Baryonic effects on the detectability of annihilation radiation from dark matter subhaloes around the Milky Way
我们使用六个，高分辨率的$Λ$ CDM模拟星系形成，研究如何从暗物质湮灭发射的重子过程的影响。这些模拟产生了孤立的、盘状星系，其结构、恒星星族、恒星质量和晕质量与银河系相当。它们可以分辨质量高于$\sim 10^6$ $\rm M_{\odot}$的暗物质结构，并且每个都有全物理和仅暗物质版本。在全物理的情况下，恒星星系的形成增强湮灭辐射的主要光滑组成部分的星系晕的三个因素，其中心浓度大幅增加。相比之下，晕下的通量几乎是$reduced$的一个数量级，部分原因是内部结构的变化，部分原因是潮汐效应的增加;它们相对于平滑晕的通量下降了1.5个数量级。来自最亮的次晕的预期通量比来自平滑晕的通量低四个数量级，使得在对银河系内部进行稳健检测之前，任何次晕都不太可能被检测到。我们使用最近的模拟整个$Λ$ CDM质量范围内的晕结构外推到最小的（地球质量）subhaloes，结论是，在早期的工作相比，总湮灭流量从银河系subhaloes将小于从光滑的晕，从太阳和一个遥远的观察者。费米-LAT可以勉强解决湮灭辐射从非常明亮的subhaloes，其中，通常，将包含恒星。
2020-12-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Angular distribution of gamma-ray emission from velocity-dependent dark matter annihilation in subhalos
我们考虑速度相关的暗物质湮灭对产生于暗物质晕下的伽马射线角分布的影响。我们假设暗物质势是球对称的，具有尺度半径和尺度密度，速度分布是各向同性的。我们发现，速度相关的暗物质湮灭效应在很大程度上取决于量纲分析;通过取决于暗物质分布的形式而不是取决于晕参数的因子来重新调整来自单个晕下的伽马射线发射的角大小，而通过取决于晕参数的因子来重新调整来自不同质量晕下的伽马射线通量的相对归一化，而不是暗物质分布的形式。我们将我们的研究结果的情况下，一个单独的subhalo和评论的应用这些结果的分布subhalos的纳瓦罗-弗伦克-怀特配置文件。
2019-09-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
21-cm Constraints on S-wave Dark Matter Annihilation with Subhalo-enhanced Effects
Luoyang Institute of Science and Technology（洛阳理工学院）；Chongqing University（重庆大学）
本文利用扩展的DM21cm数值方法结合SASHIMI-C半解析处理，研究子晕增强的S波暗物质湮灭对21厘米信号的影响，发现预期HERA极限在特定质量范围内强于现有约束。
2026-09-21 astro-ph.CO hep-ph
Enhancements in velocity-dependent dark matter annihilation in Galactic subhalos
本文基于Aurgia模拟研究子晕中依赖于速度的暗物质湮灭，发现考虑平滑成分重叠贡献后湮灭率显著增强，并提供了计算该增强因子的方法及其对矮椭球星系暗物质限制的影响。
2025-09-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Leptons from Dark Matter Annihilation in Milky Way Subhalos
对暗物质坍缩和结构形成的数值模拟表明，除了围绕银河系重子组成部分的大晕外，还存在大量的subhalo，它们延伸到可观测银河系边缘之外数百千秒差距。我们发现，对于暗物质（DM）湮灭模型，银河subhalos可以显着修改在我们的银河系的位置测量的电子和正电子的光谱。使用最近通过Lactea II模拟的数据，我们包括subhalo贡献的电子和正电子作为边界源项的高能宇宙线传播的模拟与修改版本的公开可用的GALPROP代码。专注于DM DM -> 4 e湮灭通道，我们表明，包括subhalos导致更好地拟合费米和PAMELA数据。最佳拟合给出的暗物质粒子质量为1.2 TeV，主晕的增强因子为90，次晕的增强因子为1950-3800（取决于对背景的假设），而在主晕的情况下，最佳拟合的质量为0.85 TeV。这些拟合表明，DM湮灭中观测到的电子宇宙射线中至少有三分之一可能来自于晕下，这为放松最近对来自高能轻子的逆康普顿伽马射线的严格限制提供了可能性。
2010-02-04 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Shedding light on low-mass subhalo survival and annihilation luminosity with numerical simulations
在这项工作中，我们进行了一套专门设计的数值模拟，以进一步阐明暗物质（DM）subhalo生存在质量尺度相关的伽马射线DM搜索，一个话题受到激烈的辩论。具体来说，我们已经开发并采用了改进版本的DASH，GPU $N$体代码，以前所未有的准确性研究低质量subhaloes内的银河系般的光环的演变，达到太阳质量和亚秒差距的分辨率在我们的模拟。我们模拟不同的质量，浓度和轨道特性的subhaloes，并考虑银河系本身的引力势的影响。更具体地说，我们分析了subhaloes的束缚质量分数和湮灭光度的演变，发现大多数subhaloes生存到现在的时间，即使在某些情况下，他们失去了超过99%的质量吸积。宿主中的重子会引起更严重的质量损失，特别是当次晕轨道与银盘更平行时。许多这样的次晕穿过太阳的银河系中心半径，因此更容易从地球上探测到它们的湮灭通量。我们发现，在太阳附近的一个近心点的DM只有晕轨道的subhaloes失去70-90%的初始湮灭光度在红移为零，增加到99%时，重子也包括在主机。我们发现，在近心点的有效潮汐场的子晕的质量损失之间有很强的关系。事实上，许多对浓度、轨道参数、宿主势和重子分量的依赖都可以通过这个单一参数来解释。除了阐明低质量银河系subhaloes的生存，我们的研究结果可以提供详细的预测，这将有助于当前和未来的探索DM的性质。
2022-07-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Is the radio emission in the Bullet cluster due to Dark Matter annihilation?
我们研究子弹星系团射电晕的复杂结构，以确定暗物质（DM）的贡献，在不同的subhalos对应的DM和重子占主导地位的地区观察到的排放。我们使用不同的非热模型来研究不同的区域，并将我们的结果与无线电，X射线和伽马射线波段的观测结果以及Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应数据进行比较。我们发现来自主DM次晕的射电辐射可以由DM湮灭产生的次级电子产生。然而，在这种情况下，有一些开放的问题，如难以解释所观察到的通量在8.8 GHz，所需的湮灭截面的高值，以及缺乏观测到的发射来自小DM subhalo。我们还发现，起源于DM湮灭的无线电发射的一部分可能与一个稍微扩展的无线电源附近的主DM subhalo。关于重子子晕，射电测量不允许区分电子的主要或次要来源，而SZ效应数据指向主子团中非热电子的主要来源。我们的结论是，为了更好地约束DM subhalos的属性，重要的是要进行详细的测量的无线电发射的区域中的DM halos有他们的峰值，并在不同的subhalos的复杂的无线电晕的分离是一个很有前途的技术，以了解每个特定的subhalo的属性。
2015-06-18 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Dark Matter Annihilation Signal from Dwarf Galaxies and Subhalos
暗物质湮灭对于直接探测星系晕的块状性有着巨大的潜力，而星系晕是冷暗物质等级结构形成范式的关键预测之一。在这里，我们审查的伽马射线信号所产生的暗物质湮灭在银河系晕中心。我们认为这两个已知的银河系矮卫星星系和黑暗的团块没有恒星的组成部分作为潜在的来源。利用通过Lactea II数值模拟，我们估计通量18银河系矮椭球与公布的中心密度。最有希望的来源是Segue 1，其次是Ursa Major II，Ursa Minor，Draco和Carina。我们表明，如果任何已知的银河系卫星可以被检测到，那么至少有十倍以上的subhalos应该是可见的，其中很大一部分是黑暗的团块。
2009-06-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Velocity-dependent annihilation radiation from dark matter subhalos in cosmological simulations
我们使用一套银河系的Auriga模拟中的星系，以确定湮灭辐射的贡献，从暗物质subhalos在三个速度依赖的暗物质湮灭模型：索末菲，p-波和d-波模型。我们将这些与速度无关的s波湮灭模型中的相应分布进行比较。对于流体动力学和暗物质的模拟，只有在萨默托增强湮灭的情况下，从subhalos的总湮灭通量超过总湮灭通量从光滑的晕组件内的维里半径的晕。从索末菲到s、p和d波模型，晕的平滑分量的贡献变得更占主导地位，这意味着对于p波和d波模型，平滑分量是迄今为止对辐射的主要贡献。与Fermi-LAT观测到的银河系中心过剩相比，对于所有模拟的晕，发射主要是由平滑晕贡献。然而，对于索末菲模型，外推到低于当前模拟分辨率极限的质量尺度可能意味着对银河系中心区域伽马射线辐射的贡献不可忽略。
2022-07-21 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Modeling dark matter subhalos in a constrained galaxy: Global mass and boosted annihilation profiles
冷暗物质（CDM）候选粒子的相互作用特性，例如弱相互作用大质量粒子（WIMP）的相互作用特性，通常导致暗物质在比典型星系小得多的尺度上形成结构，可能低至$\sim 10^{-10}M_\odot$。这种聚集转化为星系中非常大的subhalo群体，并影响直接和间接暗物质搜索（伽马射线和反物质宇宙射线）的预测。在本文中，我们详细阐述了以前的分析工作，模拟银河系subhalo人口，同时符合目前观测的银河系动力学约束。特别是，我们提出了一个自洽的方法来解释由暗物质和重子引起的潮汐效应。我们的模型并不强烈依赖于宇宙学模拟，因为它们很难与真实的银河系完全匹配，而是用于设置初始的次晕质量分数。尽管如此，它允许恢复模拟系统的主要定性特征。它还可以很容易地适应动力学约束的任何变化，并被用来预测或推导约束暗物质的候选人从间接或直接的搜索。我们计算湮灭助推因子，包括晕晕叉积。我们确认，潮汐效应引起的重子组成部分的银河系发挥了非常重要的作用，导致在当地的平均subhalo质量密度$\lesssim 1\%$的总本地暗物质质量密度，同时选择在最集中的对象，并导致有趣的功能，在整体湮灭配置文件的情况下，一个尖锐的subhalo质量函数。整体湮灭增强因子的值范围从$\sim 2$到$\sim 20$，而局部湮灭率大约是增强的一半。
2017-03-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Stringent Constraints On The Dark Matter Annihilation Cross Section From Subhalo Searches With The Fermi Gamma-Ray Space Telescope
银河系的暗物质晕被预测包含了非常大量的较小的次晕。由于暗物质湮灭发生在这样的物体内，最接近的大质量暗晕可能表现为点状或空间扩展的伽马射线源，在其他波长处没有可观测到的对应物。在本文中，我们使用宝瓶座模拟的结果来预测附近的subhalos的分布，并将其与费米伽马射线太空望远镜观测到的不明伽马射线源的特征进行比较。关注最亮的高纬度源，我们利用这种比较来推导出暗物质湮灭截面的极限。对于轻于~200 GeV的暗物质粒子，所得到的极限是迄今为止最强的，比矮星系或银河系中心的观测结果更为严格。我们还推导出独立的限制的基础上缺乏身份不明的伽马射线源与可辨别的空间扩展，但这些限制是一个因素的2-10弱于那些基于点状subhalos。最后，我们注意到10个最亮的高纬度源中有4个呈现出类似的光谱形状，这与30-60 GeV的暗物质粒子湮灭为b夸克相一致，湮灭截面的数量级为sigma v ~（5-10）x 10^-27 cm ^3/s，或8-10 GeV的暗物质粒子湮灭为τ，σ v ~（2.0-2.5）x 10^-27 cm ^3/s。
2013-09-02 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Classification of gamma-ray targets for velocity-dependent and subhalo-boosted dark-matter annihilation
伽马射线观测长期以来一直被用来限制暗物质（DM）的性质，重点关注通过速度无关过程的弱相互作用大质量粒子湮灭。然而，在最简单的候选人没有明确的观测证据，社区的兴趣在更复杂的DM方案涉及速度依赖的横截面一直在稳步增长，在过去的几年里。本文首次系统地研究了速度依赖的DM湮灭（特别是$p$波湮灭和Sommerfeld增强）在各种天体中的作用，这些天体不仅包括已被广泛研究的银河系矮卫星星系，还包括附近的矮不规则星系和本地星系团。特别注意速度依赖性和DM晕子结构之间的相互作用。晕质量，相空间和子结构建模相关的Underwater也讨论了在这个速度依赖的上下文中。我们发现，$s$波湮灭，极大的subhalo助推因子是预期的，高达$10^{11}$在集群和高达$10^6-10^7$在矮星系的subhalos通常被认为不发挥重要作用。$p$波湮灭的增强因子较小，但仍然可以达到团簇中的$10^3$。DM信号的角度扩展也受到显著影响，例如，在$s$波情况下，簇典型发射半径增加了10倍。我们还计算了我们的样本中的对象相对于银河系晕中发生的湮灭的信号对比度。总的来说，我们发现，最亮的目标之间的层次结构取决于假设的粒子物理模型的具体细节。
2022-10-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Modeling evolution of dark matter substructure and annihilation boost
我们研究了暗物质子结构的演化，特别是它们在落入较大宿主晕的引力势后如何失去质量和改变密度分布。我们开发了一个分析处方，模型的subhalo质量演化和校准的N体数值模拟的结果，从非常小的（地球大小）到大（星系团）晕的各种尺度。然后，我们将结果与晕吸积的历史，并计算的subhalo质量函数，物理动机下降到地球质量尺度。我们的结果-有效的任意主机质量和红移-显示合理的协议与数值模拟在解决尺度。我们的分析模型也使自洽计算的增强因子的暗物质annhilation，我们发现增加百分之几十的最小（地球）和中间（矮星）质量的几个因素在星系大小，并成为大的$\sim$ 10的因素最大的晕（集群）在小的红移。我们的分析方法可以容纳子结构的subhalos（子subhalos）在一个一致的框架，我们发现放弃了几个增强的湮灭助推的一个因素。暗晕的存在增强了各向同性伽马射线背景的强度的几个因素，因此，费米大面积望远镜的测量排除了大于$\sim$ $4\times 10^{-26}$ cm $^3$ s $^{-1}$的湮灭截面，暗物质质量高达$\sim$ 200 GeV。
2018-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE
Thermal decoupling and the smallest subhalo mass in dark matter models with Sommerfeld-enhanced annihilation rates
我们认为暗物质组成的弱相互作用的大质量粒子（WIMPs），并详细回顾其在早期宇宙中的热演化，特别关注的模型，湮灭率增强的索末菲效应。在化学解耦或冻结之后，暗物质不再湮灭，但由于与更丰富的标准模型粒子的散射事件，仍然保持在局部热平衡。在动力学退耦过程中，甚至这些过程也不再有效，这最终为物质密度波动的小尺度截止设定了尺度。之后，WIMP温度下降得比热浴温度更快，如果横截面被索末菲效应增强，这将导致暗物质重新进入湮灭时代。在这里，我们给出了这些影响的详细和自洽的描述。作为一个应用程序，我们认为在文献中讨论过的简单的亲轻子模型的现象学，并发现遗物丰度可以影响多达两个数量级或更多。我们还计算了这些模型中最小的暗物质暗晕的质量，发现它的质量在10^{-10}到10个太阳质量的范围内;如果WIMP耦合到比100 MeV轻的载流子，甚至可能有更大的截止值。我们指出，一个精确的确定的截止质量允许推断新的限制模型参数，特别是从伽马射线观测的星系团，这是高度互补的现有限制g-2或束流收集实验。
2012-06-15 astro-ph.CO hep-ph
Overcoming Gamma Ray Constraints with Annihilating Dark Matter in Milky Way Subhalos
我们重新考虑索末菲增强的暗物质（DM）湮灭为轻子，以解释PAMELA和费米电子和正电子的观测，根据可能的新的影响，从子结构。在获得足够大的轻子信号的同时，又考虑到对相关伽马射线通量的约束，这两者之间存在着很强的张力。我们首先表明，当考虑背景e^+ e^-的贡献时，这些约束比以前的研究明显更加严格，以至于甚至排除了核心DM密度分布。然后，我们将展示如何DM内subhalos湮灭可以绕过这些限制。具体来说，如果观测到的轻子过剩大部分来自于附近（1千秒差距以内）沿着银河系中心视线的次晕中的湮灭，那么轻子和伽马射线观测都是可能的。我们证明了这可以在一类简单的粒子物理模型中实现，其中DM通过一个隐藏的亲轻子U（1）矢量玻色子湮灭，明确计算索末菲增强因子。伽马射线对主晕湮灭的约束（以及解耦时代的CMB约束）要求DM的湮灭分量是次占优的，在总DM密度的10^-2量级。
2010-12-17 astro-ph.CO astro-ph.HE 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 Abundance and Structure of Subhaloes near the Free Streaming Scale and Their Impact on Indirect Dark Matter Searches
暗物质粒子的自由流动运动在物质功率谱中留下了一个截止点，并设定了最小暗物质晕的尺度。最近的宇宙学$N$体模拟表明，在自由流尺度附近的晕中，中心密度尖点比更大质量的晕中要陡得多。在这里，我们研究的丰度和结构的subhaloes附近的自由流标度在非常高的红移使用一套前所未有的大宇宙学$N$体模拟，在很宽的范围内的主机晕质量。的subhalo丰度被抑制强烈低于自由流动的规模，但subhalo质量函数之间的比率，在截止和没有截止模拟是很好地拟合由一个单一的校正函数，无论主机晕质量和红移。在subhaloes，中央的斜坡是相当浅，比在现场晕，但是，仍然比NFW的配置文件陡峭。与此相反，在晕下的浓度明显大于晕，并取决于晕下的质量。我们比较了两种方法外推的质量浓度关系的晕和subhaloes z=0，并提供了一个新的简单的拟合函数subhaloes，一套大的宇宙学$N$体模拟的基础上。最后，我们估计湮没助推因子的牛奶路大小的晕是1.8和6.2之间。
2020-01-09 astro-ph.CO
Spatial extension of dark subhalos as seen by Fermi-LAT and implications for WIMP constraints
空间扩展被誉为伽马射线搜寻黑暗星系晕的“冒烟的枪”，这将成为伽马射线望远镜无法识别的来源。在这项工作中，我们研究的费米-LAT扩展subhalos使用模拟数据的基础上，一个现实的天空模型的敏感性。我们模拟一组代表性的subhalos，其参数来自我们以前的工作与N体宇宙学模拟数据的空间模板。我们发现，检测扩展的subhalo和找到一个明确的信号的角度扩展需要，分别是一个点样源的情况下，2至10倍以上的通量。通过研究一个大的网格模型，如WIMP质量，湮没通道或subhalo模型的参数变化显着，我们得到的LAT的响应作为产品的湮没截面倍的J-因子的函数。事实上，我们表明，空间扩展可以用作一个额外的过滤器，拒绝subhalos候选人之间的池不明LAT源，以及一个“吸烟枪”的积极识别。例如，对于所考虑的场景，期望十分之几度的典型角度扩展。最后，我们还研究了所获得的LAT对这种扩展晕圈的敏感性对可实现的暗物质约束的影响，这些约束比可比的点源限制少几倍。
2022-04-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
SZ effects from annihilating dark matter in the Milky Way: smooth halo, subhalos and intermediate-mass-black-holes
我们研究了由银河系中的暗物质湮灭或衰变注入的相对论电子可能产生的Sunyaev-Zel'dovich效应，并检查它是否可以被普朗克或阿塔卡马大型毫米波阵列（ALMA）观察到，甚至将当前的CMB数据印为，例如，根据最近对WMAP-5数据的重新分析，我们专注于高纬度地区，以避免污染的银河系天体物理学电子前景，并考虑湮灭或衰变来自光滑的暗物质晕以及从subhalos，进一步扩展我们的分析，以通用建模的尖峰周围产生的中等质量的黑洞。我们表明，所有这些黑暗的银河系组件不太可能产生任何可观察到的Sunyaev-Zel'dovich效应。对于一个自湮灭的暗物质粒子的10 GeV的典型属性，最大的光学深度，我们发现是$τ_e \lesssim 10^{-7}$的大规模孤立的subhalos托管中等质量黑洞。我们的结论是，银河系尺度上的暗物质湮灭或衰变不会导致CMB光谱的显著Sunyaev-Zel'dovich扭曲。
2010-11-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmic-web Environmental Impacts on the Halo Substructure Boosts to Dark Matter Annihilation Signals
Center for Theoretical Physics, Polish Academy of Sciences（波兰科学院理论物理中心）
研究探讨了宇宙网环境对暗物质晕子结构的影响，通过模拟校准的环境依赖比例计算了不同环境下的子晕增强因子，发现环境对暗物质湮灭信号有显著调节作用。
2026-10-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Hunting for dark matter subhalos among the Fermi-LAT sources with VERITAS
根据最先进的模拟，银河系中暗物质的分布不仅显示出光滑的晕成分，而且还显示出丰富的子结构，其中发现了不同质量的暗物质晕层次结构。我们提出了寻找潜在的暗物质利用高质量的银河系中的晕（HE，100 MeV - 100 GeV）和甚高能（VHE，>100 GeV）伽马射线波段。我们假设的情况下，暗物质是由弱相互作用的质量超过100 GeV的大质量粒子，并能够自我湮灭成标准模型产品。在这样的假设下，大部分由暗物质粒子湮灭产生的光子被预测位于HE伽马射线波段，费米大面积望远镜是迄今为止最灵敏的仪器。然而，位于暗物质粒子质量的独特光谱截止预计在VHE伽马射线波段，从而使成像大气切伦科夫望远镜，如VERITAS最适合的仪器进行后续观测和表征的潜在暗物质签名。我们报告正在进行的VERITAS计划，以寻找这些暗物质subhalos，特别是集中在两个有前途的暗物质subhalo候选人之间的费米-LAT第二源目录无关的高能伽马射线源。
2015-08-31 astro-ph.CO astro-ph.HE
Sensitivity of the Cherenkov Telescope Array to dark subhalos
在这项工作中，我们研究了切伦科夫望远镜阵列（CTA）的银河系暗物质（DM）的subhalos检测的潜力。我们专注于低质量的subhalos，不主机任何重子内容，因此缺乏任何多波长对应。如果DM是由弱相互作用的大质量粒子（WIMP）组成的，那么这些暗晕可能会在伽马射线天空中作为未识别的源出现。CTA暗subhalos的仪器响应进行了详细的表征，为此，我们使用{ \it ctools}分析软件和模拟CTA观测不同的阵列配置和指向策略，如预定的河外调查。这一点，再加上从N体宇宙学模拟中推断出的晕下人口的信息，使我们能够预测暗晕的CTA可探测性，即，在所考虑的每一种观测情景中，预计的晕底数量。在没有检测的情况下，对于每个观察策略，我们将湮灭截面的竞争限制设置为DM粒子质量的函数，在最佳情况下，对于$b\bar{b}$（$τ^+τ^-$）湮灭通道，其处于$\langleσv\rangle\sim4\times10^{-24}$（$7\times10^{-25}$）$\mathrm{cm^3s^{-1}}$的水平。有趣的是，我们发现后者是在没有专门观察的情况下达到的，因为我们只是通过累积所有计划CTA程序的暴露时间和前10年运行的点来获得最佳限制。这样，CTA将提供最具约束力的限制，从subhalo搜索在中间范围之间的$\sim 1-3$ TeV，补充以前的结果与\textit{Fermi} …
2021-06-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
Boosting Assisted Annihilation for a Cosmologically Safe MeV Scale Dark Matter
辅助湮灭通过一对暗物质和标准模型态之间的新型湮灭产生热亚GeV暗物质，称为“辅助”。我们表明，根据辅助和暗物质之间的质量等级，可以有一个抑制或有效的截面的提升。这种增强使$\mathcal{O}(100)$兆电子伏尺度的暗物质与微扰耦合的可能性，饱和的遗迹密度估计，而相对绝缘的宇宙学约束，如大爆炸核合成和宇宙微波背景。
2019-05-24 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter subhalos and unidentified sources in the Fermi 3FGL source catalog
如果暗物质是由弱相互作用的大质量粒子（WIMP）组成，那么银河系中的暗物质暗晕就可以被探测到，因为WIMP湮灭了。在这项工作中，我们进行了最新的研究的暗物质subhalos作为伽马射线源的费米大面积望远镜（费米LAT）的可探测性。我们使用Via Lactea II模拟的结果，缩放到普朗克2015宇宙学参数，来预测局部暗物质的次晕分布。根据WIMP参数的乐观假设-一个40 GeV的粒子湮灭到具有热截面的$b\bar{b}$，这是解释银河系中心GeV过剩所必需的-我们预测，最多$\sim 10$ subhalos可能存在于第三费米LAT源目录（3FGL）中。这是一个较小的数字比先前的研究预测，我们讨论了这种差异的起源。我们还比较了我们的预测subhalos的可探测性与subhalo候选源的数量在3FGL，并推导出上限的WIMP湮灭截面作为粒子质量的函数。如果暗物质的解释可以排除所有的3FGL源，我们的限制将是竞争对手的间接搜索使用其他目标，如已知的银河系卫星星系。
2016-01-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Signatures of Self-Interacting dark matter on cluster density profile and subhalo distributions
暗物质粒子之间的非引力相互作用具有很强的散射，但相对较小的湮灭和耗散，已经被提出来匹配集群和群尺度上的各种观测。在本文中，我们提出的结果，从大型宇宙学模拟，其中包括不同的自相互作用的情况下的影响。特别是，我们探索的微分截面，可以依赖于相互作用的粒子的相对速度和散射的角度的模型。我们专注于如何数量，如堆叠的密度分布，subhalo计数和回溅半径的变化作为不同形式的自相互作用的函数。我们发现，自相互作用不仅影响集群的中心区域，从以前的研究中众所周知的效果，但也显着改变了subhalos的分布和粒子的密度到回溅半径。我们的研究结果表明，目前的弱透镜数据已经可以把约束的自相互作用的横截面，只是略弱于子弹集群的约束（$σ/m \lesssim 2$厘米$^2/$克），和未来的透镜调查应该能够收紧他们，甚至进一步使集群规模上的晕配置文件DM物理的竞争探针。
2019-06-28 astro-ph.CO
Boosting small-scale structure via primordial black holes and implications for sub-GeV dark matter annihilation
我们探讨了暗物质湮灭的可能性，由于增强的亚结构中存在的原始黑洞（PBH），构成了DM的子组件。PBH可以在小尺度上产生熵涨落，触发早期结构的形成，并且整个DM的很大一部分可以驻留在这些在高红移（$z\gtrsim 100$）形成的坍缩物体中。因此，这种早期形成的小晕具有比传统情景（没有PBH）更高的密度，并且对潮汐干扰更具弹性。我们的情况下，湮灭助推由于DM子结构是特别感兴趣的轻（$< 1$ GeV）DM已较少探索相比，较重的DM在PBH的存在下。
2020-12-07 astro-ph.CO hep-ph
Sommerfeld-Enhanced Annihilation in Dark Matter Substructure: Consequences for Constraints on Cosmic-Ray Excesses
在暗物质（DM）的模型与Sommerdos增强的湮灭，其中的湮灭率的比例为速度的倒数，DM结构形成的N体模拟表明，当地的湮灭信号可能占主导地位的小，密集，冷的subhalos。这与通常假设的信号来自平滑DM晕形成对比，具有高得多的速度色散。占当地的子结构修改的参数空间，索末菲增强湮灭DM可以解释的PAMELA和费米过剩。来自内星系和宇宙微波背景的限制被削弱，而不会引入新的张力与子结构相关的限制，如矮星系或各向同性伽马射线研究。有了子结构，以前排除的介质质量约1-200 MeV的参数区域现在很容易被允许。对于O（MeV）介质，在特定范围内的主机晕质量的subhalos可能会蒸发，进一步抑制扩散信号，而不影响在银河系的子结构。
2012-10-13 astro-ph.CO hep-ph
Spectral and spatial analysis of the dark matter subhalo candidates among Fermi Large Area Telescope unidentified sources
费米-LAT不明源（unID）已被证明是执行间接暗物质（DM）搜索的引人注目的目标。在以前的工作中，我们发现，在费米-LAT目录（3FGL，2FHL和3FHL）的1235个unID中，只有44个是DM subhalos候选者。我们现在实施频谱分析来测试这些剩余的源是否与DM源兼容。该分析使用近10年的Pass 8 Fermi-LAT数据执行。没有一个unID被发现显着更喜欢DM诱导的排放相比，其他更传统的，天体物理来源。为了区分脉冲星和DM源，我们提出了一种新的方法，该方法基于源的光谱曲率、峰值能量及其探测意义。我们还寻找空间扩展，这可能是一个提示DM起源根据我们的N-体模拟研究的subhalo人口。此外，我们使用盖亚DR 2数据来寻找一个潜在的恒星对应我们最好的DM subhalo候选人，虽然没有公司协会可以找到，其中一个与人马座流相吻合。最后，利用unID中剩余DM子晕候选者的新数量来更新DM湮没截面上的先前约束。我们的限制现在排除了典型的热WIMP的质量高达10 GeV的$b\bar{b}$和20 GeV的$τ^+τ^-$湮灭通道，以这种方式是敏感的和互补的，从其他目标和探针。
2019-10-31 astro-ph.CO astro-ph.HE
A unified model for the spatial and mass distribution of subhaloes
N体模拟表明，在暗物质晕内部生存的子结构遵循质量和径向数密度的普遍分布。我们表明，一个简单的分析模型可以解释这些subhalo分布，由于潮汐剥离，越来越多地减少了质量的subhaloes减少晕中心的距离。作为一个出发点，任何给定的落入质量的subhaloes的空间分布被证明是在很大程度上无法区分的主机晕的整体质量分布。使用物理动机的统计描述的量的质量剥离从个人subhaloes，该模型充分描述了联合分布的subhaloes在最终质量，下落质量和半径。因此，它可以用来预测几个派生的分布，涉及这些量的组合，包括但不限于，通用的subhalo质量函数，subhalo空间分布，引力透镜配置文件，暗物质湮灭辐射配置文件和助推因子。这个模型澄清了一个常见的混乱时，比较星系和subhaloes的空间分布，所谓的“反偏见”，作为一个简单的选择效应。我们在http://icc.dur.ac.uk/data/上提供了一个Python代码SubGen，用于使用subhalo填充halo
2015-12-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
The viability of low-mass subhaloes as targets for gamma-ray dark matter searches
本研究利用VL-II模拟数据，通过重新填充数百万低质量子晕并计算其J因子和角尺寸，发现低质量银河系子晕可能产生与矮卫星星系相当的暗物质湮灭通量，是间接暗物质搜索的优秀目标。
2024-04-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The cosmic X-ray and gamma-ray background from dark matter annihilation
在多个波长下观测到的河外背景光（EBL）是探测暗物质性质的一个很有前途的工具，因为它可能包含暗物质湮灭迅速产生的伽马射线的重要贡献。此外，在湮灭中产生的电子和正电子向CMB光子提供能量，以用X射线和伽马射线填充EBL。在这里，我们使用高分辨率的千禧年II模拟来创建这两种贡献的辐射的全天空地图。我们使用上限的贡献未知的来源的EBL约束暗物质的固有特性，使用模型无关的方法，可以作为一个模板来测试不同的粒子物理模型（包括那些与索末菲增强）。这些上限是基于跨越八个数量级的能量观测（从CHANNEL测量的软X射线到费米测量的伽马射线），以及对耀变体和恒星形成星系贡献的预期。为了验证这种方法，我们分析了一组基准的索末菲增强模型，给出了正确的暗物质丰度，满足CMB约束，并适合由PAMELA和费米测量的宇宙射线光谱没有任何贡献，从当地的subhalos。我们发现，这些模型是在冲突的EBL的限制，除非未解决的subhalos的贡献是小的和湮灭信号占主导地位的EBL。我们的结论是，提供碰撞冷暗物质范例是准确的，即使是保守的估计，从未解决的subhalos和天体物理背景的贡献，EBL至少是敏感的探测这些类型的情况下，CMB。我们的研究结果不赞成解释PAMELA测量的正电子过剩仅基于光滑的星系晕中的暗物质湮灭。
2011-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Subhalos In the Fermi First Source Catalog
银河系的暗物质晕被认为包含大量较小的次晕。这些天体可能含有非常高密度的暗物质，并产生潜在的可观测伽马射线通量。在这篇文章中，我们研究了费米伽马射线太空望远镜最近出版的第一源目录中的伽马射线源，并试图确定该目录是否可能包含一个人口的暗物质subhalos。我们发现，虽然大约20-60的目录的不明来源可能是暗物质subhalos，这样的人口不能清楚地确定为这样在这个时候。从第一源表中的源的性质，我们得到的暗物质的湮灭截面的限制是严格的矮球状星系的最近的观测。
2010-04-16 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Gamma-ray sensitivity to dark matter subhalo modelling at high latitudes
在伽马射线点状源目录中寻找“暗”暗晕是间接探测暗物质的有希望的策略之一。然而，这样的搜索受到不确定性的影响，一方面，在银河系一样的星系的暗物质subhalo分布的建模，另一方面，对暗物质subhalo信号的伽马射线仪器的灵敏度。在目前的工作中，我们评估的可探测性的暗物质subhaloes在费米-LAT目录，考虑到与建模的银河subhalo人口的不确定性。我们使用四种不同的光环模型，包括一个大的不确定性。对于每一个模型，采用一个准确的检测阈值的LAT的暗物质subhalo信号和比较模型的预测与费米LAT目录中的非关联点源的数量，我们得到的上限湮灭截面作为暗物质质量的函数。我们的研究结果表明，即使在最好的情况下（即DMonly subhalo模型），其中不包括从重子的潮汐破坏，对暗物质参数空间的限制是严格的比目前的伽玛射线限制矮球状星系。比较不同的次晕模型得到的结果，我们发现，重子的次晕人口的影响是显着的，并导致暗物质的约束，是不那么严格的约2至5倍。这种不确定性来自于暗物质对潮汐破坏的未知恢复力。
2019-10-30 astro-ph.CO astro-ph.HE
Machine-Learned Dark Matter Subhalo Candidates in the 4FGL-DR2: Search for the Perturber of the GD-1 Stream
探测星系晕中没有恒星成分的暗物质晕下仍然是一个挑战。我们使用监督机器学习来识别4FGL-DR 2中无关联伽马射线源中具有类似暗物质光谱的高纬度伽马射线源。在$|b| \geq 10\mathrm{^\circ}$的843个4FGL-DR 2无关联源中，我们选择了73个暗物质次晕候选者。在Neil Gehrels Swift天文台（Swift）覆盖的69个中，有17个显示至少有一个X射线源在95% LAT误差椭圆内，52个我们没有发现新的来源。这一最新的暗晕候选清单使我们能够调查可能的暗物质子结构负责的GD-1恒星流的扰动。特别是，我们研究的可能性，所谓的GD-1暗subhalo可能会出现作为一个4FGL-DR 2伽马射线源从暗物质湮灭到标准模型粒子。
2021-09-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gamma Rays From Dark Matter Subhalos Revisited: Refining the Predictions and Constraints
利用ELVIS和Via Lactea-II模拟的数据，我们描述了当地的暗物质晕下人口，并使用这些信息来完善的预测所产生的伽马射线通量湮灭暗物质在这一类的对象。我们发现，附近的subhalos的形状显着改变的潮汐效应，一般不好描述的NFW密度分布，而更喜欢幂律剖面与指数截止。从费米伽马射线太空望远镜探测到的候选暗晕，我们把限制的暗物质湮灭截面，只是适度弱于矮星系的观测。我们还计算了可观察到的subhalos的分数，预测在空间上扩展到一个潜在的可辨别的费米的水平。
2017-03-31 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining Dark Matter in Galactic Substructure
探测银河系子结构或暗晕中的暗物质湮灭信号是高能伽马射线实验的一个重要挑战。在本文中，我们讨论了探测前景相结合的两个不同方面的伽玛射线信号：角分布和光子计数概率分布函数（PDF）。最近（由Lee等人）已经显示了来自subhalos的真正PDF。偏离泊松;我们扩展了这种分析，并从一个详细的Lambda-CDM为基础的模型的subhalos属性的信号PDF。我们结合我们的PDF与银河系和银河系外的扩散伽马射线发射的模型，以获得估计和预测误差的暗物质粒子的属性（质量和湮灭截面）使用费米伽马射线太空望远镜。我们比较从真正的PDF获得的估计，从简单的泊松分析。我们发现，虽然这两个估计是unbaised在背景的存在下，从真正的PDF推导出的暗物质属性的错误是~50%小于利用泊松为基础的分析。
2010-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Analytical insight into dark matter subhalo boost factors for Sommerfeld-enhanced $s$- and $p$-wave $γ$-ray signals
本研究解析分析暗物质子晕与速度相关的Sommerfeld增强的联合效应，推导总增强因子的近似解析表达式，发现子晕可使s波、p波湮灭的Sommerfeld效应提升数个量级，对TeV级热暗物质的γ射线信号预测至关重要。
2023-01-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The tidal evolution of dark matter substructure -- I. Subhalo density profiles
准确预测暗物质晕的丰度和结构演化对于理解星系形成、模拟星系成团和限制暗物质的性质至关重要。由于次晕演化的非线性性质，宇宙学的$N$体模拟仍然是其主要的研究方法。然而，最近的研究表明，这种模拟仍然受到人为干扰的严重影响，减少了小规模的信息内容，降低了所有模拟校准半分析模型的可靠性。在本文中，我们利用最近发布的DASH库的高分辨率，理想化的模拟subhaloes的潮汐演变，这是不受阻碍的数值overmerging由于离散噪声或力软化，校准改进的，更准确的模型subhaloes的密度分布的演变，经历潮汐加热和剥离在其主机晕。通过测试以前的研究结果，潮汐截断subhalo的结构演变完全取决于剥离的质量的分数，独立的剥离的细节，我们确定了一个额外的依赖于初始subhalo浓度。我们提供了显着改进的拟合函数的subhalo密度分布和结构参数（$V_\mathrm{max}$和$r_\mathrm{max}$），是畅通无阻的数值系统学和适用于广泛的参数空间。该模型将是未来半解析处理子结构演化的一个组成部分，可用于预测关键量，如演化的次晕质量函数和湮灭助推因子，并验证此类计算与宇宙学模拟。
2019-09-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Prompt cusps in hierarchical dark matter halos: Implications for annihilation boost
GRAPPA Institute, University of Amsterdam（GRAPPA研究所，阿姆斯特丹大学）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, University of Tokyo（东京大学宇宙物理与数学研究所（Kavli））；Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)（能源、环境与技术研究中心）
研究通过引入提示尖点，提升了银河系大小宿主在z=0时的湮灭增强量至约50，强调了尖点形成与并合树演化及环境依赖的统一重要性。
2026-07-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Search for heavy dark matter from dwarf spheroidal galaxies: leveraging cascades and subhalo models
本文利用14年Fermi-LAT数据观测8个经典矮椭球星系，通过纳入电磁级联次级发射并更新暗物质子晕先验模型，将暗物质湮灭与衰变约束扩展至$10^3$–$10^{11}$ GeV。
2024-05-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Illuminating Dark Matter Halo Density Profiles Without Subhaloes
冷暗物质晕由相对平滑的暗物质成分和束缚的亚晕系统组成。在晕密度剖面研究中，普遍的做法是包括所有晕质量，包括次晕质量。然而，在观测研究中，卫星通常被视为除了宿主的分布外，还具有自己独特的暗物质密度分布。这种差异使得理论和观测结果之间的比较困难。在这项工作中，我们调查的主机晕的光滑组件的密度分布，不包括质量内subhaloes。我们发现，密度分布的光滑晕组件（没有subhaloes）从传统的晕密度分布有很大的不同。光滑轮廓在大半径处下降得更快，并且不能很好地由标准NFW轮廓表征。我们还发现，来自光滑的密度分布的浓度表现出较少的分散在固定的质量和较弱的质量依赖性比标准浓度。平滑和标准晕轮廓都可以用广义Einasto轮廓来描述，广义Einasto轮廓具有修改的中心斜率，具有比NFW或Einasto轮廓更小的残差。这些结果适用于银河系质量和星团质量晕。这种光滑晕轮廓的新特征可以用于许多分析，例如透镜效应和暗物质湮灭，其中晕的光滑和暗物质成分应该分别考虑。
2020-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
$γ$-ray and $ν$ searches for dark matter subhalos in the Milky Way with a baryonic potential
我们银河系中暗物质（DM）暗晕的分布仍然存在争议，导致不同的$γ$ -射线和$ν$通量预测从它们的湮灭或衰变。在这项工作中，我们研究如何，在银河系内部，从银河重子潜在的subhalo潮汐中断影响这些信号。基于国家的最先进的模拟这种效果的数值模拟和半解析结果，更新subhalo空间分布的推导和包括在CLUMPY代码。后者用于产生$γ$射线和$ν$天空的一千种实现。与仅基于DM的预测相比，我们得出结论，最亮的subhalo的通量减少了2至7倍，用于湮灭DM，并且对衰减DM没有影响：发现前景或限制subhalos可以设置在DM候选人上受到相同因素的影响。这项研究还提供了概率密度函数的距离，质量和角分布的最明亮的subhalo，其中的质量可能暗示其性质：它是最有可能的矮球状星系的情况下，从重子势的强潮汐效应，而它是轻的，可能是一个黑暗的晕DM只有或不太明显的潮汐效应。
2019-05-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Searching For Dark Matter Subhalos In the Fermi-LAT Second Source Catalog
银河系的暗物质晕预计包含大量较小的次晕。这些次晕可以是致密的，并产生潜在的可观测到的伽马射线通量。在本文中，我们寻找暗物质subhalo候选人之间的来源，费米-LAT第二源目录，目前还没有确定或与其他波长的同行。在该目录中包含的九个高显着性、高纬度（|b| >60度）、不变、未识别的源中，只有一两个与比大约50-100 GeV重的暗物质粒子的光谱兼容。然而，这九个来源中的大多数都具有与较轻（~5-40 GeV）暗物质粒子预测的光谱兼容的光谱。这个数量与预测的在这个质量范围内的暗物质候选者的可观测到的暗晕数量以及简单热遗迹的湮灭截面（σ v~ 3 × 10 ^{-26} cm ^3/s）一致。在其他波长下对这些源的方向进行观测将是必要的，要么揭示它们的天体物理性质（例如耀变体或其他活动星系核），要么通过无法检测到任何非伽马射线对应物来进一步支持它们是暗物质暗晕的可能性。
2011-11-10 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Is The Gamma-Ray Source 3FGL J2212.5+0703 A Dark Matter Subhalo?
在以前的论文中，我们指出，伽马射线源3FGL J2212.5+0703显示出空间扩展的证据。如果一个在其他波长没有可探测到的伽马射线源被明确地确定为空间延伸，它就不能用已知的天体物理学来解释，并且将构成暗物质粒子在附近的次晕中湮灭的确凿证据。考虑到这一前景，我们仔细检查了这个源的伽马射线发射，发现它更喜欢一个空间扩展的配置文件超过一个单一的点状源与5.1西格玛统计显著性。我们还使用了一个大样本的活动星系核和其他已知的伽马射线源作为对照组，确认，正如预期的那样，统计上显着的扩展是罕见的，在这样的对象。我们认为，对于这种明显的延伸，最可能的（非暗物质）解释是一对明亮的伽马射线源，它们偶然地彼此非常接近，并估计这样一对伽马射线源存在于天空某处的概率约为2%。在3FGL J2212.5+0703的情况下，在已知BZCAT/CRATES射电源的位置处具有第二伽马射线点源的模型产生的拟合在质量上与单个扩展源获得的拟合相当。如果3FGL J2212.5+0703是一个暗物质次晕，这意味着暗物质粒子的质量约为18-33 GeV，湮灭截面约为σ v ~ 10^-26 cm^3/s（对于湮灭到bb的典型情况），类似于产生银河系中心伽马射线过剩所需的值。
2016-02-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraints on Dark Matter Annihilation/Decay from the Isotropic Gamma-Ray Background
在这项工作中，我们研究的限制暗物质（DM）湮灭/衰变的费米LAT各向同性伽玛射线背景（IGRB）的观测。我们认为，从河外和银河系DM组件的贡献。对于DM湮灭，考虑了河外DM晕的演化。我们发现，IGRB的限制下，一些DM subhalo模型可以媲美来自矮球状星系的观测。我们还使用IGRB的结果来约束最新的AMS-02正负电子异常的参数区域。我们发现，大多数的DM湮灭/衰变通道是强烈不赞成的最新的费米-LAT IGRB观测，只有DM湮灭/衰变到$μ^+μ^-$可能是有效的。
2016-02-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Impact of baryons on the population of Galactic subhalos and implications for dark matter searches
University of Hamburg（汉堡大学）；Instituto de Física Teórica UAM-CSIC, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学-西班牙国家研究委员会理论物理研究所）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Universidad de Valencia（瓦伦西亚大学）；Durham University（杜伦大学）
本文通过高精度宇宙流体动力学模拟研究恒星物质对银河系次亚晕人口的影响，发现其显著降低次亚晕数量和浓度，对暗物质间接探测有重要影响。
2026-03-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraints on the dark matter annihilation from Fermi-LAT observation of M31
γ射线是探测宇宙中暗物质粒子的一种很好的手段。利用7.5年的Fermi-LAT第8次观测资料，寻找仙女座星系（M31）方向的DM湮灭信号。与Pshirkov等人（2016）类似，我们发现，如果只考虑远红外辐射追踪的银盘，则存在来自M31方向的剩余过量辐射。添加点状源将有效地改善拟合，尽管如果添加诸如均匀盘或两个气泡之类的扩展组件，则可以发现额外的轻微改善。以远红外圆盘加点源为背景模型，在数据中搜索DM湮灭信号。我们发现，在夸克末态的主晕中，10 s GeV质量的DM湮灭辐射与星系的辐射之间存在很强的简并。然而，所需的DM湮灭截面约为$10^{-25}-10^{-24}$ cm $^3$ s $^{-1}$，数量级大于矮球状星系观测的限制，表明发射的非DM起源。如果考虑到DM subhalos，简并性被破坏。当考虑DM subhalos的增强，DM模型参数的约束是可比的（或略弱于）从人口的矮球状星系。我们还讨论了由DM湮没引起的电子/正电子的逆康普顿散射分量。对于第一次，我们包括一个能量依赖模板的逆康普顿发射（即，模板立方体）在数据分析中考虑带电粒子的扩散效应。我们发现一个显着的改善后，考虑逆康普顿发射的DM粒子在高质量范围内的约束。
2016-11-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
Extragalactic gamma-ray background radiation from dark matter annihilation
如果暗物质是由中性伴子组成的，那么最令人兴奋的探测前景之一就是观测中性伴子对湮灭产生的伽马射线辐射，这一过程可能对河外伽马射线背景（EGB）辐射有重要贡献。在这里，我们使用高分辨率的千禧-II模拟宇宙结构的形成，以产生预期的辐射来自河外暗物质结构的第一个全天空地图。我们的地图制作过程中考虑到总的伽马射线光度从所有的晕和subhaloes，并包括未解决的组件的排放以及外推到中性伴子的阻尼尺度限制的校正。我们的分析还包括根据基于最小超引力的特定超对称模型对信号进行适当的归一化。利用新的模拟图可以研究暗物质湮灭产生的伽马射线背景的角功率谱，这种背景具有与湮灭过程的性质有关的独特特征，在最近发射的FERMI卫星即将进行的观测中可以探测到。我们的研究结果是在广泛的协议与分析模型的伽马射线背景，但它们也包括高阶相关性不容易在分析计算，此外，提供详细的光谱信息，每个像素。特别地，我们发现不同能量下的差分图可以揭示宇宙在低、中红移时的大尺度结构。如果本征发射光谱的特征在于发射峰，则具有伽马射线湮灭辐射的宇宙学层析成像在原则上是可能的。
2010-02-04 astro-ph.CO
Gamma-ray background anisotropy from galactic dark matter substructure
星系内部的暗物质湮灭会在弥漫的伽马射线背景的全天图上留下特征性的角度特征。我们研究了由于晕下的伽马射线背景各向异性，并讨论了费米伽马射线空间望远镜的探测能力。我们推导出的解析公式，使直接计算的角功率谱，给定参数的subhalos。作为我们的基准子晕模型，我们采用M^{-1.9}质量谱，子晕径向分布向银河系中心抑制，每个子晕的光度轮廓以其平滑分量为主。我们发现，在θ<~ 5 deg的多极区，角功率谱主要由类噪声项控制，并受到相应晕圈内部结构的抑制。如果质量谱向下延伸到地球质量尺度，那么在费米角尺度为~10度的各向异性中，如果它们对伽马射线背景的贡献大于~ 20%，则可以检测到暗晕。另一方面，如果最小质量约为10^4 M_{sun}，则用于探测的相关角标度约为1度，并且各向异性探测要求次晕对伽马射线背景强度的贡献仅为约4%。这些可以通过适度提高粒子物理参数来实现。我们还发现，各向异性分析可能是一个更敏感的探针的subhalos比个人检测。我们还研究了模型参数的依赖性，在那里我们得出了类似的结论，所有的模型研究。这种分析方法在分析费米数据和用晕下模型解释角功率谱时是非常有用的。
2009-07-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Density Profiles of CDM Microhalos and their Implications for Annihilation Boost Factors
在标准的冷暗物质（CDM）宇宙学中，CDM截止尺度的微晕是宇宙中预计形成的第一个也是最小的物体。在这里，我们提出了高分辨率模拟的三个代表性的大致地球质量的微晕，以确定其内部密度分布的结果。我们发现，CDM微晕在模拟中没有切断功率谱大致遵循NFW密度分布，就像更大的CDM晕星系和星系团尺度。但是，在$10^{-7} M_{\odot}$的典型中性伴子自由流标度下，初始功率谱中有一个截止点，使得它们的内部密度分布相当陡峭，即$ρ\propto r^{-(1.3-1.4)}$，与Ishiyama等人（2010）的结果非常一致。外推的晕和subhalo质量函数下降到截止尺度表明，微晕是非常丰富的整个目前的暗物质分布，并可能有助于显着的间接暗物质探测信号。假设从NFW到更陡的内部轮廓（$ρ\propto r^{-1.4}$）的过渡比截止尺度高两个数量级，银河系大小的暗物质晕的总助推因子从大约3.5增加到4。我们进一步发现CDM微晕浓度与Bullock等人（2001）的模型一致，并明确排除了浓度和次晕湮灭质量依赖性的简单幂律模型，这将错误地导致非常大的提升因子（星系晕为几百，星系团超过1000）。
2013-04-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Can galactic dark matter substructure contribute to the cosmic gamma-ray anisotropy?
银河系中暗物质（DM）粒子的湮灭可以产生弥散伽马射线背景（DGRB）。由于子结构的存在，这种发射将以可预测的方式呈现各向异性。我们生成的高分辨率通过Lactea II N体模拟银河系DM晕的结果在银河系的子结构的伽马射线发射的全天空地图。我们计算的各向异性图案，考虑到不同的径向配置文件的DM分布在子结构，宇宙方差和检测阈值，并将其与费米大面积望远镜（LAT）观察到的DGRB的各向异性。通过比较DM自湮灭截面的上限< $σv$ >，暗示的各向异性的强度的DGRB和检测到的源在LAT 2年点源目录，我们发现，银河子结构不能有助于各向异性的DGRB没有强烈违反这些意见。我们的研究结果挑战的看法，小规模的各向异性的DGRB可以被用来作为一个探头DM湮灭银河subhaloes。
2014-12-18 astro-ph.CO
Dark Matter annihilation energy output and its effects on the high-z IGM
我们研究的情况下，DM自我湮灭，以评估其重要性作为一种能量注入机制，IGM一般，并在特定的DM晕的介质。我们认为热遗迹WIMP粒子的质量为10 GeV和1 TeV，我们详细分析了DM在$Λ$ CDM宇宙学的聚类特性，在所有层次上，从晕和它们的质量函数，subhaloes和DM密度分布在其中，考虑绝热收缩的SMBH的存在。然后，我们计算相应的能量输出，得出结论，DM湮灭不构成一个重要的反馈机制。我们还计算了DM湮灭对IGM温度和电离分数的影响，发现在z ~ 10处，假设能量吸收最大，对于1 TeV的WIMP，IGM温度可以提高到$6 \times 10^{-4}$，电离分数可以提高到10 K;对于10 GeV的WIMP，IGM温度可以提高到200 K，电离分数可以提高到$8 \times 10^{-3}$ .我们的结论是DM湮灭不能被视为一种替代的再电离方案。关于通过修改21 cm差分亮温信号（$δ$ Tb）来探测WIMP的可探测性，我们得出结论，质量为1 TeV的热遗迹WIMP不太可能单独从全球信号中被探测到，除非在30 MHz < $ν$ <35 MHz对应于40 < z < 46的频率范围内的1- 3 mK水平上。然而，10 GeV质量的WIMP可以在1- 3 mK的水平上在55 MHz < $ν$ <119 MHz的频率范围内检测到，对应于11 < z < 25，并且在1- …
2014-08-29 astro-ph.CO
Constraints to dark matter annihilation from high-latitude HAWC unidentified sources
$Λ$ CDM宇宙学框架预测，在我们银河系中存在数千个暗晕，它们的质量不足以保留重子并变得可见。然而，它们中的一些可能会发出伽马射线，前提是暗物质（DM）是由弱相互作用的大质量粒子（WIMP）组成的，这些粒子会自我湮灭，并在伽马射线目录中显示为未识别的伽马射线源（unID）。事实上，unID已被证明是具有伽马射线的DM搜索的竞争目标。在这项工作中，我们专注于三个高纬度（$|b|\geq 10^\circ$）源存在于2 HWC目录的高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台没有协会在其他波长。事实上，只有一个源，2 HWC J1040+308，被发现高于HAWC检测阈值时，考虑760天的数据，一个因素1.5更多的曝光时间比原来的2 HWC目录。其他仪器，如费米-LAT或VERITAS在较低的能量不能检测到这个源。此外，该unID被报告为空间扩展的，使得它在DM搜索上下文中更加有趣。在等待更多的数据，可能会进一步阐明这个来源的性质，我们设置竞争上限的湮灭截面比较这个HAWC unID的期望基于国家的最先进的N体宇宙学模拟的银河系subhalo人口。我们发现这些限制对于重WIMP特别具有竞争力，即，在$b\bar{b}$（$τ^+τ^-$）湮灭通道的情况下，质量高于$\sim 25$（40）TeV，达到速度平均截面值$2\cdot10^{-25}$（$5\cdot10^{-25}$）$cm^3s…
2020-01-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Clustering in the Phase Space of Dark Matter Haloes. II. Stable Clustering and Dark Matter Annihilation
我们提出了一个模型的粒子相空间平均密度（$P^2SAD$）在星系晕的结构，最近推出的一种新的措施的集群的暗物质。我们的模型是基于相空间中的稳定聚类假设，球形塌陷模型，和潮汐破坏的子结构，这是校准对宝瓶座模拟。使用这个模型，我们可以预测的行为$P^2SAD$的数值未解决的制度，下到通用WIMP模型的去耦质量限制。这种预测可以用来估计对暗物质小尺度结构敏感的信号。例如，暗物质湮灭率可以通过一种方便的方法来估计，对于任意的速度依赖的横截面，使用物理空间中的零分离的限制$P^2SAD$。我们说明了我们的方法，通过计算全球和本地的subhalo湮灭提升到平滑的暗物质分布在银河大小的晕。两种情况下被认为是，一个截面是速度无关的，一个近似Sommercant增强模型。我们发现，全球的提升是$\sim10-30$，这是在目前的估计低端（削弱大的河外信号的预期），而在太阳半径的提升是低于百分之水平。我们公开了计算$P^2SAD$的代码，它可用于估计探测暗物质晕纳米结构的各种观测值。
2014-06-04 astro-ph.CO
