Particle Acceleration, Coronal Neutrino Production, and the Diffuse Extragalactic Neutrino Background from Supermassive Black Holes
Princeton University（普林斯顿大学）
本文基于超大质量黑洞日冕中粒子加速理论，探讨中微子产生机制，并论证其对IceCube观测到的亚PeV尺度弥散 extragalactic 中微子通量的贡献。
2026-08-20 astro-ph.HE
The Contribution Of Inverse Compton Scattering To The Diffuse Extragalactic Gamma-Ray Background From Annihilating Dark Matter
除了伽马射线外，暗物质湮灭的产物还包括高能电子，这些高能电子与宇宙微波背景发生逆康普顿散射，产生弥漫的银河系外伽马射线和X射线背景。在暗物质粒子主要湮灭为电子或μ子的模型中，EGRET和COMPTEL的测量可以对湮灭截面提供重要的约束。费米伽马射线太空望远镜可能会对这种情况进行更严格的测试。
2010-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
Unified model for cosmic rays above $10^{17}$ eV and the diffuse gamma-ray and neutrino backgrounds
我们调查如何在“逃逸模型”中得到的河外质子成分可以解释天体物理来源。我们认为可能的宇宙线（CR）源正常/星暴星系和射电大声活动星系核（AGN）。我们发现，从正常和星暴星系的河外质子总流量的贡献是次显性的，并不适合逃逸模型推导出的光谱形状。在无线电响亮AGN的情况下，我们表明，完整的河外质子谱可以解释由一个单一的源人口，BL Lac/FR I，在这些来源的任何潜在的加速网站。我们计算了这些CR质子与其源内气体相互作用产生的扩散中微子和$γ$射线通量。对于光谱斜率的CR接近$α=2.1-2.2$建议的冲击加速，我们发现，这些UHECR源贡献的各向同性$γ$射线背景和冰立方观测到的天体物理中微子信号的河外部分的主要部分。
2015-10-15 astro-ph.HE
Newly born extragalactic millisecond pulsars as efficient emitters of PeV neutrinos
在2010 - 2017年期间，在冰立方实验中检测到的宇宙起源PeV中微子的扩散通量的来源仍然不明。一个人口的河外新生的快速自旋中微子作为可能的候选人产生PeV的能量标度的中微子进行了调查。采用两步粒子加速机制将恒星旋转产生的能量传递给高能电子。电子可能会被提升到$\approx 0.01$ EeV能量或更高，当这些电子与加速区中的低能正电子和软辐射相互作用时，会产生超高能（UHE）中微子和伽马射线。理论推导的河外扩散μ介子中微子通量在能量范围[1-10] PeV被发现符合冰立方水平，如果只有一小部分（$η_{k} \approx 0.31\%$）的总辐射光度的恒星转移到能源PeV中微子。利用上述宇宙线电子载荷参数$η_{k}$的值，可以从该模型预测来自软辐射场中的UHE电子的逆康普顿散射的漫射伽马射线通量。
2021-11-08 astro-ph.HE
Diffuse neutrinos from extragalactic supernova remnants: Dominating the 100 TeV IceCube flux
冰立方测量了TeV-PeV中微子的扩散天体物理通量。最合理的来源是独特的高能宇宙射线加速器，如超新星遗迹（HNR）和星爆星系中的伽马射线暴遗迹，它们可以产生具有所需能量和丰度的初级宇宙射线。然而，在这种情况下，比HNR丰富得多的普通超新星遗迹（SNRs）在高达100-150 TeV的能量范围内产生相当或更大的中微子通量，这意味着冰立方信号在这些能量附近的光谱中断。高达这一百TeV能量的扩散通量中的SNR贡献提供了一个自然的基线，然后约束预期的PeV通量。
2015-05-18 astro-ph.HE hep-ph
From diffuse extragalactic and galactic gamma rays to limits on extra dimensions
在TeV尺度的ADD引力框架下，我们导出了核塌缩超新星以大质量（Kaluza- Klein）引力子形式发射的能量的最大比例，以及相应的最小额外维普朗克质量M*。我们的局限性出现了：a）来自费米-LAT观测到的银河系外伽马射线背景，在天体物理源被移除之后，b）通过残留的银河系发射，在天体物理和潜在的暗物质发射被移除之后。我们专注于一些额外的维度3和4，因为M* 在TeV范围内，天体物理和对撞机的约束竞争。对于额外维数n=3和n=4，分别导出了在情况a）为8.0 TeV和1.1 TeV，以及在情况b）为16 TeV和1.9 TeV时M* 的下限。这些限制特别稳健，对所涉及的各种不确定性不敏感。
2019-10-25 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Cosmic-Ray Boosted Diffuse Supernova Neutrinos
针对宇宙射线散射增强中微子通量的研究热点，本文分析了宇宙射线与未被探测的弥散超新星中微子背景散射产生的增强通量，发现其远低于多种已知中微子通量。
2025-09-04 astro-ph.HE hep-ph
Diffuse continuum emission and large extended sources at MeV energies
本文讨论未来MeV伽马射线巡天仪器对银河系连续辐射、费米气泡、Loop I及河外背景的观测意义，强调其对于理解宇宙线产生传播和源性质的关键作用。
2025-10-08 astro-ph.HE
Neutrino Constrains to the Diffuse Gamma-Ray Emission from Accretion Shocks
气体在大尺度结构形成过程中的积聚被认为会引起能够加速宇宙射线的冲击。这一过程导致了各向同性的河外伽马射线辐射，从而构成了费米-LAT观测到的河外伽马射线背景。不幸的是，这种发射一直难以约束，因此对任何提取潜在暗物质信号的尝试都呈现出不确定的前景。最近，冰立方探测到高能各向同性中微子流，可能来自河外。一般来说，中微子可以与伽马射线联系起来，因为宇宙射线相互作用产生中性和带电的π介子，其中中性π介子衰变为伽马射线，而带电π介子衰变为中微子。通过假设各向同性高能冰立方中微子完全由宇宙射线在结构形成过程中的吸积激波中加速产生，我们得到了对大尺度结构形成（强）激波γ射线发射的最强约束，发现它们最多能使河外γ射线本底的~20%，对应于谱指数为2的中微子通量，或对于光谱指数2.46约为10%。由于宇宙射线在吸积激波中被加速的典型物体是星系团，因此观测到的高能中微子通量可以用来确定主要星系团类型的γ射线发射和限制加速效率，从而探测大尺度结构形成的过程。
2015-06-29 astro-ph.HE
Constraints on the Optical-IR extragalactic background from gamma-ray absorption studies
来自河外源的甚高能量（VHE）伽马射线，通过伽马-伽马碰撞与弥漫的星系间辐射场相互作用，提供了一种完全独立于直接测量的另一种方式来限制弥漫的背景光。然而，极限取决于我们对伽马射线源的物理知识。在澄清背景光和VHE光谱之间的相互作用，我总结了可获得的限制的程度和有效性，以及未来的改进可以预期。
2012-04-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Implications of the Fermi-LAT diffuse gamma-ray measurements on annihilating or decaying Dark Matter
我们分析了最近发表的费米-LAT扩散γ射线测量的背景下，轻子湮灭或衰变的暗物质（DM）的目的是解释各向同性的扩散γ射线和PAMELA，费米和HESS（PFH）异常$e^\pm$数据。用PYTHIA产生五种不同的DM湮灭/衰变通道$2e$、$2μ$、$2τ$、$4e$或$4μ$（后两者通过中间轻粒子$ϕ$）。我们计算了银河系和河外的提示和逆康普顿（IC）的贡献所产生的伽马射线光谱。为了找到银河系IC光谱，我们使用最新版本的GALPROP星际辐射场模型。对于河外信号，我们表明，提示伽玛发射的幅度是非常敏感的河外背景光的假设模型。对于我们的银河系，我们使用Einasto，NFW和等温DM密度配置文件，并包括DM子结构的影响，假设一个简单的subhalo模型。我们的计算表明，对于湮灭DM的河外伽玛射线信号可以占主导地位，只有当相当极端的幂律浓度-质量关系$C(M)$是使用，而更现实的$C(M)$关系使河外的分量可比或次主导的银河信号。对于衰变的DM，银河信号总是超过河外信号。在零化DM的情况下，PFH的有利参数可以排除，只有当幂律$C(M)$关系假设。对于DM衰变为$2μ$或$4μ$的PFH青睐DM参数是不矛盾的费米伽玛射线数据。我们发现，由于（几乎）无特征的银河IC光谱和DM晕子结构，湮灭DM可能会得到一个很好的同时适合各向同性的扩散伽马射线和PFH $e^\pm$的数据没有明显的冲突与…
2010-06-21 astro-ph.HE hep-ph
The Fermi-LAT high-latitude Survey: Source Count Distributions and the Origin of the Extragalactic Diffuse Background
这是一系列论文中的第一篇，旨在描述{ \it Fermi}-LAT巡天中高纬度天空中检测到的种群特征。在这项工作中，我们专注于源样品的固有光谱和通量特性。我们表明，当适当考虑选择效应时，{ \it Fermi}源平均比以前发现的（例如在亮源列表中）更陡，在整个0.1- 100 GeV能带上的平均光子指数为2.40 $\pm0.02$.我们确认，FSRQs有陡峭的光谱比BL Lac对象的平均指数为2.48 $\pm0.02$与2.18 $\pm0.02$。使用几种方法，我们建立了最深的源计数分布在GeV的能量推导出的本征源（即blazar）的表面密度在F $_{100}\geq10^{-9}$ \，ph cm $^{-2}$ s $^{-1}$是0.12 $^{+0.03}_{-0.02}$ \，deg $^{-2}$。源计数分布的积分结果表明，点源贡献了GeV各向同性扩散本底的16 $(\pm1.8)$ \，\%（$\pm$ 7\，\%系统不确定度）。在目前LAT所达到的通量下，我们可以排除点状源（即耀变体）产生更大比例的漫射发射的假设。
2010-08-23 astro-ph.CO astro-ph.HE
Extragalactic Very-High-Energy gamma-ray background
利用费米望远镜观测的数据研究了河外弥漫伽玛射线背景的起源。为了估计本底水平，我们计算了银河系高纬度|b| >60度的光子。减去与已知源和剩余宇宙线和银河系扩散背景相关的光子，我们估计河外伽玛射线背景（EGB）通量。我们发现EGB在30 GeV以上的甚高能（VHE）带的光谱遵循BL Lac的堆叠光谱。LAT数据揭示了BL Lac源星系群的正（1+z）^k，1<k<4宇宙学演化与它们的母体FR I射电星系群一致。我们表明，在E>30 GeV的EGB可以完全解释未解决的BL Lac的发射，如果k~3。
2012-07-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
The diffuse extragalactic gamma-ray background radiation: star-forming galaxies are not the dominant component
本研究基于邻近星系伽马射线光度校准和高红移巡天数据，计算发现恒星形成星系对费米未分辨河外伽马射线背景的最大贡献仅约50%–60%（1–10 GeV），并非主导成分。
2025-06-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Synergies in extragalactic and Galactic jet research
银河系中与吸积X射线双星有关的相对论性喷流和超光速源的发现，为研究致密天体外流的物理学开辟了新的途径。银河系喷流的时间尺度很短，角度相对较大，这使得我们能够以前所未有的细节来探索相对论性外流的物理学。在这篇文章中，我讨论了最近的银河系喷流模型的结果，包括辐射和动力学方面，这可以揭示他们的河外堂兄弟的不同功能。
2014-10-14 astro-ph.HE
A minimal model for extragalactic cosmic rays and neutrinos
我们的目标是以统一的方式解释实验数据的高能宇宙射线（UHECR）和中微子，使用一个单一的源类和遵守限制的河外弥漫伽马射线背景（EGRB）。如果UHECR只与其源周围的气体发生强子相互作用，则所产生的扩散CR通量可以与观测到的CR通量很好地匹配，同时提供大的中微子通量。然而，在这种情况下，能量为$E>3\times 10^{18}$ eV的UHECR在地球大气中引起的空气簇射将达到其极大值。因此，UEHCR靠近加速器的额外光强子相互作用必须存在，以便在相对窄的能量间隔内修改CR的核组成。因此，我们包括光子和气体背景，并结合由此产生的CR光谱与逃逸模型预测的银河系CR通量的高能量部分。结果表明，在高于$E\simeq 10^{17}$ eV的整个能量范围内，总CR通量、平均簇射深度$X_\max$和簇射宽度$RMS(X_\max)$都能很好地描述实验数据.预测的高能中微子通量与IceCube测量结果相匹配，而对EGRB的贡献约为30%。
2017-09-13 astro-ph.HE
Exploring the Galactic neutrino flux origins using IceCube datasets
本研究开发了一个模拟包，利用 IceCube 弥漫银河系中微子信号信息模拟银河系源种群分布，并与不同数据样本灵敏度对比以估计可探测源数量，从而揭示贡献于 IceCube 弥漫信号的中微子源性质。
2023-07-28 astro-ph.HE
Models of the Contribution of Blazars to the Anisotropy of the Extragalactic Diffuse Gamma-ray Background
我们研究了在河外弥漫伽玛射线背景（DGRB）中测量到的各向异性与DGRB光谱强度之间的关系，以及它们可能来自未解决的blazar种群。使用一个物理演化模型与光度依赖的演化（LDDE）和观测确定的光度依赖的blazar光谱能量分布（SED）的blazar，我们发现，blazar可以解释观测到的各向异性的DGRB一致，其观察到的源计数分布，但反过来限制在显着贡献观测到的DGRB强度。在考虑了DGRB各向异性和源数分布的最佳LDDE模型中，耀变体对1 GeV以上DGRB强度的贡献仅为5.7^{+2.1}-1.0}%（68% CL）。需要一个更高的分数的DGRB强度的贡献blazars过度DGRB各向异性，因此在LDDE+ SED序列模型中的blazars不能同时考虑DGRB强度以及各向异性。我们讨论了LDDE模型的局限性。然而，这些模型不需要许多不合理的和观测不一致的简化假设-包括一个单一的幂律的所有blazar光谱和一个简单的破幂律模型的源计数分布-目前在许多以前的工作。
2012-10-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Extragalactic electromagnetic cascades and cascade gamma-ray emission in magnetic fields of various strength
本文研究不同强度磁场对超高能宇宙射线引发的河外电磁级联伽马射线辐射的影响，发现低场强下级联谱重合，简化了河外伽马射线背景贡献的计算。
2023-10-12 astro-ph.HE
The angular power spectrum of the diffuse gamma-ray background as a probe of Galactic dark matter substructure
银河系内部的暗物质湮灭会在整个天空中产生强度非常恒定的弥散伽马射线辐射，一般来说，在与银河系中心成几十度以上的角度时，这种信号会超过平滑的晕轮信号。来自子结构的发射的大尺度各向同性表明，从河外伽马射线背景中提取银河系暗物质信号可能是困难的。我表明，暗物质子结构诱导特征的小尺度各向异性的漫发射，这可能提供了一个强大的手段区分这一组成部分。我讨论的角功率谱的漫发射从各种河外源类，以及从银河系的暗物质的预测，并表明，总的测量发射的角功率谱的能量依赖性可以用来自信地确定从银河系的暗物质的伽马射线信号。
2009-07-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Extragalactic dark matter and direct detection experiments
最近的天文学数据强烈地表明，构成本星系群和室女座超星系团的暗物质的很大一部分没有被纳入星系晕，而是形成了这些星系团的弥散成分。显然，来自这些成分的一部分粒子可能会穿透到银河系中，并对我们银河系的总暗物质含量做出河外贡献。我们发现，本星系群的弥散成分的粒子倾向于贡献$\sim 12%$到地球附近的总暗物质密度。河外暗物质的粒子因其高速度（$\sim 600$ {km/s}）而脱颖而出，即它们比银河系暗物质快得多。此外，它们的速度分布非常窄（$\sim 20$ {km/s}）。粒子具有各向同性的速度分布（也许，与银河系的暗物质相反）。河外暗物质应该对直接探测信号有重要贡献。如果探测器只对快粒子（$v<450$ {km/s}）敏感，则信号甚至可能占主导地位。其他可能类型的河外暗物质（例如室女座超星系团的弥散成分）的密度应该相对较小，与宇宙的平均暗物质密度相当。然而，这些粒子可以在直接暗物质探测器中产生异常的高能碰撞。
2012-08-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Investigating the off-axis GRB afterglow scenario for extragalactic fast X-ray transients
本研究通过建模13个GRB的轴外余辉，对比其与河外FXT的X射线特性，发现有限参数空间内二者可匹配，为探究FXT起源提供了方向。
2024-07-08 astro-ph.HE
The Contribution of Blazars to the Extragalactic Diffuse Gamma-ray Background and Their Future Spatial Resolution
我们研究的限制光度依赖的密度演化模型的演化blazar给定的观测光谱的漫射伽玛射线背景（DGRB），blazar源计数分布，和blazar光谱能量分布序列模型，它涉及到观测的blazar光谱，其光度。结果表明，Fermi-LAT观测到的DGRB可以完全由blazar和非blazar活动星系核的γ射线辐射产生，并且我们的blazar演化模型与Fermi-LAT观测到的DGRB谱和blazar通量源数分布函数是一致的。我们的研究结果与以前的工作，使用EGRET光谱数据来预测费米-LAT DGRB是一致的。该模型仅包含三个自由参数，并预测在5年的观测中，来自耀变体的>~95%的通量将被Fermi-LAT分解为点源，DGRB中的通量相应减少约2至3倍（95%置信水平），这对Fermi-LAT对暗物质湮灭光子的灵敏度有影响。
2011-11-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Extragalactic star-forming galaxies with hypernovae and supernovae as high-energy neutrino and gamma-ray sources: the case of the 10 TeV neutrino data
根据最新的IceCube数据，我们讨论了从超新星和超新星进入宇宙的宇宙射线能量输入的含义，以及它们在宿主星系和星系团或星系群中的传播。在这些环境中的磁约束可能会导致有效的$pp$碰撞，导致扩散中微子光谱从PeV延伸到10 TeV的能量，光谱和通量水平与IceCube最近报道的兼容。如果10 TeV的中微子扩散背景主要来自于这样的CR库，那么相应的扩散γ射线背景应该与最近的\textit{Fermi}数据相一致。在这种情况下，来自超新星的CR能量输入应该占主导地位，这意味着如果超新星能量预算是超新星能量预算的两倍，那么星暴假设就不成立。因此，在不久的将来，这种强有力的情况可能得到支持或排除。
2015-04-24 astro-ph.HE hep-ph
How far are the sources of IceCube neutrinos? Constraints from the diffuse TeV gamma-ray background
冰立方最近探测到的TeV-PeV中微子的几乎各向同性分布表明，它们来自我们银河系以外的距离，但由于缺乏与已知来源的任何联系，它们的距离在很大程度上是未知的。在本文中，我们建议，随着中微子的产生，累积的TeV伽马射线发射可以用来约束这些中微子源的距离，因为由于河外背景光（EBL）的吸收，TeV伽马射线的不透明度取决于这些TeV伽马射线已经走过的距离。由于\emph{Fermi}测量到的河外TeV背景比预期的与冰立方中微子相关的累积通量弱得多，如果冰立方中微子的来源对TeV伽马射线是透明的，那么大多数的冰立方中微子必须来自大于TeV伽马射线视界的距离。我们发现80%以上的冰立方中微子应该来自红移为$z>0.5$的源。因此，找到与冰立方中微子相关的附近来源的机会很小。我们还发现，为了解释TeV γ射线发射约束下的中微子通量，中微子源密度的红移演化必须至少与宇宙恒星形成速率一样快。
2016-05-18 astro-ph.HE
Isotropic diffuse gamma-ray background: unveiling Dark Matter components beyond the contribution of astrophysical sources
我们提出了新的各向同性漫射伽马射线背景（IGRB）的第一个解释，费米大面积望远镜（LAT）测量的统计分析的基础上。我们表明，γ射线发射未解决的活动星系核和恒星形成的星系是一致的费米-LAT IGRB数据的不确定性内的银河系扩散发射模型的选择和这些源的γ射线发射机制。此外，添加到河外源的贡献，从一个光滑的星系晕湮灭弱相互作用的暗物质（DM）粒子，我们能够设置严格的限制DM湮灭截面。最后，我们证明了DM的加入可以显着提高IGRB数据的拟合。
2015-02-10 astro-ph.HE
Galactic and Extragalactic Analysis of the Astrophysical Muon Neutrino Flux with 12.3 years of IceCube Track Data
该研究利用IceCube 12.3年高纯度缪子中微子径迹数据，通过三维前向折叠似然拟合区分银河系、大气及各向同性天体物理成分，并检验CRINGE银河系弥散发射模型。
2023-08-16 astro-ph.HE
Ultrahigh energy cosmic rays from a nearby extragalactic source in the diffusive regime
我们研究了宇宙射线在本超星系团磁场中的扩散对附近的河外源的能谱的影响。我们发现，强烈增强的能量以下的扩散和quasirectangular制度之间的过渡发生，以及在较低的能量与有限的源年龄的抑制，可以帮助解释所观察到的宇宙射线谱和组成的功能。讨论的情况下，附近的河外源的混合成分和刚性依赖的光谱占大多数观测到的宇宙射线在几个EeV以上的能量，而其余的河外源导致的扩散通量占主导地位，在较低的能量和下降到$\sim 0.1$ ~EeV。附近的源也可以自然地解释4~EeV以上的偶极各向异性测量，这些测量也可以帮助约束其随红移的演化。
2019-05-06 astro-ph.HE
Extragalactic plus Galactic model for IceCube neutrino events
对高能宇宙中微子服从幂律分布的假设进行了批判性分析。我们提出了一个模型，两个组件，更好地解释了观察。高能中微子流的河外分量具有正则$E_ν^{-2}$谱，而银河分量具有$E_ν^{-2.7}$谱，两者都是显著的。这个模型有几个含义，可以在未来几年由IceCube和ANTARES进行测试。此外，存在一个扩散组件接近银河平面，并产生（20-30）\%的冰立方的事件，是有趣的未来$\mbox{km}^3$中微子望远镜位于北半球和伽马射线望远镜，旨在测量事件，直到几个100 TeV的南天空。
2016-05-23 astro-ph.HE
ELMAG: A Monte Carlo simulation of electromagnetic cascades on the extragalactic background light and in magnetic fields
介绍了一个模拟高能光子和电子与河外背景光相互作用引发电磁级联的蒙特卡罗程序。电子对产生和逆康普顿散射的EBL光子以及同步辐射损失和偏转的荷电分量在河外磁场（EGMF）的模拟包括。为了减少二次粒子数和提高计算速度，对叶栅发展过程进行了加权采样。作为最终结果，模拟程序提供了能量，观察角度，和时间延迟的次级级联粒子在当前的时代。可能的应用是TeV耀变体的研究和EGMF对其光谱的影响，或计算来自高能宇宙射线或暗物质对弥漫的河外伽马射线背景的贡献。作为一个例子，我们提出的结果偏转和时间延迟相关的EGMF的限制的推导。
2012-01-11 astro-ph.HE
Measurement of the Extragalactic Background Light with VERITAS
河外背景光记录了再电离以来的红外、可见光和紫外光辐射，包括再辐射的历史。虽然直接测量具有挑战性，但可以通过其对河外伽马射线发射体观测光谱的影响间接测量。VERITAS是一个对100 GeV以上伽马射线敏感的地面成像大气切伦科夫望远镜阵列，已经积累了10年的硬谱耀变体观测。所覆盖的能量和红移范围使得能够测量0.56-56~ $μ$ m范围内的EBL，进入约束较差的宇宙红外背景区。新的限制EBL联合分析使用16个光谱从14 VERITAS观测耀变体。该方法是独立的EBL谱的形状的假设，并包括一个完整的治疗系统和统计的不确定性。测得的光谱与星系计数的下限吻合得很好，限制了漫射分量的潜在贡献。
2019-08-12 astro-ph.HE
Extragalactic cosmic ray sources with very small contribution in the particle flux on the Earth and their study
考虑了可能存在的河外超高能宇宙线源，给出了地球上的一个非常小的粒子通量。围绕超大质量黑洞的粒子加速在电场的吸积盘作为这样的源的一个例子进行了讨论。由于加速机制，粒子注入谱被假定为是困难的。在这种情况下，地球上的粒子通量太低，无法检测。但是粒子在太空中通过电磁级联产生了明显的弥散伽马射线辐射通量。在分析其他源模型和暗物质模型时应考虑到这一点。中微子也是级联产生的，在能量E >10^19 eV时，级联中微子谱取决于注入谱。因此，建议利用伽马射线和中微子发射数据研究正在审议的宇宙射线源。
2019-09-24 astro-ph.HE
Fueling lobes of radio galaxies: statistical particle acceleration and the extragalactic gamma-ray background
费米最近发现了最近的射电星系半人马座A的叶中的伽马射线辐射，这意味着至少存在伽马~ 10^5 - 10^6的高能电子。这些高能电子被用来解释观测到的伽马射线辐射，即宇宙微波背景（IC/CMB）的逆康普顿辐射;这是被广泛接受的描述射电星系叶X射线辐射的方案。在这封信中，我们考虑了FR II射电星系的巨大射电瓣，表明有可能将电子保持在γ ~ 10^5 - 10^6的能量，假设加速方案（由湍流磁场驱动）可以补偿辐射损失。此外，我们认为，由于IC/CMB发射FR II的瓣显示其相关性在千电子伏至兆电子伏的能量范围内的弥漫河外伽玛射线背景的贡献。
2011-02-03 astro-ph.HE
Where do IceCube neutrinos come from? Hints from the diffuse gamma-ray flux
尽管冰立方在2013年发现了天体物理学中微子通量，但它的起源仍然是一个谜。无论它的来源是什么，我们都希望中微子流伴随着一个相当的伽马射线流。这些光子应该通过电磁级联降低能量，并有助于费米-LAT精确测量的扩散GeV-TeV通量。人口研究也允许确定的主要类别的贡献者，这一流量，在同一时间没有相关的研究与主要中微子源。这些考虑允许对IceCube通量的起源和光谱设置限制，特别是其低能量部分。我们发现，即使考虑到已知的系统误差，Fermi-LAT数据排除至少95%的C. L。任何河外透明源类，不管它的红移演变，如果中微子光谱扩展到TeV或以下。如果中微子能谱在$\sim10$ TeV处有一个突然的截止点，这与目前的观测结果几乎不一致，那么张力就可以减小，但这条出路需要对目前对GeV能量的弥漫河外伽马射线通量起源的理解进行重大修改。相比之下，如果冰立方数据中有相当一部分来自星系晕（这种情况通常与其他限制因素有关），或者来自一种尚未确定的“不透明”河外发射体，这种发射体不会让高能伽马射线出去，那么这些考虑就不适用了。
2021-02-21 astro-ph.HE hep-ph
Galactic cosmic ray propagation: sub-PeV diffuse gamma-ray and neutrino emission
西藏ASgamma实验刚刚报告了他们对银河系盘的亚PeV弥散伽马射线发射的测量，最高能量可达957 TeV。这些伽马射线很可能是宇宙射线与银河系星际气体相互作用的强子起源。这项测量为银河系宇宙射线可以被加速到PeV能量以上的假设提供了直接的证据。本文试图用宇宙射线扩散传播模型来解释亚PeV扩散γ射线谱。我们发现，有一个紧张之间的sub-PeV扩散伽马射线和本地宇宙线谱。为了描述亚PeV扩散γ射线通量，通常需要比膝区测量更大的局部宇宙射线通量。我们进一步从宇宙线传播模型计算了PeV中微子流。即使所有这些亚PeV扩散伽马射线都来自传播，银河中微子也只占观测到的通量的不到15%，其中大部分仍然来自河外源。
2021-04-08 astro-ph.HE
Probing the Extragalactic Cosmic Rays origin with gamma-ray and neutrino backgrounds
GeV-TeV的γ射线和PeV-EeV的中微子背景提供了一个独特的窗口的超高能宇宙射线（UHECR）的性质。我们讨论了最近的费米-LAT数据的河外伽玛射线背景（EGB）和相关的估计点源的贡献，以及冰立方中微子数据的起源的UHECR的影响。我们计算宇宙成因的$γ$ -射线和中微子在UHECR传播过程中产生的扩散通量，并推导出UHECR源的可能的宇宙学演化的约束。特别是，我们表明，混合成分的情况下，这是在协议（一）俄歇测量的能谱和成分的最高能量和（ii）脚踝状的功能，在光分量中检测到的KASCADE-格兰德，是兼容的费米-LAT测量和与当前的IceCube限制。
2017-07-04 astro-ph.HE
Fermi LAT measurements of diffuse gamma-ray emission: results at the first-year milestone
一年多来，费米大面积望远镜一直在以前所未有的统计数据和角分辨率测量20 MeV到300 GeV以上的伽马射线天空。费米任务的关键科学目标之一是漫射伽马射线发射。银河系星际伽马射线辐射是高能宇宙射线与星际气体和辐射场相互作用产生的。我们回顾了迄今为止在这个问题上获得的最重要的结果：EGRET观测到的过量GeV弥散辐射的非确认，局部星际气体的γ射线发射率谱的测量，宇宙射线密度梯度和外星系X（CO）=N（H2）/W（CO）比的研究。我们还瞥见了大麦云星云中弥漫的伽马射线辐射。这些结果可以改进银河系弥漫伽马射线发射的大尺度模型和河外伽马射线背景的新测量。
2010-02-08 astro-ph.HE
Conservative Constraints on Dark Matter from the Fermi-LAT Isotropic Diffuse Gamma-Ray Background Spectrum
我们研究了费米伽马射线空间望远镜上的大面积望远镜对各向同性漫射伽马射线背景的测量对弱相互作用大质量粒子（WIMP）候选暗物质湮灭成各种标准模型终态的终态辐射的约束。预期的各向同性扩散信号从暗物质湮灭有贡献的本地银河系（MW）以及河外暗物质。来自MW的信号对所采用的晕的暗物质轮廓非常不敏感，并且主导来自河外晕的信号，该信号对晕质量函数的低质量截止敏感。对于低晕质量的生存截止和银河系和河外组分的子结构增强因子，我们采用保守的模型，只考虑初级末态辐射。这提供了强大的约束，达到热生产横截面的低质量WIMP湮灭成强子模式。我们还重新分析限制HESS观测银河脊地区使用保守的模型的暗物质晕配置文件。当与HESS约束相结合时，各向同性扩散谱排除了基于暗物质湮灭为两个轻子末态的PAMELA正电子过剩的所有解释。通过新的中间态湮灭成四个轻子，虽然受到数据的限制，但并不排除。
2010-10-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Gamma-rays from Blazars and the Extragalactic Background Light
最近对耀变体的高能（HE，0.1-100 GeV）和甚高能（VHE，>0.1 TeV）观测提供了对弥漫的河外背景光（EBL）的强度和光谱的重要限制，揭示了其主要来源。然而，仍有一些问题尚未解决，特别是在中红外和远红外波段以及多TeV能量的blazar辐射。本文综述了伽玛射线电子束层研究的观测和理论进展，以及未来最有前途的改进，主要是从多TeV范围内的光谱。
2013-09-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining the Emissivity of Ultrahigh Energy Cosmic Rays in the Distant Universe with the Diffuse Gamma-ray Emission
在宇宙学距离上发射的能量大于10 ^19 eV的超高宇宙射线（UHECR）会被宇宙微波和红外背景辐射通过光强过程衰减。如果河外磁场像纳高斯一样强，那么由于扩散，较低能量的河外宇宙射线（~10^18-10^19 eV）在哈勃时间内只能传播小于~Gpc的线性距离。这使得我们无法直接观测到宇宙中的大多数UHECR，因此观测到的UHECR强度仅反映了附近宇宙中数百Mpc范围内的发射率。然而，遥远宇宙中的UHECR通过与宇宙背景光子的相互作用，产生UHE电子和伽马射线，这些电子和伽马射线反过来引发宇宙背景光子的电磁级联。这种次级级联辐射形成了河外扩散GeV-TeV伽马射线辐射的一部分，与原始的UHECR不同，它是可以观测到的。受费米/LAT对河外弥漫伽马射线背景辐射的新测量的启发，我们通过要求它们产生的级联辐射不超过观测水平，获得了遥远宇宙中UHECR发射率的上限。通过与候选UHECR源（如伽玛暴和活动星系核）在高红移下的γ射线发射率的比较，我们发现，所获得的平坦质子谱的上限比伽玛暴中的γ射线发射率大~10^1.5倍，比BL Lac天体中的γ射线发射率小~10倍。在铁核组成的情况下，导出的上限的UHECR发射率是一个因素的3-5倍。进一步得到了宇宙成因中微子通量的鲁棒上限，这是冰立方探测器和下一代探测器JEM-EUSO勉强可以达到的。
2011-07-22 astro-ph.HE
Probing the Extragalactic Cosmic Rays origin with gamma-ray and neutrino backgrounds
GeV-TeV的γ射线和PeV-EeV的中微子背景提供了一个独特的窗口的超高能宇宙射线（UHECR）的性质。我们讨论了最近的费米-LAT数据的河外伽玛射线背景（EGB）和相关的估计点源的贡献，以及冰立方中微子数据的起源的UHECR的影响。我们计算宇宙成因的$γ$ -射线和中微子产生的UHECR的扩散通量，并推导出可能的宇宙学演化的UHECR源的约束。特别是，我们表明，在\citet{Globus2015b}中考虑的混合组合物的情况下，这是在协议（i）俄歇测量的能谱和组成的最高能量和（ii）脚踝状的功能，在光组件中检测到的卡斯卡德-格兰德，是兼容的费米-LAT测量和与当前的IceCube限制。我们还讨论了未来实验的可能性，以检测相关的宇宙成因中微子和进一步限制的UHECR模型，包括可能的次主导UHECR质子源。
2017-04-03 astro-ph.HE
Can winds driven by active galactic nuclei account for the extragalactic gamma-ray and neutrino backgrounds?
各种观测显示，活动星系核中广泛存在着与相对论喷流不同的快速而强大的风，这些风可能是从吸积盘发射的，并与宿主星系的气体发生强烈的相互作用。在相互作用期间，预计会形成强烈的冲击，可以将非热粒子加速到高能量。这种风被认为是造成大部分观测到的GeV-TeV范围内的河外伽马射线背景（EGB）和PeV范围内的弥散中微子背景的原因，通过前向激波加速的质子与环境气体之间的非弹性$pp$碰撞产生的中性和带电π介子的衰变。然而，以前的研究并没有适当地考虑到绝热损失等过程，这些过程可能会显着减少伽马射线和中微子通量。我们评估生产的伽马射线和中微子的活动星系核驱动的风在一定程度上详细模拟其流体动力学和热演化，包括其两个温度结构的影响。我们发现，他们只能占不到$\sim 30$ %的EGB流量，否则该模型将违反独立的上限来自扩散各向同性的伽玛射线背景。如果中微子谱指数随着$Γ\gtrsim 2.2$而变陡，那么只要风在$10-100$ TeV范围内对冰立方中微子通量的贡献超过$20$ %，就会出现与各向同性伽马射线背景的严重张力。然而，在能量$\gtrsim100$ ~TeV，我们发现，冰立方中微子流量可能仍然是由活动星系核驱动的风，如果光谱指数是小的$Γ\sim2.0-2.1$。伽马射线点源的可探测性也对这种情况提供了重要的限制。
2018-04-16 astro-ph.HE
Measurement of the Diffuse Astrophysical Neutrino Spectrum above a TeV with All Flavor Starting Events in IceCube
利用IceCube的MESE起始事件样本，测量了1 TeV至10 PeV的弥散河外中微子谱，发现其偏离单一幂律，显著性达4.2σ。
2025-07-08 astro-ph.HE
Multiwavelength and parsec-scale properties of extragalactic jets
来自活动星系中心超大质量黑洞的河外喷流是强大的、高度相对论性的等离子体外流，从射电到伽马射线区发射光。它们的形成、组成和发射机制的细节仍然不完全清楚。使用甚长基线干涉测量法的高分辨率观测与多波长监测相结合，可提供对这些天体的最佳洞察力。在这里，这样一个综合研究的来源的TANAMI样本，调查秒差距尺度和高能量的属性。TANAMI计划是一个多波长监测计划，对南方天空中低于-30度的射电和伽马射线最明亮的河外喷流进行采样。我们获得了有史以来第一次VLBI图像的大部分来源，提供了至关重要的信息，喷流运动学和亮度分布在毫弧秒分辨率。详细讨论了两个特殊的来源：PMN J1603-4904，它可以被归类为非典型的耀变体或伽马射线大声（年轻）射电星系，和半人马座A，最近的射电大声活动星系。半人马座A喷流最内层秒差距的VLBI运动学结果一致的图片加速喷流与脊柱鞘状结构。
2016-07-25 astro-ph.HE
Cosmic Ray Spatial Distribution and the Galactic/Extragalactic Transition
本文利用伽马射线和中微子弥散通量观测检验银河系宇宙线谱形可分离性假设，发现LHAASO数据支持内银河系谱更软，并探讨了约束体积随能量增加或河外起源的解释。
2025-09-25 astro-ph.HE
Anisotropies in the diffuse gamma-ray background measured by the Fermi-LAT
未解决的源的贡献，弥漫的伽马射线背景可能会产生各向异性，在这种发射小角度尺度。最近的研究认为，角功率谱和其他各向异性指标的工具，用于确定的贡献，从未解决的源类，如河外和银河系暗物质以及各种天体物理伽马射线源人口的扩散发射。我们提出了由费米-LAT测量的漫发射的各向异性分析的初步结果。
2010-12-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
BL Lacertae Objects and the Extragalactic Gamma-Ray Background
对费米伽玛射线空间望远镜（Fermi）和高能伽玛射线实验望远镜（EGRET）探测到的一个BL Lacertae（BL Lac）天体样本，发现伽玛射线和射电辐射之间存在紧密的相关性。BL Lac天体的γ射线发射表现出很强的变化性，γ射线BL Lac天体的探测率较低，这可能与BL Lac天体的γ射线占空比有关。我们估计伽玛射线占空比~ 0.11，为BL Lac对象EGRET和费米探测。利用γ射线辐射与射电辐射的经验关系和估算的γ射线占空比，我们从BL Lac天体的射电LF导出了它们的γ射线光度函数（LF）。我们导出的BL Lac天体的γ射线LF几乎可以再现最近发布的费米明亮活动星系核（AGN）样本计算。我们发现，大约45%的河外弥漫伽玛射线背景（EGRB）是由BL Lac对象。结合前人对类星体对EGRB贡献的估计，我们发现约77%的EGRB是由BL Lac天体和射电类星体贡献的。
2011-03-23 astro-ph.HE
Constraining axion-like particles with the diffuse gamma-ray flux measured by the Large High Altitude Air Shower Observatory
冰立方实验对极高能量中微子的探测支持了来自相同宇宙加速器的可比较的伽马射线对应物的存在。假设这些粒子的来源是河外起源，那么发射的光子流在宇宙距离上传播时会被大量吸收。然而，在光子与超轻类轴子粒子（ALP）混合的情况下，这种预期将被强烈修改。值得注意的是，宿主星系中的光子-ALP转换会产生一个ALP通量，它在河外空间中不受阻碍地传播。然后，ALP在银河系磁场中的反向转换导致了扩散的高能光子通量。在这种情况下，最近探测到的扩散高能光子通量的大型高海拔空气簇射天文台（LHAASO）允许我们排除在$95\%$ CL的ALP光子耦合$g_{aγ}\gtrsim 3.9-7.8 \times 10^{-11}~\mathrm{GeV^{-1}}$的$m_{a}\lesssim 4\times10^{-7}~\mathrm{eV}$，这取决于假设的磁场和原始的伽马射线光谱。这个新的约束是互补的，与其他ALP约束从非常高的能量伽马射线实验和未来的实验的灵敏度。
2022-06-17 astro-ph.HE hep-ph
GZK Neutrinos after the Fermi-LAT Diffuse Photon Flux Measurement
宇宙成因中微子起源于宇宙线质子与宇宙微波背景（CMB）的光强子相互作用。中微子的产生速率可以通过伴随的电子、正电子和伽马射线来限制，这些电子、正电子和伽马射线快速地级联在CMB和星系际磁场上，以降低能量并产生GeV-TeV区域的伽马射线背景。质子产生的贝特-海特勒对也有助于级联，并可以在河外宇宙射线开始以相对较低的“交叉”能量主导银河系成分的模型中收紧中微子约束。我们调查这个问题的光最近的费米-LAT测量的弥漫河外伽马射线背景，并说明了一个适合HiRes光谱如何预测宇宙成因中微子通量的全质子模型的交叉能量的变化。当应用γ射线束缚时，中微子通量需要更小，但是如果适当考虑宇宙射线测量的能量不确定性，这样的模型仍然与HiRes和Fermi-LAT一致。目前允许的通量是在冰立方中微子望远镜和其他专门的无线电实验的范围内。
2010-06-29 astro-ph.HE hep-ph
Robust identification of isotropic diffuse gamma rays from Galactic dark matter
银河系内部的暗物质湮灭将产生强度相当恒定的伽马射线辐射，这使得我们很难将银河系的暗物质信号与河外伽马射线背景区分开来。我们表明，如果银河系的暗物质有助于在费米伽马射线太空望远镜可访问的能量范围内的测量发射的一个温和的部分，总测量发射的角功率谱的能量依赖性可以用来自信地确定伽马射线从银河系的暗物质子结构。
2009-07-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
A GeV-TeV Measurement of the Extragalactic Background Light
河外背景光（EBL）可以通过它在伽马射线源（$γγ\rightarrow e^-e^+$）光谱中留下的吸收印记来探测。我们最近开发了一种专门的技术来重建EBL，其演变与红移，从$γ$射线光学深度数据使用的大样本的耀变体探测的$Fermi$大面积望远镜。在这里，我们将这个数据集扩展到TeV制度，使用地基切伦科夫观测38耀变体，并报告了第一次均匀测量的EBL光谱强度覆盖紫外到红外波长（$\sim$ 0.1-100 $\mathrm{μm}$）。一个最小的EBL在整个波长范围内相对于集成的星系光被发现，允许很少的额外的未解决的排放微弱或真正的扩散人口设置上限为$\lesssim 4~{\rm nW\cdot m^{-2}sr^{-1}}$在1.4 ${\rm μm}$。特别地，在$z=0$的宇宙光学背景（COB）被发现是$27.8_{-2.0}^{+2.1}~{\rm nW\cdot m^{-2}sr^{-1}}$。这项工作奠定了基础，在整个光谱范围内使用GeV和TeV的数据相结合的EBL的准确的伽马射线测量。
2019-03-11 astro-ph.HE
Diffuse Synchrotron Emission from Galactic Cosmic Ray Electrons
同步加速器扩散辐射（SDR）是银河系的主要组成部分之一，频率范围为100 MHz至100 GHz。它的光谱和天空图提供了有关能量范围内银河宇宙射线电子（GCRE）的宝贵测量，以及银河磁场（GMF）的强度和结构，包括规则和随机磁场。这种辐射是研究宇宙微波背景（CMB）和河外微波测量的天体物理学前景，需要尽可能更好地模拟。在这方面，为了得到一个准确的描述SDR在银河系中，我们使用-在这种情况下，第一次-三维GCRE模型通过运行DRAGON代码获得。这使我们能够考虑到一个现实的螺旋臂模式的源分布，要求得到一个自洽的处理所有相关的能量损失影响最终的同步辐射光谱。
2015-04-22 astro-ph.HE
Radio-loud AGN contribution to the Extragalactic Gamma-Ray Background
河外伽玛射线背景（EGRB）的起源仍然是一个有争议的问题。EGRB可以是真正的扩散或未解决的离散点源的起源。费米和EGRET探测到的大多数已确定的源是耀变体。因此，他们有望成为EGRB的重要贡献者。为了估计它们对EGRB的贡献，需要构造它们的光度函数。在这里，我们使用第一个LAT AGN星表来研究和构造耀变体的演化和光度函数。我们考虑平谱射电类星体的纯光度和纯密度演化模型。我们还描述了方法来估计的贡献，从偏离耀变体EGRB。
2011-12-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
