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
Constraint on the velocity dependent dark matter annihilation cross section from Fermi-LAT observations of dwarf galaxies
对矮椭球卫星的伽玛射线观测是探测暗物质湮灭特征的理想途径。最新的Fermi-LAT dSph搜索对小DM质量范围内的速度无关湮灭截面设置了严格的约束，这对解释AMS-02正电子过剩的DM湮灭方案给出了非常强的约束。然而，dSph的约束将改变速度依赖的湮灭的情况下，因为在dSph的速度分散在不同的银河系。在这项工作中，我们使用的似然映射方法来设置约束的速度依赖的湮灭截面从费米-LAT观测6 dSphs。我们考虑了三种典型形式的湮灭截面，即p波湮灭，索末菲增强和Breit-Wigner共振。对于p波湮灭和Sommerd-enhancement，dSph极限分别比速度无关湮灭的dSph极限弱得多，而对于Sommerd-enhancement，dSph极限比速度无关湮灭的dSph极限强得多。对于Breit-Wigner湮灭，dSph极限将根据模型参数而变化。我们表明，该方案来解释AMS-02的正电子过剩DM湮没在速度依赖的情况下仍然是可行的。
2016-05-06 astro-ph.HE
PAMELA/Fermi-LAT electron cosmic ray spectrum at $\sim$100 GeV: implication for dark matter annihilation signal in accordance with the 130 GeV $γ$-ray line
最近，一个试探性的130 GeV的$γ$射线线信号被相当多的团体确认。如果正确的话，它将构成暗物质湮灭的“吸烟枪”。有趣的是，PAMELA和Fermi-LAT探测到的宇宙线电子的光谱都显示出在$\sim 100$ GeV处的微小的摆动状结构，这可能表明$\sim 130$ GeV暗物质粒子湮灭成具有速度加权截面$\langleσv\rangle_{\rm χχ\rightarrow e^{+}e^{-}} \sim 4\times10^{-26}~{\rm cm^{3}~s^{-1}}$的电子/正电子的微弱信号。AMS-02是一个以前所未有的精度测量高能宇宙线谱的任务，研究了确定这种潜在的弱暗物质湮灭电子和/或正电子成分的前景。
2013-01-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
Gamma Lines without a Continuum: Thermal Models for the Fermi-LAT 130 GeV Gamma Line
最近声称费米-LAT光子谱中130 GeV处的一条线暗示了银河系中心和其他暗物质主导区域的暗物质湮灭。如果费米特征确实是由暗物质湮灭引起的，那么最佳拟合的线截面，加上没有任何相应的连续光子过剩，就给热暗物质模型带来了一个有趣的难题：线截面太大，不能从开放的标准模型湮灭模式辐射产生，又太小，不能在早期宇宙中提供有效的暗物质湮灭。我们讨论了两种机制来解决这个难题，并说明了每一个简单的参考模型，其中占主导地位的暗物质湮灭通道是光子的最终状态。我们采用的第一种机制是共振湮灭，它增强了冻结过程中的湮灭截面，并允许一个足够大的现今湮灭截面。其次，我们考虑级联湮灭，p波和s波过程之间的层次。这两种机制都需要质量接近简并，并预测质量与暗物质质量密切相关的状态;共振冻结还需要TeV尺度的新带电粒子。
2012-08-20 astro-ph.HE hep-ph
An evidence for indirect detection of dark matter from galaxy clusters in Fermi-LAT data
我们搜索费米-LAT伽马射线的光谱特征来自对应于18个最亮的附近星系团的信号线的站点积分的大小确定的区域。我们在光子能量为110 GeV和130 GeV时观察到了一个类似双峰的过剩，其总体统计显著性高达3.6σ，独立地证实了早先关于银河系中心同样过剩的说法。将这一结果解释为星系团晕中暗物质湮灭到两个单色光子通道的信号，并从银河系中心数据中固定湮灭截面，我们从数据中确定了由于暗物质亚晕引起的湮灭增强因子。我们的研究结果有助于区分暗物质湮灭的天体物理过程和系统的探测器效应作为可能的解释费米-LAT过剩。
2012-12-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Constraints on the annihilation cross section of dark matter particles from anisotropies in the diffuse gamma-ray background measured with Fermi-LAT
宇宙学晕（包括银河系晕）中暗物质粒子的湮灭产生了弥散伽马射线背景（DGRB）。由于这种贡献在天空中表现为各向异性，因此可以使用DGRB中各向异性的角功率谱来约束暗物质粒子的性质。通过比较修正后的暗物质湮灭DGRB角功率谱解析模型与费米大天区望远镜（LAT）最近22个月观测数据的功率谱，给出了暗物质质量对暗物质粒子湮灭截面的上限.我们发现，目前的数据排除了在暗物质质量为10 GeV时湮灭为b \bar{b}的<σv> >~ 10^{-25} cm ^3 s^{-1}，这是正则截面的三倍。暗物质质量越大，极限就越弱。通过更多的费米-LAT数据以及使用较低多极（l <~ 150）的功率谱，可以进一步改善极限，由于潜在的银河前景污染，目前还没有使用。
2013-01-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
Selection Rule for Enhanced Dark Matter Annihilation
指出了暗物质共湮没或索末菲效应湮没奇（偶）分波增强（抑制）的一个选择定则。利用这一点，通常速度被抑制的p波湮灭可以主导当前宇宙中的湮灭信号。选择机制是相同的传入粒子的交换对称性的表现，并且对于具有非对角长程相互作用的多态DM是通用的。因此，遗迹和后期的湮灭率是参数不同的和一个独特的现象，大，但强烈依赖于速度的湮灭率，预测。
2017-06-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Reconstructing Dark Matter Properties via Gamma-Rays with Fermi-LAT
我们研究的费米-LAT仪器识别粒子暗物质属性的质量，湮灭截面和湮灭通道，从银河系中心的伽马射线观测的能力。对于潜在的暗物质信号，除了考虑暗物质湮灭产生的瞬发γ射线通量外，还考虑了暗物质湮灭产生的电子和正电子在星际光子背景下的逆康普顿散射产生的γ射线通量。我们表明，在湮灭为e^+ e^-和mu^+ mu^-对的情况下，这种贡献的增加是至关重要的。除了弥漫的银河系和河外背景，我们还考虑了费米探测到的高能伽马射线点源的完整目录。研究了不同暗物质湮灭通道之间简并度的影响。我们发现，暗物质质量低于200 GeV和典型的热湮灭截面，它将有可能获得严格的界限上的暗物质属性。
2010-12-01 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on dark matter annihilation to fermions and a photon
在有效场论范式下，通过在拉格朗日量中引入6维和8维算符，考虑了Majorana暗物质湮灭为费米子-反费米子对和一个光子。对于一个给定的截止尺度值，后者占主导地位的湮灭过程较重的暗物质质量。当考虑到6维和8维算符的干涉时，我们发现在暗物质湮灭中存在一个费米子-反费米子对的抵消。在考虑间接探测实验和遗物密度要求的同时，推导出有效尺度截止的约束条件，并将其与来自对撞机实验的约束条件进行了比较。
2018-05-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
The Fermi Gamma-Ray Haze from Dark Matter Annihilations and Anisotropic Diffusion
最近费米伽马射线太空望远镜拍摄的银河系全天空图显示了一个朝向银河系中心的弥散辐射成分，并延伸到大约+/-50度的纬度。这种费米“雾”是由在WMAP波长处产生微波同步加速器雾的相同电子产生的逆康普顿发射。伽马射线雾有两个明显的特征：光谱明显比银河系其他地方的发射更硬，并且形态在纬度上相对于经度被拉长，轴比约为2。如果这些电子是通过星系晕中暗物质粒子的湮灭产生的，那么这种形态很难用标准的球形晕和各向同性的宇宙射线扩散来实现。然而，我们表明，各向异性扩散沿有序的磁场线对银河系中心加上一个长形的暗物质晕可以很容易地产生所需的形态，而不作出不切实际的假设扩散参数。此外，索末菲增强的自湮没截面~30产生了很好的拟合的伽马射线和微波雾的形态，振幅和光谱。该模型也是符合当地的宇宙射线测量以及CMB的限制。
2011-02-24 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Gamma rays and neutrinos from dark matter annihilation in galaxy clusters
研究了星系团中暗物质湮灭产生的$γ$射线和中微子辐射.在Fermi-LAT运行约一年后，观测到几个具有严格GeV $γ$射线发射上限的星系团。我们使用这些集群的费米-LAT上限来约束DM模型参数。我们发现，在冷DM（CDM）方案中预测的分布有子结构的DM模型受到Fermi-LAT $γ$射线数据的强烈约束。特别是对于可能解释PAMELA/Fermi-LAT/HESS发现的$e^{\pm}$过剩的轻子湮灭情形，对子结构最小质量的约束是$10^2-10^3$ M $_{\odot}$水平，这比CDM图中预期的要大得多，但与暖DM情形一致.我们进一步研究了IceCube探测团簇中微子的灵敏度。发现中微子探测比$γ$ -射线探测困难得多。只有对于非常重的DM（$\sim 10$ TeV）和相当大的线中微子分支比，中微子灵敏度才能与$γ$射线的灵敏度相媲美。
2010-06-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Searching for Dark Matter Annihilation from Milky Way Dwarf Spheroidal Galaxies with Six Years of Fermi-LAT Data
银河系的矮球状卫星星系（dSphs）是已知的暗物质（DM）占主导地位的天体之一。我们报告的伽马射线观测银河系dSphs的基础上6年的费米大面积望远镜的数据处理与新的通行证8事件级分析。没有dSphs显着检测到的伽马射线，我们提出了上限的DM湮灭截面从15 dSphs的组合分析。这些约束是最强和最强大的日期和谎言低于规范的热遗迹截面DM质量$\lesssim$ 100 GeV通过夸克和$τ$ -轻子通道湮灭。
2015-11-03 astro-ph.HE hep-ex
Dark Matter Annihilation into Four-Body Final States and Implications for the AMS Antiproton Excess
我们把暗物质湮灭看作是标准模型粒子的一组末态，包括由中间态衰变产生的两体和四体末态。对于质量约为10-10^5 GeV的暗物质，我们使用普朗克和费米-LAT、MAGIC和VERITAS等高伽马射线实验的更新数据来约束每个末态的湮灭截面。普朗克约束是在整个质量范围内湮灭为轻轻子的最严格的约束，费米-LAT约束是质量高达~10^4 GeV的四体末态最严格的约束。我们根据最近AMS反质子的结果考虑了这些限制，并表明对于轻介质，当质量为mx ~ 60-100 GeV的暗物质和介质质量mx/mx ~< 1时，用暗物质解释AMS数据是可能的，并且与费米-LAT内星系测量保持一致。
2017-09-21 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on WIMP Annihilation for Contracted Dark Matter in the Inner Galaxy with the Fermi-LAT
我们通过比较理论预测与费米-LAT从银河系中心周围区域观察到的伽马射线发射，推导出对通用暗物质候选者参数的限制。我们的分析是保守的，因为它只要求预期的暗物质信号不超过观测到的发射。在可能的情况下，重子的银河系中心的崩溃是伴随着收缩的暗物质的约束是强大的。特别是，我们发现，对于bb和τ+τ-或W+W-暗物质湮灭通道，湮灭截面的上限意味着热截面被排除在弱相互作用大质量粒子（WIMP）质量分别小于约700和500 GeV。对于μ+ μ通道，逆康普顿散射的影响是重要的，取决于银河磁场的模型，热截面的排除是针对小于约150至400 GeV的WIMP质量。得到的暗物质粒子湮灭截面的上限比没有收缩时强两个数量级。在后一种情况下，我们的结果是兼容的上限从星系晕分析报告的费米-LAT合作的情况下，在相同的保守的方法，没有建模的天体物理背景。
2013-08-15 astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter Annihilation via Breit-Wigner Enhancement with Heavier Mediator
提出通过 Breit-Wigner 共振增强暗物质早期冻结与黑洞附近湮灭的新场景，利用较重介子避开宇宙微波背景约束，并指出超大质量黑洞可重新激活湮灭产生光子信号，可由 Fermi-LAT 和 COSI 卫星检验。
2025-02-01 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on the Galactic Halo Dark Matter from Fermi-LAT Diffuse Measurements
来自银河系天体物理背景的弥散伽马射线发射和由于星系晕中暗物质（DM）湮灭或衰变而产生的信号，预计将具有实质上不同的形态和光谱特征。为了利用这一功能，我们进行了一个完整的天空和光谱分箱似然拟合的两个组件，使用的数据收集在第一个21个月的费米-LAT天文台的操作。初步的DM湮灭截面和衰减率的各种质量和湮灭/衰变模式的限制。
2010-12-02 astro-ph.HE hep-ph
Strong constraints on thermal relic dark matter from Fermi-LAT observations of the Galactic Center
从费米-LAT观测中推断出的伽马射线向银河系中心（GC）延伸的过量被解释为是由于暗物质（DM）的湮灭。在这里，我们进行新的可能性分析的GC，并表明，当包括模板的恒星银河和核隆起，GC显示没有显着的检测DM湮灭模板，即使在慷慨的变化银河漫发射模型和广泛的DM晕配置文件。我们包括银河系的漫发射模型与三维逆康普顿地图的组合，星际气体地图的变化，和电子的中央源。对于DM配置文件，我们包括球形和椭球形DM形态和一系列的径向配置文件从陡峭的尖点千帕大小的核心，部分动力学模拟。我们推导出的暗物质湮灭通量的上限对DM属性有很强的约束。在纯$b$ -夸克湮灭通道的情况下，我们对湮灭截面的限制比那些从银河系矮星到DM质量约TeV的更严格，并排除了热遗迹截面高达约300 GeV。更好地了解DM配置文件，以及费米-LAT数据在其最高能量，将进一步提高DM属性的灵敏度。
2021-01-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Does the gamma-ray signal from the central Milky Way indicate Sommerfeld enhancement of dark matter annihilation?
最近，Daylan等人（2014）指出，来自银河系中央的GeV伽马射线过剩信号可以解释为$\sim 40$ GeV暗物质通过$b\bar{b}$通道的湮灭。基于伽马射线通量的形态，暗物质密度剖面的最佳拟合内斜率是$γ=1.26$。然而，最近对银河系暗物质轮廓的分析支持$γ=0.6-0.8$。在这篇文章中，我们表明，GeV的伽马射线过剩也可以解释的索末菲增强的暗物质湮灭通过$b\bar{b}$通道与$γ=0.85-1.05$。我们约束的索末菲增强湮灭的参数，通过使用费米LAT的数据。我们还表明，从矮星系发射的伽马射线通量的预测一般满足费米-LAT探测到的伽马射线通量的上限。
2016-07-08 astro-ph.CO 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
The Price of a Dark Matter Annihilation Interpretation of AMS-02 Data
我们讨论的挑战，暗物质湮灭解释的PAMELA，费米-LAT和AMS-02合作观察到的宇宙射线中的过量正电子分数。正电子从湮灭到轻子二体末态（如$τ^+ τ^-$或$μ^+ μ^-$）的光谱与AMS-02的正电子比和电子通量数据吻合得很好。此外，我们还讨论了强子湮灭通道$b \bar{b}$和$W^+ W^-$。然而，这种解释需要一个非常大的湮灭截面，特别是强子通道，与幺正性上限相冲突，除非由于湮灭的正电子通量是由一个大的因素，由于在星系晕的不均匀性。此外，我们在这种解释范围内对反质子通量较高能量下的正电子分数进行了预测，并讨论了来自$γ$射线测量的限制。
2013-12-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Can dark matter annihilations explain the AMS-02 positron data?
我们发现，没有暗物质模型与传统的各向同性密度分布可以提供一个令人满意的解释宇宙正电子过剩，同时符合费米-LAT数据的弥漫伽玛射线背景。
2017-05-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Galactic Positron Excess from Selectively Enhanced Dark Matter Annihilation
对宇宙射线中正电子通量的精确测量揭示了在$E\simeq 300\,\mathrm{GeV}$周围的光谱中存在一个无法解释的隆起，不能明确地归因于已知的天体物理过程。我们建议湮灭的质量$m_χ= 780\,\mathrm{GeV}$暗物质的晚时间截面$σv = 4.63\times 10^{-24}\,\mathrm{cm^3\,s^{-1}}$作为一个可能的来源。由于选择性的$p$ -波索末菲增强，湮灭率对暗物质速度的非单调依赖性，允许来自银河系的如此大的信号，而不违反CMB和矮星系观测的相应约束。我们简要地探讨了这种情况下的其他签名，并概述了在未来的实验中测试它的途径。
2020-06-10 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Fermi-LAT constraints on dark matter annihilation cross section from observations of the Fornax cluster
我们分析了2.8年的数据1-100 GeV的星系团的光子，收集与大面积望远镜上的费米卫星。通过分析位于银河系高纬度的49个大质量星系团，我们发现没有多余的伽马射线发射到星系团的方向。使用流量上限，我们表明，天炉座集群提供了最严格的限制暗物质湮灭截面。堆积大量邻近星系团的样本无助于改善大多数暗物质模型的极限。这表明，详细的天炉座星系团的建模是很重要的设置强大的限制暗物质湮灭截面的基础上集群。因此，我们执行详细的质量建模和预测预期的暗物质湮灭信号从天炉座集群，考虑到暗物质收缩和子结构的影响。通过模拟中央明亮椭圆星系NGC 1399周围重子（恒星和气体）的质量分布，并使用由数值模拟激发的修改后的收缩模型，我们发现，暗物质收缩增强了湮灭签名的4倍。对于质量约为10 GeV的暗物质，湮灭截面乘以相对速度的上限为<σv> <~（2-3）x10^{-25} cm ^3 s^{-1}，这与解释暗物质遗迹密度所需的值相差不到10倍。这种效应比子结构引起的湮灭增强更强大，而且更重要，除非最小的暗晕的质量比太阳的质量小得多。
2012-06-06 astro-ph.HE
Constraints on Enhanced Dark Matter Annihilation from IceCube Results
由ATIC、PAMELA和Fermi-LAT望远镜测量的正电子和电子通量的过量可以用我们银河系中的暗物质湮灭来解释。然而，这需要大大提高暗物质湮灭的速率。有许多可能的增强机制，如索末菲效应或在我们的晕中存在暗物质团块。如果暗物质湮灭截面正在增强，那么地核中的暗物质湮灭也应该增强。在这里，我们使用IceCube 40字符串配置的最新结果来探测一般的增强场景。我们目前的结果作为暗物质-质子相互作用截面的函数，$σ_{χp}$加权的分支分数到中微子，$f_{ν\barν}$，作为一个通用的助推因子，$B_F$，参数化预期的增强湮灭率的函数。我们发现，暗物质模型，需要湮灭增强$\mathcal{O}(100)$或更多，并湮灭到中微子显着被排除在这些过剩的解释。我们还确定了整个IceCube望远镜可以探测的助推范围。
2012-05-25 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Fermi-LAT Sensitivity to Dark Matter Annihilation in Via Lactea II Substructure
我们提出了一个费米伽马射线太空望远镜的能力，以检测暗物质湮灭信号的银河subhalos通过Lactea II N体模拟预测的研究。我们实现了一个改进的形式主义估计的升压因子需要考虑的影响，暗物质聚集的规模低于模拟的分辨率，我们将一个详细的蒙特卡罗模拟的响应费米-LAT望远镜，包括模拟其全天观测模式集成了十年的任务。我们发现，在速度平均截面为3*10^-26 cm ^3 s^-1的标准超对称模型中，对于质量高达150 GeV的WIMP，可以检测到一些具有大于5个标准差显著性的暗晕，并且可能与点源的外观有很大的偏差。
2010-06-08 astro-ph.HE
Limits on dark matter annihilation in prompt cusps from the isotropic gamma-ray background
本研究针对早期宇宙形成的暗物质低质量尖峰可能增强湮灭伽马射线通量的问题，利用14年Fermi-LAT数据研究各向同性伽马射线背景，以95%置信度排除了120 GeV以下暗物质湮灭为$b\ar{b}$末态的可能，为暗物质湮灭研究提供了严格约束。
2024-03-21 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
Fitting the Fermi-LAT GeV excess: on the importance of the propagation of electrons from dark matter
在费米-LAT数据中检测到了GeV能量的过量伽马射线。这个信号来自银河系中心周围的一个狭窄区域，被解释为光（30 GeV）暗物质粒子的可能证据。以前的工作集中在瞬发伽马射线发射上，发现与数据的最佳拟合对应于湮灭过程进入b夸克，暗物质分布为r^{-1.2}。我们表明，这不是唯一可能的湮灭设置。更具体地说，我们将展示如何包括反康普顿散射和韧致辐射产生的电子在暗物质湮灭，并通过银河系磁场扩散的伽玛射线谱的贡献，显着影响轻子最终状态的频谱。这极大地改变了对暗物质过剩的解释。
2015-01-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining Dark Matter Properties with Gamma-Rays from the Galactic Center with Fermi-LAT
我们研究的费米-LAT仪器上的费米任务约束粒子暗物质的属性，作为湮灭截面，质量和分支比占主导地位的湮灭通道，从银河系中心的伽马射线观测的能力。除了瞬发γ射线通量，我们还考虑了暗物质湮灭中产生的电子/正电子通过星际光子背景的逆康普顿散射对γ射线信号的贡献，这在暗物质湮灭为mu+mu-和e+e-对的情况下是至关重要的。我们研究了信号对不同参数的依赖性，如观测区域、密度分布、暗物质模型的假设和传播模型中的不确定性。我们还显示了在伽马射线背景中包含20%的系统不确定性的影响。如果费米-LAT是能够区分一个可能的暗物质信号从大的伽马射线背景，我们表明，对于暗物质质量低于200 GeV，费米-LAT将可能能够确定暗物质的性能具有良好的精度。
2012-02-27 astro-ph.HE hep-ph
The Dark Matter Contribution to Galactic Diffuse Gamma Ray Emission
费米大面积望远镜（LAT）对弥漫的银河伽马射线发射（DGE）的观测，使我们能够对宇宙射线和星际介质进行详细的研究。然而，银河系内部的扩散发射模型低估了费米-LAT数据在能量超过几个GeV，并暗示可能的非天体物理来源，包括暗物质（DM）的湮灭或衰变。我们提出了一个研究可能的排放组件DM使用高分辨率的通过Lactea II N体模拟银河系大小的DM晕。我们生成DM湮灭和衰变信号的全天空地图，其中包括主机密度分布的绝热收缩的建模，索末菲增强DM湮灭，$p$波湮灭，和衰减DM。我们将我们的结果与费米-LAT团队在不同天空区域（包括银河系中心，银河系高纬度和银河系反中心）制作的DGE模型进行比较。这项工作提供了可能的模板，以适应观测数据，其中包括贡献的subhalo人口DM伽马射线发射，与意义取决于湮灭/衰变通道和银河系地区正在考虑。
2014-04-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Gamma-Ray Observations of Galaxy Clusters Strongly Constrain Dark Matter Annihilation in Prompt Cusps
本研究构建星系团内即时暗物质尖点的湮灭模型，利用15年Fermi-LAT伽马射线数据未发现相关信号超出，对200 GeV以下湮灭型热暗物质的b\bar{b}道截面施加强约束。
2025-10-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Fermi 130 GeV gamma-ray excess and dark matter annihilation in sub-haloes and in the Galactic centre
我们分析了公开可用的费米LAT高能γ射线数据，并确认存在明确的光谱特征峰值在E= 130 GeV。扫描整个银河系，我们发现了几个不相连的区域，观察到的过量来自这些区域。我们的最佳优化拟合获得的银河系的中心区域在130GeV的一个明确的峰值与本地统计显著性4.5西格玛。观察到的过量与费米泡无关。我们计算了暗物质湮灭到两个和四个标准模型粒子的光子谱，后者通过两个轻的中间态，并与数据拟合。由于我们的拟合表明比以前的工作更尖锐和更高的信号峰，数据有利于暗物质直接两体湮灭通道进入光子或其他通道，只给出线状光谱。如果Einasto晕轮廓正确地预测了银河系的中心尖点，那么暗物质湮灭截面对两个光子的贡献是标准热冻结截面的10%。大的暗物质对光子的两体湮灭截面可能标志着一种新的共振，应该在欧洲核子研究中心的大型强子对撞机实验中寻找。
2012-10-30 astro-ph.HE hep-ph
Search for Gamma-ray Emission from Dark Matter Annihilation in the Large Magellanic Cloud with the Fermi Large Area Telescope
在50千秒差距的距离和$\sim10^{10}$ M $_{\odot}$的暗物质质量，大麦云云（LMC）是间接暗物质搜索的天然目标。我们使用五年的数据从费米大面积望远镜（LAT）和更新的模型的伽马射线发射的标准天体物理组件，以寻找一个暗物质湮灭信号从大麦哲伦星云。我们进行旋转曲线分析，以确定暗物质的分布，设置一个强大的最小暗物质的量在LMC，我们用它来设置保守的界限上的湮灭截面。LMC的辐射通常可以用标准天体物理源很好地描述，一旦考虑到系统的不确定性，在LMC的运动中心附近最多可以识别出一个$1-2σ$过量。我们把竞争边界上的暗物质湮灭截面作为暗物质粒子质量和湮灭通道的函数。
2015-04-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A Search for Dark Matter Annihilation in Stellar Streams with the Fermi-LAT
本研究利用费米-LAT近15年数据搜寻11条恒星流的WIMP暗物质湮灭信号，未探测到伽马辐射，首次给出相关参数约束，证明了恒星流用于暗物质搜寻的可行性与潜力。
2025-02-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraints on the Sommerfeld-enhanced dark matter annihilation from the gamma rays of subhalos and dwarf galaxies
银河系暗物质晕的子结构，如暗物质晕和矮星系具有非常低的速度色散，这使得它们在约束的情况下，夏眠增强的暗物质湮灭有用。利用Eddington公式和NFW密度剖面计算了暗物质晕子结构中暗物质粒子的速度分布。我们将索末菲增强s波暗物质湮灭对γ射线通量的影响参数化为索末菲增强J因子，并计算了15个已知矮球状星系的J因子。利用非关联点源的Fermi-LAT 3FGL数据和暗物质晕下分布的N体模拟结果，导出了Sommerfeld增强下暗物质湮灭截面的上限.类似的上限来自于矮球状星系的费米-LAT伽马射线数据。我们发现，在一个广泛的区域的参数空间，约束可以是几个数量级更严格的情况下，没有索末菲增强。对于暗物质湮灭主要为$e^+e^-$、$μ^+μ^-$、$τ^{+}τ^{-}$和$b\bar b$的情况，对于质量低于约1 TeV的暗物质，这些约束可以排除热残余暗物质。
2018-03-30 astro-ph.HE hep-ph
Gamma-Ray Lines in 15 Years of Fermi-LAT Data: New Constraints on Higgs Portal Dark Matter
通过分析15年Fermi-LAT数据未发现单能γ射线谱线，对暗物质湮灭施加约束，并首次进行γγ和Zγ双线分析，限制了解释银河系中心超出的Higgs门户暗物质模型。
2023-09-11 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
Legacy Analysis of Dark Matter Annihilation from the Milky Way Dwarf Spheroidal Galaxies with 14 Years of Fermi-LAT Data
本研究利用14年Fermi-LAT数据和更新的矮椭球星系样本与J因子，分析银河系矮椭球星系的暗物质湮灭信号，未发现显著全局信号，给出更新的湮灭截面约束，并预测再观测约10年或可将局地弱超出的置信度提升至~4σ。
2023-11-08 astro-ph.HE hep-ph
The spatial distribution of dark-matter-annihilation originated gamma-ray line signal
GeV $-$ TeV $γ-$射线线信号是暗物质湮灭或衰变的确凿证据。探测这样的信号是一些天基望远镜的主要目标之一，包括费米-LAT和即将到来的CALET，DAMPE和Gamma-400。暗物质湮灭产生的$γ-$射线线光子的一个重要特征是它们集中在银河系的中心。到目前为止，还没有可靠的$γ-$射线已被费米-LAT检测和湮灭到$γ-$射线的截面上的上限已被报道。我们使用这些上限来估计“最大”数量的$γ-$射线线光子可检测费米-LAT，DAMPE和伽马-400，然后调查这些光子的空间分布。我们指出，由于统计数据的限制，通常分布区的中心会偏离银河系中心（Sgr A $^{\star}$）。这样的结果几乎与暗物质分布模型无关，并且使得利用$γ-$射线线信号重建暗物质分布对于可预见的天基探测器非常具有挑战性。
2013-12-03 astro-ph.HE
Annihilation Signals from Asymmetric Dark Matter
在最简单的非对称暗物质模型中，由于暗物质是非自共轭的，反暗物质的残余密度可以忽略不计，因此不可能产生湮灭信号。我们调查一类新的模型中，对称DM组件，在“低质量”1-10 GeV的制度有利于连接DM和重子不对称性，通过衰变重新填充。我们发现，在模型中没有显着的速度依赖的湮灭截面，观测约束一般迫使这些衰变（宇宙学）慢。这些晚期衰变可以产生不同于通常的湮灭轮廓的伽马射线信号形态。这种模型的一个显著特点是矮球状星系可能没有信号。
2014-09-01 astro-ph.HE hep-ph
Indirect Signals from Solar Dark Matter Annihilation to Long-lived Right-handed Neutrinos
我们研究间接检测信号从太阳湮灭的暗物质（DM）粒子到轻右手（RH）中微子的质量在$1-5$ GeV的范围。这些RH中微子可以有足够长的寿命，使它们能够在太阳之外衰变，它们的延迟衰变可以导致来自太阳方向的伽马射线信号，以及不会被与太阳介质的相互作用抑制的中微子信号。我们发现，最新的费米-LAT和冰立方的结果，分别对伽马射线和中微子信号的限制。结合光子和中微子的约束可以约束自旋无关的DM-核子弹性散射截面比直接检测实验DM质量从200 GeV到几TeV。自旋相关散射的界限也比直接检测实验的最强限制要严格得多。
2016-12-09 astro-ph.HE hep-ph
Evaluating the Potential to Constrain Dark Matter Annihilation with Fermi-LAT Observations of Ultra-Faint Compact Stellar Systems
本研究利用Fermi-LAT 14.3年的伽马射线数据，分析26个银河系超暗致密恒星系统，未探测到显著辐射超额，推导得出其暗物质湮灭约束灵敏度可媲美已知矮椭球星系与银心观测，凸显了这类系统运动学研究的价值。
2024-12-12 astro-ph.HE
Limits on Dark Matter annihilation cross sections to gamma-ray lines with subhalo distribution in N-body simulation and Fermi LAT data
在这项工作中，我们模拟了一套实现的本地体积暗物质subhalo人口的基础上的分布和关系，通过Lactea II N体模拟。我们计算了这些晕的J因子，发现低质量晕对总J因子的贡献很大。结合91个月的Fermi LAT观测，我们将暗物质直接湮灭为两条γ射线的截面限制在一个范围内。这是第一次结合数值模拟结果和费米LAT观测，将暗物质的截面限制为具有次晕布居的伽马射线线。虽然由次晕布居所得到的约束比由银河系中心的费米LAT观测得到的约束弱，但它们是对这些结果的支持和补充。
2017-03-21 astro-ph.HE
Bounds on dark matter interpretation of Fermi-LAT GeV excess
$m_{\rm DM} \approx (10-40)$ GeV的轻暗物质湮灭到标准模型费米子中被认为是费米-LAT数据中GeV能量的伽马射线过剩的可能来源。在本文中，我们研究了可能的模型独立的签名等暗物质模型在其他实验，如AMS-02，对撞机，和宇宙微波背景（CMB）测量。指出第一代费米子末态不符合现有的实验数据。目前，AMS-02正电子测量提供了严格的界限，暗物质湮灭到轻子末态的横截面，和$e^+e^-$末态是在严重的张力与此约束，如果不排除。$e^+e^-$通道将在ILC和未来CMB测量的早期阶段进行补充验证。轻夸克终态（$q\bar q$）相对强烈地受到LHC和暗物质直接探测实验的约束，尽管这些边界是依赖于模型的。暗物质湮灭进入$q\bar{q}$通道的信号将受到AMS-02反质子数据的限制，这些数据将在不久的将来发布。在乐观的情况下，来自附近星系（星团）和星系中心的漫射射电辐射可能会提供另一种暗示或限制暗物质湮灭。
2014-10-22 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ex
Constraint on the velocity dependent dark matter annihilation cross section from gamma-ray and kinematic observations of ultrafaint dwarf galaxies
由于矮球状星系中的暗物质密度高、重子成分少，寻找矮球状星系中的伽马射线是探测暗物质的一个很有前途的途径。从dSphs的费米-LAT观测对速度无关湮灭截面设置了严格的约束。然而，dSphs的约束可能会改变速度依赖的湮灭方案，因为不同的速度分散在星系。在这项工作中，我们研究如何设置约束的速度依赖的湮灭截面从合并的费米LAT观测dSphs的运动学数据。为了从dSph计算伽马射线通量，应该考虑DM密度分布和每个位置处的速度分散之间的相关性。我们研究这样的相关性和相关的不确定性，从运动学观测进行牛仔裤分析。利用Willman 1、Reticulum II和Triangulum II这三个具有大J因子的超暗dSphs的观测结果，我们以银河系中p波湮灭截面为例进行了约束。
2018-04-02 astro-ph.HE
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
Forbidden Dark Matter Combusted Around Supermassive Black Hole
本文提出禁戒暗物质在超大质量黑洞周围可被加速而重新激活湮灭，产生光子信号，并利用Fermi-LAT对Sgr A*的数据给出初步约束。
2023-11-15 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ex
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
Constraints on Dark Matter Annihilation in Clusters of Galaxies with the Fermi Large Area Telescope
附近的星系团和星系群是潜在的高能伽马射线发射源，这是由暗物质粒子的成对湮灭造成的。然而，在费米大天区望远镜观测的头11个月里，到目前为止还没有从星团中探测到明显的伽马射线发射。我们解释这种非检测方面的限制暗物质粒子属性。特别是对于轻子湮没末态和粒子质量大于~200 GeV，CMB光子的逆康普顿散射的伽马射线发射预计将主导集群的暗物质湮灭信号，我们的伽马射线限制排除了参数空间的大区域，这将很好地拟合最近的异常Pamela和Fermi-LAT电子-正电子测量。我们还提出了更多的标准暗物质候选者，如超对称模型的最轻的中性伴子湮灭的限制。当包括已知至少在星系尺度上包含子结构的星团这一事实时，约束特别强，在光滑晕假设上，预期的伽马射线通量增加了~5倍。我们还探讨了集群暗物质密度分布的不确定性的影响，发现一个系统的不确定性的约束，大约两个因素，但类似的整体结论。在这项工作中，我们专注于推导限制暗物质模型，一个更普遍的考虑费米-LAT数据的集群和集群的伽马射线源即将到来。
2010-04-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Dark matter annihilation and jet quenching phenomena in the early universe
像中性伴子这样的暗物质粒子应该在大约40 GeV的温度下与炽热的宇宙等离子体脱钩。之后，它们可以相互湮灭成标准模型粒子，这些粒子被注入到稠密的原始等离子体中，并迅速释放能量。这个过程类似于在RHIC和LHC实验中积极研究的超相对论性重离子碰撞中的喷流淬灭。使用经验信息，从重离子实验我表明，宇宙学（反）夸克和胶子喷流阻尼非常迅速，直到等离子体仍然在退禁闭阶段。带电的强子和轻子喷流在电子和质子复合之前都是强阻尼的。讨论了湮灭产物向宇宙物质传递能量的后果。
2016-11-29 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on WIMP and Sommerfeld-Enhanced Dark Matter Annihilation from HESS Observations of the Galactic Center
本文从高能光谱系统（HESS）望远镜对银河系中心的观测出发，研究了弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质模型的约束条件。我们分析了正则WIMP湮灭为标准模型粒子的末态，包括b/b-bar，t/t-bar和W^+ W^-。湮灭到b/b-棒的限制在~3 TeV的热截面的数量级内，而τ ^+/τ ^-通道在热的~2倍内。我们还研究了索末菲增强的暗物质湮灭模型的约束条件，发现这里的伽马射线观测约束条件排除了所有与PAMELA和费米-LAT e^+/e^-谱的暗物质湮灭解释一致的参数空间，在特定类别的模型中，并强烈约束了其他类别的解释。在许多情况下，我们发现伽马射线的约束比当前遗迹密度、宇宙微波背景、晕的形状和自然度约束对这些模型的约束更大。
2012-01-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
A dark matter model that reconciles tensions between the cosmic-ray $e^\pm$ excess and the gamma-ray and CMB constraints
AMS-02观测到的宇宙射线（CR）$e^\pm$过剩可以用暗物质（DM）湮灭来解释。然而，DM的解释需要一个大的湮灭截面，这是强烈不赞成的其他观测，如费米-LAT伽玛射线观测矮星系和普朗克观测的宇宙微波背景（CMB）。此外，CR $e^\pm$过量所需的DM湮灭截面也太大，以至于不能用热生产产生正确的DM残余密度。在这项工作中，我们使用Breit-Wigner机制与速度相关的DM湮灭截面来调和这些紧张局势。如果DM粒子占CR $e^\pm$超过$v\sim \mathcal{O}(10^{-3})$是非常接近共振的物理极点的情况下，它们的湮灭截面在银河系中达到最大值。另一方面，相对速度较小的DM粒子在矮星系中和重组时的湮灭截面会受到抑制，这可能分别影响伽玛射线和CMB观测。我们找到了一个能同时解释AMS-02结果和热遗迹密度的合适的参数区域，同时满足Fermi-LAT和Planck约束。
2017-07-28 astro-ph.HE hep-ph
Dirac right-handed sneutrino dark matter and its signature in the gamma-ray lines
我们证明了在亲中微子的Higgs模型中，Dirac右手标量中微子可以是弱相互作用的大质量粒子。当额外的希格斯场通过中微子汤川耦合只耦合到轻子扇区时，暗物质湮灭为带电轻子和中微子的热冻结可以获得暗物质的正确残余密度。目前，这种湮灭被暗物质的速度所抑制。然而，由于相关的耦合常数不同，进入$γγ$的单圈湮灭截面可能大于螺旋度抑制的进入费米子的湮灭截面。因此，在费米-LAT中可能观察到的伽马射线线信号也能够通过其湮灭来解释。
2012-10-30 astro-ph.HE hep-ph
Indirect searches for dark matter annihilations toward dwarf spheroidal galaxies with VERITAS
在宇宙学范式中，冷暗物质（DM）主导着宇宙的质量含量，并且存在于每个尺度上。DM的候选者包括标准模型的许多扩展，其中弱相互作用大质量粒子（WIMP）的质量范围从50 GeV到大于10 TeV。在高DM密度的天体物理区域中，WIMP的自湮灭可以产生次级粒子，包括能量高达暗物质粒子质量的甚高能（VHE）伽马射线。切伦科夫望远镜的VERITAS阵列是为探测100 GeV-10 TeV能量范围内的VHE伽马射线而设计的，是探测DM的适当仪器，是对费米LAT的补充。本星系群的矮球状星系（dSphs）由于其邻近性和大的DM含量，可能是寻找DM湮灭特征的最佳目标。我们报告的最新VERITAS观测dSphs和讨论的结果的框架内的WIMP模型。
2011-11-09 astro-ph.HE
