The Anisotropy of the Extragalactic Radio Background from Dark Matter Annihilation
对河外无线电背景的观测发现，在22 MHz至10 GHz的多个频率范围内有显著的各向同性发射。这种非热发射成分的强度大大超过了已知天体物理来源的预期贡献。有趣的是，模型表明，暗物质粒子的湮灭可能会重现过剩的通量和光谱。然而，缺乏一个可测量的各向异性的残余排放仍然具有挑战性的暗物质和标准天体物理学解释的ARCADE-2数据。我们计算预期的同步各向异性从暗物质湮灭，并表明，这些模型可以产生非常小的各向异性，虽然这需要星系团有很大的子结构贡献和强大的磁场。我们表明，这种约束可以显着放松，但是，在场景中，通过暗物质湮灭产生的电子可以有效地重新加速阿尔文波内集群介质。我们的分析表明，任何能够解释河外射电过剩的强度和各向同性的来源必须有一个空间扩展远远大于典型的星系中的重子，这表明一个新的物理解释。
2014-12-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraints on small-scale primordial power by annihilation signals from extragalactic dark matter minihalos
我们重新审视了来自暗物质微晕湮灭信号对小尺度原始能量的限制。利用来自河外微晕的γ射线和中微子，并假设δ函数的原始谱，我们显示了湮灭模式，暗物质的质量和湮灭截面的约束的依赖性。我们报告两个保守的约束，假设minihalos完全破坏时，成为来自标准的几乎规模不变的原始光谱的晕的一部分，和乐观的约束，忽略破坏。
2017-12-23 astro-ph.CO gr-qc
Extragalactic Searches for Dark Matter Annihilation
我们正处于天体物理学和宇宙学数据驱动时代的黎明。大量正在进行和即将进行的实验，加上越来越开放的数据可用性方法，为解开宇宙中一些最深的谜团提供了巨大的潜力。其中之一是理解暗物质（DM）的性质--粒子物理学中未解决的主要问题之一。通过其天体物理特征来表征DM需要对其在天空中的分布有深入的了解，并使用新的统计方法。本论文的第一部分描述了一种新的统计技术的实现，该技术利用来自点源（PS）的光子的“clumpiness”来推导隐藏在天体物理数据集中的PS种群的属性。这适用于费米卫星在高纬度（$|b| > 30$ °）的数据，以表征银河系外起源的PS的贡献。我们发现，大多数河外伽马射线发射可以归因于未解决的PS具有与已知的源，如活动星系核的属性一致。这就大大减少了暗物质贡献的空间。本论文的第二部分提出了一个问题：“在河外源中寻找湮灭暗物质的最佳途径是什么？”并试图通过构建一个管道来回答这个问题，该管道使用星系群目录来鲁棒地绘制银河系外暗物质的分布。这个框架，然后应用到费米数据和现有的集团目录，以寻找湮灭的暗物质在河外星系和星系团。
2018-09-12 astro-ph.CO hep-ph
Effects of Velocity-Dependent Dark Matter Annihilation on the Energy Spectrum of the Extragalactic Gamma-ray Background
计算了速度依赖的暗物质湮灭截面对河外γ射线背景强度的影响。我们的形式主义不假设暗物质粒子在相空间中的局部热分布，并且对任意速度依赖的湮灭是有效的。作为具体的例子，我们计算了p波湮灭（具有$σv=a+bv^2$的$v$加权截面）对宇宙暗物质晕中产生的河外γ射线的平均强度的影响。这种速度的变化使得能谱的形状更硬，但是这种形状的变化太小了，除非$b/a\agt 10^6$。虽然我们没有找到这样的模型在参数空间的最小超对称标准模型（MSSM），我们表明，它是可能的，以找到$b/a\agt 10^6$在扩展MSSM $\otimes U(1)_{B-L}$。然而，我们发现p波湮没的最主要影响是对γ射线背景振幅的抑制。在暗物质冻结时期的非零$b$需要较小的$a$值，以满足遗迹密度约束，抑制幅度的一个因素低至$10^{-6}$的热遗迹。非热遗迹的振幅压制较弱。作为另一种速度依赖效应，我们计算了吸引索末菲效应增强的s波湮灭为费米子的谱。与这种效应相关的共振导致强度显著增强，能量谱略微柔和。
2010-09-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmological constraints on dark matter annihilation and decay: Cross-correlation analysis of the extragalactic $γ$-ray background and cosmic shear
我们推导出暗物质（DM）湮灭截面和衰变寿命的相互关联分析的数据从费米-LAT和弱透镜调查，覆盖了广泛的区域$\sim660$平方度的总。我们改进了我们以前的分析，使用更新的河外$γ$射线背景数据重新处理的费米通道8管道，并通过使用良好校准的形状测量约1200万个星系在加拿大-法国-夏威夷透镜巡天（CFHTLenS）和红星系团序列透镜巡天（RCSLenS）。我们从宇宙学的$N$ -天体模拟中产生了大量的全天空模拟星表，并用它们来精确地估计统计误差。测得的互相关是一致的零检测，然后被用来放置强大的宇宙学约束湮灭和衰减DM。对于亲轻子DM，当包括由于背景光子的逆康普顿上散射引起的次级$γ$射线的贡献时，在O（1）TeV的质量范围内，约束被改善了$\sim100$的因子。对于TeV尺度DM，不包括$\langle σv \rangle \sim 10^{-23}\, {\rm cm}^3/{\rm s}$的湮没截面，这取决于通道。对于衰减的TeV尺度DM，也排除了$\sim 10^{25}$秒的寿命。最后，我们将此分析应用于wino DM，并排除了200 GeV左右的wino质量。这些约束将进一步收紧，所有有趣的维诺DM参数区域可以测试，通过使用未来的宽场宇宙学调查的数据。
2016-09-27 astro-ph.CO hep-ph
Mapping Extragalactic Dark Matter Annihilation with Galaxy Surveys: A Systematic Study of Stacked Group Searches
星系群和星系团周围的晕中的暗物质可以湮灭为高能光子。最近在星系群星表构建方面取得的进展为暗物质提供了数千个潜在的河外目标。在本文中，我们概述了一个程序来推断与一个给定的星系群相关的暗物质信号。将这个过程应用到源目录中，可以创建一个附近宇宙中最亮的河外暗物质目标（$z\lesssim 0.03$）的全天图，补充本星系群中暗物质湮灭的源。与在矮星系中寻找暗物质一样，这些河外目标可以堆叠在一起，以增强与暗物质相关的信号。我们验证这个程序模拟$\textit{Fermi}$伽马射线数据集使用的星系目录构建的$\texttt{DarkSky}$ $N$体宇宙学模拟，并证明了该限制是强大的，在$\mathcal{O}(1)$水平，系统的不确定性晕质量和浓度。我们还量化了分析和建模假设所产生的系统不确定性的其他来源。我们的研究结果表明，堆叠分析使用星系群目录提供了一个强大的机会，发现河外暗物质和补充现有的研究银河系矮星系。
2018-05-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Composition of the Fermi-LAT isotropic gamma-ray background intensity: Emission from extragalactic point sources and dark matter annihilations
对费米伽马射线空间望远镜（Fermi）上的大面积望远镜（LAT）观测到的各向同性弥散伽马射线背景（IGRB）进行了新的估计，获得了50个月的数据，能量范围为100 MeV-820 GeV，并对银河系前景进行了不同的建模。我们试图在这里的费米-LAT IGRB数据的γ射线未解决的排放从不同的河外人群的解释。我们发现非常好的适合实验IGRB，从活动星系核和恒星形成星系的发射理论预测。此外，我们探测了一种可能的发射来自我们银河系晕中弱相互作用的暗物质（DM）粒子的湮灭。我们设置严格的限制，其湮没截面到伽马射线，这是关于热遗迹的价值范围广泛的DM群众。我们还确定了DM质量和湮灭截面参数空间中的区域，这可以显着提高IGRB数据的拟合。我们的分析是在不同的IGRB数据集内进行的，这些数据集是从不同的银河系发射模型中获得的，这对IGRB的解释增加了很大的模糊性。
2017-05-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cross-Correlation of Cosmic Shear and Extragalactic Gamma-ray Background: Constraints on the Dark Matter Annihilation Cross-Section
利用加拿大-法国-夏威夷透镜巡天和费米大天区望远镜的观测数据，首次测量了弱引力透镜和河外γ射线背景辐射的互相关。互相关是一个强大的探针的签名暗物质湮灭，因为宇宙剪切和伽马射线发射直接起源于相同的DM分布在宇宙中，它可以用来推导约束暗物质湮灭截面。我们表明，测量的透镜γ相关性是一致的零信号。将结果与理论预测相比较，我们排除<sigma v>了100 GeV暗物质的暗物质湮灭截面=10^{-24}-10 ^{-25} cm ^3 s^-1。如果暗物质晕的质量尺度低至10^-6 M_sun，我们就能够将<sigma v>10 GeV的暗物质湮灭的热截面限制在约3 x 10^{-26} cm ^3 s^-1，使其湮灭为τ ^{+} τ ^{-}。未来的引力透镜测量将提高探测器湮灭截面的灵敏度，<sigma v>即使是对100 GeV的暗物质也是如此。对天体物理源对互相关信号的贡献进行详细建模，可以进一步改善约束约40- 70%。
2014-08-28 astro-ph.CO
Extragalactic and galactic gamma-rays and neutrinos from annihilating dark matter
我们描述宇宙伽马射线和中微子信号的暗物质湮灭，解释如何互补的这些信号提供额外的信息，如果可观察到的，可以启发粒子性质的暗物质。这是讨论的背景下，利用单独的银河系和河外的信号分量，使用球形晕模型分布的暗物质。我们的讨论与粒子物理学的标准模型的超对称扩展。我们考虑最小超对称标准模型（MSSM），其中中微子和γ射线都是由湮灭产生的。我们还考虑了一个规范的B-L，重子数减去轻子数，MSSM的扩展，其中湮灭可以是纯粹的重右手中微子。我们比较了这些信号的银河系和河外的组成部分，并得出结论，目前还不清楚哪一个可能占主导地位时，看银河平面。为了回答这个问题，我们必须了解晕子结构对湮没信号的贡献。我们发现，不同的理论与不可区分的伽玛射线信号可以区分的中微子信号。由于星系中心有丰富的天体物理源，因此很难观测到伽马射线湮灭信号;但是如果可以在宇宙射线产生的大气中微子上方观测到湮灭中微子，那么来自那里的湮灭中微子就不会那么隐蔽了。
2011-11-16 astro-ph.CO astro-ph.GA 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
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
Extragalactic diffuse gamma-rays from dark matter annihilation: revised prediction and full modelling uncertainties
最近的高能量数据从费米-LAT的弥漫伽马射线背景已被用来设置之间的最佳约束湮灭TeV冷暗物质的候选人。为了评估这些限制的鲁棒性，我们重新审视和更新的各向同性河外伽玛射线强度的计算从暗物质湮灭。质量为$\geq10^{10}\,M_{\odot}$的晕的发射提供了预测强度的鲁棒下限。包括较小的光晕（其性质是从其较高质量的对应物推断的）在内的强度通常高5倍，而来自subhalos的增强产生额外的因子~1.5。我们还对所有成分的不确定性进行了排名，并为它们提供了详细的误差预算。总的来说，我们的基准强度比Fermi-LAT合作在其最新分析中得出的基准强度低5倍。这表明对河外暗物质湮灭的限制可以放宽相同的系数。我们还计算了自相互作用的暗物质在大质量晕的预期强度，并发现发射减少了3倍相比，无碰撞对应。CLUMPY代码的下一个版本将提供所有必要的工具来重现和简化未来对该预测的改进。
2018-02-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
Modelling the flux distribution function of the extragalactic gamma-ray background from dark matter annihilation
单点函数（即，各向同性通量分布）是在寻找伽马射线暗物质湮灭特征中对（各向异性）两点相关的补充方法。利用结构形成和暗物质晕特性的分析模型，我们计算了由于河外暗物质晕中的湮灭而引起的伽马射线通量分布，因为它将被费米大天区望远镜观测到。结合中心极限定理和蒙特卡罗采样，我们表明，通量分布的形式是一个狭窄的高斯“漫射”光，与“未解决的点源”的幂律尾巴作为一个结果，明亮的晕。我们认为，由于暗物质的背景构成了一个不可减少的和重要的背景成分的点源湮灭搜索与星系团和矮球状星系，修改预测的信噪比。对该信号的天体物理背景的研究表明，总伽马射线通量分布的形状对暗物质成分的贡献非常敏感，使我们能够预测湮灭截面上有希望的一点上限。我们表明，通过使用在只有一个能量箱的通量分布，可以探测的典型截面解释的遗迹密度所需的，为暗物质的质量在几十个GeV。
2015-08-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
Mapping extragalactic dark matter structures through gamma-rays
如果暗物质是由中性伴子组成的，那么它们湮灭时产生的伽马射线辐射就为暗物质的探测提供了一个诱人的可能性。这一过程可能对FERMI卫星正在以前所未有的灵敏度测量的河外伽马射线背景辐射有很大贡献。利用高分辨率的千禧年-II宇宙结构形成模拟，我们已经产生了第一个全天空地图的预期贡献的暗物质湮灭的EGB辐射。我们的地图包括一个适当的归一化的信号根据一个特定的超对称模型的基础上最小的超引力。新的模拟地图允许从暗物质湮灭，它具有独特的功能与湮灭过程的性质相关的伽马射线背景的角功率谱的研究。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。特别是，我们发现，不同能量的彩色图可以揭示宇宙的大尺度结构在低和中等红移。
2010-01-19 astro-ph.CO
Constraints on small-scale primordial density fluctuation from cosmic microwave background through dark matter annihilation
普朗克卫星的宇宙微波背景（CMB）观测精确地确定了比$\mathcal O(1)\,\mathrm{Mpc}$更大尺度的原始曲率波动，而小尺度的曲率波动仍然较少受到限制。如果我们假设标准的热遗迹暗物质的情况下，小尺度波动的约束是大大改善。当小尺度波动足够大时，即使在红移$z\gtrsim10^3$中，致密区域也会坍缩形成小晕，这被称为超压缩迷你晕。这些微晕增强了暗物质的湮灭，并且受到河外伽马射线和CMB等观测的限制。我们重新审视了小尺度密度涨落形成的迷你晕的影响，并计算了被暗物质湮灭修改的电离历史。我们执行马尔可夫链蒙特卡罗方法来约束的CMB功率谱的小尺度曲率波动的大小。结果发现，从CMB功率谱的约束是可比的，从河外伽马射线。我们证实，我们的约束主要来自早期的能量注入（$z\gtrsim 100$），因此它是独立的微晕性质的不确定性在后期的时间。
2021-10-25 astro-ph.CO hep-ph
The Contribution Of Inverse Compton Scattering To The Diffuse Extragalactic Gamma-Ray Background From Annihilating Dark Matter
除了伽马射线外，暗物质湮灭的产物还包括高能电子，这些高能电子与宇宙微波背景发生逆康普顿散射，产生弥漫的银河系外伽马射线和X射线背景。在暗物质粒子主要湮灭为电子或μ子的模型中，EGRET和COMPTEL的测量可以对湮灭截面提供重要的约束。费米伽马射线太空望远镜可能会对这种情况进行更严格的测试。
2010-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Origin of the Extragalactic Gamma-Ray Background and Implications for Dark-Matter Annihilation
河外$γ$射线背景（EGB）的起源已经争论了一段时间。{EGB包括来自已分辨和未分辨的河外源（如耀变体、恒星形成星系和射电星系）的$γ$射线辐射，以及来自真正漫射过程的辐射。}这封信的重点是blazar源类，最多的检测人口，并提出了一个更新的光度函数和光谱能量分布模型与由{ \it费米}大面积望远镜（LAT）进行的blazar观测一致。我们发现耀变体占EGB光子数的50 $^{+12}_{-11}$，%（$>$ 0.1GeV），而{ \it Fermi}-LAT已经分辨了其中的$\sim$ 70，%.耀变体，特别是像BL Lac这样的低光度硬光谱附近的源，负责大多数100\，GeV以上的EGB发射。我们发现，在EGB光谱中观测到的高能截止现象是由于河外背景光对耀变体高能辐射的衰减造成的。最后，我们表明耀变体、恒星形成星系和射电星系可以自然地解释0.1- 820 GeV范围内的背景振幅和光谱形状，只留下了适度的空间给其他贡献。这使我们能够对暗物质湮灭的截面设置竞争性约束。
2015-01-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
Extragalactic gamma-ray signal from dark matter annihilation: an appraisal
我们重新评估了河外伽玛射线通量的预测从暗物质湮灭的非线性物质功率谱积分的方法，外推到自由流标度。我们提供了一个估计的不确定性完全基于可用的N体模拟结果和最小的理论假设。我们说明了如何改进的模拟分辨率，举例说明千年和千年II模拟之间的比较，影响我们的估计的通量的不确定性，我们提供了一个“最佳猜测”的通量乘数的值，基于假设的稳定聚类的暗物质扰动描述为一个无碰撞的流体。我们实现了与传统Halo模型计算相当的结果，但使用了更简单的程序和更通用的方法，因为它只依赖于一个直接可测量的量。此外，我们讨论了我们的计算扩展到包括重子效应的流体动力学宇宙学模拟和其他可能的来源的不确定性，反过来又会影响间接的暗物质信号。本文还导出了超新星透镜放大率积分功率谱的上限，并与理论预期值进行了比较。
2014-06-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraints on ultracompact minihalos from extragalactic γ-ray background
有人提出超致密小晕（UCMH）可能形成于更早的时代。如果暗物质是由弱相互作用大质量粒子（WIMPs）组成的，那么UCMH由于其内部的暗物质湮灭，可以看作是γ射线源。在本文中，我们研究了在三个相变（即，电弱对称性破缺、QCD禁闭和e+ e-湮没）对河外γ射线背景的影响。此外，我们还利用河外γ射线背景的Fermi-LAT观测数据，得到了这些相变过程中产生的UCMH的当前丰度的约束条件。我们还将这些结果与由宇宙微波背景（CMB）观测得到的结果进行了比较，发现Fermi-LAT的约束比CMB的约束更严格
2011-12-29 astro-ph.CO
Constraints on leptonically annihilating Dark Matter from reionization and extragalactic gamma background
PAMELA、Fermi和HESS实验（PFH）已经显示出宇宙正电子和电子通量的异常过剩。一个非常令人兴奋的可能性是，这些过剩是由于湮灭暗物质（DM）。本文利用河外弥散γ射线背景的观测资料和末次散射面的光学厚度测量值，计算了轻子湮灭DM的约束条件，并与m_{DM} - <σ_AV>平面上PFH有利区的约束条件进行了比较。使用PYTHIA蒙特卡罗工具指定了能量输入的详细形式后，我们求解了辐射转移方程，这使我们能够确定宇宙介质吸收的能量以及剩余的漫伽玛背景能量。我们发现，对于τ^{-}+τ^{+}湮灭通道，来自光学深度测量的约束能够完全排除PFH有利区，而对于μ^{-}+μ^{+}湮灭通道，则几乎完全排除PFH有利区。事实证明，这些约束是相当强大的，几乎不依赖于低红移集群提升。来自伽马射线背景的约束对假设的晕浓度模型敏感，并且对于幂律模型，排除了PFH对所有轻子湮灭通道有利的区域。我们还发现，有可能有模型，完全符合宇宙在低红移。然而，这些模型在z > ~100处产生太大的自由电子分数，并且与光学深度测量相冲突。此外，在这些情况下的湮没截面的大小是大于PFH数据所建议的。
2009-08-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The abundance of primordial black holes from the global 21cm signal and extragalactic gamma-ray background
宇宙早期形成的原始黑洞（PBH）在引力作用下可以吸收暗物质粒子，形成超致密微晕（UCMH）。理论研究和数值模拟表明，超巨球中暗物质的密度分布是$ρ(r) \sim r^{-2.25}$的形式。与目前流行的暗物质晕模型如NFW模型相比，UCMH中的暗物质湮灭速率更大。考虑到暗物质湮灭，在UCMH中存在一个最大的核心密度$ρ_{\rm max}$，该密度与红移无关。而在本文中，我们指出$ρ_{\rm max}$依赖于红移，并且UCMH中的暗物质湮灭速率也随时间变化。我们重新调查的$γ$射线通量从UCMH由于暗物质湮灭，并专注于它们的贡献河外伽玛射线背景（EGB）。利用费米的EGB数据，导出了PBH丰度的约束条件：$Ω_{\rm PBH,EGB} \lesssim 2\times 10^{-8}$ .受EDGES实验观测到的全球21 cm信号的启发，我们研究了UCMH中暗物质湮灭对全球21 cm信号的影响，并导出了对PBH丰度$Ω_{\rm PBH,21cm} \lesssim 2\times 10^{-10}$的限制.导出的约束对$10^{-6} M_{\odot} \lesssim M_{\rm PBH} \lesssim 10^{3} M_{\odot}$的质量范围有效。
2020-09-05 astro-ph.CO hep-th
Conservative upper limits on WIMP annihilation cross section from Fermi-LAT γ-rays
用费米-LAT望远镜在高纬度测量了各向同性河外γ射线背景谱。两个新的EGB模型是从未分辨点源和河外扩散过程的扣除中推导出来的，它们可以解释30%到70%的Fermi-LAT EGB。在假设这两个残留的EGBs是完全由于暗物质（DM）粒子在星系晕的湮灭，我们得到严格的上限，其湮灭截面。严格的界限上可能索末菲增强的湮灭截面设置以及。最后，我们考虑模型DM湮灭取决于速度的倒数和关联的EGBs的原始晕DM湮灭所产生的光子。对于原晕中的DM速度v ~ 10^-8 c，当DM质量低于100 GeV时，湮灭截面被限制在10^-33 cm ^3/s。考虑到我们对EGB和最小DM模型的选择，导出的上界被认为是保守的。
2011-12-13 astro-ph.CO
On the Possibility of an Extragalactic Positron Annihilation Signal
Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；The Hakubi Center for Advanced Research, Kyoto University（京都大学博雅中心）；Department of Physics, Kyoto University（京都大学物理系）；RIKEN Nishina Center（理化学研究所西村中心）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学宇宙线研究所 Kavli宇宙物理数学研究所）
本文基于 INTEGRAL/SPI 20 年观测数据，探讨了 extragalactic 正电子湮灭信号的可能性，并通过比较高纬度热点与银河系局部体积星系 catalogue，发现某些热点可能与银河系内的正电子产生率有关，同时探讨了正电子湮灭对宇宙伽马射线背景的贡献。
2026-05-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining primordial black holes and primordial curvature power spectrum with extragalactic muon neutrino
Qufu Normal University（曲阜师范大学）
研究由WIMPs和PBHs组成的混合暗物质情景，通过分析PBHs周围WIMP湮灭产生的河外中微子通量，得出PBHs中暗物质比例上限及原初曲率功率谱上限，为相关研究提供了新约束。
2026-08-26 astro-ph.CO
A Search for Dark Matter Annihilation in Galaxy Groups
我们使用413周的公开可用的$\textit{Fermi}$ Pass 8伽马射线数据，结合最近开发的星系群目录，寻找河外晕中暗物质湮灭的证据。在我们的研究中，我们使用基于光度的质量估计和质量浓度关系来推断的$J$ -因子和相关的不确定性的红移范围内的数百个星系群$z \lesssim 0.03$。我们采用了保守的子结构增强因子模型，该模型仅通过$\mathcal{O}(1)$因子来增强灵敏度。没有发现暗物质湮灭的显着证据，我们排除热遗迹横截面低于$\sim$ 30 GeV的$b\bar{b}$湮灭通道的95%置信度的暗物质质量。这些界限与银河系矮球状卫星星系的界限相当。我们的分析结果增加了紧张，但不排除，银河系中心过剩的暗物质解释。我们提供了在这项研究中使用的星系群的目录和推断的属性，它可以广泛应用于河外暗物质的搜索。
2018-05-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cross-Correlation of the Extragalactic Gamma-ray Background with Luminous Red Galaxies
测量河外γ射线背景（EGB）与大尺度结构之间的互相关，为探索河外尺度上的暗物质提供了新的途径。我们把亮红星系作为寻找暗物质湮灭信号的最佳目标。我们用Sloan数字巡天的LRG测量了费米大天区望远镜的EGB的交叉关联函数。统计误差计算使用一个大的现实模拟LRG目录。所测量的互相关的幅度与零检测一致。基于一个精确的理论模型与LRGs暗物质的分布，我们排除了暗物质湮灭截面超过$\langle σv\rangle =3\times10^{-25}-10^{-26}\, {\rm cm}^3 \,{\rm s}^{-1}$为10 GeV的暗物质。我们进一步研究系统的影响，由于在银河伽马射线前景发射的不确定性，我们发现是一个数量级小于目前的统计不确定性。我们还估计污染的天体物理来源的LRGs使用已知的伽马射线光度和恒星形成率之间的比例关系，发现它们是微不足道的小。基于这些结果，我们认为LRGs仍然是未来EGB测量和星系巡天探测暗物质湮灭的理想目标。在即将到来的星系巡天（如LSST）中增加LRG的数量将导致灵敏度的几个因素的大幅改善。
2015-12-23 astro-ph.CO
Optimal observing strategies for velocity-suppressed dark matter annihilation
许多宇宙学暗物质的粒子模型都有一个配对湮灭率，它与湮灭粒子之间的相对速度的幂成比例。因此，在特定的环境引力势下，暗物质晕中心区域的湮灭率可能显著低于晕外围。虽然这可能被内晕中增加的暗物质对数密度所抵消，但它提出了一个问题：对于具有速度抑制湮灭率的暗物质模型，什么角度区域可以优化信噪比？在这里，我们考虑简化的背景模型银河系和河外目标，并证明最佳的观测策略有很大的不同情况。通常，明亮的中心源保证感兴趣的环形区域，而较平坦的背景保证尽可能大的角区域，可能包括中心区域。
2021-05-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Components of the Extragalactic Gamma Ray Background
我们提出了新的理论估计未解决的耀变体和恒星形成星系的河外伽玛射线背景（EGB）的相对贡献，并讨论了约束的贡献，从替代机制，如暗物质湮灭和真正的扩散伽玛射线生产。我们发现，费米源计数数据不排除的情况下，EGB是占主导地位的排放未解决的耀变体，虽然未解决的恒星形成星系也可能有助于显着的背景，在数量级的不确定性。此外，我们发现，光谱的未解决的恒星形成星系的贡献不能解释的EGB光谱EGRET发现的能量在50和200 MeV之间，而光谱的未解决的FSRQs，占能源依赖的影响源混淆时，可以与低能量EGRET EGB测量和费米-LAT EGB测量的组合光谱一致。
2011-04-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A dark matter interpretation for the ARCADE excess?
ARCADE 2合作最近测量了一个各向同性的无线电发射，它比已知的河外源的预期贡献要亮得多。对这种过剩现象最简单的解释是，在极低（观测上无法达到）的亮度下，一个“新的”未解决的光源数量变得最多。我们研究这种情况下的同步辐射引起的WIMP湮灭或衰变的河外晕。有趣的是，对于具有热湮灭截面和相当保守的聚类假设的轻质量WIMP，预期的无线电发射水平与ARCADE观测结果相匹配。
2011-12-08 astro-ph.CO hep-ph
Muon neutrinos and the cosmological abundance of primordial black holes
本文研究被包裹原初黑洞中暗物质湮灭产生的河外缪子中微子通量，并利用IceCube十年曝光数据推导原初黑洞宇宙学丰度的上限，提供了一种新的约束途径。
2024-07-18 astro-ph.CO hep-ph
Conservative Constraints on Dark Matter from the Fermi-LAT Isotropic Diffuse Gamma-Ray Background Spectrum
我们研究了费米伽马射线空间望远镜上的大面积望远镜对各向同性漫射伽马射线背景的测量对弱相互作用大质量粒子（WIMP）候选暗物质湮灭成各种标准模型终态的终态辐射的约束。预期的各向同性扩散信号从暗物质湮灭有贡献的本地银河系（MW）以及河外暗物质。来自MW的信号对所采用的晕的暗物质轮廓非常不敏感，并且主导来自河外晕的信号，该信号对晕质量函数的低质量截止敏感。对于低晕质量的生存截止和银河系和河外组分的子结构增强因子，我们采用保守的模型，只考虑初级末态辐射。这提供了强大的约束，达到热生产横截面的低质量WIMP湮灭成强子模式。我们还重新分析限制HESS观测银河脊地区使用保守的模型的暗物质晕配置文件。当与HESS约束相结合时，各向同性扩散谱排除了基于暗物质湮灭为两个轻子末态的PAMELA正电子过剩的所有解释。通过新的中间态湮灭成四个轻子，虽然受到数据的限制，但并不排除。
2010-10-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Polarized and unpolarized synchrotron emission from dark matter in extragalactic targets
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所，那不勒斯分部）；Department of Physics, University of Alberta（阿尔伯塔大学物理系）；Department of Physics and Santa Cruz Institute for Particle Physics (SCIPP), University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校物理系及圣克鲁兹粒子物理研究所）
利用Planck 30-70 GHz数据，通过DRAGON和HERMES模拟计算五个河外目标中暗物质湮灭和衰变的同步辐射上限，发现总强度与偏振限制相当，但LMC中法拉第退偏振使总强度更优。
2026-06-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining dark matter annihilation with the isotropic $γ$-ray background: updated limits and future potential
费米$γ$射线空间望远镜（{ \it Fermi}）上的大视场望远镜（LAT）测量的各向同性$γ$射线背景（IGRB）的性质仍然部分无法解释。不可忽略的贡献可能来自银河系外的未解源，如耀变体，恒星形成星系或银河毫秒星系。对活动星系核（AGN）在相对于视线（l.o.s.）的大视角下的弥散$γ$射线辐射进行了预测。已经证明，这个微弱的，但众多的人口也预计将大大有助于总IGRB的强度。对IGRB的一个更奇特的贡献是暗物质（DM）的弱相互作用大质量粒子（WIMP）湮灭成$γ$射线。在这项工作中，我们评估的空间留给银河DM在高纬度地区（$>10^\circ$），包括光子从即时发射和逆康普顿散射，强调新发现的贡献的影响，从错位活动星系核（MAGN）这样的分析。总结所有重要的银河系和河外组成部分的IGRB，我们发现，提高认识的相关天体物理的不确定性仍然是强制性的，把严格的界限热产生的DM。另一方面，我们也表明，IGRB有可能成为最有竞争力的{ \it未来}的方式来测试DM WIMP假设，一旦目前的不确定性，甚至略有减少。事实上，如果MAGN的贡献甚至在90%的最大水平与我们目前的理解一致，热产生的WIMP将受到严重限制，作为DM候选人的质量高达几个TeV。
2014-02-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
Leptonic dark matter annihilation in the evolving universe: constraints and implications
宇宙电子和正电子过剩被解释为可能的暗物质（DM）湮灭产物。在这项工作中，我们调查的可能影响，这样的DM湮灭的情况下，在宇宙的演化历史。我们首先计算了河外$γ$ -射线背景（EGRB），它是由DM湮没带电轻子的末态辐射和电子/正电子与宇宙微波背景的逆康普顿散射产生的。DM晕轮廓和最小晕质量，这还没有很好地确定从目前的N体模拟，EGRET和费米望远镜的EGRB数据的约束。然后讨论了轻子DM模型对宇宙演化的影响，如星系际介质的再电离和加热、中性氢21 cm信号和结构形成的抑制等。我们发现，对氢21厘米信号的影响可能会显示有趣的DM湮灭的签名，但对恒星形成的影响并不显着。未来对21 cm信号的观测可用于对DM的性质进行新的约束。
2010-10-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing Dark Matter Decay and Annihilation with Fermi LAT Observations of Nearby Galaxy Clusters
星系团是间接寻找暗物质的有希望的目标。这些星系团内的暗物质粒子衰变或湮灭产生的伽马射线信号可以用费米大面积望远镜（LAT）观测到。基于三年的费米LAT伽马射线数据，我们分析了来自附近的8个集群单独以及在一个组合的可能性分析的通量。主要集中在信号从暗物质衰变，我们考虑到不确定性的集群质量所确定的X射线观测和模型的集群发射扩展源。寻找不同的强子和轻子衰变和湮灭光谱，我们没有发现显着的发射从任何考虑的集群和目前的限制暗物质的寿命和湮灭截面。我们比较我们的寿命限制来自集群观测的限制，可以从河外伽玛射线背景（EGBG），并发现，在强子衰变的情况下，集群限制成为竞争力在暗物质质量低于几百GeV。然而，在轻子衰变的情况下，星系团的极限比在整个考虑的质量范围内的EGBG的极限更强。最后，我们发现，当暗物质子结构的质量降到10^-6太阳质量时，暗物质湮灭截面的极限可以提高几百倍，对于质量小于150 GeV的暗物质和湮灭为$b\bar{b}$的物质，热截面可能降到3 × 10^-26 cm ^3 s^-1。作为我们的结果的直接应用，我们得到的引力子暗物质的R-宇称破坏的情况下的寿命的限制。这些限制的可能观察到的长寿命的超粒子在LHC的影响进行了讨论。
2012-01-19 astro-ph.CO hep-ph
Identifying Dark Matter Annihilation Products In The Diffuse Gamma Ray Background
宇宙学上分布的暗物质的湮灭被预测会产生一个潜在的可观测的高能光子流。忽略来自本地结构的贡献，这个信号被预测在天空中几乎是均匀的，为了被识别，必须与各种河外背景竞争。我们在这里集中在未解决的耀变体和讨论几种技术分离的暗物质信号从这个背景。首先，信号和背景的频谱形状预计是不同的，这是一个可以利用Fisher矩阵形式主义的特征。其次，在任何给定的角像素，从耀变体的光子数是从一个分布，这是远离泊松。这种分布的知识增强了人们提取暗物质信号的能力，而忽视它可能导致引入大的系统误差。
2009-12-09 astro-ph.CO
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
Limits on primordial black holes from the extragalactic gamma-ray background; current status and future projections
Oakland University（奥克兰大学）；Rice University（莱斯大学）
利用Fermi、EGRET和COMPTEL望远镜观测的河外伽马射线背景，限制质量在10^14至10^17克的原初黑洞丰度，发现其能给出该质量范围内最严格的暗物质间接探测限制。
2026-06-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Searching for dark matter annihilation from individual halos: uncertainties, scatter and signal-to-noise ratios
个别的河外暗物质晕，例如那些与邻近星系和星系团有关的暗物质晕，是搜寻暗物质湮灭产生的伽马射线的有希望的目标。我们审查的预测湮没通量从个人晕，专注于当前的不确定性的影响，在浓度-质量关系和贡献的晕子结构，并估计固有的晕晕散射预期。经过仔细考虑最近的模拟结果，我们得出结论，最小的晕的浓度，而在高红移确定，仍然是不确定的4-6时，外推到低红移的因素。这反过来又产生了两个数量级的不确定性，在预测的湮灭通量的任何晕质量以上的这一规模。子结构演化、功率谱的小尺度截止、宇宙学和重子效应都引入了较小的、尽管是累积的不确定性。然后，我们考虑从晕到晕的内在变化。这些产生于浓度和亚结构的变化，导致预测湮灭光度中的$\sim$ 2.5的散射。最后，我们考虑的问题，从湮灭检测伽马射线，从其他来源的预期贡献。假设恒星形成过程中产生的宇宙射线是γ射线探测的主要噪声源，我们估计了γ射线探测的信噪比与晕质量的函数关系。这种计算表明，群体规模的晕，单独或堆栈，可能是一个特别有趣的目标，为下一代的湮灭搜索。
2018-08-15 astro-ph.CO
The Contribution of Blazars to the Extragalactic Diffuse Gamma-ray Background and Their Future Spatial Resolution
我们研究的限制光度依赖的密度演化模型的演化blazar给定的观测光谱的漫射伽玛射线背景（DGRB），blazar源计数分布，和blazar光谱能量分布序列模型，它涉及到观测的blazar光谱，其光度。结果表明，Fermi-LAT观测到的DGRB可以完全由blazar和非blazar活动星系核的γ射线辐射产生，并且我们的blazar演化模型与Fermi-LAT观测到的DGRB谱和blazar通量源数分布函数是一致的。我们的研究结果与以前的工作，使用EGRET光谱数据来预测费米-LAT DGRB是一致的。该模型仅包含三个自由参数，并预测在5年的观测中，来自耀变体的>~95%的通量将被Fermi-LAT分解为点源，DGRB中的通量相应减少约2至3倍（95%置信水平），这对Fermi-LAT对暗物质湮灭光子的灵敏度有影响。
2011-11-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Boosting the annihilation boost: Tidal effects on dark matter subhalos and consistent luminosity modeling
在冷暗物质范例中，结构是分层形成的，这意味着大的结构包含较小的子结构。这些暗晕将增强暗物质湮灭的特征，如伽马射线。在文献中，典型的估计，这个助推因子假设场晕的浓度-质量关系，以计算subhalos的光度。然而，由于潜晕是通过潮汐剥离和动力摩擦在其宿主松散质量的重力位中吸积的，因此它们具有非常特征的密度分布，与相同质量的场晕不同。在这项工作中，我们量化的潮汐剥离的助推因子的影响，通过开发一个半分析模型，结合质量吸积的历史，主机和subhalos以及subhalo吸积率。我们发现，当subhalo光度处理一致，提高因子增加了一个因素2-5，相比，典型的计算假设场晕浓度。这适用于从次星系到星系团质量的宿主晕，并且独立于次晕质量函数或特定的浓度-质量关系。这些结果对于在河外伽马射线天空中进行间接暗物质搜索特别相关。
2015-11-03 astro-ph.CO
Confronting Galactic and Extragalactic $γ$-ray observed by Fermi-LAT with Annihilating Dark Matter in Inert Higgs Doublet Model
在这项深入的研究中，我们专注于间接检测暗物质（DM）通过对抗的原因不明的银河系和河外$γ$ -射线签名的低质量DM模型。为此，我们考虑了一个简单的希格斯门DM模型，即惰性希格斯双重模型（IHDM），其中标准模型扩展了额外的复杂SU（2）$_L$双重标量。该模型中DM候选的稳定性，即，额外双重线的最轻中性标量分量通过施加离散的$\mathbb{Z}_2$对称性来确保。简化的$χ^2$分析与理论，实验和观测的约束表明，DM质量在这个模型中的最佳拟合值是$\sim$ 63.5 GeV。根据最佳拟合的IHDM参数，分析了银河系中心GeV $γ$射线过剩异常。我们进一步检查的最佳拟合IHDM参数的一致性与费米-LAT获得的限制光子通量的18个银河系矮球状卫星星系（dSphs）已知主要由DM。此外，由于DM湮灭的$γ$射线信号被假定为嵌入在河外$γ$射线背景（EGB）中，IHDM框架中的最佳拟合参数点的光子通量的理论计算进行了比较与费米-LAT结果扩散和各向同性EGB为不同的河外和天体物理背景parametrisations。我们表明，低质量DM在IHDM框架可以令人满意地面对所有观测到的连续$γ$射线通量起源于银河系以及河外源。在这项工作中进行的广泛的分析是有效的任何希格斯门模型与DM质量在球场上，在这项工作中考虑。
2015-08-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
TeV Dark Matter Searches in the Extragalactic Gamma-Ray Sky
来自天体物理靶的高能γ射线是研究重粒子暗物质湮灭或衰变的独特探针。几十年后，不同的零检测导致DM粒子质量的TeV规模的强约束。虽然伽马射线的特征预计是普遍的，从不同的目标，天体物理起源的不确定性强烈影响和削弱的限制。同时，伪信号可能源自非DM相关过程。在河外天空中寻找DM的许多伽马射线目标在控制这些不确定性并最终实现明确的DM检测方面发挥着至关重要的作用。最近，通过使用来自各种仪器的数据和在广泛的γ射线能量范围内对不同目标的TeV DM候选者进行组合分析已经取得了很大的进展。这些办法不仅使现有数据得到最佳利用，提高了灵敏度，而且还有助于消除与目标和仪器有关的不确定性。这篇评论收集了迄今为止使用星载费米大面积望远镜，地基成像大气切伦科夫望远镜和高海拔水切伦科夫伽马射线天文台（HAWC）在河外天空进行的所有搜索。我们讨论了不同的目标类，并提供了迄今为止所有分析的完整列表。
2022-09-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Cosmological Evolution of Blazars and the Extragalactic Gamma-Ray Background in the Fermi Era
费米对河外伽玛射线背景辐射（EGRB）的最新测定与井上和户谷（2009;以下简称IT 09）对耀变体的理论预测进行了比较。费米EGRB光谱与IT 09非常一致，表明耀变体是EGRB的主要成分，并且来自任何其他来源（例如，暗物质湮灭）是次要的。这也表明，在IT 09中考虑的耀变体SED（光谱能量分布）序列是一个有效的描述平均耀变体SED。本文还讨论了MeV耀变体对MeV波段EGRB的可能贡献。在总共五年的观测中，我们预测费米将在整个天空中探测到大约1200个耀变体，直到相应的灵敏度极限。我们还解决了最高红移耀变体的可探测性。基于SDSS类星体数据对我们的高红移演化模型进行了修正，结果表明，在五年的巡天中，费米可能发现一些z~6的耀变体。这样的耀变体可以提供一个新的探测早期恒星和星系形成通过GeV的光谱衰减签名引起的高红移紫外背景辐射。
2009-12-31 astro-ph.CO astro-ph.HE
Dark Matter decay and annihilation in the Local Universe: CLUES from Fermi
我们提出了全天模拟费米地图的伽马射线从暗物质衰变和湮灭在本地宇宙。暗物质的分布是通过CLUES项目提供的对邻近大尺度结构的约束宇宙学模拟得到的。然后将密度和密度平方的暗物质场作为费米观测模拟工具的输入，以预测费米在给定暗物质模型的5年全天巡天中将探测到的伽马射线光子计数。信噪比天空图也已获得采用目前的银河系和各向同性漫射背景模型发布的费米合作。我们指出了费米探测到银河系外局部结构中的暗物质伽马射线信号的可能性。特别是，我们在这里得出结论，费米观测附近的集群（如室女座和后发座）和细丝预计将提供更强的约束衰减暗物质相比，以前的研究。作为一个例子，我们发现一个显着的信噪比在暗物质模型与衰减率拟合的正电子过剩所测量的PAMELA。这是第一次证明暗物质细丝是间接探测暗物质的有希望的目标。另一方面，即使有极端的横截面，在局部河外结构中湮灭暗物质的可探测性的前景也不那么乐观。我们将暗物质密度和密度平方图发布在http://www.clues-project.org/articles/darkmattermaps.html上
2012-01-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Spherical Cows in Dark Matter Indirect Detection
暗物质（DM）晕长期以来一直被认为是三轴的，但在研究可能的湮灭和衰变信号时，它们通常被视为近似球形。在这项工作中，我们研究了潜在的DM湮灭和衰变的间接检测信号的不对称性，利用大量的统计数据的流体动力学模拟插图。我们仔细研究的重子上的球度的湮灭和衰变信号的情况下，观察者是在8.5千秒差距从中心的晕（例如在银河系的晕的情况下），和一个观察者位于良好的晕外。在银河信号的情况下，我们发现，湮灭和衰变信号预计是相当对称的，轴比非常不同于1发生很少。在河外信号的情况下，虽然衰减信号仍然优先球形，湮灭信号的轴比有一个更平坦的分布，与细长的配置文件经常出现。许多这些拉长的剖面是由于大的subhalos和/或最近的合并。与银河系的伽马射线辐射和星团的X射线图相比，我们发现伽马射线背景看起来比来自绝大多数晕的预期DM信号更少球形/更细长，并且银河系的伽马射线过剩看起来非常球形，而X射线数据将难以单独通过伸长率/球度测量与DM信号区分开。
2016-12-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A new model for the extragalactic gamma-ray background
我们提出了一个双参数模型的河外伽玛射线背景（EGB）在0.1-100 GeV的范围内所测量的费米卫星上的大面积望远镜（LAT）。EGB可以完全解释为三种不同成分的总和，即耀变体，非光束AGN（塞弗特星系和类星体），以及来自恒星形成星系的宇宙射线。假设γ射线光度函数与FRI和FRII星系的射电光度函数成正比，通过拟合Fermi-LAT耀变体的微分计数，得到了光束源对背景的贡献。来自非波束活动星系核的高能量发射，而是由所观察到的X射线背景的流行的合成模型确定的。最后，通过加入由宇宙射线中的π衰变产生的第三个分量来拟合EGB，假设该分量与宇宙恒星形成历史密切相关。我们发现耀变体在能量为\geq 10 GeV时占主导地位，对于能量为\leq 0.2 GeV的耀变体，主要贡献来自非束流活动星系核，而在两者之间需要宇宙射线。由于伽马射线与河外背景光相互作用引起的吸收，我们的模型在LAT探测到的最高能量（\geq 70 GeV）处不足，从而为暗物质粒子湮灭的可能贡献留下了空间。例如，一个质量约为0.5 TeV、截面<σv>约为5*10^{-26} cm ^3 s^-1的粒子就可以容纳这些数据。
2011-05-23 astro-ph.CO
Indirect searches of dark matter
如果暗物质衰变或湮灭为电子和正电子，它会影响辐射和宇宙射线背景。我们回顾了一个新的，更一般的分析衰减暗物质模型的约束，通过引入响应函数的基础上，目前的无线电，伽马射线和正电子观测。通过要求响应函数与小于衰变寿命（10^{26}s）和质量（100 GeV）的乘积的电子和正电子的实际衰变谱的卷积，可以简单地获得约束。响应函数只依赖于传播模型等天体物理输入，而不依赖于微观衰变情景。此外，全天空无线电发射的各向异性分析，以确定河外暗物质湮灭。本文讨论了从暗物质湮灭到正负电子对的宇宙学同步辐射的角功率谱，并将它们与天体物理背景和银河系前景进行了比较。我们发现，在GHz左右的频率和在200 <l <3000的范围内的无线电通量的角功率谱打开了一个最佳的窗口，从共同的天体物理背景解开的暗物质信号。
2011-09-12 astro-ph.CO hep-ph
Constraining dark matter annihilation with HSC Low Surface Brightness Galaxies
暗物质湮灭信号的探测已经在一些目标区域进行，例如银河系中心和银河系矮球状星系（dSphs）等。在这里，我们提出低表面亮度星系（LSBG）作为间接探测暗物质发射的新目标。特别地，已知LSBG具有非常大的暗物质含量并且较少被河外伽马射线源污染（例如，blazars）与恒星形成星系相比。我们报告的分析，使用8个LSBG（由斯巴鲁Hyper Suprime-Cam测量数据检测）与已知的红移进行搜索的伽马射线发射在费米大面积望远镜数据中的这些新对象的位置。我们没有发现过多的伽马射线发射，并对暗物质湮灭截面进行了限制。我们排除（在95% C.L.）暗物质方案预测质量为10 GeV的暗物质粒子在b_b通道中自湮灭的截面大于10^-23[cm^3/s]。虽然这种约束比最近使用其他目标的研究中报告的要弱，但我们注意到，在不久的将来，新的LSBG的检测数量将增加几个数量级。我们预测，利用即将被探测到的LSBG的完整目录，对于质量小于10 GeV的暗物质粒子，该约束将达到~ 3*10^-25 [cm^3/s]的截面灵敏度。
2020-01-08 astro-ph.CO
Resolving Small-Scale Dark Matter Structures Using Multi-Source Indirect Detection
河外暗物质（DM）湮灭信号取决于聚集因子<δ^2>和速度加权湮灭截面σv的乘积。通过比较来自多个源的DM湮灭信号，可以打破这种“聚集因子-σv”简并性。特别地，可以通过将单个DM源的观测结果与扩散DM湮灭信号进行比较来约束最小DM晕质量M_min，其取决于DM颗粒的质量和动力学解耦温度。我们通过对DM对弥散各向同性伽马射线背景（IGRB）贡献的仔细半解析处理来证明这一点，并将其与最近来自银河系中心的两个DM提示进行比较，即~130 GeV DM主要在χχ到γγ通道中湮灭，以及（10-30）GeV DM在χχ到b \bar{b}或χχ到τ^{+}τ^{-}通道中湮灭。我们表明，即使在最保守的分析，费米IGRB测量已经提供了有趣的灵敏度。对IGRB进行更详细的分析，使用新的费米IGRB测量和天体物理背景建模，可能能够探测130 GeV候选者的M_min值高达1 M_sun，而轻DM候选者的M_min值高达10^{-6} M_sun。合理地增加光晕的子结构含量将进一步改善这些约束。
2014-04-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
Multimessenger Constraints on Supermassive Dark Stars and Their Black Hole Remnants
研究通过多信使方法约束超大质量暗星及其黑洞残骸，揭示暗物质在早期大质量结构形成中的作用。
2025-12-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark matter searches in the gamma-ray extragalactic background via cross-correlations with galaxy catalogues
我们比较了费米-LAT伽马射线天空和银河系外天体目录之间的角互相关性与弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质（DM）引起的预期信号。我们包括一个详细的描述，如耀变体，错位活动星系核和恒星形成星系的天体物理伽马射线发射器的贡献，并进行全球拟合测得的互相关。我们考虑了5个星表：SDSS-DR 6类星体、2 MASS星系、NVSS射电星系、SDSS-DR 8亮红星系和SDSS-DR 8主星系样本。为了模拟互相关信号，我们使用晕占据分布形式主义来估计DM晕中给定目录的星系数量及其空间相关特性。我们讨论的不确定性所产生的DM集群和WIMP微观特性，其中设置DM伽马射线发射的预测互相关信号。使用不同的星表探测不同红移的天体，虽然不能完全降低不同伽马射线成分之间的简并度。我们发现，一个显着的WIMP DM信号的存在是允许的数据，但不显着的首选的拟合，虽然这主要是由于与错位AGN组件的简并。通过适度的子结构提升，该方法的灵敏度排除了95% C. L.处的热湮灭截面。对弱相互作用质量的影响可以达到几十个GeV。用未来的数据约束天体物理种群的低红移特性将进一步提高对DM的敏感性。
2016-10-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
