Axion Stars and Repeating Fast Radio Bursts with Finite Bandwidths
我们提出了一个非重复的快速射电暴（FRB）模型，轴子星和中子星之间的碰撞产生的爆发。在本文中，我们提出了一个重复的FRB模型，它表明，它们产生的磁化吸积盘的黑洞和轴子星围绕黑洞的几个碰撞。在早期的星系中，会有许多轴子星凝聚成暗物质，这样的碰撞就会反复发生。这些辐射是由吸积盘中电子的相干振荡发出的。这种振荡是由轴子星在强磁场$\sim O(10^{11})$ G下产生的振荡电场引起的。发射终止于电子的热波动，该热波动是由振荡能量的热化引起的。虽然辐射是单色的，但热多普勒效应加宽了谱线;它们的谱$S(ν)$由中心频率为$ν_c$的$S(ν) \propto \exp(-(ν-ν_c)^2/2(δν)^2)$给出。带宽$δν=ν_c\sqrt{T_c/m_e}$与电子质量$m_e$由热涨落终止相干发射的临界温度$T_c$确定。观测到的带宽$(3\sim5)\times10^2$ MHz源自强磁场$\sim O(10^{11})$ G.在如此强的磁场下，产生了大量的爆发能量。重复FRB 121102中的脉冲串的各种中心频率$ν_c$来自盘中的各种旋转速度，这使得脉冲串的固有频率被多普勒频移。最近的观测显示FRB 121102源周围的极端磁离子环境支持我们的模型。
2018-04-03 astro-ph.HE hep-ph
Fast Radio Bursts and Axion Miniclusters
在早期宇宙中，轴子场演化的非线性效应可能导致形成引力束缚的轴子团，称为“微团”。小星团的质量应该在$M_{\rm mc}\sim10^{-12} M_\odot$范围内，在合理的早期宇宙情景中，宇宙质量密度的很大一部分可能是以轴子小星团的形式存在的。在这里，我认为，最近发现的快速射电暴观测到的属性（总能量释放，持续时间，高亮度温度，事件率）可以匹配的模型，假设爆炸性衰变的轴子微团。
2014-11-14 astro-ph.HE
Extending the sample of core-collapse supernovae for searches of axion-like-particle induced gamma-ray bursts with the Fermi LAT
在核心坍缩超新星（SN）中，类轴子粒子（ALP）可以通过Primakoff过程产生，随后在银河系的磁场中转化为伽马射线。我们利用一个在可见光波段的河外超新星样本，估计了核心坍缩的时间，并利用费米大天区望远镜（LAT）寻找一个符合的伽马射线暴。假设LAT视野内至少包含一个SN，我们排除了SN 1987 A中先前限制的$\sim$ 5倍内的光子-ALP耦合。随着越来越多的SNe观测光学调查，我们的研究结果表明，探测ALP暗物质结合光学和伽马射线观测的潜力。我们还提供了估计爆炸时间的15个近距离SNe最近观察到的ZTF的初步结果。我们的研究结果表明，爆炸时间可以在一天内估计（仅统计不确定性），使其成为后续LAT分析的有希望的目标。
2021-08-04 astro-ph.HE hep-ph
Axion magnetohydrodynamics and reconnection-driven axion bursts
Instituto Superior de Engenharia de Lisboa, Instituto Politécnico de Lisboa（里斯本高等工程学院，里斯本理工学院）；GoLP/Instituto de Plasmas e Fusão Nuclear, Instituto Superior Técnico, Universidade de Lisboa（等离子体与核聚变研究所，里斯本技术学院，里斯本大学）
本文提出超越理想极限的轴子磁流体力学，保留轴子惯性和非理想等离子体本质物理。磁重联自然激发混合阿耳文-轴子模，实现磁场与轴子间的相干能量交换，导致中子星和磁星中磁重联驱动的暂态轴子爆发。
2026-05-14 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Radio-loud Magnetars as Detectors for Axions and Axion-like Particles
我们表明，通过研究来自高磁化瞬态波束源的无线电脉冲的到达时间，有可能检测到轻的赝标量粒子，如轴子和类轴子粒子，它们的存在可能对QCD的强CP问题以及宇宙学中的暗物质问题具有相当大的影响。具体来说，这样的轻玻色子可以在广泛的粒子质量范围内以更高的灵敏度检测，比目前通过地面实验和间接天体物理学考虑所能实现的要高得多。切卢什和冈德尔曼（2009）讨论了可观察到的效应，类似于施特恩-格拉赫实验：当电-磁场和轴子场之间存在有限耦合时，光子束的分裂自然出现。光束的分裂角线性地取决于光子波长、磁化区域的大小以及在光子传播方向的横向方向上的磁场梯度。如果射电强磁星的无线电发射是定向的，并且起源于具有强磁场梯度的区域，那么单个脉冲的分裂可能是可检测的。我们用一个简化的磁星模型对这种效应进行了量化，并在射电强磁星XTE，J1810 -197的2，GHz射电光变曲线中寻找射电波束分裂.
2012-02-01 astro-ph.HE hep-ph
Fast Radio Bursts and the Axion Quark Nugget Dark Matter Model
我们探讨了快速射电暴（FRB）是由磁星中的磁重联提供能量的可能性，这种磁场重联是由轴子夸克块（AQN）暗物质触发的。在该模型中，磁重联是由当核的马赫数为$M \gg 1$时产生的激波点燃的。这些冲击波产生非常强和非常短的脉冲，用磁重联区域附近的压力$Δp/p\sim M^2$和温度$ΔT/T\sim M^2$表示。我们发现，所提出的机制产生的相干发射，这是符合当前的数据，特别是FRB的能量要求，观察到的能量分布，频率范围和突发持续时间。我们的模型使我们能够提出更多的测试，未来的数据将能够挑战。
2019-02-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Detecting Axion Stars with Radio Telescopes
当轴子星穿过天体物理磁场背景时，轴子-光子转换会产生很大的电磁辐射功率。在考虑了空间扩展轴子星源的干涉效应和宏观介质效应后，我们估算了轴子星与中子星相遇时的辐射功率。对于具有$10^{-13}\,M_\odot$的致密轴子星，辐射功率为$10^{11}\,\mbox{W}\times(100\,μ\mbox{eV}/m_a)^4\,(B/10^{10}\,\mbox{Gauss})^2$量级，其中$m_a$为轴子粒子质量，$B$为中子星磁场的强度。由于轴子星占据了暗物质能量密度的很大一部分，这种与瞬态$\mathcal{O}(0.1\,\mbox{s})$无线电信号的相遇事件可能发生在我们的银河系中，平均源距离为1千秒差距。对于具有$B\sim 10^{13}$高斯的中子星，预测的谱通量密度为$μ$ Jy量级。现有的Arecibo、GBT、JVLA和FAST以及正在进行的SKA射电望远镜具有发现致密轴子星的极好潜力。
2017-09-29 astro-ph.HE hep-ph
Telescope Array Bursts, Radio Pulses and Axion Quark Nuggets
望远镜阵列（TA）实验记录了\cite{Abbasi:2017rvx,Okuda_2019}几次短时间的空气簇射事件。这些爆发与传统的单一阵雨非常不同，并且被发现与闪电密切相关。在我们以前的工作\cite{Zhitnitsky:2020shd}中，我们提出这些爆发代表了在所谓的轴子夸克块金（AQN）模型中暗物质（DM）湮灭事件的直接表现。在目前的工作中，我们建议测试这个建议，以搜索频带$ν\in (0.5-200)$ MHz的无线电信号，必须与TA突发同步。我们认为，传统的闪电引起的无线电发射可以很容易地区分从AQN引起的无线电脉冲在这项工作中讨论。
2022-03-15 astro-ph.HE astro-ph.IM hep-ph
Radio Signals from Axion Star-Neutron Star Binaries
轴子星可以和中子星形成双星。考虑到单个中子星所表现出的极强的外部磁场，在这些双星系统中可能会有大量的轴子到光子的转换。由于中子星的旋转和轴子星的轨道，光子发射受到双重调制，产生了独特的发现信号。在中子星和轴子云黑洞之间的双星系统中也会产生类似的特征。令人鼓舞的是，这样的二进制文件被发现是在正在进行的和即将进行的实验的范围内（例如，500米孔径球面望远镜和未来的平方公里阵列）的某些参数区域。因此，它们为探测轴子和轴子暗物质提供了一个很有前途的天文实验室。
2022-02-22 astro-ph.HE hep-ph
Probing Relativistic Axions from Transient Astrophysical Sources
相对论性轴子从瞬变源（如轴子星爆炸）的发射可以导致可观察到的特征。我们表明，从坍缩轴子星的轴子爆发可以检测到广泛的轴子质量$10^{-15} \, \textrm{eV} \lesssim m \lesssim 10^{-7} \, \textrm{eV}$在实验室实验中，如ABRACADABRA，DMRadio和SHAFT。轴子爆发的检测可以提供新的见解的基本轴子潜力，这是具有挑战性的探测，否则。在遥远的过去，一系列的爆发会产生一个与通常的冷轴子DM不同的弥散轴子背景。与其他特征的重合将为多信使天文学提供一个新的窗口。
2022-03-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Signatures of photon and axion-like particle mixing in the gamma-ray burst jet
光子与类轴子粒子（Axion-Like Particles，ALP）耦合，或者更一般地，在外部电磁场存在的情况下，与任何伪南武-戈德斯通玻色子耦合。在伽马射线暴（GRB）喷流的强磁场中，光子和ALP在瞬发阶段的混合可以在伽玛射线偏振和光谱上留下可观察到的印记。星系际介质中的混合预计不会改变ALP质量> 10^（-14）eV和/或< nG磁场的这些特征。我们发现，由于转换到ALP的光子耗尽改变了线性度的偏振度的值预测的同步辐射模型的伽马射线发射。我们还表明，当磁场在传播区域的方向是垂直于生产区域的领域的方向，观察到的同步辐射光谱变得比理论预测和检测到在一个相当大的部分伽玛射线暴样品陡峭。利用伽玛射线偏振仪探测这些陡谱伽玛暴的相关偏振和光谱特征是发现ALP的一个非常有力的探测手段。测量伽玛射线暴的伽玛射线偏振，一般来说，具有较高的统计，也可以用于寻找ALP。
2011-02-07 astro-ph.HE hep-ph
Retuning radio astronomy for axion dark matter with neutron stars
该研究建模中子星磁层中的轴子—光子转换，考虑电荷加速与多重性导致的光谱偏移，证明可通过高频乃至毫米波段信号探测质量约达1 meV的轴子暗物质，并指出SGR 1745--2900是理想观测目标。
2025-02-14 astro-ph.HE hep-ph
Spectral-temporal features of repeating ( one-off ) FRBs and Axion Star
快速射电暴（FRB）是一种仅在射频上观测到的毫秒级高能射电暴。其产生机制至今仍是个谜。我们提出了一种重复和一次性FRB的生成机制。它们产生于轴子星与中子星的碰撞或银河系黑洞的磁化吸积盘。一旦我们接受了轴子的存在，我们发现，该机制很好地解释了以前观察到的频谱时间的功能。在本文中，我们表明，它也解释了最近观察到的现象，如向下漂移的重复FRB等。近年来，基于多普勒效应对FRB的向下漂移进行了分析，提出了分子或原子的超辐射系统作为FRB的源。我们将分析应用到我们的机制中，发现它很好地解释了向下漂移速率与重复FRB持续时间之间的关系。多普勒效应导致在重复FRB中，中心频率较高的射电爆发持续时间短于中心频率较低的射电爆发持续时间。我们的产生机制自然地解释了在重复FRB 180301和一次性FRB中观察到的偏振角摆动。我们还讨论了FRB 200428与磁星SGR J1935+2154之间的关联。在观测到FRB后不久观测到的X射线爆发可能是由轴子星与磁星碰撞触发的。我们还解释了我们的生成机制与观察到的重复和一次性FRB的光谱-时间差异的一致性，例如重复FRB的持续时间（较小的通量密度）比一次性FRB的持续时间（通量密度）更长。
2021-07-23 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on extended axion structures from the lensing of fast radio bursts
本文利用快速射电暴透镜效应约束轴子星性质，发现CHIME未观测到透镜事件可探测质量≳10^{-2}倍太阳质量的轴子星，对应轴子质量≲10^{-10} eV，且其灵敏度可与光学微引力透镜搜寻相竞争。
2025-05-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Detecting Axion Dark Matter through the Radio Signal from Omega Centauri
轴子作为暗物质的候选者，在磁性白矮星或中子星的磁层中可以通过轴子-光子共振转换探测到。在这项工作中，我们利用半人马座欧米茄，这是银河系中最大的球状星团，被认为是矮星系的残余核心，通过无线电信号探测轴子暗物质，这些信号来自其中所有的中子星和磁性白矮星。通过100小时的观测，SKA相1和LOFAR的结合可以有效地探测到在$0.1\sim 30 ~μ\text{eV}$的轴子质量范围内的轴子-光子耦合$g_{aγ}$到$10^{-14}\sim 10^{-15}~\text{GeV}^{-1}$的参数空间。根据中子星演化模型的选择，这种限制比单个中子星或磁性白矮星的限制要高出两个或三个半数量级。
2021-10-24 astro-ph.HE hep-ph
On the production of heavy axion-like particles in the accretion disks of gamma-ray bursts
在标准模型之外的几个场景中已经引入了重的类轴子粒子，它们在某些天体物理系统中的产生应该是可能的。在这项工作中，我们重新研究的可能性，这些类型的粒子可以产生在伽马射线暴（GRB），在宇宙中最强大的事件的吸积盘。如果产生的轴子在正确的距离上衰变成光子或$e^+e-$对，就会产生火球。我们计算了伽玛暴中的结构瞬态吸积盘（密度、温度和厚度剖面），同时考虑了重轴子发射的影响以及其他相关的标准冷却过程。这使我们能够获得耦合常数g_{aN}的值，以使轴子不被捕获，我们也可以计算从整个磁盘发射的重轴子光度。我们发现，在所发现的范围内的耦合，然后供电的伽玛射线暴的基础上重轴子生产和衰变的机制成为一种替代的标准图片的基础上磁流体动力学过程和中微子-反中微子湮灭。否则，如果重的轴子在盘中产生，但它们的衰变发生在更远的地方，这个机制就失败了。尽管如此，衰变产物（伽马射线或电子和正电子）应该留下可观察到的特征，这些特征在不同的耦合常数值范围内是观察不到的，这取决于重轴子的质量
2017-11-28 astro-ph.HE
Heavy Axions Can Disrupt $γ$-ray Bursts
本研究探究重类轴子粒子（ALPs）对γ射线暴（GRB）火球的扰乱作用，通过将ALP相互作用加入GRB火球模型，利用明亮GRB观测对200 MeV-5 GeV质量范围的ALP-光子耦合给出了低至约4×10^-12 GeV^-1的强约束。
2025-01-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Detecting Extragalactic Axion-like Dark Matter with Polarization Measurements of Fast Radio Bursts
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）
本研究利用FAST对FRB 20220912A的偏振测量，搜索河外星系轴子类暗物质，给出了耦合常数上限，提供了一种互补的探测途径。
2026-09-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing axion-like particles with the ultraviolet photon polarization from active galactic nuclei in radio galaxies
在大尺度磁场$B$中，光子与类轴子粒子（ALP）的混合改变了来自射电星系活动星系核的线偏振光子束在宇宙学距离上传播时的偏振角。使用现有的紫外偏振数据，这些来源，我们得到一个新的约束的产品的光子-ALP耦合$g_{aγ}$倍$B$。我们发现$g_{aγ} B \lesssim 10^{-11}$ GeV $^{-1}$ nG的超轻ALP与$m_a \lesssim 10^{-15}$ eV。我们比较我们的新的约束与文献中存在的，我们评论可能的改进与观察更多的来源。
2012-04-25 astro-ph.HE hep-ph
The Mysterious Bursts observed by Telescope Array and Axion Quark Nuggets
望远镜阵列（TA）实验记录了\cite{Abbasi:2017rvx,Okuda_2019}几次短时间的空气簇射事件。这些爆发与传统的单一阵雨非常不同，并且被发现与闪电密切相关。我们认为这些爆发代表了暗物质湮灭事件在所谓的轴子夸克块金（AQN）模型中的直接表现，该模型最初是为了完全不同的目的而发明的，以解释宇宙中暗组分和可见组分之间的相似性，即没有任何拟合参数的$Ω_{\rm DM}\sim Ω_{\rm visible}$。我们支持这一建议，证明观测\cite{Abbasi:2017rvx,Okuda_2019}，包括出现的频率，时间和空间分布，强度，和其他相关的观测值很好地匹配的发射功能的AQN在大气中传播的雷暴。我们建议测试这些想法，通过重新分析现有的数据，通过增加截止时间尺度$Δt=1$毫秒的突发。我们还建议通过分析与适当的次声和地震仪器的相关性来测试这一建议。我们还建议搜索频率为$ν\in (3-300)$ MHz的无线电信号，它必须与突发同步。
2020-12-17 astro-ph.EP astro-ph.HE hep-ph
The radio telescope search for the resonant conversion of cold dark matter axions from the magnetized astrophysical sources
研究了在天体物理源强磁场（如中子星磁层中的磁场）存在下，冷暗物质（CDM）轴子绝热共振转换为光子的条件。我们证明了即将到来的射电望远镜，如SKA（平方公里阵列）可以探测这些光子信号的CDM轴子的可能性。
2018-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Radio Signals from Axion Dark Matter Conversion in Neutron Star Magnetospheres
我们表明，轴子暗物质（DM）可以通过从中子星发射的窄无线电线检测。中子星的磁层拥有一个强大的磁场和等离子体频率，该频率朝着中子星表面增加。当轴子穿过磁层时，它们可以在等离子体频率等于轴子质量的半径附近的狭窄区域内共振转换为无线电光子。信号的带宽由远离中子星的小DM速度色散设定。我们解决了轴子光子混合方程，包括磁化等离子体和相关的各向异性介电张量的全面处理，以获得转换概率。我们讨论了可能的中子星目标，以及它们如何探测质量范围为~0.2-40 $μ$ eV的QCD轴子参数空间。
2018-04-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Pulsar Nulling and Vacuum Radio Emission from Axion Clouds
本文研究脉冲星极盖周围引力束缚轴子云与磁层电动力学的耦合，说明轻轴子可导致周期性射电消零，而较重轴子可通过真空非相干振荡产生窄射电谱线。
2024-09-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Green Bank and Effelsberg Radio Telescope Searches for Axion Dark Matter Conversion in Neutron Star Magnetospheres
在中子星周围的强磁场中，轴子暗物质（DM）可以转化为射频电磁辐射。这样一个过程的无线电特征将是一个超窄的光谱峰值，其频率由轴子粒子的质量决定。我们分析了我们从罗伯特·C. Byrd Green Bank望远镜在L波段，Effelsberg 100米望远镜在L波段和S波段，从一些来源，包括银河系的银河系中心和附近孤立的中子星RX J0720.4-3125和RX J0806.4-4123，预计将产生明亮的轴子-光子转换信号。我们没有发现轴子DM的证据，并能够设置一些最强的约束，到目前为止，在高度积极的质量范围之间的~5-11 $μ$ eV的轴子DM的存在。
2020-03-31 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Detecting Axion Dark Matter with Radio Lines from Neutron Star Populations
有人认为，射电望远镜可能对轴子暗物质敏感，轴子暗物质在中子星周围的磁层中共振转换为射电光子。在这项工作中，我们仔细研究这种可能性，通过计算的辐射功率和预测的灵敏度轴子暗物质转换在天体物理系统，如星系和球状星团内的NS合奏。我们使用人口合成和演化模型来描述这些系统中的NS的空间分布和NS属性的分布。聚焦于三个具体的目标来说明，银河系的银河系中心，人马座矮星系中的球状星团M54和仙女座星系，我们表明，用绿岸望远镜和未来的平方公里阵列等望远镜进行的窄带射电观测可能能够探测质量超过大约两个数量级的量子色动力学轴子，从$μ$ eV的几分之一开始。
2018-11-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Axion Production in Pulsar Magnetosphere Gaps
脉冲星磁层允许非定常的真空间隙，其特征在于非零的${\bf{E}} \cdot {\bf{B}}$。真空间隙在等离子体产生和电磁波发射中起着重要作用。我们表明，这些差距产生的轴子的能量是由间隙振荡频率。在间隙中产生的轴子密度可以比周围的暗物质密度大几个数量级。在强脉冲星磁场中，这些轴子的一小部分可能转化为光子，从而产生宽带无线电信号。我们表明，用射电望远镜（FAST）和干涉仪（SKA）对附近的恒星进行专门的观测，可以探测比当前天体物理界低几个数量级的轴子-光子耦合。
2021-05-20 astro-ph.HE hep-ph
Stimulated axion decay in superradiant clouds around primordial black holes
超辐射不稳定性会导致旋转黑洞周围产生极密集的轴子云。我们发现，尽管量子色动力学轴子的自发衰变到光子对的寿命很长，受激衰变成为显着的最小轴子密度以上，并导致非常明亮的激光。轴子质量$μ\gtrsim 10^{-8}\ \mathrm{eV}$可以达到激光阈值，这意味着旋转的原始黑洞周围的超辐射不稳定性与质量$\lesssim 0.01M_\odot$。虽然后者在形成时预计是不旋转的，但旋转的黑洞群可能是随后合并的结果。我们进一步表明，激光可以淬灭的Schwinger对生产，产生一个临界的电子-正电子等离子体的轴子云。然而，一旦湮灭使等离子体密度充分降低，激光就可以重新开始，导致多次激光爆发，直到黑洞旋转到足以消除超辐射不稳定性。特别是，质量为$\sim 10^{-5}\ \mathrm{eV}$的轴子和质量为$\sim 10^{24}$ kg的原始黑洞（这可以解释宇宙中所有的暗物质）会导致GHz射频范围内的毫秒爆发，峰值亮度为$\sim 10^{42}$ erg/s，这表明可能与观测到的快速射电暴有关。
2018-06-12 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
FRBs and dark matter axions
我们提出了一个快速射电暴（FRB）的起源模型：当中子星与暗物质轴子星碰撞时，中子星大气中的电子发射出FRB。考虑到中子星的潮汐力，我们重新检验了这个模型。轴子星被这些力扭曲，当它们靠近中子星时，就变成了长棍。虽然潮汐力相当扭曲的轴子星，我们的模型仍然是与目前的观察。我们解释了我们的模型的一个显着特点，FRB不是宽带，但窄带。我们还发现，当轴子星与双星中子星碰撞时，可能会产生双分量FRB。FRB最常出现在星系的中心，因为暗物质集中在中心。
2015-12-19 astro-ph.HE hep-ph
Searching for axion dark matter with MeerKAT Radio Telescope
本文利用MeerKAT射电望远镜对孤立中子星J0806.4-4123进行10小时观测，通过搜寻轴子暗物质在磁层中转化为光子的窄谱信号，在3.18-4.35 μeV质量范围内对轴子Primakoff耦合给出迄今最强限制。
2023-10-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Radio signatures from encounters between Neutron Stars and QCD-Axion Minihalos around Primordial Black Holes
由于轴子与标准模型粒子的相互作用非常弱，因此探索QCD轴子暗物质（DM）假说极具挑战性。我们提出了一种新的途径来测试的QCD轴子DM通过瞬态无线电签名之间的遭遇来自中子星（NS）和轴子迷你晕周围的原始黑洞（PBH）。我们考虑一个一般的QCD轴子的情况下，PQ对称性破缺发生之前（或期间）的通货膨胀共存的一小部分DM的形式PBH。黑洞周围将出现典型的秒差距尺度的轴子微晕。迷你晕中的轴子密度可能远高于局部DM密度，而这些致密天体在今天银河系中的存在为检验轴子DM假说提供了一个新的机会。我们研究了银河系中小晕质量分布的演化，并估计了NS和装饰PBH之间的相遇率。我们发现，遇到引起的瞬态线状发射的射频光子产生的共振轴子光子转换在NS磁层和特征信号可以检测到与当前和未来的射电望远镜的灵敏度。因此，深入研究这些信号的搜索策略将为QCD轴子的探测提供新的途径。
2021-09-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Resonant axion-plasmon conversion in neutron star magnetospheres
本研究探讨磁星磁层中类似中微子MSW效应的共振轴子-等离子体激元转换对轴子-光子转换射电信号的影响，发现其会降低光子通量和望远镜灵敏度，需重新评估实验约束并改进探测策略。
2025-02-18 astro-ph.HE hep-ph physics.plasm-ph
Adiabatic Axion-Photon Mixing Near Neutron Stars
本文研究了强磁场中子星表面附近的绝热轴子-光子相空间演化，首次量化了高耦合下的射电通量特性，发现先前对射电通量抑制的处理过于保守，且该抑制在针对中子星群体的射电观测中可被大幅规避。
2024-01-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Neutron star -- axion star collisions in the light of multi-messenger astronomy
由于轴子满足冷暗物质的观测要求，并且在理论上有很好的动机，因此它越来越被看好作为星系中暗物质的候选粒子。轴子场的波动会产生稳定的局部超密度，称为轴子星，对于最大质量、最紧凑的情况，它们是潜在的中子星模仿者。原则上，没有基本的论据反对GW 170817/GRB 170817 A/AT 2017 gfo的多信使观测结果来自一颗中子星与一颗中子星模仿者的合并，而不是来自一颗双星中子星。为了限制这种可能性并更好地理解中子星-轴子星（NSAS）合并的天体物理特征，我们在这项工作中提出了一个基于全三维数值相对论模拟的NSAS合并的详细例子，并概述了许多潜在的可观测量-从引力波，光学和近红外电磁信号，无线电耀斑，快速射电暴，伽马射线暴和中微子发射。我们讨论了各个通道，并估计距离当前和未来的天文台可能能够检测到这样的NSAS合并。这样的信号可以限制未知的轴子质量及其与标准重子物质的耦合，从而增强我们对宇宙暗物质部分的理解。
2018-08-14 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Axion dark matter-induced echo of supernova remnants
轴子是理论上有希望的暗物质候选者。在存在来自明亮天体物理源的射频辐射的情况下，非相对论性DM轴子可以经历受激衰变为两个几乎背靠背的光子，这意味着明亮的无线电波源将在几乎完全相反的空间方向上具有反像（“盖真夏因”）。反像将在光谱上与背景不同，采取以$ν= m_a/4π$为中心的窄射电线的形式，其宽度由DM晕$Δν/ν\sim 10^{-3}$中的多普勒展宽确定。在这项工作中，我们表明，轴子衰变引起的超新星遗迹的回声可能是足够明亮，可以检测到。他们的非检测可能能够设置最强的限制轴子DM迄今为止在$\sim 1-10 \, μ$ eV质量范围内，有差距的覆盖范围从现有的实验。
2022-03-24 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Can the gamma-ray bursts travelling through the interstellar space be explained without invoking the drastic assumption of Lorentz invariance violation?
实验观测表明，伽马射线暴（GRB）和高能中微子暴可能以不同的速度传播，通常延迟数小时或数天。我们讨论了伽玛射线暴延迟的两种可能的解释：光在星际介质中的光的色散和由于量子引力涨落导致的洛伦兹不变性的破坏。在其他几种介质中，我们考虑了光在轴子等离子体中的色散，首次从量子场论出发得到了轴子等离子体的频率和色散关系。我们发现，从观测推断的轴子密度太低，无法产生观测到的GRB延迟。然而，一个更精确的估计的空间分布的轴子需要一个结论性的结果。其他已知的介质也无法解释伽玛射线暴的延迟，尽管在延迟的观测中仍然存在不确定性。根据洛伦兹不变性破坏和修正色散关系的解释有其自身的问题：由于色散关系的修正不应该依赖于粒子类型，光子和中微子之间的延迟很难解释。因此，这两种解释都不足以解释观察结果。我们得出结论，这两种解释之间的一个关键区别是辐射的传播速度的频率依赖性：在色散等离子体中，群速度随着频率的增加而增加，而洛伦兹不变性破坏意味着在较高的频率下速度较低。未来的实验将解决伽玛射线暴的两种频率依赖性中的哪一种实际上是这种情况。
2021-01-14 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Reappraisal of the Constraints on Heavy Axion-like Particles from Gamma-Ray Bursts
Washington University（华盛顿大学）；Johannes Gutenberg-Universität Mainz（美因茨约翰内斯古腾堡大学）；SISSA, International School for Advanced Studies（国际高等研究学院）；IFPU, Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）；INFN, Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；University of Johannesburg（约翰内斯堡大学）；The George Washington University（乔治华盛顿大学）
该研究利用伽马射线暴重新评估重类轴子粒子与光子耦合的约束，考虑不同能量注入情景下的产生率，更新能量损失界限，指出特定区域ALP产生能形成次级火球，可借此用X射线等望远镜间接探测，未来灵敏度有望约束新参数空间。
2026-07-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraints on Axion-Photon Mixing from Fast Radio Burst Dispersion Measures
Vellore Institute of Technology（维洛尔理工学院）
通过分析快速射电暴的色散测量，限制了轴子-光子混合的参数，探讨了高磁场中子星作为FRB起源的可能性。
2026-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
Extraterrestrial Axion Search with the Breakthrough Listen Galactic Center Survey
在中子星的磁层中，轴子暗物质（DM）可以有效地转化为光子，产生近单色的射电辐射。当由底层电荷分布引起的等离子体频率与轴子质量近似匹配时，这个过程被共振触发。我们寻找证据，这一过程中使用档案绿岸望远镜收集的数据在调查中的银河系中心的C波段的突破听项目。虽然突破聆听的目标是在无线电波段找到外星生命的签名，但我们表明，他们的银河系中心区域的高频分辨率光谱数据非常适合搜索银河系内部pc中NS群体产生的轴子-光子跃迁。我们使用数据驱动的模型来捕获星系内部NS的分布和属性，并使用最先进的射线追踪模拟计算每个NS的预期无线电通量。我们没有发现任何证据的轴子DM和设置领先的轴子光子耦合的限制，排除值下降到$g_{a γγ} \sim 10^{-11}$ GeV $^{-1}$的DM轴子的质量在15和35 $μ$ eV之间。
2022-02-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
From gamma-ray bursts to fast radio bursts
伽马射线暴天文学领域在走向成熟之前，可以说经历了30年的成长阵痛。对于快速射电暴天文学的青少年领域，可以吸取哪些发展经验教训？
2018-11-01 astro-ph.HE
The Sun as a target for axion dark matter detection
提出探测暗物质轴子在太阳磁场中转换产生的射电辐射策略，证明近未来低频射电望远镜可触及质量 $m_a\lesssim 10^{-6}$ eV 的未探索参数空间。
2024-06-05 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Looking in the axion mirror: An all-sky analysis of stimulated decay
本研究分析轴子暗物质受激衰变产生的全天回波图像，利用多类天体作为激发辐射源构建信号模板，预测多款现有射电望远镜可无需新增硬件，在执行原有任务的同时开展有竞争力的轴子探测实验。
2023-10-05 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
X-ray and Radio Bursts from the Magnetar 1E1547.0-5408
我们报告同时无线电和X射线观测的无线电发射磁星1E1547.0-5408 2009年1月25日和2月3日，与64米帕克斯射电望远镜和钱德拉和XMM-牛顿X射线天文台。磁星在一段强烈的X射线爆发活动和增强的X射线发射期间被观察到。我们在这里报告的两个无线电爆发的检测1E1547.0-5408，让人想起快速射电暴（FRB）。其中一个射电爆发被一个明亮的类SGR X射线爆发提前了约1秒（约为脉冲星自转周期的一半），导致F_radio/F_X ~ 10^-9。在观测期间没有检测到无线电脉动，显示FRB样无线电爆发，而在以前的无线电观测中检测到了它们。我们还发现，这两个无线电爆发既不与后者的无线电脉动，也不与X射线脉冲轮廓的峰值（相移~0.2）。比较这些FRB样爆发的光度和SGR 1935 +2154报道的那些，我们发现，在银河系中的磁星爆发的射电效率和/或光度的宽范围可能弥合“普通”脉冲星射电爆发和河外FRB现象之间的差距。
2020-11-12 astro-ph.HE
Axion-Photon Conversion Signals from Neutron Stars with Spacetime Curvature Accounted for in the Magnetosphere Model
本研究将时空曲率纳入中子星 Goldreich-Julian 磁层模型，量化其对轴子共振转换射电信号的影响，发现高质量中子星可使辐射功率预测平均改变22%–37%。
2025-03-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Fast Radio Bursts from reconnection events in magnetar magnetospheres
Lyutikov（2002年）预测“软伽马射线中继器（SGR）在爆发活动期间的无线电发射”。在时间上与银河系磁星SGR 1935+2154的高能量爆发重合的Mega-Jansky射电爆发的检测证实了这一预测。这个射电事件与快速射电暴（FRB）的相似性表明FRB是在磁星磁层内产生的。我们证明了SGR 1935+2154满足先前推导出的对FRB轨迹处物理参数的约束。相干射电辐射产生于磁层内部的$r< 100 R_{\rm NS}$。无线电发射是由尚未确认的等离子体发射过程产生的，发生在重连事件的初始阶段。
2020-05-12 astro-ph.HE
Identifying axion conversion in compact star magnetospheres with radio-wave polarization signatures
本研究通过射线追踪方法计算中子星磁层中轴子转换产生的射电信号（AIRSs）的偏振特性，发现其具有窄带宽和独特偏振特征，可用于识别轴子转换信号。
2023-10-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Unexpected emission pattern adds to the enigma of fast radio bursts
对来自银河系以外的毫秒长的射电爆发的观测揭示了一种大约16天周期的重复模式-这一发现增加了这些爆发起源的谜团。
2020-11-06 astro-ph.HE
A search for hard X-ray bursts occurring simultaneously to fast radio bursts in the repeating FRB 121102
快速射电暴（FRB）的性质目前还不清楚。重复FRB提供比非重复FRB更好的机会，因为它们的同时多波长对应物可以被识别。FRB的磁星耀斑模型是最有前途的模型之一，它除了预测射电爆发外，还预测高能辐射。为了研究这种可能性，我们利用BAT的arcmin水平空间分辨率和宽视场，在所有Swift/BAT事件模式数据中寻找同时和准同时的短期硬X射线爆发，这些数据覆盖了在重复的FRB 121102中报告检测到快速射电暴的时期。我们没有发现任何显著的硬X射线爆发，同时发生的无线电爆发。我们还研究了与这些射电爆发准同时发生的潜在短X射线爆发（发生时间从数百秒到数千秒不等），并得出结论，即使是最好的候选者也与背景波动一致。因此，我们的调查得出结论，没有硬X射线爆发检测斯威夫特/BAT发生在同一时间或准同时与这些快速射电暴在重复FRB 121102。
2020-12-28 astro-ph.HE
The Physical Mechanisms of Fast Radio Bursts
快速射电暴是无线电天空中普遍存在的神秘的毫秒级瞬变现象。近年来数据的快速积累促进了对这些事件的潜在物理机制的理解。从伽马射线暴和射电望远镜等邻近领域获得的知识也提供了见解。在这里，我回顾了在这个快速发展的领域的发展。两个通用类别的辐射模型调用无论是磁层的紧凑的对象（中子星或黑洞）或相对论冲击从这样的对象发射了很多争论。最近探测到的银河系快速射电暴与软伽马射线中继器有关，这表明磁星发动机至少可以产生一些，甚至可能是所有的快速射电暴。其他可以产生快速射电暴的发动机不是必需的，但也不是不可能的。
2020-11-06 astro-ph.HE
Constraints on millicharged dark matter and axion-like particles from timing of radio waves
利用脉冲星计时和快速射电暴观测，我们推导出了关于毫荷电暗物质和超轻类轴子粒子的新约束。毫荷电的暗物质以类似于自由电子的方式影响无线电脉冲到达时间的色散度量。另一方面，光伪标暗物质会导致无线电信号的偏振角振荡。我们表明，当前和未来的数据可以在这两种情况下设置强约束。对于电荷为$εe$的暗物质粒子，这些约束为$ε/{m_{\rm milli}} \lesssim 10^{-8}{\rm eV}^{-1}$，质量为$m_{\rm milli}\gtrsim 10^{-6}\,$ eV。对于类轴子粒子，信号的分析，从磁共振产生的限制，在轴向耦合的顺序$g/m_a\lesssim 10^{-13} {\rm GeV}^{-1}/(10^{-22}{\rm eV})$。如果组分的能量密度$ρ$是总暗物质能量密度$ρ_{\rm dm}$的一小部分，则两个边界的尺度都是$(ρ/ρ_{\rm dm})^{1/2}$。我们做了一个详细的研究，这两个影响使用的数据从两个样本的恒星在星系和球状星团，以及数据从FRB 121102和PSR J0437 $-$ 4715。我们表明，在这两种情况下，实际的脉冲星数据约束这些模型的参数空间的一个新的区域，并将改善与未来的脉冲星定时观测。
2019-08-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Collision between Neutron Stars and Asteroids as a Mechanism for Fast Radio Bursts
快速射电暴是在$\sim 1.4$ GHz频段探测到的一种新的射电瞬变源，具有持续时间短、强度高的特点。虽然到目前为止只检测到十个事件，但快速射电暴实际上可能以$\sim 10^{3}$- $10^4~\rm{sky}^{-1}~\rm{day}^{-1}$的速率频繁发生。我们认为，中子星与小行星碰撞可以产生快速射电暴。这个模型可以很自然地解释快速射电暴的毫秒级持续时间。能量学和事件率也可以安全地解释。因此，快速射电暴可能是中子星多面性的一面--小天体碰撞事件，这在以前被认为会导致X射线/伽马射线暴或故障/反故障。
2015-12-21 astro-ph.HE
Radio impulsive events in quiet solar corona and Axion Quark Nugget Dark Matter
Murchison宽场阵列（MWA）在平静的日冕中记录了频率为98、120、132和160 MHz的\cite{Mondal-2020}脉冲无线电事件。我们认为这些射电事件是在轴子夸克块金（AQN）框架下暗物质湮灭事件的直接表现。\cite{Zhitnitsky:2017rop,Raza:2018gpb}认为，在平静的日冕中的AQN湮灭事件可以用Parker \cite{Parker-1983}拍摄的纳米耀斑来识别。我们进一步支持这一说法，通过证明所观察到的脉冲无线电事件\cite{Mondal-2020}，包括它们的出现率，它们的时空分布和它们的能量，是匹配的一般后果AQN湮灭在安静的日冕。我们建议通过分析不同频段的脉冲无线电事件的相关聚类来测试这一想法。这些相关性用不同频段的无线电事件之间的时间延迟来表示，以秒为单位。我们还对低（80和89 MHz）和高（179，196，217和240 MHz）频段进行了一般性预测，这些频段已被记录，但尚未公布，由\cite{Mondal-2020}。最后，我们建议通过研究MWA无线电信号和太阳轨道器记录的极端紫外光子（又名太阳轨道器）之间可能的互相关来测试我们的提议。“campfires”）。
2020-11-28 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
The nature of fast radio bursts
对快速射电暴源的物理限制很少，因此可行的理论模型很多。然而，没有一个模型可以匹配所有可用的观测特征，这意味着这些射电暴仍然是天体物理学中最神秘的现象之一。
2018-11-01 astro-ph.HE
Millisecond extragalactic radio bursts as magnetar flares
Thornton等人（2013）发现的河外毫秒射电暴的总体特性与我们在Lorimer等人（2007）首次观测到河外毫秒射电暴后提出的假设（即此类事件与磁星的超耀斑有关）相一致。我们还指出，Rubio-Herrera等人（2013）发现的M31的一些多毫秒射电爆发也可能与较弱的磁星爆发有关。
2013-07-18 astro-ph.HE
"Slow" Radio Bursts from Galactic Magnetars?
最近，在银河系磁星SGR J1935+2154的一次X射线爆发中，探测到了一次快速射电暴，FRB 200428。这表明磁星可以制造FRB。另一方面，来自SGR J1935+2154的大多数X射线爆发与FRB无关。FRB-SGR-突发关联的这种罕见性的一个可能原因是FRB发射比SGR突发发射的波束窄得多。如果这样的解释是正确的，那么人们就可以期望在狭窄的发射波束之外的视角探测到射电暴。由于多普勒因子较小，这些“慢”射电暴（SRB）将具有较宽的宽度和较低的通量密度。我们推导出两个“闭合关系”来判断一个长的、亮度较低的射电暴是否是SRB。BSA LPI射电望远镜在SGR J1935+2154上探测到的2.2秒、308 μ ms、111 MHz的射电爆发可能就是这样一个SRB。FAST从同一个源探测到的2-ms，60 mJ/ms微弱爆发也可能是SRB，如果相应的FRB具有窄光谱。如果FRB波束很窄，那么来自银河系磁星的SRB应该比FRB多得多。缺乏从磁星检测到丰富的SRB将不利于所有SGR爆发与窄波束FRB相关的假设。
2020-12-23 astro-ph.HE
