Very Heavy and Composite Dark Matter: Theory and Experimental Searches
Arthur B. McDonald Canadian Astroparticle Physics Research Institute(阿瑟·B·麦克唐纳加拿大高能粒子物理研究所);Queen’s University(女王大学);Perimeter Institute for Theoretical Physics(基础物理前沿研究所)
本文探讨了远重于弱标度的暗物质的理论和实验研究,包括复合和耗散机制及多散射检测方法。
2026-02-27 hep-ph
Multicomponent multiscatter capture of Dark Matter
近年来,天体物理学物体作为暗物质(DM)探测器的有用性变得越来越明显,特别是考虑到直接探测和粒子产生实验的零结果。被引力捕获在恒星或其他致密天体内部的DM的潜在可观测特征已被用于预测核子-暗物质相互作用截面的严格约束。目前,感兴趣的探针有:在高红移时,第三星族恒星孤立地形成,或者数量很少,在$z\sim 15-40$的非常密集的DM迷你晕中,以及在我们自己的银河系中,中子星,白矮星,褐矮星,系外行星等。它们是文献中所作的单组分俘获的共同假设(即,通过在物体内部具有单一类型的核的多个散射来俘获DM)有效的唯一物体。在本文中,我们提出了一个扩展的形式主义,多组分的对象,并将其应用到流行III星,从而调查的作用,他的捕获率的流行III星。正如预期的那样,我们发现,包含较重的He核导致整体捕获率的提高,进一步提高了Pop III星作为暗物质探针的潜力。
2021-11-03 astro-ph.CO hep-ph
Detecting Composite Dark Matter with Long Range and Contact Interactions in Gas Clouds
冷星际气体云为发现暗物质提供了一种令人兴奋的新方法。它们巨大的体积使它们对最重、最稀薄的暗物质模型的相互作用非常敏感。使用气体云观测,我们推导出重复合暗物质耦合到标准模型的约束,通过一个光暗光子的暗物质高达一千太阳质量。我们发现,气体云也很敏感,非常大的复合暗物质,通过一个固定的接触相互作用截面与核相互作用。我们还研究了接触相互作用模型,并实施多散射和过载分析,以获得从CDMS,CRESST,DAMA,XQC和XENON1T等实验的界限。
2021-06-28 astro-ph.GA hep-ph
Deconstructive Composite Dark Matter Detection
The Arthur B. McDonald Canadian Astroparticle Physics Research Institute, Department of Physics, Engineering Physics, and Astronomy, Queen’s University(阿瑟·B·麦克唐纳加拿大天体粒子物理研究所,女王大学物理、工程物理和天文学系);Perimeter Institute for Theoretical Physics(理论物理珀蒂默研究所);Department of Physics and McDonnell Center for the Space Sciences, Washington University(华盛顿大学物理系和麦克唐纳空间科学中心);The Arthur B. McDonald Canadian Astroparticle Physics Research Institute, Department of Physics McGill University(阿瑟·B·麦克唐纳加拿大天体粒子物理研究所,麦吉尔大学物理系)
本研究探讨了松散束缚复合暗物质在穿过地球时解体并产生级联的探测特征,通过分析地下探测器的信号来识别其参数依赖性及多实验室同时信号的区域。
2026-02-11 hep-ex hep-ph
Bounds on ALP-Mediated Dark Matter Models from Celestial Objects
本文利用中子星等天体中暗物质多重散射捕获及湮灭产生 ALP 的过程,结合 Fermi、H.E.S.S.、IceCube 和 ANTARES 观测约束 ALP 耦合,伽马射线与中微子通道分别探测至约 O(10) 与 O(100) GeV。
2024-10-24 astro-ph.HE hep-ph
Capt'n General: A generalized stellar dark matter capture and heat transport code
Capt 'n General是一个FORTRAN 90独立软件包,可用于计算恒星中暗物质的捕获和热输运。它可以计算捕获率常数,速度和动量相关的DM-核子弹性散射截面,以及非相对论有效算符相互作用。Capt 'n General可以与GAMBIT全球拟合代码库以及恒星演化模拟代码(如MESA)接口。
2021-05-14 hep-ph
The neutrino roof: Single-scatter ceilings in dark matter direct detection
本研究确定暗物质直接探测中单次散射WIMP搜索的截面上限,重新分析多台吨级探测器数据得到不同散射模式下的参数范围,提出大气中微子本底导致的“中微子屋顶”概念,并估算未来大质量探测器的探测可达范围。
2024-06-24 astro-ph.HE hep-ex hep-ph
The Effect of Dark Matter on the First Stars: A New Phase of Stellar Evolution
原恒星晕中的暗物质(DM)可以极大地改变目前第一批恒星形成的理论框架。超对称DM湮灭产生的热量可以压倒任何冷却机制,从而阻碍恒星形成过程,并可能导致新的恒星相。宇宙中形成的第一批恒星可能是“暗星”;即,巨大(大于1天文单位)的氢氦星,由DM湮灭而不是核聚变提供动力。讨论了探测暗星的可能性。
2007-09-14 astro-ph hep-ph
Stellar Wakes from Dark Matter Subhalos
我们提出了一种新的方法,利用恒星运动学数据来检测银河系的暗物质晕中的低质量子结构。通过探测一个通过的暗物质在周围晕星的相空间分布中留下的特征尾迹,我们估计灵敏度下降到晕下质量$\sim 10^7\,M_\odot$或更低。这种subhalos的检测将有暗物质和宇宙学模型的影响,预测修改的晕质量函数在低晕质量。我们开发了一个分析的形式主义描述扰动恒星相空间分布,我们通过模拟证明了使用相空间模型和可能性框架检测subhalos的能力。我们的方法补充了现有的低质量subhalo搜索方法,例如搜索恒星流中的间隙,因为我们可以定位今天的subhalo的位置和速度。
2017-11-09 astro-ph.GA hep-ph
Interpreting the Extremely Diffuse Stellar Distribution of the Nube Galaxy through Fuzzy Dark Matter
本研究通过数值模拟发现,采用与Nube星系动力学质量一致的晕轮廓及质量为$10^{-23}$ eV的模糊暗物质粒子,其动力学加热效应能很好解释该星系极度弥散的恒星分布。
2025-03-06 astro-ph.GA hep-ph
Dark Matter Capture in the First Stars: a Power Source and Limit on Stellar Mass
弱相互作用的大质量粒子的湮灭可以为第一颗恒星(Pop. III)提供重要的热源,可能导致恒星演化的新阶段,称为“暗星”。当包含通过重子散射捕获的暗物质时,取决于暗物质密度和散射截面,来自暗物质湮灭的亮度可能会超过由于聚变引起的亮度。由于捕获而涌入的DM可能因此延长了暗星的寿命。DM光度与爱丁顿光度的比较可能会限制零金属量恒星的质量;在这种情况下,DM将唯一确定第一颗恒星的质量。或者,如果发现足够大质量的第三类恒星,它们可能被用来束缚暗物质的性质。
2008-09-10 astro-ph hep-ph
Impacts of WIMP dark matter upon stellar evolution: main-sequence stars
大量WIMP暗物质的存在对恒星演化模型有着重要的影响。我们提出了一系列详细的网格的WIMP影响恒星模型的主序星,使用DarkStars代码计算。我们描述的恒星结构和主序星演化的变化发生的质量范围从0.3到2.0太阳质量和金属丰度从Z = 0.0003-0.02,作为一个功能的能量注入率的WIMPs。然后,我们继续展示什么样的能量注入率可以获得使用现实的轨道参数的恒星附近的超大质量黑洞,包括详细考虑的暗物质晕速度和密度分布。当恒星遵循椭圆而不是圆形轨道时,捕获和湮灭率会大大提高,导致WIMP湮灭提供的能量是银河系中心恒星氢聚变的100倍。
2008-10-30 astro-ph hep-ph
Comment on the paper "On the correlation between the local dark matter and stellar velocities"
我们简要评论了“关于局部暗物质和恒星速度之间的相关性”(Bozorgnia et al. 2018),该论文旨在测试我们之前关于恒星和暗物质运动学相关性的主张(Herzog-Arbeitman et al. 2017; Necib et al. 2018)。Bozorgnia等人(2018)没有准确地提出这些论文的结论,因此我们在这里澄清它们。
2018-12-10 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
The Galactic potential and dark matter density from angular stellar accelerations
我们提出了一种方法来测量银河系(MW)的潜力,使用的角加速度的恒星聚集测量像盖亚的天体测量。加速度直接探测MW势的梯度,而不是使用恒星速度等间接方法。我们表明,任务结束盖亚恒星加速度数据可用于测量潜在的MW磁盘在约3 $σ$的意义,如果最近的测量太阳加速包括在内,当地的暗物质密度在~2 $σ$的意义。由于探测的意义与观测时间$t$的$t^{5/2}$一样陡峭,未来的测量包括天体测量解决方案中的角加速度可能与盖亚结合,以精确测量局部暗物质密度和密度分布的形状。
2021-03-08 astro-ph.GA hep-ph
Hunt for dark subhalos in the galactic stellar field using computer vision
暗区和可见区之间的非引力相互作用缺乏切实的证据,这就需要探索通过纯引力探测来推断暗物质性质的新途径。特别是,解决暗物质的小尺度分布可能会对其粒子本质产生有价值的新见解,要么证实无碰撞冷暗物质假设的预测,要么支持具有抑制小尺度物质功率谱的模型。在这项工作中,我们提出了一种新的机器学习方法,通过分析银河系的恒星场,最近才映射到足够的覆盖面感谢盖亚任务,约束银河系暗物质subhaloes的丰度。我们的方法是基于卷积神经网络,这是一个强大的工具,用于识别恒星数密度和速度分布矩的空间图中的特征扰动。为了生成训练数据,我们开发了一个强大的和计算效率高的算法,能够生成模拟恒星场从任意底层相空间分布的恒星。通过对合成数据集上的概述方法进行初步研究,我们证明了可以达到(甚至低于)$10^8 M_\odot$的灵敏度。此外,我们的研究结果表明,所提倡的技术的准确性至关重要地取决于映射的恒星的运动学性质,并可以进一步提高它应用到丰富的恒星星族特别是低速色散,如银河系薄盘星。
2021-02-21 astro-ph.GA hep-ph
Constraining Dark Matter properties with the first generation of stars
暗物质(DM)可以被任何恒星的引力场捕获,因为在稠密环境中与核的碰撞可以使DM粒子在恒星表面的逃逸速度($v_{esc}$)以下减速。如果被捕获,DM粒子可以自我湮灭,从而为恒星提供新的能量来源。我们调查这种现象的捕获DM粒子的第一代恒星[人口III(流行III)的明星],通过使用多散射捕获形式主义。Pop III星是特别好的DM捕获者,因为它们形成于DM丰富的环境中,在$~\sim 10^6 M_\odot$ DM小晕的中心,在红移$z\sim 15$。假设DM-质子散射截面($σ)$在当前最深的排斥极限的XENON 1 T实验提供的,我们发现,捕获DM湮灭在Pop III星的核心可以导致,通过爱丁顿限制,在恒星质量的上限,可以低至几个$M_\odot$,如果周围的DM密度($ρ_X$)在Pop III星的位置是足够高的。相反,当Pop III恒星被识别时,我们可以用它们的观测质量($M_\star$)来给$ρ_Xσ$设定界限。使用绝热收缩,以估计周围的环境DM密度在周围的环境中流行III型恒星,我们把预计的上限$σ$,$M_\star$在$100-1000~M_\odot$范围内,并找到边界的竞争力,或更深,由最敏感的电流直接检测实验提供的自旋独立和自旋相关的相互作用,为广泛的DM群众。最有趣的是,我们发现质量为$M_\star \gtrsim 300 M_\odot$的Pop…
2022-02-15 astro-ph.CO hep-ph
Probing the Inert Doublet Dark Matter with Stellar-Mass Black Hole Mini-Spikes
University of Delhi(德里大学);SGTB Khalsa College(SGTB卡尔萨学院)
本文通过费米LAT观测研究恒星级质量黑洞周围暗物质微型尖峰,探讨惰性双态模型参数空间,发现高质量区域受多TeV约束,凸显间接探测在探索暗物质中的关键作用。
2026-05-08 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on Primordial Black Holes from $N$-body simulations of the Eridanus II Stellar Cluster
University of California Santa Cruz(加州大学圣克鲁兹分校);Santa Cruz Institute for Particle Physics(圣克鲁兹粒子物理研究所);Technische Universität Berlin(柏林工业大学)
通过N体模拟埃里达努斯二星团,研究原初黑洞作为暗物质候选者的质量限制及在宏观物体中的分布约束。
2026-01-26 astro-ph.CO hep-ph
Detecting the disruption of dark-matter halos with stellar streams
银河系晕中狭窄的恒星流对暗物质晕下非常敏感,但许多暗物质晕下可能会被潮汐破坏。我计算恒星和暗物质流之间的相互作用,使用分析和$N$体计算,显示干扰对象可以检测到低浓度的subhalos。通过这种效应,我们可以限制晕的块状度,以及单个暗物质流的轨道和当前位置。这将对晕的形成以及对暗物质的直接和间接探测搜索产生深远的影响。
2016-02-10 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Death of Stellar Baryonic Dark Matter
星系晕中的暗物质的性质是天体物理学中悬而未决的问题之一。所有的恒星候选者,直到最近才被认为可能是我们银河系光环的重子贡献,都被排除在外。微弱的恒星和褐矮星被发现只占银河系质量的百分之几。恒星残骸,包括白矮星和中子星,也被证明是非常有限的。高能伽马射线望远镜观测到的高能伽马射线数据具有最强的约束,即$Ω_{WD} < 3 \times 10^{-3} h^{-1}$,其中$h$是哈勃常数,单位为100 km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$。因此,人们留下了几个悬而未决的问题:1)在微透镜调查中看到了什么?2)银河系中的暗物质是什么?事实上,光环中的非重子成分似乎是必需的。
2000-02-02 astro-ph hep-ph
Ultra-Light Dark Matter Simulations and Stellar Dynamics: Tension in Dwarf Galaxies for $m < 5\times10^{-21} $ eV
Weizmann Institute of Science(魏茨曼科学研究所);CERN(欧洲核子研究中心)
本文通过模拟超轻暗物质晕中的恒星动力学,发现矮星系数据对$m < 5\times10^{-21}$ eV的暗物质质量存在张力,并指出小质量可能导致动力学加热,但银河系潮汐作用可能缓解影响。
2026-01-14 astro-ph.GA hep-ph
Stellar probes of dark sector-photon interactions
电磁中性的暗扇区粒子可以通过更高维的有效算子直接耦合到光子。考虑到电和磁偶极矩,Anapole矩,和电荷半径的相互作用,我们推导出恒星的能量损失在太阳,水平分支和红巨星,以及从SN 1987 A的原中子星冷却的限制。我们提供了准确的公式,在介质中的光子介导的对生产的领导秩序在暗耦合,并计算明确的能量损失率最重要的过程,包括仔细讨论的共振和潜在的双重计数的过程之间。质量低于$3\,$ keV暗态的严格限制($40\,$ MeV)起源于红巨星(SN 1987 A),意味着一个约为$10^9\,$ GeV的有效低质量标度($10^7\,$ GeV)对于质量维度5,和$100\,$ GeV($2.5\,$ TeV)的质量维六运营商,只要暗态流自由;对于原中子星,我们还计算了暗态的俘获。连同我们先前在Chu et al.(2018)中推导出的直接限制,这提供了对低于GeV质量尺度的有效电磁暗态相互作用的可行性的第一个全面概述。
2019-10-07 astro-ph.HE hep-ph
Dark matter and the first stars: a new phase of stellar evolution
原恒星晕中的暗物质极大地改变了目前第一批恒星形成的理论框架。中性伴子DM湮灭产生的热量压倒了任何冷却机制,从而阻碍了恒星的形成过程,并可能导致新的恒星相。一个“暗星”可能会产生:一个巨大的($\gtrsim 1$ AU)氢氦星由DM湮灭而不是核聚变提供动力。观测结果进行了讨论。
2007-12-04 astro-ph hep-ph hep-th
Probing the nature of dark matter particles with stellar streams
标准宇宙学模型的一个关键预测--它依赖于暗物质是冷的假设,即在结构形成的时期是非相对论性的--是在亚星系尺度上存在大量的暗物质子结构。这一假设可以通过研究暗物质亚结构对冷恒星流的扰动来检验。在这里,我们研究的前景,从温暖的冷暗物质的歧视,通过生成模拟数据,为即将到来的天文调查,如大型综合巡天望远镜(LSST),并重建的暗物质粒子的属性从恒星密度分布的流引起的扰动。我们讨论了统计和系统的不确定性,并表明,该方法应允许设置严格的限制热暗物质遗物的质量,并可能产生一个实际测量的暗物质粒子质量,如果它是在$\mathcal{O}(1)$千电子伏范围。
2018-06-26 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
A new probe of dark matter-baryon interactions in compact stellar systems
我们研究了暗物质与重子间长程吸引力引发的动态摩擦对致密恒星系统演化的影响,利用 Eridanus II 星团推导出与暗物质质量无关的相互作用强度新上限,将现有模型无关限制改善了数个数量级,并可广泛应用于其他恒星系统。
2025-03-03 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Freeze-in Dark Matter via Lepton Portal: Hubble Tension and Stellar Cooling
提出一种经轻子门户微弱耦合的冻结暗物质,利用其晚期双光子衰变缓解哈勃张力,并通过恒星冷却约束区分普适与层级耦合情形。
2023-09-18 astro-ph.CO hep-ph
Probing Dark Matter Interactions with Stellar Motion near Sagittarius A*
本研究利用银河系中心S2恒星轨道数据,证明恒星内部暗物质相互作用产生新力并影响轨道,首次给出暗物质-核子散射的天体物理约束,开辟了探测暗物质的新途径。
2025-10-08 astro-ph.GA hep-ex hep-ph
Evolution of Compact Stellar Systems in Ultralight Dark Matter Halos: Dependence on Stellar and Dark Matter Parameters
Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院高能物理研究所);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学);Sun Yat-sen University(中山大学)
研究超轻暗物质晕中致密恒星系统的演化,发现金属丰度、银河系潮汐场和暗物质粒子质量显著影响系统稳定性,且加热效应在系统尺寸远小于德布罗意波长时随粒子质量增强。
2026-06-28 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
The DarkStars code: a publicly available dark stellar evolution package
我们宣布公开发布“黑暗”恒星演化代码DarkStars。该程序在近似流体静力平衡的条件下,同时求解了恒星中WIMP俘获和湮灭方程和恒星演化方程。DarkStars包含迄今为止任何黑暗演化代码中最广泛的WIMP微观物理学。该代码采用了详细的治疗的捕获过程中的一系列的WIMP速度分布,以及复合WIMP分布和传导能量传输计划的基础上的WIMP平均自由路径的明星。我们给出了一个简短的描述的输入物理和实际使用的代码,以及它的应用程序的例子,在银河系中心的暗星。
2009-04-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Reply to astro-ph/9612003 ("Comments on 'Biological Effects of Stellar Collapse Neutrinos'") and astro-ph/9612214 ("Volcanogenic Dark Matter and Mass Extinctions")
对astro-ph/9612003中的批评进行了答复,并指出了astro-ph/9612214中逻辑上的不一致。
1997-02-03 astro-ph hep-ph physics.bio-ph
The dark matter component of the Gaia radially anisotropic substructure
我们研究的径向各向异性的恒星星族最近在盖亚数据中确定的暗物质组件的属性,使用磁流体动力学模拟银河系的光环从御夫座项目。我们确定了10个模拟星系,大致匹配的旋转曲线和银河系的恒星质量。其中四颗的各向异性恒星星族让人想起盖亚结构。我们发现这个人口在太阳附近的暗物质质量分数和它的轨道各向异性之间的反相关。我们估计当地的暗物质密度和速度分布的晕和各向异性的恒星星族,并使用它们来模拟在未来的氙和锗的直接探测实验中预期的信号。我们发现包含径向各向异性恒星星族的类银河晕的暗物质晕积分符合广义麦克斯韦分布。对于暗物质粒子质量低于约10 GeV,直接检测排除限制的模拟晕与各向异性恒星星族显示出温和的转变,向较小的质量相比,普遍采用的标准晕模型。
2020-05-25 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Dark Matter-Induced Stellar Oscillations
该研究提出超轻玻色子暗物质的相干振荡标量场可共振激发恒星振荡,建立了振荡振幅预测框架,发现其主要激发l=1的p模,判定太阳的这类振荡不可探测,并探讨了用其他恒星约束超轻暗物质的前景。
2023-05-04 astro-ph.CO astro-ph.SR gr-qc
Stellar Shocks From Dark Matter Asteroid Impacts
宏观暗物质在一个很宽的“类小行星”质量范围内几乎不受约束,在那里它可以以几何截面散射在重子物质上。我们表明,当这样的物体穿过恒星时,它会产生冲击波,到达恒星表面,导致独特的瞬态光学,紫外线和X射线发射。这种特征可以在各种恒星类型和位置上搜索。在一个密集的球状星团中,这样的事件发生的频率远远超过耀斑背景,现有的紫外望远镜可以在一周的专门观测中探测暗物质质量的数量级。
2022-01-05 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Stellar Profile Independent Determination of the Dark Matter Distribution of the Fornax Local Group Dwarf Spheroidal Galaxy
本星系群矮球状星系是研究暗物质暗晕小尺度结构最有希望的天体物理目标之一。我们描述了一种方法,用于测试建议DM晕模型和LG dSphs内的恒星星族观测之间的对应关系。通过利用任何建议的DM模型的引力势和可用的恒星运动学数据,我们可以得到一个预测的观测到的恒星表面密度的LG dSph,可以直接与观测比较。因为我们不做任何参考假设的表面亮度分布,我们的模型可以应用到异国情调的DM分布,产生非典型的恒星密度分布。我们使用我们的方法来确定,天炉座LG dSph的DM晕更有可能是核心比尖,确定它的特点是由一个半小到半长轴比在较小的张力与模拟,并没有发现实质性的证据的磁盘内dSph的较大DM晕。
2019-12-03 astro-ph.GA gr-qc hep-ph
Dark Matter-Induced Stellar Oscillations in the de Broglie Regime
Deutsches Elektronen-Synchrotron DESY(德国电子同步加速器);Kavli IPMU (WPI), UTIAS, University of Tokyo(卡弗里宇宙物理起源研究所(WPI),东京大学先端科学技术研究中心);Department of Physics & Astronomy, University of Hawai ‘ i(夏威夷大学物理与天文学系)
研究超轻暗物质在德布罗意机制下通过时变引力势激发恒星振荡,发现太阳及其他恒星的信号远低于当前探测灵敏度。
2026-09-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Under the Firelight: Stellar Tracers of the Local Dark Matter Velocity Distribution in the Milky Way
盖亚时代为发现太阳系附近被破坏的卫星星系的残余物开辟了新的可能性。如果局部吸积星的数量与由同一合并产生的暗物质相关,那么就可以直接绘制出暗物质的分布图。使用两个宇宙学放大的银河系质量的星系的流体动力学模拟从Latte套件的火-2模拟,我们发现一个很强的相关性之间的速度分布的恒星和暗物质在太阳圈的吸积从发光的卫星。这种对应关系适用于暗物质,无论是放松或在运动学子结构称为泥石流,是一致的两个模拟主机与不同的合并历史。由于暗物质和恒星之间可能存在空间偏移,因此这种对应关系对于流来说更成问题。我们演示了如何重建的暗物质速度分布从所观察到的吸积恒星星族的属性,通过适当占个别合并贡献的恒星与暗物质的比例。在使用Fire-2模拟演示了这种方法之后,我们将其应用于银河系,并使用它来恢复与最近发现的太阳附近恒星碎片场相关的暗物质速度分布。基于盖亚的结果,我们估计,$42 ^{+26}_{-22}\%$的本地暗物质,是吸积发光合并是在泥石流。
2018-10-29 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Dynamical constraints on a dark matter spike at the Galactic Centre from stellar orbits
在这项工作中,我使用天文测量和光谱数据的S2星在银河系中心(GC)到2016年,以获得特定的限制周围的中央超大质量黑洞Sgr A* 的暗物质(DM)穗的大小。这些限制是最好的直接约束的DM尖峰在GC的非湮灭DM和排除尖峰半径大于几十秒差距的尖头外晕和几百秒差距的核心外晕。
2018-09-04 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Probing Atomic Dark Matter with Stellar Streams in Milky Way-Mass Galaxies
Princeton University(普林斯顿大学);University of Pennsylvania(宾夕法尼亚大学);Flatiron Institute(平顿研究所);University of California, San Diego(加州大学圣地亚哥分校);University of Washington(华盛顿大学);Massachusetts Institute of Technology(麻省理工学院)
本文研究了耗散暗物质对恒星流的影响,发现原子暗物质能增强卫星星系中心密度,使恒星流形成更晚且持续星形成,影响化学特征和卫星人口。
2026-03-20 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Probing Dark Matter Using Precision Measurements of Stellar Accelerations
暗物质构成了宇宙中的大部分物质,但它的粒子性质和宇宙学起源仍然是个谜。银河系中暗物质密度分布的知识对于我们理解标准宇宙学模型以及直接和间接寻找包含暗物质的粒子都是至关重要的。目前对银河系暗物质含量的测量依赖于模型假设,从观测到的速度分布推断作用在恒星上的力。在这里,我们建议应用近年来为系外行星天文学优化的精确径向速度方法来测量恒星速度随时间的变化,从而直接探测银河系中的局部引力势。使用数值模拟,我们开发了一个现实的战略,观察我们的银河系附近的恒星的差分加速度与下一代望远镜,在$10^{-8}$厘米/秒$^{2}$的水平。我们的模拟表明,检测加速度在这个水平上与合奏的$10^{3}$明星需要的影响,恒星噪声对径向速度测量减少到$<10$厘米/秒。然后,测量的恒星加速度可以用于提取局部暗物质密度和密度分布的形态参数。
2019-08-29 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Hidden Photon Dark Matter in the Light of XENON1T and Stellar Cooling
XENON1T中的低能电子反冲光谱为潜在的新物理学提供了一个有趣的线索。与此同时,与标准模型的粒子含量相比,对水平分支恒星的观测更倾向于存在少量的额外冷却。在这篇文章中,我们认为,一个隐藏的光子与质量的$\sim 2.5$ keV和动力学混合的$\sim 10^{-15}$允许一个很好的适合这两个过剩。在这种情况下,在XENON1 T中检测到的信号是由于隐藏的光子暗物质粒子的吸收,而水平分支恒星的异常冷却则是由于恒星内部隐藏光子的共振产生。
2020-09-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
New stellar constraints on dark photons
我们考虑在“暗光子”的极小模型内的矢量态V的恒星产生。我们发现当暗矢量的Stuckelberg质量小于等离子体频率时,辐射率主要由V的纵模的产生决定,其标度为κ^2 m_V^2,其中κ和m_V是与光子的混合角和暗态的质量.这与文献中早期错误的说法形成对比,即发射率是质量的四次方。通过计算太阳和红巨星的冷却速率,我们得到了(κ,mV)参数空间的约束条件。我们发现,恒星的mV < 10 eV的边界显着加强,在某种程度上,所有目前的“光照射通过墙”的实验发现自己在深深排除的区域。
2013-08-20 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ex
Relativistic Stellar Oscillations from Ultralight Dark Matter
Department of Physics \& Astronomy, University of Hawai i, Watanabe Hall, 2505 Correa Road, Honolulu, HI, 96822, USA
本文研究超轻暗物质共振激发相对论性恒星振荡,推导模式振幅计算框架并应用于中子星预测表面温度波动,信号超出当前观测能力,并展望扩展到其他致密天体。
2026-09-18 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Stellar cooling, inelastic dark matter, and XENON
我们考虑了一种新的情况下,暗光子介导的非弹性暗物质来解释白矮星冷却过剩建议的光度函数,并在XENON1 T电子反冲事件的过剩。在太阳中,暗光子$A'$主要是通过热过程产生的,而较重的暗物质$χ_2$则是由晕暗物质$χ_1$与电子散射产生的。XENON1 T信号主要由太阳$A'$散射产生,而白矮星发射的$A'$在与其他恒星冷却观测保持一致的同时,也提供了额外的冷却。XENON1T探测器中还需要一个氚组件。我们的参数解释的XENON1 T数据,但不是白矮星冷却异常,第二个信号峰可能被埋在XENON1 T数据和revealable在XENONnT。然而,在光谱中给出双峰的参数与来自水平分支星的约束不相容。
2021-02-12 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ex
The Disruption of Dark Matter Minihalos by Successive Stellar Encounters
本研究针对暗物质微晕在恒星遭遇中的质量损失问题,提出考虑恒星瓦解后微晕轮廓变化的新质量损失公式,发现多次遭遇下需考虑每次束缚能变化,否则会严重低估质量损失。
2024-07-16 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Cosmology of self-replicating universes in black holes formed by dark matter-seeded stellar collapse
研究具有最基本性质的暗物质在百万亿年内将星系重子转化为黑洞的过程,探讨其对黑洞内部新宇宙产生及宇宙自然选择范式的启示,并提出宇宙熵产生时间尺度与黑洞产生动态相关。
2024-08-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Tidal Heating of Stellar Clusters in Fuzzy Dark Matter Halos
Tsinghua University(清华大学)
研究通过模拟恒星团在模糊暗物质晕中的动态演化,发现低质量情况下潮汐加热是主要机制,且溶iton质量减少和潮汐剥离晕会抑制加热,强调需考虑晕结构与环境以约束模糊暗物质质量。
2026-10-20 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
On the correlation between the local dark matter and stellar velocities
太阳附近的暗物质速度分布是一个重要的天体物理输入,它进入了暗物质直接探测实验的预测事件率中。最近有人提出,可以从银河系中古老或贫金属恒星的速度分布推断出局部暗物质的速度分布。我们调查这种潜在的关系,使用六个高分辨率的磁流体动力学模拟银河系的御夫座项目。我们没有发现太阳附近的暗物质和老恒星的速度分布之间有任何相关性。同样地,暗物质和通过对金属丰度进行合理切割而选出的贫金属恒星的局部速度分布之间也没有很强的相关性。在一些模拟星系中,极端贫金属的恒星具有与暗物质的速度分布在统计上一致的速度分布,但是这样的恒星的样本非常小,我们无法得出任何强有力的结论。
2019-06-11 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Dark Dwarfs: Dark Matter-Powered Sub-Stellar Objects Awaiting Discovery at the Galactic Center
研究暗物质湮灭对亚恒星质量天体影响,发现暗物质可驱动形成暗矮星,并预测银河系中心存在此类天体,可通过锂-7丰度探测。
2025-09-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE