直接暗物质探测和通过伽马射线间接探测的互补性

Complementarity of direct dark matter detection and indirect detection through gamma-rays

我们表明，通过使用一个广泛的样本作为模板的可行的超对称模型，通过伽马射线的间接检测暗物质可能有很大的潜力，用于识别的性质暗物质。对于那些给出的暗物质-核子散射截面太弱而无法通过目前和计划中的直接探测实验进行探测的模型来说，情况尤其如此。此外，质量比例太高而无法在CERN的LHC加速器上访问的模型可能会出现在下一代成像切伦科夫望远镜阵列中。基于我们的研究结果，我们建议将间接搜索视为真正的粒子物理实验，补充其他策略来探测参数空间中迄今未知的区域，例如超对称模型，并提出一种新的方法，该方法将利用专用于暗物质搜索的望远镜。作为一个具体的例子，这种方法的潜力，我们认为一个阵列的成像空气切伦科夫望远镜，暗物质阵列（DMA），并表明，这样的实验可以扩展目前的限制了几个数量级，达到一个大类的模型，将保持在直接检测实验和搜索在大型强子对撞机未被发现。此外，在参数空间的相当大的一部分，来自不止一种类型的暗物质探测实验的信号将是可能的，为了识别暗物质候选者，这可能最终是必要的。

利用档案COMPTEL数据对五个星系团MeV伽马射线发射的试点搜寻

A pilot search for MeV gamma-ray emission from five galaxy clusters using archival COMPTEL data

利用COMPTEL档案数据在0.75-30 MeV能段搜寻五个星系团的MeV伽马射线发射，除VIRGO在0.92-1.63 MeV探测到约2.5σ的边际信号外，其余四个星系团均未探测到信号，且未证实文献中5-7 MeV谱线的先前报道。

间接暗物质搜索中的光谱截止

Spectral cutoffs in indirect dark matter searches

在宇宙射线光谱中间接寻找暗物质湮灭或衰变产物的方法，一直受到如何从无所不在的天体物理背景中分离出暗物质信号的困扰。暗物质的一个实际上没有背景的确凿证据是在伽马射线能谱中观察到一个尖锐的截止或明显的凸起。这些特征通常在许多暗物质模型中由内部韧致辐射产生，它们可以用与传统上寻找的伽马射线线类似的方式来处理。在这里，我们讨论了用现在和未来的大气切伦科夫望远镜看到这些特征的前景。

Synergies across the spectrum for particle dark matter indirect detection: how HI intensity mapping meets gamma rays

Neutral hydrogen (HI) intensity mapping traces the large-scale distribution of matter in the Universe and therefore should correlate with the gamma-ray emission originated from particle dark matter annihilation or from active galactic nuclei and star-forming galaxies, since the related processes occur in the same cosmic structures hosting HI. In this paper, we derive the cross-correlation signal between the brightness temperature of the 21-cm line emission of the HI spin-flip transition in the Universe and the unresolved gamma-ray background. Specifically, we derive forecasts for the cross-cor…

类星体3C 273的可变性：射电到gamma-ray的观点

The variability of the quasar 3C 273: a radio to gamma-ray view

我们已经分析了前15个月的费米/LAT数据的射电响亮类星体3C 273。在2009年9月的一次耀斑中，观测到了强烈的伽马射线活动，平均通量为F（> 100 MeV）= 1.4e-6 ph/cm^2/s，峰值为F（> 100 MeV）= 5.6e-6 ph/cm^2/s。与源的增亮一起，观察到伽马射线谱的可能硬化，指出逆康普顿峰向比1-10 MeV范围更高的能量偏移，在该范围中通常观察到3C 273逆康普顿发射达到峰值。在15个月的观测中，光子指数在2.4和3.3之间变化，平均值为2.78 +/- 0.03。当在其他波长的观测相比，伽马射线显示最大的通量变化，我们讨论的可能性，两个不同的组件是负责任的逆康普顿驼峰发射低于和高于兆电子伏的峰值。

MeV gamma-ray天文学电子跟踪康普顿照相机中的新读出和数据采集系统（SMILE-II）

New readout and data-acquisition system in an electron-tracking Compton camera for MeV gamma-ray astronomy (SMILE-II)

对于MeV伽马射线天文学，我们已经开发了一种电子跟踪康普顿相机（ETCC）作为MeV伽马射线望远镜，能够拒绝辐射背景，并在空间中达到近1 mCrab的高灵敏度。我们的ETCC包括一个气体时间投影室（TPC）与微模式气体探测器跟踪反冲电子和位置敏感的闪烁相机用于检测散射伽马射线。在2006年成功地进行了第一次气球实验后，（使用10 $\times$ 10 $\times$ 15 cm $^3$ TPC），用于测量漫射宇宙和大气亚MeV伽马射线亚MeV γ射线成象--气球加载试验一SMILE-I），一个（30厘米）$^{3}$中型ETCC的发展，以测量MeV的伽马射线光谱从天体来源，如蟹状星云，一天气球飞行（SMILE-II）。为了实现这一目标，需要比SMILE-I大100倍的检测面积，而不改变检测器系统的重量或功耗。此外，在观察期间，事件发生率预计也会大幅增加。在这里，我们描述的概念和性能的新的数据采集系统与此（30厘米）$^{3}$ ETCC管理100倍以上的数据，同时满足严格的限制，重量和功耗所施加的气球观测。特别地，为了将TPC中的细轨迹检测效率从$\sim$ 10\%提高到$\sim$ 100\%，我们在TPC中引入了一种新的数据处理算法。因此，为了有效地管理如此大量的数据，我们开发了一个数据采集系统与并行数据流。

用MeV γ射线观测深宇宙的电子跟踪康普顿望远镜

An Electron-Tracking Compton Telescope for a Survey of the Deep Universe by MeV gamma-rays

MeV γ射线的光子成像由于背景大、图像不清晰而存在严重困难，其原因是探测中康普顿散射的物理参数确定不完整，缺乏反冲电子的方向信息。最近在MeV波段的主要飞行任务/仪器是康普顿伽马射线观测台/COMPTEL，它是康普顿照相机（CC），只探测到了$\sim30$持久源。它与GeV波段的$\sim$ 2000源形成鲜明对比。在这里，我们报告的电子跟踪康普顿相机（ETCC）的性能，并证明它有一个很好的潜力，以突破这一停滞在MeV的伽玛射线天文学。ETCC通过测量3-D反冲电子径迹提供康普顿散射的所有参数，然后恢复在CC中丢失的散射面偏差（SPD）。的能量损失率（dE/dx），其中CC无法测量，也得到了，并发现确实有助于减少背景下类似的空间条件下。因此，伽马检测的重要性提高了几倍。另一方面，SPD是定量确定点扩散函数（PSF）的必要条件。对于反冲电子的多次散射，SPD的分辨率提高到接近理论极限。有了这样一个良好确定的PSF，我们证明了第一次，它是可能的，以提供可靠的灵敏度在康普顿成像，而不利用优化算法。因此，这项研究突出了CC的根本弱点。相反，我们证明了ETCC在1 MeV下达到低于$1\times10^{-12}$ erg cm $^{-2}$ s $^{-1}$的灵敏度的可能性。