The Radio Synchrotron Background -- A Cosmic Conundrum
最近已经变得明显的是，天空中弥漫性无线电发射的背景水平明显高于已知的河外射电源类别或我们的银河系，因为我们目前对其大尺度结构的理解。与微波、红外线、光学/紫外线、X射线和伽马射线波长的更知名和更受约束的宇宙学和天体物理学背景相比，无线电波长的"无线电同步加速器背景“为考虑新的天体物理源和新的粒子发射机制的可能性提供了明确的动机。
2019-11-28 astro-ph.CO hep-ph
Galactic Center Radio Constraints on Gamma-Ray Lines from Dark Matter Annihilation
最近在银河系中心的费米-LAT数据中发现了一条或多条130 GeV的伽马射线线，这被解释为暗物质湮灭到Zγ或Hγ的暗示，湮灭截面<σv>约为10^{-27} cm ^3 s^{-1}。我们测试这一假设，通过比较同步辐射通量，由于电子和正电子的衰变的Z或H玻色子只在银河系中心对来自同一地区的银河系中心的无线电数据。我们发现，从单碟望远镜的无线电数据轻微限制这种解释的声称伽马线的合同NFW配置文件。已经运行的射电望远镜，如LWA、VLA-Low和LOFAR，以及未来的射电望远镜，如SKA，它们对小至10^{-28} cm ^3 s^{-1}的湮灭截面敏感，可以很快证实或排除这种情况。我们讨论了暗物质的配置文件，磁场，和背景辐射密度分布的假设，并表明，任何合理的假设的约束是相对稳健的。独立于上述最近的发展，我们强调，我们的射电约束适用于所有的模型，其中暗物质湮灭到Zγ或Hγ。
2013-02-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Synchrotron Emission on the Largest Scales: Radio Detection of the Cosmic-Web
预计在大尺度结构形成过程中产生的激波和湍流将产生大尺度、低表面亮度的同步辐射。在最大尺度上，这种辐射与热重子分布全局相关，构成了“同步加速器宇宙网”。我提出的观测前景和挑战，检测这种微弱的排放与即将到来的SKA探路者。
2011-06-02 astro-ph.CO
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
Radio observations of the Galactic Centre and the Coma cluster as a probe of light dark matter self-annihilations and decay
我们更新我们以前的计算伽马射线和无线电观测的约束条件的湮灭的暗物质粒子轻于10 GeV。我们预测的同步辐射光谱，以及与光衰减和湮灭暗物质候选人在后发座星系团和银河系中心的无线电发射的形态。我们的新结果基本上证实了我们以前的发现：如果磁场大于50微高斯，银河系最内部的同步辐射会限制甚至排除暗物质候选者。事实上，我们的结果表明，光湮灭候选者必须有一个S波抑制对湮灭截面到电子（或分支比到电子正电子必须很小）。如果暗物质在衰变，它的寿命必须大于t = 3。10^{25}秒。因此，当人们提出一个“轻”的暗物质候选者时，无线电发射总是应该被考虑的。
2010-09-30 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Bounds on Dark Matter Properties from Radio Observations of Ursa Major II using the Green Bank Telescope
利用绿岸望远镜对大熊座II矮球状星系进行射电观测，得到了WIMP暗物质性质的边界。暗物质湮灭以带电粒子的形式释放能量，这些粒子在矮星系的磁场中发射同步辐射。计算了WIMP湮灭到不同主通道的预期同步辐射强度。预言的同步辐射对晕中暗物质的分布、扩散系数D_0、磁场强度B、粒子质量m_x、湮没率<σv>和湮没通道都很敏感。对于e^+ e^-、μ^+ μ^-、τ^+ τ^-和b \bar b通道，获得了<σv>、m_x、B和D_0的限值。对这些参数的限制对暗物质密度分布测量的不确定性很敏感。对于从恒星运动学推导出的最佳拟合晕参数，我们排除了10 GeV的WIMP在2σ水平下以<σv> = 2.18 x 10^{-26} cm ^3/s的热速率直接湮灭为e^+ e^-的情况，其中B > 0.6微高斯（1.6微高斯），D_0 = 0.1（1.0）x银河系扩散值。
2013-10-24 astro-ph.CO hep-ph
Multiwavelength Analysis of Dark Matter Annihilation and RX-DMFIT
暗物质（DM）粒子被几个动机良好的模型预测，通过自湮灭产生标准模型粒子，可以潜在地被天体物理观测检测到。特别是，在包含磁场的天体物理系统中，DM湮灭产生的带电粒子通过同步辐射产生无线电发射，通过环境光子的逆康普顿散射产生X射线发射。我们介绍RX-DMFIT，用于计算预期的二次发射DM湮灭的工具。RX-DMFIT包括广泛的可定制的天体物理和粒子参数，并结合了重要的天体物理学，包括带电粒子的扩散，相关的辐射能量损失和磁场建模。我们展示了RX-DMFIT的使用和多功能性，通过分析各种DM粒子模型和天体物理环境，包括星系团，矮球状星系和正常星系的潜在无线电和X射线信号。然后，我们应用RX-DMFIT到一个具体的例子，使用Segue I无线电数据放置一系列的假设DM湮灭通道的约束。对于WIMP模型与$M_χ \leq 100$ GeV和假设弱扩散，我们发现轻子$μ^+μ^-$和$τ^+τ^-$最终状态提供了最强的约束，把限制DM粒子横截面远低于热遗迹横截面，而即使是$b\bar{b}$通道，我们发现接近热遗迹横截面的限制。我们的分析表明，无线电发射为暗物质搜索提供了一个极具竞争力的途径。
2017-08-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Second order Fermi reacceleration mechanisms and large scale synchrotron radio emission in intra-cluster bridges
使用低频阵列（LOFAR）进行的低频无线电观测开始发现连接大质量星系团对的巨大无线电桥。这些观测探测了未探索的原位粒子加速机制，该机制在几个Mpc $^3$的体积上操作。数值模拟表明，这种桥梁是动态复杂的，弱激波和超阿尔夫文湍流可以驱动整个体积的这些地区。在这封信中，我们探索，为第一次，二阶费米机制的相对论性电子与湍流在这些特殊的区域相互作用的再加速的作用。我们假设在模拟中测量的湍流能通量，并采用一个方案，其中相对论粒子散射与超阿尔夫文湍流中的磁场线扩散和磁场被放大相同的湍流。我们发现，陡峭的频谱和体积填充同步辐射可以产生在整个集群内的桥梁区域，从而提供了一个自然的解释无线电桥。因此，射电观测有可能探测比星系团更大尺度上的能量耗散，以及在物理机制中运行的二阶费米机制，这些机制仍然没有得到很好的探索。这对天体物理学和宇宙学的几个分支有潜在的影响。
2020-01-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
Radio data and synchrotron emission in consistent cosmic ray models
星系晕的唯象双区扩散模型可以很好地再现宇宙线核数据和观测到的反质子通量。在这里，我们考虑轻子传播在这样的模型和计算预期的银河系人口的电子，以及漫同步辐射，从他们与银河系磁场的相互作用的结果。我们发现模型不仅与宇宙射线数据一致，而且与基本上所有频率的无线电调查一致。要求这样一个全局一致的描述强烈地不利于非常大的（$L\gtrsim 15$ kpc）和甚至更强的小的（$L\lesssim 1$ kpc）有效扩散晕尺寸。这对以下方面具有深远的影响，例如，间接的暗物质搜索。
2012-01-31 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Dark matter implications of the WMAP-Planck Haze
对银河系中心和周围地区的伽马射线和微波观测表明存在异常发射，其起源仍然不清楚。近年来，暗物质湮灭的可能性引起了人们的极大兴趣。暗物质湮灭是通过高能电子与银河系磁场相互作用产生的伽马射线瞬发和微波频率的二次发射来解释的。我们通过在WMAP-Planck数据中寻找相关的同步加速器来研究银河系中心伽马射线过剩的DM解释。在考虑各种磁场和宇宙线传播模型的情况下，我们预测了银河系中由DM湮灭引起的同步辐射，并与23- 70 GHz的WMAP-Planck数据进行了比较。除了标准的微波前景，我们单独建模的费米泡和信号由于DM的微波对应物，并使用组件分离技术提取与每个模板从总发射的信号。我们确认在我们所选择的感兴趣的区域中，在23 GHz处的天空总强度的7%的水平处存在阴霾，其光谱$I \sim ν^{-0.8}$比常规宇宙射线电子的同步加速器更硬。数据没有显示出对仅通过气泡或DM排放来拟合雾度的强烈偏好。包含两个分量提供了更好的拟合，其中DM对23 GHz处的雾度发射的贡献为20%，然而，由于前景建模中的显著不确定性，我们不认为这是DM信号的明确检测。我们设置强大的上限上的湮没截面忽略前景，也报告最适合DM湮没参数从一个完整的模板分析。我们的结论是，WMAP-Planck数据是一致的DM解释的伽马射线过剩。
2016-04-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
A cosmic string solution to the radio synchrotron background
本文提出用超导宇宙弦环网络解释射电同步辐射背景，给出弦张力和电流的最佳拟合参数，并指出该模型可被未来谱畸变和21厘米实验检验。
2023-08-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on dark matter annihilation by radio observations of M31
我们使用邻居星系M31的射电观测，以限制暗物质粒子质量和湮灭截面。M31晕中的暗物质湮灭产生高能轻子，轻子在银河系磁场中以射频发射同步辐射。我们预测了两个湮灭通道的预期射电通量：χχ-> bb* 和χχ-> τ^+τ^-。然后，我们将它们与四个无线电调查观察到的M31中心无线电发射的可用数据进行了比较：VLSS（74 MHz），WENSS（325 MHz），NVSS（1400 MHz）和GB 6（4850 MHz）。假设仙女座星系内部存在一个标准的NFW暗物质密度分布和一个保守的磁场分布，我们发现热遗迹湮灭截面<σv> = 3*10^{-26} cm ^3/s或更高，只允许大于100 GeV和55 GeV的WIMP质量分别湮灭为bb* 和τ^+τ^-。考虑到DM密度和磁场分布的潜在不确定性，所提到的WIMP极限质量对于两个通道可以低至23 GeV，并且对于湮灭为bb* 和τ^+τ^-分别高达280和130 GeV。这些质量值超过了费米伽马观测的最佳已知限制：分别为40 GeV和19 GeV [A.Geringer-Sameth和S.M.Koushiappas，Phys. Rev. Lett. 107，241303（2011）]。精确测量相关区域的磁场和更好地重建M31的DM密度分布，将能够减少我们的排除极限的不确定性。
2013-04-02 astro-ph.CO
A possible radio signal of annihilating dark matter in the Abell 4038 cluster
在过去的十年中，一些望远镜（如费米-LAT，AMS和DAMPE）被发射，以探测我们银河系中湮灭暗物质的信号。虽然一些过量的伽马射线、反质子和电子/正电子被报道并声称是暗物质信号，但银河系暗物质贡献的不确定性仍然太大，无法证实这些说法。在这封信中，我们报告了一个可能的无线电信号湮灭暗物质表现在档案无线电连续光谱数据的阿贝尔4038集群。通过假设热湮灭截面和比较暗物质湮灭模型与零假设（宇宙射线发射没有暗物质湮灭），我们得到了非常大的测试统计值TS $>45$四个流行的湮灭通道，这对应于多个$6.5 σ$统计偏好。这为湮灭暗物质的存在提供了非常有力的证据。特别是，我们的结果也支持最近的索赔暗物质质量$m \approx 30-50$ GeV湮灭通过$b\bar{b}$夸克通道与热湮灭截面。
2020-09-17 astro-ph.CO 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
Dynamics Inside the Radio and X-ray Cluster Cavities of Cygnus A and Similar FRII Sources
本文描述了Fanaroff-Riley II源（如天鹅座A）射电瓣和X射线团簇气体腔中物质动力学演化的近似轴对称计算。所有的能量都是通过一个移动的热点由一个射流输送到波瓣/空腔，在那里射流能量在反向冲击中消散。我们的计算描述了热等离子体，宇宙射线（CR）和环形磁场从热点流入腔的演变。许多观察到的功能进行了解释。气体，CR和字段流回沿腔表面的“边界回流”与详细FRII观察一致。计算年龄的回流CR是一致的，观察到的无线电同步辐射年龄的变化，只有当剪切不稳定性的边界回流阻尼，我们假设这是与未知来源的粘度。从热点附近观测到的同步加速器自康普顿（SSC）X辐射估计的磁场演变成射电瓣场。计算的档案的无线电同步辐射波瓣发射垂直于射流显着的肢体增亮FRII的观测结果非常一致，虽然计算的波瓣字段超过观察到的。从热点流动的强风自然地在热点逆康普顿（IC-CMB）X射线发射和无线电同步辐射之间产生kpc大小的空间偏移，该空间偏移在由于风压缩而导致场增加的地方达到峰值1 - 2 kpc。在我们计算的天鹅座A中，非热X射线发射从热点（一些IC-CMB，主要是SSC）向偏移射电同步峰值（主要是SSC）增加。沿着对称轴的微弱的热喷流可能是重新定向天鹅座A非热喷流的原因。
2012-06-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
From the Blazar Sequence to the Blazar Envelope: Revisiting the Relativistic Jet Dichotomy in Radio-loud AGN
我们重新审视了耀变体序列的概念，它将耀变体中的同步辐射峰值频率（νpeak）与同步辐射峰值光度（Lpeak，在νLν中）联系起来。我们提出的观测证据表明，耀变体序列是由同步加速器ν峰-L峰平面上的两个种群形成的，每个种群都形成了一个逐渐错位的耀变体包络的上边缘，并连接到相邻的射电星系群，这些星系群具有与视线成更大角度的喷流。当通过射流动能功率（Lkin;通过扩展无线电功率的缩放关系测量）进行分组时，我们发现无线电核心的主导地位随着同步加速器Lpeak的降低而降低，这表明信封中的源通常更加错位。我们在低动能（~ 10^42-10^44.5 erg/s）的喷流中发现了基于人口的速度梯度证据，对应于FR I射电星系和大多数BL Lac。这些低喷流功率的“弱喷流”源，被认为表现出辐射效率低下的吸积，区别于人口的非减速，低同步加速器峰值（LSP）耀变体和FR II射电星系（“强”喷流）被认为表现出辐射效率的吸积。两个人口的解释解释了明显的矛盾存在的高度核心为主，低功率耀变体在低和高同步峰值频率，并进一步暗示，大多数中间同步峰值（ISP）源之间的LSP和高同步峰值（HSP）源的内在喷流功率的中间，但更多的错位版本的HSP源具有类似的喷流功率。
2011-07-26 astro-ph.CO
Synchrotron self-Compton process for constraining sub-GeV dark matter in Omega Centauri via SKA
Key Laboratory of Dark Matter and Space Astronomy, Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文重点实验室）；School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）
通过SKA利用同步辐射自康普顿过程对omega人马座中子-GeV暗物质进行约束，提出新的间接探测方法并取得更严格的限制。
2026-08-13 astro-ph.CO hep-ph
Simulating radio synchrotron emission in star-forming galaxies: small-scale magnetic dynamo and the origin of the far infrared-radio correlation
在恒星形成星系中，远红外（FIR）和射电连续谱光度在很大的恒星形成率（SFR）范围内服从紧密的经验关系。我们研究磁流体动力学星系模拟与宇宙射线（CR），占其平流和各向异性扩散运输。我们发现原星系的引力坍缩产生了一个波纹状的吸积激波，它注入了湍流并驱动了一个小尺度的磁发电机。作为冲击向外传播和相关的湍流衰减，大的速度剪切之间的超音速旋转的冷盘相对于（部分）压力支持的热环星系介质激发开尔文-亥姆霍兹表面和身体模式。这些粒子注入湍流并驱动多个小型发电机，以指数方式放大磁场。它们的规模增长，达到均分与银河系质量的星系中的热和CR能量。在小星系中，磁场能量在湍流能量处饱和，而与热能和CR能量不能达到均分。我们解决了CR质子，次级电子/正电子从强子CR质子与星际介质的相互作用，并在超新星初级冲击加速电子的稳态光谱。无线电同步辐射主要是由初级电子，照射我们模拟的银河系质量的星系的磁化盘，凸起和气泡状的磁加载流出。我们的恒星形成和恒星爆发的饱和磁场的星系匹配的全球FIR无线电相关（FRC）在四个数量级。它的内在散射是由于（i）不同的种子磁场导致的不同的磁饱和水平，（ii）在固定的SFR下不同的特定SFR的不同射电同步辐射光度和（iii）随银河系倾角变化的射电强度。（节略）
2022-07-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
SKA-Phase 1 sensitivity for synchrotron radio emission from multi-TeV Dark Matter candidates
在射电天文学时代，平方公里阵列（SKA）的高灵敏度可以在探测新射电源方面发挥决定性作用。在这项工作中，我们研究了SKA的同步辐射辐射的TeV DM候选人在天龙座矮球状星系的湮灭预期的敏感性。一方面，我们考虑模型独立DM候选人：我们发现，1000小时的数据采集，SKA 1-MID将能够排除高达10 TeV的热DM候选人，在$W^+W^-$和$b\bar b$通道湮灭。我们还研究，因为这些约束改善，包括密度增强由于DM穗与一个中等质量的黑洞在天龙座。另一方面，我们考虑额外维的膜世界DM候选者，称为branon。在这个特定的场景中，SKA允许我们在支子参数空间（$f$，$M$）上设置约束，其中$f$与支子与标准模型粒子的耦合有关，而$M$是支子本身的质量。特别是，我们考虑两个不同的branon DM候选人。我们发现，SKA将能够设置更严格的约束所需的branon DM候选人，以适应AMS-02的数据，但仪器的灵敏度应加以改进，以研究银河系中心的branon候选人。尽管如此，我们表明，SKA代表-在其他检测器-最有前途的仪器，多波长检测同步辐射辐射的湮灭多TeV DM。
2020-01-07 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on Dark Matter Annihilation in Clusters of Galaxies from Diffuse Radio Emission
暗物质的湮灭可以导致产生稳定的标准模型粒子，包括电子和正电子，在磁场存在的情况下，通过同步辐射损失能量，可观察到无线电发射。星系团是寻找或限制暗物质湮灭速率的绝佳目标，因为它们都是大质量的，而且暗物质占主导地位。在这项研究中，我们将限制暗物质湮灭在附近的集群使用上的扩散无线电发射，低水平的观测到的扩散发射，或无线电迷你晕的检测上限的样本。我们发现，最强的限制上的湮灭截面是更好的限制来自非检测集群在伽玛射线波段的一个因素约为3或更多时，相同的湮灭通道和亚结构模型，但不同的最佳情况下的集群，进行比较。对截面的限制取决于假定的子结构数量，与光滑NFW剖面相比，对于越来越乐观的子结构模型，变化多达2个数量级。在我们最乐观的情况下，使用凤凰计划（Gao et al. 2012 b）的结果，我们发现对于bbar湮灭通道，对于质量高达400 GeV的暗物质，导出的极限达到了3 × 10 ^-26 cm ^3 s^-1的热遗迹截面以下。我们讨论的不确定性，由于有限的数据上的磁场结构的个别集群。我们还报告了在M49和NGC 4636星系群中心30-40千秒差距区域发现的弥散射电辐射。
2012-10-02 astro-ph.CO
The Physics of the FIR-Radio Correlation: II. Synchrotron Emission as a Star-Formation Tracer in High-Redshift Galaxies
我们构建了宇宙线（CR）注入，冷却和逃逸的整个动态范围内的FIR无线电相关（FRC），从正常星系的星爆，在红移间隔0 <= z <= 10的单区稳态模型。恒星形成率低的正常星系在高z时变得射电微弱，因为逆康普顿（IC）损失了CMB快速冷却CR电子和正电子，抑制了它们的非热射电发射。然而，我们发现，这种效应发生在更高的红移比以前预期的，因为逃逸，韧致辐射，电离和星光IC损失的行为，以对抗这种效应，并保持星系的射电光度。恒星形成星系在高z时的射电变暗不仅仅是磁场能量密度与CMB能量密度之间的简单竞争; CMB还必须与其他所有损失过程竞争。我们预测的临界红移的关系时，无线电发射显着抑制相比，z ~ 0 FRC作为每单位面积的恒星形成率的函数。此外，我们提供了一个定量解释的相对无线电亮度的一些高Z亚毫米星系。我们发现，在固定的恒星形成率表面密度，星系具有较大的CR规模的高度是无线电明亮的FRC，因为较弱的韧致辐射和电离损失相比，紧凑的星爆。我们预测，这些“膨胀的星爆”应该有陡峭的无线电频谱比紧凑的星系具有相同的恒星形成率的表面密度。我们发现，射电明亮的亚毫米星系本身不能解释ARCADE 2报告的过量射电发射，但它们可能会显着增强漫射射电背景相对于一个天真的应用z ~ 0 FRC。
2010-06-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
The magnetic mayhem in Abell 2199: discovery of synchrotron threads and homogeneous diffuse radio lobes
Durham University（杜伦大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）；INAF - Instituto di Radioastronomia（意大利国家天体物理研究所射电天文研究所）；National Centre for Radio Astrophysics, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究院国家射电天体物理学中心）
利用LOFAR观测在Abell 2199星系团中发现了多个窄的孤立同步辐射细丝，它们不同于射电瓣，且具有陡峭谱指数；同时发现射电瓣具有几乎均匀的谱指数，挑战了标准谱老化模型。
2026-07-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Second Radio Synchrotron Background Workshop: Conference Summary and Report
本文总结了2022年第二届射电同步辐射背景研讨会，指出弥漫射电零基准异常偏高仍是天体物理学重大未解问题，并明确了搜寻射电SZ效应、交叉相关分析和完成310 MHz绝对校准天图等后续优先研究方向。
2023-03-01 astro-ph.CO
Updated constraints on WIMP dark matter annihilation by radio observations of M31
本文利用M31的射电观测数据以及对暗物质分布和其他性质的研究，导出了湮灭WIMP参数的鲁棒约束条件。在2D银河系模型框架下，采用M31的GALPROP程序计算了DM湮灭辐射的特征。这使我们能够改进以前关于这个问题的研究中的各种不准确之处。DM约束得到两个代表性的湮灭通道：$χχ\rightarrow b\overline{b}$和$χχ\rightarrow τ^+τ^-$。在$\approx$（0.1- 10）GHz频率范围内利用了各种各样的无线电数据。结果，排除了比基准$\approx$轻的热WIMP，对于$b\overline{b}$通道为70 GeV，对于$τ^+τ^-$为$\approx$ 40 GeV。相应的质量阈值不确定性范围估计为20- 210 GeV和18- 89 GeV。所获得的排除是竞争力的那些从费米LAT观测的矮星和AMS-02测量的反质子。我们的限制并不排除通过湮灭DM来解释M31的伽马射线外晕和银河系中心过剩。具有$m_x \approx 70$ GeV的热WIMP解释了外晕的存在，对M31核的非热射电通量有重要贡献，其光谱和形态都符合得很好。最后，我们质疑了其他研究中声称的通过M31上的射电数据用$m_x > 100$ GeV强有力地约束重热WIMP的可能性。
2022-07-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Stacking the Synchrotron Cosmic Web with FIGARO
最近，Vernstrom等人（2021）声称首次明确检测到同步加速器宇宙网，通过在低频射电观测中“堆叠”数十万对近距离星团并寻找跨越星团内桥的剩余多余信号来获得。Hodgson等人（2022年）使用原始无线电数据以及Murchison Widefield Array的新观测结果进行的复制研究未能证实这些发现。虽然检测仍然不确定，但我们在这里转向堆叠模拟无线电天空，以了解我们目前最好的同步加速器宇宙网宇宙学模型预测的多余无线电信号。我们使用FIlaments & GAlactic Radio（Hodgson等人，2021 a）模拟，它模拟了同步加速器宇宙网以及各种活动星系核和恒星形成星系的亚型。作为一个模拟，我们对我们在自己的堆叠实验中使用的星系团和星系群的位置有着完美的了解。虽然我们确实在我们的堆栈中发现了可归因于同步加速器宇宙网的多余无线电签名，但它的分布与Vernstrom等人发现的非常不同。相反，我们观察到的外观上的集群对直接内部的不对称的，“无线电遗迹”般的冲击周围的集群核心，而多余的发射跨越集群内区域-归因于细丝适当-是两个数量级低，在我们的实验中，即使在理想条件下也无法检测到。
2022-05-26 astro-ph.CO
Measurement of the Anisotropy Power Spectrum of the Radio Synchrotron Background
本文利用LOFAR观测首次测量了140 MHz射电同步辐射背景的各向异性功率谱，发现其功率超出已知点源分布所能解释的水平，暗示存在大量低通量且可能成团分布的未知源。
2023-07-05 astro-ph.CO astro-ph.IM
Constraints on the origin of the radio synchrotron background via angular correlations
本文利用LOFAR图像与星系及CMB透镜示踪物的角互相关约束RSB起源，排除低红移离散源并证明至少20%的RSB来自河外物质追踪族群。
2024-04-08 astro-ph.CO
Updated constraints on WIMP dark matter by radio observations of M31 -- all annihilation channels
本文利用M31的射电观测数据，以及对它的DM分布和其它性质的新研究，导出了湮灭WIMP参数的鲁棒约束条件。在2D银河系模型框架下，采用M31的GALPROP程序计算了DM湮灭辐射的特征。这使我们能够改进以前关于这个问题的研究中的各种不准确之处。除了$χχ\rightarrow γγ,ν\barν$之外，获得了所有可能的湮灭通道的DM约束。在频率范围$\approx$（0.1- 10）GHz内使用了各种各样的无线电数据。结果，在轻的初级湮灭产物$χχ\rightarrow τ^+τ^-,μ^+μ^-,gg,c\overline{c},u\overline{u},d\overline{d},s\overline{s},e^+e^-,b\overline{b}$（以及它们的任意组合）的情况下，比基准$\approx$（40- 70）GeV轻的热WIMP被排除在外。更重的WIMP，它可以湮灭为$W^+W^-,Z^0Z^0,t\overline{t},hh$，不能在热截面水平上探测，除非假设DM密度和磁场分布在M31中的乐观情况。总之，$m_x \gtrsim 40$ GeV代表热WIMP的基准通道独立质量极限，其全部不确定性范围估计为$\approx$（20- 90）GeV。所获得的排除是竞争力的那些从费米LAT观测的矮星和AMS-02测量的反质子。我们的限制显着限制的机会来解释的伽马射线…
2023-02-20 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Galactic synchrotron emission and the FIR-radio correlation at high redshift
在本地宇宙中的银河系磁场是强大的，无所不在。越来越多的证据表明，星系在早期宇宙中就已经被磁化了。包括湍流小尺度发电机的理论方案预测的磁能密度相当于湍流之一。基于这种能量均分的假设，我们确定了星系同步辐射通量作为红移z的函数。早期宇宙的条件与现在不同，特别是星系有更强烈的恒星形成。为了涵盖大范围的条件，我们考虑基于两个不同系统的模型：一个模型星系相当于银河系和一个典型的高Z星暴星系。我们包括一个模型的稳态宇宙射线谱，发现同步辐射可以检测到宇宙学红移与当前和未来的射电望远镜。湍流发电机理论与观测到的远红外（FIR）光度L_FIR和射电光度L_radio之间的相关性的起源是一致的。我们的模型在z=0时很好地再现了这种相关性。我们外推的FIR无线电相关更高的红移和预测的时间演化与一个显着的偏离其目前的外观已经在z~2的气体密度，强烈增加与z。特别地，我们预测了射电光度随红移的减小，这是由于在高z处宇宙线能量损失的增加而引起的。结果是L_FIR和L_radio之间的比率增加。同时，我们预测，FIR-Radio相关的斜率变浅红移。这种相关性的行为可以在不久的将来通过超深无线电调查观察到。
2016-06-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological simulation of a radio synchrotron bridge between pre-merging galaxy clusters
Istituto di Radioastronomia, INAF（意大利国家天体物理研究所射电天文研究所）；Dipartimento di Fisica e Astronomia, Universita di Bologna（博洛尼亚大学物理与天文学系）
研究通过宇宙学磁流体动力学模拟，探讨湍流再加速机制在星系团合并早期阶段产生无线电同步辐射桥的可行性。
2026-05-05 astro-ph.CO
MeerKAT L-band observations of the Ophiuchus galaxy cluster. Detection of synchrotron threads and jellyfish galaxies
本研究利用MeerKAT L波段观测蛇夫座星系团，发现迷你射电晕内的同步辐射细丝，首次探测到六个水母星系及其射电尾，并提出对射电凤凰源的新解释，表明细丝结构在迷你射电晕中可能普遍存在。
2025-04-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The Resolved Radio--FIR Correlation in Nearby Galaxies with Herschel and Spitzer
我们调查的远红外（FIR）和无线电连续辐射从NGC 6946之间的空间尺度0.9和17千秒差距的相关性。我们使用来自KINGFISH项目的Herschel PACS（70，100，160 $μ$ m）和SPIRE（250 $μ$ m）数据。通过分离射电连续辐射的自由-自由和同步辐射分量，我们发现远红外辐射与自由-自由辐射的相关性比同步辐射的好。与M33和M31的相似研究相比，我们发现NGC 6946的同步辐射-FIR关联的尺度依赖性更接近于M31而不是M33。同步辐射-远红外相关的尺度依赖性可以用有序磁场比来解释，也可以用宇宙线电子在这些星系中的扩散长度来解释。
2012-01-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Low-frequency study of two giant radio galaxies: 3C35 and 3C223
射电星系的投影线性尺寸大于1 Mpc的被归类为巨射电源。根据目前的解释，这些是在低密度环境介质中演化的古老来源。由于辐射损失在低频率下可以忽略不计，因此在这一频率范围内扩展光谱老化研究将能够确定注入的零年龄电子光谱，然后改进对源的同步加速器年龄的估计。我们目前在74 MHz和327 MHz的两个巨大的无线电源：3C35和3C223甚大阵列图像。我们使用74，327，608和1400 GHz的图像进行了光谱研究。在沿着源的不同位置处估计谱形状。无线电频谱在热点遵循幂律，而在波瓣的内部区域，频谱的形状在高频处显示出曲率。这种变陡与发射相对论电子的同步加速器老化一致。为了估计源的同步辐射年龄，光谱已与同步辐射模型拟合。利用这些模型，我们发现3C35是一个大约1.43亿年的老源，而3C223是一个7200万年的年轻源。
2010-03-02 astro-ph.CO
Synchrotron Intensity Gradient Revealing Magnetic Fields in Galaxy Clusters
本文利用同步辐射强度梯度技术结合高分辨率射电观测，绘制了五个星系团数百千秒差距尺度的磁场图，发现射电晕磁场沿主并合轴优先取向且呈湍流结构，与数值模拟预期一致。
2024-02-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
The impact of the SZ effect on cm-wavelength (1-30 GHz) observation of galaxy cluster radio relics
星系团中的射电遗迹被认为与星系团合并过程中产生的强大冲击波阵面有关，并且是星系团内介质中相对论粒子加速的试验台。最近，射电遗迹观测已经推进到厘米波长域（1-30 GHz），在那里已经发现了标准同步加速器幂律谱的突破，最明显的是在著名的“香肠”遗迹中。在本文中，我们指出了一个重要的影响，已被忽略或被认为是微不足道的，而解释这些新的高频无线电数据，即污染由于Sunyaev-Zel'dovich（SZ）的影响，改变所观察到的同步辐射通量。尽管射电遗迹位于星团外围，但激波驱动的压力提升使SZ信号局部增加了大约一个数量级。在10 GHz时，一些著名遗迹的通量污染已经不可忽略，在30 GHz时，观测到的同步辐射通量可以从其真实值减少几倍。干涉观测也不能避免这种污染，因为SZ信号的变化与同步辐射大致相同，尽管那里的通量损失不如单碟观测严重。我们提出了一个简单的解析近似的同步到SZ通量比，基于理论的无线电遗物模型，连接非热发射的热气体的属性，并表明，通过测量这个比例，可以潜在地估计遗物磁场或粒子加速效率。
2016-04-05 astro-ph.CO
FIGARO Simulation: FIlaments & GAlactic RadiO Simulation
我们产生了第一个低到中频无线电模拟，结合了传统的河外射电源以及同步加速器宇宙网发射。FIlaments \& GAlactic Radio（FIGARO）模拟包括10个独特的\SI{4x4}{\degree}场，包括活动星系核（AGN）、恒星形成星系（SFG）和同步加速器宇宙网发射，红移为$z = 0.8$，频率范围为100-1400 MHz。为此，模拟将最近的$100^3$ Mpc $^3$磁流体动力学模拟（Vazza等人，2019年），校准以匹配观测到的无线电遗迹人口统计数据，以及用于模拟河外射电源的更新的“T-RECS”代码（Bonaldi等人，2019年）。独特的是，活动星系核和SFG的填充和定位根据宇宙学模拟的基本物质密度。通过这种方式，模拟提供了对宇宙网的表观形态，角度尺度和亮度的准确理解，以及-至关重要的-宇宙网相对于嵌入的河外射电种群的聚类特性。我们发现，同步加速器宇宙网并没有密切跟踪宇宙网的基本质量分布，而是由周围的暗物质晕的发射冲击壳为主，类似于一个大的，未被发现的人口的无线电遗迹。我们还表明，与准确的内核，宇宙网络无线电发射是清楚地检测到的互相关技术，这个信号是可分离的嵌入河外射电人口。我们提供的模拟作为一个公共资源，对技术的发展，用于检测和测量同步加速器宇宙网。
2021-06-15 astro-ph.CO
Low Frequency Radio Constraints on the Synchrotron Cosmic Web
本文利用Murchison宽场阵180 MHz射电图像与大尺度结构示踪物进行互相关，从同步辐射宇宙网中寻找同步辐射。我们使用两个版本的无线电图像，覆盖$21.76\times 21.76$度，减去比0.05 Jy亮的点源，有和没有过滤银河系发射。作为LSS的示踪剂，我们使用两微米全天巡天（2 MASS）和宽视场红探测器（WISE）红移星表来绘制星系数密度图。交叉关联函数都在零度处示出峰值幅度，在一度的范围内随着朝向零关联的变化的斜率而减小。互相关信号包括来自点源、银河系和河外扩散辐射的分量。我们使用大小为1-4 Mpc的高斯平滑密度图的漫发射模型来寻找宇宙网分量的限制。从这些模型中，我们发现表面亮度99.7%的上限范围内的0.09-2.20毫焦光束$^{-1}$（平均光束大小为2.6弧分），对应于0.01-0.30毫焦弧分$^{-2}$。假设宇宙射线和磁场的能量密度均分，通量密度极限转化为0.03-1.98 $μ$ G的磁场强度极限，这在很大程度上取决于光谱指数。我们的结论是，对于通过互相关检测0.1 $μ$ G磁场强度的3 $σ$，亚mJy到亚$μ$ Jy的图像深度是必要的。我们包括对河外点源和银河系发射的处理和影响的讨论，以及在这项工作基础上的下一步工作。
2017-02-16 astro-ph.CO
