Constraining heavy decaying dark matter with the high energy gamma-ray limits
我们认为衰变的暗物质与质量$10^{7} \lesssim M \lesssim 10^{16}$ GeV，作为超高能（UHE）伽马射线的来源。使用最近的限制UHE伽马射线通量的能量$E_γ> 2 \cdot 10^{14}$ eV，提供了广泛的空气淋浴观测站，我们把限制质量和寿命的暗物质。我们还讨论了EAS-MSU实验探测到的100 PeV光子通量的可能的暗物质衰变起源。
2016-09-21 astro-ph.HE hep-ph
Circularly Polarized Gamma Rays in Effective Dark Matter Theory
利用有效暗物质理论研究了暗物质湮灭产生的环感生圆偏振γ射线。考虑了中性标量和费米子暗物质湮灭为单色双光子和$Z$ -光子终态的情况。为了产生圆偏振不对称性，在具有非零Cutkosky切割的环内，暗物质与标准模型费米子之间的耦合必须违反$P$和$CP$对称性。不对称性可以是相当大的，特别是对于$Z$ -光子终态，对于该终态，可以达到接近$90\%$的不对称性。我们讨论了在未来的伽玛射线偏振测量实验中探测银河系中心暗物质湮灭的伽玛射线通量的圆偏振不对称性的前景。
2019-11-22 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
On the Relevance of Sharp Gamma-Ray Features for Indirect Dark Matter Searches
星系晕中暗物质粒子湮灭产生的伽马射线提供了一种间接探测暗物质的特别有希望的方法。在这里，我们证明了在接近暗物质粒子质量的能量处的明显光谱特征，这是大多数模型的通用预测，可以显着提高伽马射线望远镜对暗物质信号的灵敏度。我们推导出这些功能（包括传统上寻找线信号）的投影限制，并表明它们可以更有效地约束暗物质的性质比模型独立的宽光谱功能预期在较低的能量。
2011-12-02 astro-ph.HE hep-ph
Axion and dark photon limits from Crab Nebula high energy gamma-rays
对蟹状星云宇宙亚PeV伽马射线的观测开启了在数百TeV尺度上测试宇宙射线光子透明度的可能性。假设没有偏离源伽马射线发射由于加速电子逆康普顿散射，更高的事件能量可以扩展新物理的影响的约束;我们考虑伽马射线和轴子/暗光子之间的振荡，加上暗光子暗物质的情况下伽马射线吸收的衰减效应。结合最近的AS $γ$和HAWC亚PeV数据与早期的MAGIC和HEGRA数据，类轴子粒子在$10^{-7}-10^{-6}$ eV质量范围内最受约束，其中耦合$g_{aγ}$被约束为低于${1.8}\times 10^{-10}$ GeV $^{-1}$。相比之下，伽马射线通量衰减由于振荡与暗光子导致一个非常弱的约束的混合参数; $ε\lesssim$ 0.2之间的$10^{-7}$和$10^{-6}$ eV的暗光子质量。来自暗光子暗物质的直接散射将质量在$6$和$400$ eV之间的$ε\lesssim$限制为$ε\lesssim$ 0.01。
2021-02-20 astro-ph.HE hep-ph
Galaxy Clusters and Gamma-Ray Lines: Probing Gravitino Dark Matter with the Fermi LAT
如果暗物质粒子不是完全稳定的，它们的衰变产物可能会在宇宙射线通量中被发现。衰变的暗物质的一个自然候选者是R宇称破坏场景中的引力子。在相关的GeV-TeV能量范围内，费米大面积望远镜（LAT）现在正在以前所未有的精度测量宇宙伽马射线通量。我们使用费米LAT的伽马射线数据来寻找引力子暗物质粒子的特征，集中在伽马射线线和星系团观测。我们的研究结果的衰变长度的下一个最轻的超粒子，这可能是在不久的将来在LHC看到的影响，进行了讨论。
2011-10-28 astro-ph.HE hep-ph
Polarized gamma rays from dark matter annihilations
在本文中，我们探讨了银河系中心暗物质湮灭产生的线偏振伽马射线信号的可能性。考虑中性弱相互作用大质量粒子，极化γ射线信号可以通过具有倒极矩的Majorana费米子的二分量暗物质模型来实现。我们讨论了银河系中心暗物质费米子的自旋排列，并估算了暗物质湮灭中末态电磁辐射的强度和极化率。对于低质量的暗物质，亚GeV能量的光子通量可以在当前X射线偏振仪可检测的水平上偏振。根据末态费米子与DM的质量比，质量阈值处的极化度可以达到$70\%$甚至更高，为我们在未来的伽马射线极化实验中探测暗物质的本质提供了新的工具。
2018-06-28 astro-ph.HE hep-ph
Shedding Light on Dark Matter with Fermi LAT Data on Gamma Rays
费米伽玛射线空间望远镜的LAT仪器收集了银河系中心地区的弥散伽玛射线数据。在本文中，我们认为，它可能能够提供一个明确的证据起源，除了已知的天体物理来源，从暗物质湮灭的晕，独立的质量和其他属性的暗物质粒子。我们还表明，最近发布的高精度数据中纬度地区已经提供了一个上限，虽然仍然是一个薄弱的，作为一个函数的暗物质的质量假设是一个稳定的中性伴子的最小超对称性的暗物质密度分布的尖。
2009-09-08 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic Gamma Ray Constraints on the Indirect Effects of Dark Matter
观测到的高能宇宙线（CR）正电子的异常过剩被广泛讨论作为暗物质（DM）的可能间接证据。然而，任何宇宙正电子的来源都不可避免地是伽马辐射的来源。通过DM粒子衰变（或湮灭）解释CR异常的最小模型依赖性检验与由于在这种过程中伽马过量产生的伽马射线背景有关。在这项工作中，我们施加了一个观测约束伽马射线生产DM。然后，我们研究了在DM衰变到相同的末态费米子的过程中γ产额的可能抑制。这种DM粒子出现在多组分暗原子模型中。还考虑了相互作用顶点对伽玛抑制的影响。没有发现基本的伽马抑制效应。但是，揭示了一些较小的效应。
2020-04-10 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
Galactic center GeV gamma-ray excess from dark matter with gauged lepton numbers
最近在银河系中心附近观测到的过量伽马射线信号表明，暗物质粒子可能会湮灭成带电的费米子，从而产生可观测到的伽马射线。本文考虑轻子暗物质，它通过规范轻子数${\rm U(1)}_{L_μ-L_τ}$的相互作用，湮灭为标准模型轻子$μ^+ μ^-$和$τ^+ τ^-$，并拟合了观测到的过剩。有趣的是，观测到的伽马射线通量的必要湮灭截面与暗物质的遗迹丰度值非常吻合。我们确定的首选参数空间的模型后，采取现有的实验约束的精密测量，包括μ子$(g-2)$，τ衰变，中微子三叉戟生产，暗物质直接检测，大型强子对撞机，LEP实验。
2016-09-19 astro-ph.HE hep-ph
Gamma-rays from Nearby Clusters: Constraints on Selected Decaying Dark Matter Models
最近，费米-LAT合作报告了来自附近星系团的GeV伽马射线通量的上限。出于这些限制，我们研究了相应的约束γ射线发射从两个特定的衰变暗物质模型，一个通过大统一尺度抑制运营商和其他通过R-宇称违反运营商。两者都可以解释e^ \pm的PAMELA和费米LAT过剩。对于GUT衰变的暗物质，来自M49和天炉座星系团的伽马射线，能量在1到10 GeV之间，导致了迄今为止最严格的限制。因此，这种暗物质不符合传统的e^ \pm背景模型。此外，对于任何衰变的暗物质模型，只要采用传统的e^\pm背景模型，费米-LAT e^ \pm过剩和γ射线约束之间可能存在某种张力.尽管如此，大统一体衰变的暗物质仍然可以单独解释PAMELA正电子分数过剩，而不违反伽马射线约束。对于具有R-宇称破坏的引力子暗物质模型，星团观测没有给出严格的约束。这是因为采用了不同的e^ \pm背景，导致相对较轻的暗物质质量在200 GeV左右。
2011-02-24 astro-ph.HE hep-ph
Galactic Center gamma-ray excess from two-Higgs-doublet-portal dark matter
我们考虑一个简单的扩展的II型两希格斯偶极子模型，通过引入一个真正的标量作为候选人的暗物质在目前的宇宙。质量约为$31-40$ GeV的暗物质粒子的主要湮灭模式是形成$b\bar{b}$对，这种湮灭模式适当地解释了观测到的来自银河系中心的伽马射线通量过剩。我们确定的参数区域的模型，可以适合的伽马射线过剩，并满足唯象的约束，如观察到的暗物质遗迹密度和直接暗物质搜索实验的零结果。大部分的参数区域被发现是在未来的直接暗物质探测实验的搜索范围内。
2014-12-25 astro-ph.HE hep-ph
Gamma-Ray Lines from Radiative Dark Matter Decay
暗物质的衰变主要与带电轻子耦合，被认为是宇宙射线望远镜PAMELA和费米LAT观测到的过量高能正电子和电子的可能来源。尽管暗物质本身是电中性的，但暗物质衰变为带电轻子对的树能级衰变一般会引起暗物质在量子能级上的辐射二体衰变。利用亲轻子暗物质衰变的有效理论，我们计算了标量和费米子暗物质粒子的辐射两体衰变率。由于没有单色伽马射线的天体物理来源，在漫射伽马射线光谱中观察到的线将构成这些光子的粒子物理起源的强烈指示。我们估计的伽马射线线的强度，可能存在于几个TeV的能量范围内，如果暗物质衰变解释的轻子宇宙射线异常是正确的，并评论目前和未来的成像切伦科夫望远镜，特别是CTA的观测前景。
2011-03-08 astro-ph.HE hep-ph
Is the gamma-ray emission around the Coma galaxy cluster a dark matter origin?
最近，已经报道了在后发座方向的伽马射线发射，TS值为$\sim 40$。在这项工作中，我们将讨论这种残余发射来自暗物质湮灭的可能性。我们的研究结果表明，后发座区域内的伽马射线辐射也是空间相关的质量分布来自弱引力透镜测量非常好。然而，暗物质模型并没有得到光谱分析结果的支持，也没有受到其他目标观测的约束。根据对后发座区的观测，我们导出了暗物质湮灭截面的上限。
2018-01-05 astro-ph.HE hep-ph
A combined dark matter study of AMS-02 antiprotons and Fermi-LAT gamma rays
宇宙射线的观测是我们银河系中暗物质湮灭的一个敏感的探测器。在这篇文章中，我们提出了AMS-02反质子数据的分析，减少宇宙射线传播的不确定性，同时拟合暗物质和传播参数。结果显示出一个可能的暗示，暗物质指向一个接近热值的湮灭截面。我们调查的兼容性，这个信号与暗物质的银河系中心多余的费米-LAT伽马射线数据的解释，并讨论了暗物质模型的影响。
2017-11-17 astro-ph.HE hep-ph
Multiple Gamma Lines from Semi-Annihilation
来自银河系中心的130 GeV伽马线的费米数据中的提示引发了人们对暗物质潜在伽马线特征的兴趣。基于暗物质湮灭的这条线的解释面临着参数张力，因为它们通常依赖于环抑制截面的大幅增强。在本文中，我们追求另一种可能性，即暗物质伽马线可能产生于多个暗扇区状态之间的“半湮灭”。半湮没反应与一个单一的最终状态光子通常是增强相对于普通湮没成光子对。与湮灭所需的固定质量值相比，半湮灭允许宽范围的暗物质质量，从而打开了解释更高能量下潜在暗物质特征的可能性。半湮灭最惊人的预测是多条伽马线的存在，对于N个暗扇区状态，可能有多达N^3阶的伽马线，从而允许暗扇区光谱。在简并暗物质的最简单情况下，会出现一个确凿的特征，在130 GeV的强半湮灭线将伴随着173 GeV的弱湮灭线。作为原理的证明，我们构造了两个明确的暗物质半湮灭模型，一个基于非阿贝尔矢量暗物质，另一个基于改装瑞利暗物质。
2012-11-09 astro-ph.HE hep-ph
Precision Gamma-Ray Constraints for Sub-GeV Dark Matter Models
间接探测质量低于GeV的暗物质粒子最近受到了极大的关注。未来的星载伽马射线望远镜，包括All-Sky-ASTROGAM、AMEGO和GECCO，将以前所未有的精度探测MeV伽马射线天空，为MeV-GeV质量范围内的粒子暗物质提供令人兴奋的测试。虽然通常假设暗物质只会湮灭成一种标准模型的最终状态，但现实的暗物质模型并非如此。在这项工作中，我们分析了现有的间接检测的限制和发现达到未来的探测器的动机良好的希格斯粒子和矢量门户模型使用我们公开的代码Hazma。特别是，我们展示了如何利用手征微扰理论来计算暗物质的自湮灭截面到含有介子的最终状态，强相互作用的标准模型动力学自由度低于GeV尺度。我们发现，未来的望远镜可以探测比目前受宇宙微波背景、伽马射线和地面观测限制的小几个数量级的暗物质自湮灭截面。
2021-08-24 astro-ph.HE hep-ph
Gamma rays from dark mediators in white dwarfs
我们考虑暗物质$χ$的自湮灭，成为亚稳态介质$Y$，以及它们随后在白矮星内衰变成光子。我们专注于$χ\barχ\rightarrow YY$类型的反应，介质，除了具有有限的衰变寿命在休息$τ_{\rm rest}\lesssim 1$ s，可能会遭受能量损失之前，他们衰变成光子，$Y \rightarrow γγ$在介质中。我们得到衰减的伽马射线的光度所产生的两种效果的组合。使用互补的天体物理测量集冷白矮星在M4球状星团以及直接/间接的暗物质搜索，我们讨论了进一步的限制暗介质寿命。
2018-07-09 astro-ph.HE hep-ph
Vector Fermion-Portal Dark Matter: Direct Detection and Galactic Center Gamma-Ray Excess
我们研究了起源于标准模型的U（1）扩展的中性规范玻色子X作为粒子暗物质的候选者。矢量暗物质通过重费米子介质与标准模型费米子相互作用。这种相互作用在XX到ff的过程中产生了t通道湮灭截面，它在热冻结过程中控制了热遗迹丰度，并在星系晕中产生了可测量的伽马射线通量。对于光矢量暗物质，如果它主要耦合到第三代费米子，这个模型可以解释来自银河系中心的过量伽马射线。我们表明，矢量暗物质的质量为20 ~ 40 GeV，并湮灭到bb和τ的最终状态提供了一个很好的描述所观察到的伽玛射线过剩。参数空间旨在解释伽马射线过剩，也可以提供正确的热遗迹密度，并与来自电弱精密数据，希格斯不可见衰变和对撞机搜索的约束兼容。我们还表明，暗物质耦合到核子的费米子门相互作用是环抑制，只有助于自旋相关的截面。因此，矢量暗物质可以很容易地摆脱直接探测实验的严格限制。
2014-09-22 astro-ph.HE hep-ph
The gamma-ray spectrum from annihilation of Kaluza-Klein dark matter and its observability
宇宙额外维度理论中最轻的卡鲁扎-克莱因粒子（LKP）是冷暗物质的最佳候选者之一。来自LKP暗物质湮灭的伽马射线谱在LKP质量周围显示出特征峰结构。我们调查了这个峰值结构的可探测性，考虑到不久的将来探测器的能量分辨率，并计算出预期的计数谱的伽马射线信号。为了判断计数谱中是否含有LKP信号，采用χ平方检验。如果没有检测到信号，我们设置一些限制的提升因子，这是一个不确定的因素依赖于子结构的LKP分布在星系晕。探测到这样的峰结构将是暗物质是由LKP构成的决定性证据。
2015-02-09 astro-ph.HE hep-ph
Resonant Annihilation of WIMP Dark Matter for Halo Gamma Ray Signal
本文提出通过共振湮灭机制解释银河晕伽马射线信号，结合模型无关分析和粒子物理模型，调和WIMP暗物质湮灭截面与观测数据之间的矛盾。
2025-12-01 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
Constraining the Milky Way Dark Matter Density Profile with Gamma-Rays with Fermi-LAT
我们研究的费米-LAT仪器上的费米任务，同时约束银河系暗物质密度分布和一些暗物质粒子的属性，作为湮灭截面，质量和分支比到占主导地位的湮灭通道的能力。一个单一的暗物质密度分布通常被认为是确定伽马射线实验的能力，以提取暗物质属性或设置限制。然而，我们对银河系晕的了解还远远不够完善，因此总的来说，所获得的结果过于乐观。在这里，我们研究这些天体物理学的不确定性将有暗物质粒子属性的确定的影响，相反，我们展示了如何伽马射线搜索也可以用来了解银河系晕的结构，作为一种补充工具，其他类型的观测数据，研究引力效应所造成的暗物质的存在。此外，我们还展示了这些结果将如何改善，如果外部信息的湮灭截面和当地的暗物质密度包括和比较我们的结果与数值模拟的预测。
2012-03-01 astro-ph.HE hep-ph
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
Effect of Degenerate Particles on Internal Bremsstrahlung of Majorana Dark Matter
由暗物质的湮灭或衰变引起的伽马射线可能是它的确凿证据。特别是，由马约拉纳内部韧致辐射和真实标量暗物质产生的伽马射线是有希望的，因为它可以是尖锐伽马射线的主要发射。然而，在马约拉纳暗物质的情况下，它的内部韧致辐射的截面不能大到足以通过未来的伽马射线实验观察到，如果所观察到的遗迹密度被假定为热产生的。在本文中，我们引入了一些具有Majorana暗物质的简并粒子，并指出它们导致了截面的增强。结果表明，在不影响遗迹密度的情况下，截面的密度有可能增加一个数量级左右，并将在未来的伽玛射线实验中得到验证，如：伽马400和切伦科夫望远镜阵列（CTA）。此外，还讨论了微扰性、AMS实验对正电子的观测以及直接寻找暗物质的限制。
2015-09-21 astro-ph.HE hep-ph
Neutrino and Gamma-Ray Signatures of Inelastic Dark Matter Annihilating outside Neutron Stars
本研究提出中子星外非弹性暗物质湮灭的新搜寻方案，分析银心中子星族群的相关信号，利用H.E.S.S.观测设置暗物质-核子非弹性截面约束，并预测未来望远镜的探测灵敏度。
2024-04-15 astro-ph.HE hep-ph
Hunting Dark Matter Gamma-Ray Lines with the Fermi LAT
在暗物质粒子的湮灭或衰变中可以产生单色光子。在高能量下，在宇宙伽马射线谱中寻找这样的线特征基本上是无背景的，因为似乎合理的天体物理过程预计不会产生这样的信号。因此，对伽马射线线的观测将是暗物质的“确凿证据”，这使得寻找这种信号特别有吸引力。在不同的暗物质模型预测伽马射线线，局部超对称扩展的标准模型与小R-宇称违反和引力子LSP是特别感兴趣的，因为它提供了一个框架，原始核合成，引力子暗物质和热leptogenesis是自然一致的。利用两年的费米LAT数据，我们提出了一个专门的搜索来自暗物质湮灭或衰变在星系晕的伽马射线线。考虑到完整的探测器响应，并使用分箱的轮廓似然方法，我们搜索显着的线功能在天空的不同区域观察到的扩散通量的能谱。没有证据表明在5西格玛水平的线信号被发现的光子能量在1和300 GeV之间，和保守的界限上的暗物质衰变率和湮灭截面。引力子暗物质的存在下，小的R-宇称破坏的影响进行了讨论，以及我们的结果的影响，在大型强子对撞机上看到长寿命的中性伴子或staus的前景。
2011-05-06 astro-ph.HE hep-ph
Conversions in two-component dark sectors: a phase space level analysis
本文基于Coy暗物质模型研究双组分暗区转换，通过相空间分布数值分析量化其对动力学平衡偏离及遗迹丰度的影响，发现转换可显著改变丰度与伽马射线通量，影响模型唯象学。
2025-02-12 astro-ph.CO hep-ph
Diffuse gamma-ray background and cosmic-ray positrons from annihilating dark matter
我们研究了湮灭暗物质对银河系外弥漫伽马射线背景谱的贡献，其动机是最近观测到的宇宙射线正电子/电子异常。观测到的弥散伽马射线通量对暗物质模型提供了严格的约束，我们给出了暗物质湮灭截面的上界。结果表明，对于有核暗物质晕轮廓的情况，弥散γ射线比来自银河系中心的γ射线给出更严格的束缚。费米卫星将使束缚更强。
2009-07-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Decaying vs Annihilating Dark Matter in Light of a Tentative Gamma-Ray Line
最近报道的费米-LAT数据中γ射线线的初步证据对于确定暗物质的性质具有很大的潜在意义。我们比较了衰变和湮灭暗物质的影响，考虑到从连续伽马射线，反质子通量和形态的过剩的约束。我们发现，希格西诺和维诺暗物质被排除在外，也为非热生产。一般来说，连续伽马射线通量严重限制了湮灭的暗物质。衰变的暗物质与费米-LAT过剩的空间分布的一致性需要银河系中心附近的暗物质密度的增强。
2014-01-14 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Cosmic Ray-Dark Matter Scattering: a New Signature of (Asymmetric) Dark Matter in the Gamma Ray Sky
我们考虑了银河宇宙射线电子和质子在末态光子辐射下被暗物质散射的过程。这一过程为用伽马射线寻找银河系暗物质提供了一种新的方法。我们认为，对于一个通用的弱相互作用的大质量粒子，如共同湮灭或速度依赖的横截面的影响，伽马射线发射的宇宙射线散射的暗物质通常小于从暗物质对湮灭。然而，如果暗物质粒子不能成对湮灭，例如在非对称暗物质场景中的情况，则具有终态光子发射的宇宙射线散射提供了一个独特的窗口来检测来自暗物质的伽马射线信号。我们估计预期的通量水平和它的光谱特征为一个通用的超对称设置，我们还讨论了偶极和发光的暗物质。我们表明，在某些情况下，伽马射线发射可能是大到足以检测到的费米大面积望远镜。
2011-08-17 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Polynomial Spectrum of Gamma Ray from Dark Matter
在这项研究中，我们提出了一些一般的特点，伽玛射线光谱的暗物质。我们发现，具有尖锐特征的光谱可以出现在广泛的一类暗物质模型中，并模仿伽马线信号。如果所有其他的物理自由度都是重的或有效地解耦的，那么由暗物质衰变或湮灭产生的伽马射线通常会具有多项式型光谱或具有正指数的幂律。我们说明了我们的研究结果在一个模型独立的框架与通用运动学分析。类似的结果也适用于宇宙射线或中微子的情况。
2017-11-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Highlights on gamma rays, neutrinos and antiprotons from TeV Dark Matter
结果表明，HESS观测到的J1745-290银河中心源的γ射线通量与暗物质湮灭为标准模型粒子产生的次级γ射线光子以及简单的幂律背景很好地拟合。本文还分析了这种暗物质源的中微子流。给出了50 TeV暗物质湮灭为W+W规范玻色子的主要结果和反质子的初步结果。
2014-12-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gamma-ray triangles: a possible signature of asymmetric dark matter in indirect searches
本文介绍了一种新的γ射线谱特征，我们称之为γ射线三角形。这种光谱特征出现在暗物质通过手征相互作用自我湮灭成两个狄拉克费米子，随后在飞行中衰变成另一个费米子和一个光子的情况下。由此产生的光子光谱类似于一个尖锐的三角形，可以很容易地在伽马射线天空中寻找。使用Fermi-LAT和HESS的数据仪器，我们没有发现这样的光谱特征的证据，因此设置相应的湮没截面强上限。产生伽马射线三角形的一个具体实现方案包括一个不对称的暗物质模型，其中暗物质粒子携带轻子数。我们明确地表明，这类模型可以导致强烈的伽马射线光谱特征，可能在即将到来的伽马射线望远镜的范围内，打开一个新的窗口，通过间接搜索探索非对称暗物质。
2016-11-12 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Bright gamma-ray Galactic Center excess and dark dwarfs: Strong tension for dark matter annihilation despite Milky Way halo profile
我们将银河系暗物质晕轮廓的不确定性，以及在暗物质湮灭模型的费米伽马射线太空望远镜检测到的银河系中心扩展伽马射线过剩（GCE）的弥漫伽马射线发射的不确定性的会计。当包括这些未知量时，粒子湮灭率和质量的范围扩大。然而，两个最精确的经验测定银河系晕的局部密度和密度分布离开信号区域是在相当大的张力与暗物质湮灭搜索从合并矮星系分析单通道暗物质湮灭模型。GCE和矮星的张力可以得到缓解，如果：一，晕是非常高度集中或强烈收缩;二，暗物质湮灭信号区分矮星和GC;或，三，本地恒星密度的措施被发现是显着较低的，从最近的恒星计数，增加当地的暗物质密度。
2016-04-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Updated CMB, X- and gamma-ray constraints on majoron dark matter
majoron提供了一个有吸引力的暗物质候选者，直接与负责自发中微子质量产生的机制在标准模型框架内。在这里，我们更新的宇宙学和天体物理学的限制majoron暗物质来自宇宙微波背景（CMB）和各种X-和伽马射线观测。
2013-09-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gamma-ray Constraints on Hadronic and Leptonic Activities of Decaying Dark Matter
虽然PAMELA和Fermi报告的宇宙射线电子和正电子的过剩可以用暗物质主要衰变为带电轻子来解释，但这并不一定意味着暗物质不应该有任何强子衰变模式。为了量化允许的强子活动，我们推导出的限制暗物质衰变到WW，ZZ，hh，qqbar和gg使用费米和HESS的γ射线数据。我们还得到了轻子e+e-，mu+mu-和tau+tau-最终状态的γ射线约束。我们发现，暗物质必须主要衰变为μ + μ-或τ + τ-，以同时解释报告的过剩，并满足所有的伽马射线约束。
2009-12-28 astro-ph.HE hep-ph hep-th
Solar Gamma Ray Constraints on Dark Matter Annihilation to Secluded Mediators
我们认为间接检测的暗物质是在太阳中捕获，随后湮灭的长寿暗介质。如果这些介质在衰变之前逃离太阳，它们可以通过介质直接衰变为光子或通过介质衰变产物的韧致辐射和强子化产生引人注目的伽马射线信号。使用最近的测量从HAWC天文台，我们确定模型独立的限制重暗物质的数量级更强大的比直接检测实验，自旋相关和自旋无关的散射。我们还考虑了一个很好的动机模型，其中费米暗物质湮灭暗光子。对于这样一个现实的情况下，太阳伽马射线约束的强度降低，相比理想的情况下，因为暗物质捕获截面和介质寿命相关。尽管如此，太阳伽马射线的约束使我们能够排除以前不受约束的暗光子参数空间的区域。
2021-09-19 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Extracting limits on Dark Matter annihilation from gamma-ray observations towards dwarf spheroidal galaxies
矮球状星系是暗物质占主导地位的天体之一，这使得它们成为寻找暗物质湮灭信号的一系列目标。伽马射线天文学的最新发展，最重要的是费米-LAT仪器的发射，使这些目标受到关注。然而，没有明确的过量伽马射线已被证实从这些目标，导致一些最严格的限制暗物质湮灭从间接搜索。在从矮球状星系中提取极限时，适当地考虑所有相关的不确定性是非常重要的。这些问题包括矮椭球体的暗物质分布特性和其背景的不确定性。我们重新审视了暗物质湮灭的极限，从伽玛射线研究一组附近的矮球状星系，我们有很好的理解，在暗物质分布的不确定性。对于这些目标，我们执行和比较结果的替代方法提取的背景伽马射线通量。这提供了一种方法来区分暗物质湮灭目标，那些可以给出强大的约束。最后，我们提出了我们最严格的限制暗物质湮灭，这只来自目标，确保准确理解的伽马射线背景和暗物质分布的不确定性。
2012-11-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Implications of a 130 GeV Gamma-Ray Line for Dark Matter
费米伽马射线太空望远镜的数据中，最近有报道称在~130 GeV处有伽马射线线特征，这引起了人们对暗物质粒子湮灭模型的极大兴趣，在该模型中，暗物质截面相当大，最终状态包括光子。在这篇文章中，我们采取了一个模型无关的方法，并讨论了一些可能的暗物质候选人，可能会产生这样的功能。虽然我们确定了几种可能导致这种伽马射线线的情况，但这些模型都受到相当大的限制。特别是，可行的模型需要大的耦合（g>1-3），和额外的带电粒子的质量范围约为130-200 GeV。此外，来自银河系中心的较低能量伽马射线约束迫使我们考虑这样的场景，即暗物质在早期宇宙中通过速度抑制过程湮灭，或者最终产生相对较少的伽马射线（如电子，μ子或中微子）。这些结论的一个例外可以在模型中找到，其中暗物质湮灭到重的中间态，这些中间态衰变为光子，产生线状伽马射线光谱。
2012-07-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
Flavored Dark Matter and the Galactic Center Gamma-Ray Excess
热遗迹暗物质粒子的质量为31-40 GeV，主要湮灭为底夸克，已被证明可以很好地描述从银河系中心观测到的过量伽马射线。flavorite暗物质提供了一个动机良好的框架，在这个框架中，暗物质可以以一种味道安全的方式与底夸克发生主要的耦合。我们提出了一个现象学上可行的底部味暗物质的模型，可以解释的光谱形状和正常化的伽马射线过剩，同时自然抑制弹性散射截面探测直接检测实验。这个模型将在LUX增加曝光和即将到来的大型强子对撞机（LHC）的高能量运行数据的情况下进行最终测试。
2014-04-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
130 GeV Fermi gamma-ray line from dark matter decay
在对Fermi-LAT数据进行初步分析的基础上得到的130 GeV γ射线谱线，在常规的MSSM框架下很难用暗物质湮灭解释。我们指出，它可以很好地解释与两个体衰变的标量暗物质（$\tildeϕ_{\rm DM}\rightarrowγγ$）的第6维运营商抑制的质量的大统一尺度（$\sim 10^{16}$ GeV），${\cal L}\supset|\tildeϕ_{\rm DM}|^2F_{μν}F^{μν}/M_{\rm GUT}^2$，其中的标量暗物质$\tildeϕ_{\rm DM}$开发TeV规模的真空期望值。我们提出了一个可行的模型解释130 GeV的伽马射线线。
2013-01-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
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
Dual MeV Gamma-Ray and Dark Matter Observatory -- GRAMS Project
GRAMS（伽马射线和反物质调查）是一个新的项目，可以同时针对天体物理观测与MeV伽马射线和间接暗物质搜索与反物质。GRAMS仪器设计有一个高性价比的大型LArTPC（液体氩时间投影室）探测器，周围有塑料散热器。在MeV能量的天体物理观测尚未得到很好的探索（所谓的“MeV间隙”）和GRAMS可以提高灵敏度超过一个数量级相比，以前的实验。GRAMS主要关注MeV伽马射线观测，同时也优化了宇宙射线反物质调查，以间接寻找暗物质。特别是，低能量的反氘核将提供一个基本上没有背景的暗物质特征。GRAMS将是一个新一代的实验，超越目前的GAPS（通用反粒子光谱仪）项目的反物质调查。
2019-12-05 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
Simplified Dark Matter Models for the Galactic Center Gamma-Ray Excess
从银河系中心周围的区域观察到的伽马射线过剩的动机，我们探索粒子暗物质模型，可能占频谱和归一化的信号。采取模型独立的方法，我们认为一个详尽的列表的树级图的暗物质湮灭，并确定可以解释所观察到的伽马射线发射，同时预测热遗迹丰度等于测得的宇宙学暗物质密度。我们确定了各种各样的模型，可以满足这些标准，而不与现有的直接检测实验或大型强子对撞机（LHC）的约束冲突。在不久的将来的暗物质实验和/或即将到来的14 TeV LHC检测的前景显得相当有希望。
2015-06-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Are Lines From Unassociated Gamma-Ray Sources Evidence For Dark Matter Annihilation?
最近，有人指出，存在着一群在其他波长上没有关联的伽马射线源，它们在大约111和129 GeV的能量上表现出与单能线一致的光谱特征。鉴于最近有证据表明内星系也有类似的伽马射线线，我们很容易将这些无关的射线源解释为附近的暗物质暗晕，这些暗物质是由正在进行的湮灭提供动力的。在本文中，我们研究了这些源的光谱、光度和角分布，目的是检验它们实际上是暗物质暗晕的假设。我们发现，12个源包含至少一个预期的线光子，只有2个显示出一个整体的伽马射线谱，这是一致的预测从暗物质湮灭（2FGL J2351.6-7558和2FGL J0555.9-4348）。在扣除10个明显非暗物质来源后，剩下的两个预期线光子的统计意义可以忽略不计。话虽如此，我们不能排除这两个来源中的一个或两个都是暗物质暗晕的可能性;它们的整体光度和银河系纬度分布与暗物质的起源并不矛盾。
2012-08-03 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Probing super-heavy dark matter with ultra-high-energy gamma rays
Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）；INFN - Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）
通过分析超高能伽马射线数据，研究超重暗物质粒子寿命限制，探讨其对暗物质分布模型和观测站接受度的影响。
2026-01-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gamma-ray Limits on Neutrino Lines
暗物质湮灭产生的单色中微子（$χχ\to ν\barν$）总是伴随着由电弱韧致辐射产生的γ射线谱而产生的。因此，这些中微子线不仅可以用中微子探测器来探测，也可以用伽马射线望远镜来间接探测。在这里，我们推导出限制的暗物质湮灭截面到中微子的基础上最近的费米-LAT和HESS数据。我们发现，对于暗物质质量超过200 GeV，伽马射线数据实际上设置了最严格的约束中微子线从暗物质湮灭，因此，上界的暗物质总湮灭截面。此外，我们指出，伽马射线望远镜，不像中微子探测器，有可能区分的最终状态中微子的味道。我们的结果表明，我们已经进入了一个新的时代，伽玛射线望远镜比中微子探测器更敏感的中微子线从暗物质湮灭。
2016-07-05 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
The detectability of dark matter annihilation with Fermi using the anisotropy energy spectrum of the gamma-ray background
大尺度弥散伽马射线背景的各向异性（各向异性能谱）的能量依赖性可以揭示多个源群的存在。湮灭银河系晕子结构中的暗物质可能会引起费米测量的弥散伽马射线发射的各向异性能谱的调制，从而使暗物质信号的检测成为可能。我们确定了暗物质引起的调制的情况下，未解决的耀变体是主要贡献者以上的测量发射~1 GeV的可探测性，并发现在某些情况下，对湮灭截面的顺序的预期值热遗迹暗物质可以产生一个可探测的功能。我们预计，这种技术的灵敏度，以特定的暗物质模型可以提高定制的似然分析方法。
2010-10-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Gamma Ray Constraints on Flavor Violating Asymmetric Dark Matter
我们展示了如何宇宙伽马射线可以用来约束模型的非对称暗物质衰变成轻子对违反风味。首先，我们需要模型来解释PAMELA，FERMI和HESS测量的带电宇宙射线中的异常;执行组合拟合，我们确定暗物质质量和寿命的允许值。对于这些模型，然后，我们确定的约束来自测量的各向同性伽马射线背景费米为一套完整的轻子味违反主模式和DM质量范围从100 GeV到10 TeV。我们发现，费米约束排除味道违反不对称暗物质解释的带电宇宙线异常。
2012-11-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark matter line search using a joint analysis of dwarf galaxies with the Fermi Gamma-ray Space Telescope
我们执行一个联合分析的矮星系数据从费米伽玛射线太空望远镜在寻找暗物质湮灭到伽玛射线线。我们采用了一种新的统计方法，考虑到从一个样本的7个矮星系的单个光子事件的空间和光谱信息。矮星系没有显示出在10 GeV和1 TeV之间的伽马射线线的证据。在130 GeV能量下，双光子末态湮灭截面的上限为3.9（+7.1）（-3.7）x 10^-26 cm ^3/s，其中的误差反映了矮星系内暗物质分布的系统不确定性。
2012-07-19 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Effects of P-wave Annihilation on the Angular Power Spectrum of Extragalactic Gamma-rays from Dark Matter Annihilation
本文提出了一种估算河外伽玛射线角功率谱的形式，该角功率谱是由暗物质湮灭产生的，且具有一般速度依赖的截面。相关的密度和速度分布的暗物质被建模为一个合奏的光滑，普遍的，刚性，不相交的，球形晕的分布和普遍的属性由模拟数据的约束。我们将这种形式应用于具有p波湮灭的暗物质理论，其中相对速度加权湮灭截面为σv=a+ bv ^2。我们确定，如果b/a >> 10^6，这会显著增加伽马射线的功率。p波湮灭对角功率谱的影响与我们探索的粒子物理模型样本非常相似，这表明给定b/a的重要影响在很大程度上取决于宇宙暗物质分布。如果强p波理论中的暗物质遗迹是热产生的，湮灭伽马射线的强度会受到p波的强烈抑制，使它们难以观测。如果观测到与强p波一致的角功率谱，它可能表明早期宇宙中暗物质的非热产生。
2011-06-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
