Gamma ray constraints on Decaying Dark Matter
我们从费米对各向同性残余（河外）背景和HESS对天炉座星系团的γ射线测量中得到了衰变暗物质的新边界。我们发现，对于大范围的DM质量和各种衰变模式，（i）中的那些是目前可用的最严格的约束之一，不包括高达~10^26秒到几个10^27秒的半衰期。特别是，他们排除了在帕梅拉，费米和HESS的e^ \pm光谱特征的衰减DM方面的解释，除非采取非常保守的选择。我们还讨论了未来的前景CTA界限从天炉座，相反，目前HESS的限制（二），可能会允许一个有趣的改进，并可能成为更好的比那些从当前或未来的河外费米数据。
2012-09-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
High energy gamma-ray constraints on decaying Dark Matter
衰变暗物质的新边界是由费米对各向同性残余（河外）背景和H.E.S.S.对天炉座星系团的伽马射线测量得出的。我们发现，对于大范围的暗物质质量和各种衰变模式，（i）中的那些是目前可用的最严格的约束之一，不包括半衰期高达约10^26秒到几个10^27秒。特别是，他们排除了PAMELA、费米和H.E.S.S.中e+/-光谱特征的衰变暗物质解释，除非采取非常保守的选择。我们还讨论了未来的前景CTA界限从天炉座，相反，目前的H.E.S.S.的限制（ii），可能会允许一个有趣的改进，并可能变得比那些从当前或未来的河外费米数据更好。
2013-07-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Circular polarization of the CMB: Foregrounds and detection prospects
宇宙微波背景（CMB）是宇宙学最好的探测器之一。它的全天温度和线偏振（LP）起伏被精确测量到Δ T/TCMB ~10^{-6}水平。然而，相比之下，CMB的圆偏振（CP）尚未被精确地探索。目前CMB CP的上限为Δ V/TCMB ~10^{-4}，并且在大规模上受到限制。一些在宇宙学上重要的来源可以在CMB中诱发CP，包括早期宇宙对称性破缺，原始磁场，星系团和Pop III星（也称为第一星）。在这些来源中，Pop III星预计会引起最强的信号，其水平强烈依赖于观测频率和每个光环的Pop III星的数量Np。乐观地说，Pop III恒星在CMB中产生的CP信号可能在10 GHz下1度标度的deltaV/TCMB ~ 2x 10 ^{-7}水平，这比目前CP测量的上限小得多。宇宙学CP探测的主要前景将来自银河系同步辐射（GSE），它是自然的（固有的）圆偏振。我们使用数据驱动模型的银河系磁场（GMF），热电子密度和相对论电子密度模拟银河系CP在不同频率的全天地图。这项工作还指出，银河系CP水平是重要的低于50 GHz的，是一个重要的因素，望远镜的目的是检测原始B模式使用CP作为系统学拒绝通道。可检测性的最终结果总结见图（11-13）。
2016-06-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
On the prospect of using the maximum circular velocity of halos to encapsulate assembly bias in the galaxy-halo connection
我们调查的概念修改的晕占领分布的方法，使用晕的当今最大圆周速度，$\vmax$，作为一种替代晕质量。特别是，使用半解析星系形成模型应用于千年WMAP 7模拟，我们探讨的程度，切换到$\vmax$作为主要的晕属性将组装偏差的影响纳入形式主义。我们认为固定数量密度的星系样本排列恒星质量和研究的变化，无论是晕浓度或形成时间的晕占领功能。我们发现，使用$\vmax$的结果在一个显着减少的占有率变化的中央星系，特别是浓度。另一方面，在所有情况下，卫星占用变化都增加。我们发现，有效地没有变化的晕聚类依赖于浓度，固定箱的$\vmax$相比，固定晕质量。最重要的是，我们计算的集群集群的振幅进行比较的洗牌星系样本的组装偏差对星系集群的影响，发现星系组装偏差的水平基本保持不变。我们的研究结果表明，虽然使用$\vmax$作为代理晕质量减少了一些占用的变化表现在星系晕的关系，它是不能够封装的组装偏差的影响可能存在于星系团。使用其他更复杂的晕圈性质，如$\vpeak$，即组装历史中$\vmax$的峰值，提供了一些改进，并保证了进一步的研究。
2019-07-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Circular Polarization of Gravitational Waves from Early-Universe Helical Turbulence
我们进行直接的数值模拟计算的净圆偏振的引力波从螺旋（手征）湍流源在早期宇宙的各种初始条件，包括驱动（固定）和衰减的湍流。我们研究了假设不同湍流成因（如磁或动力学驱动的情况下）产生的引力波信号。在早期宇宙的实际物理条件下，我们数值计算了引力波的偏振度随波数的变化。我们发现，光谱偏振度强烈依赖于初始条件。光谱偏振度的峰值出现在源的典型波数的两倍处，正如预期的那样，对于完全螺旋衰减的湍流，它在峰值处达到接近100\% { \it only}的最大值。我们确定的时间演化的湍流源以及由此产生的引力波，显示其频谱能量密度的主要贡献发生后不久，激活的源。只有通过人为延长湍流的衰减，才能进一步增加引力波的振幅。我们估计的净极化的检测前景，认为它的检测包含{ \it干净}的信息（包括产生机制，时间和强度）的来源可能的宇称违反在早期宇宙。
2021-02-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on Metastable Dark Energy Decaying into Dark Matter
本文利用更新的衰变时间约束分析了暗能量通过一阶相变转化为暗物质的模型，发现无可观测信号且无法完全转变为暗物质主导，但确认产物为轴子样粒子，模型扩展仍具研究价值。
2024-09-26 astro-ph.CO hep-ph
Decaying axinolike dark matter: Discriminative solution to small-scale issues
最新的莱曼- $α$森林数据严重限制了传统的温暖的暗物质解决方案，在冷暗物质范例的小规模问题。另据报道，不受约束的天体物理过程可能会解决这些问题。针对这种情况，我们重新审视了衰减的暗物质解决方案的问题，讨论可能的签名，以区别衰减的暗物质从天体物理过程作为一个解决方案，以小规模的问题。我们考虑类轴子粒子（ALPino）衰变为类轴子粒子（ALP）和引力子，其寿命大约在宇宙年龄附近。ALPino的质量低于PeV，比引力子的质量稍大（$Δm/m\sim 10^{-4}$），因此在ALPino衰变后，暗物质的丰度几乎不会改变。另一方面，从ALPino衰变产生的引力子获得了$\sim 30 \,{\rm km / s}$的反冲速度，这比矮星系的圆周速度大得多，足以影响它们的暗物质分布。$α$森林约束被解除，因为只有一小部分（$\sim10$ %）的暗物质在那时经历衰变。因此，衰变的暗物质被提升为解决小尺度问题的可行方案。ALPino遗迹的丰度主要取决于最轻的普通超对称粒子的衰变。在银河系磁场的作用下，由ALPino衰变产生的单色ALP辐射被转换为$\sim 50 \,{\rm GeV}$光子。伽马射线通量的形态显示了该模型的一个独特特征，与直接衰变为光子的衰变暗物质相比。一旦被探测到，这种独特的信号就能将小尺度问题的衰减暗物质解决方案与不受约束的天体物理过程区分开来。
2019-01-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Direct Collapse Black Hole Candidates from Decaying Dark Matter
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；Sam Houston State University（山荷斯顿州立大学）；University of Oklahoma（俄克拉荷马大学）
通过注入低能光子抑制分子氢并改变恒星形成历史，产生直接坍缩黑洞，该过程可能解释高红移超大质量黑洞的观测结果。暗物质衰变可提供能量注入，通过单区模型和半解析方法模拟气体核心的化学热性质，确定原子冷却晕的条件。
2026-04-14 astro-ph.CO hep-ph
Detecting circular polarisation in the stochastic gravitational-wave background from a first-order cosmological phase transition
我们讨论了螺旋湍流产生的随机引力波背景（SGWB）的圆偏振的可观测性以下的一阶宇宙学相变，使用的模型，包括直接和逆能量级联的影响。我们探讨的强度的引力波信号和它的偏振依赖于螺旋分数，$ζ_*$，过渡的强度，$α$，气泡的大小，$R_*$，和温度，$T_*$，在过渡完成。我们计算了LISA实验中SGWB强度和偏振信号的预期信噪比，以一种对底层粒子物理模型最小敏感的方式探索参数空间。我们发现，SGWB偏振的发现通常比测量总SGWB信号更具挑战性，但对于具有大气泡尺寸和大量偏振分数的适当强的过渡是可能的。
2020-09-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing sub-eV Dark Matter decays with PTOLEMY
当暗物质的质量低于eV尺度时，它的宇宙学占据数超过了来自宇宙微波背景的光子以及残余中微子的宇宙学占据数。如果这样的暗物质衰变为中微子对，这意味着试图探测宇宙中微子背景的实验也可能对这种额外形式的“暗辐射”敏感。在这里，我们研究的前景，检测考虑到各种选项的预测性能的未来PAPOMY实验。从一个详细的轮廓似然分析，我们发现，暗物质衰变的寿命大$10^4$陀螺仪或一个子%的暗物质分数衰减今天可以发现。从银河系和宇宙学中微子暗辐射通量引入的独特的光谱事件形状有助于前景。在这个过程中，我们还澄清了保利阻塞的重要性，在暗物质衰变。在这项工作中提出的方案可以被认为是早期的物理目标，在这些仪器的发展与放松的要求，性能和能量分辨率。
2020-12-17 astro-ph.CO hep-ph
CLUES on Fermi-LAT prospects for the extragalactic detection of munuSSM gravitino Dark Matter
munuSSM是一个超对称模型，被提出来解决粒子物理学的标准模型的其他超对称扩展所产生的问题。由于R宇称在munuSSM中被打破，引力子是衰变暗物质的自然候选者，因为它的寿命比宇宙的年龄长得多。在这个模型中，引力子暗物质可以通过在两体衰变中发射单色伽马射线来探测。我们研究了费米-LAT望远镜在5年的观测中发现这种单色线的前景。室女座星系团周围的暗物质晕被选为参考案例，因为它与一个特别高的信噪比，并位于一个区域，几乎不受天体物理的弥漫辐射从银道面。信号和背景伽马射线事件的模拟都是用费米科学工具进行的，室女座周围的暗物质分布取自对附近河外宇宙的N体模拟，初始条件由CLUES项目提供。我们发现，质量范围为0.6至2 GeV、寿命范围约为3 × 10^27至2 × 10^28 s的引力子可以被费米LAT探测到，其信噪比大于3。我们还得到大于4GeV的引力子质量已经被星系晕的Fermi-LAT数据排除在munuSSM之外
2012-01-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Structure formation in a mixed dark matter model with decaying sterile neutrino: the 3.5 keV X-ray line and the Galactic substructure
我们在一个混合暗物质（MDM）模型中进行了一系列结构形成的宇宙学模拟。我们的模型是由最近发现的$3.5\,{\rm keV}$ X射线线，这可以解释为非共振产生的无菌中微子占$20$ - $60\%$的暗物质在宇宙中的衰变。这些非共振产生的无菌中微子具有相当大的自由流长度，因此有效地表现为温暖的暗物质（WDM）。假设其余的暗物质是由一些冷的暗物质（CDM）粒子，我们遵循一个混合WDM加CDM宇宙学的共同演化。具体来说，我们考虑的模型与温暖的成分分数的$r_{\rm warm}=0.25$和$0.50$。我们的MDM模型预测在物质辐射相等时的同动Jeans长度接近于粒子质量为$m_{\rm WDM}=2.4\,{\rm keV}$的热产生暖暗物质模型，但在涨落功率谱上的抑制较弱。我们进行了大的$N$体模拟研究MDM模型中的非线性暗晕的结构。在MDM模型中，子结构的丰富程度显著降低，因此所谓的小规模危机得到缓解。MDM模型中至少一个晕的累积最大圆速度函数（CVF）与银河系和仙女座星系中观测卫星的CVF吻合得很好。我们认为，MDM模型打开了一个有趣的可能性，以调和报告的$3.5\,{\rm keV}$线和星系的内部结构。
2015-12-25 astro-ph.CO hep-ph
Decaying Dark Matter and the Deficit of Dwarf Haloes
在λ-CDM宇宙学中固有的等级聚集似乎产生了许多观测到的大尺度结构的特征。但是仍然存在一些突出的问题，包括对本星系群中矮星系数量的过度预测（超过10倍）。已经提出了几种次级效应来解决这个问题。然而，我们仍然不清楚主要的解决方案是否取决于天体物理过程，例如超新星的早期反馈，或者可能是暗物质本身尚未确定的性质。在本文中，我们进行了一个详细的计算的矮晕演化的影响，包括一个假设的暗物质衰变，D -> D '+ l，其中D是不稳定的粒子，D'是更大质量的子粒子和l是另一个，更轻（或可能无质量）的子粒子。这一过程优先加热较小的晕，使它们在演化过程中膨胀，并降低了它们现在的圆周速度。我们发现，当dm/m_D' ~ 5-7 × 10^{-5}（dm是初态和终态的质量差）时，这种机制可以很好地解释速度为10- 20 km/s的系统的观测数目比数值模拟预测的数目少4倍的原因.相应的寿命τ不能长于~30 Gyr，但可以短至几Gyr。
2008-06-03 astro-ph astro-ph.CO gr-qc
Dynamical Friction in fuzzy dark matter: circular orbits
研究了模糊暗物质（FDM）背景中作用于圆周运动微扰的动力学摩擦。凝聚后，FDM由满足薛定谔-泊松方程的单个波函数描述。通过马德隆变换可以得到等效的流体动力学公式。在这里，我们考虑这两种描述，并限制我们的分析线性响应理论。我们利用的流体动力学制剂，推导出一个完全解析解的DF在稳态和有限的时间扰动。我们比较我们的预测，包括一个非零FDM速度色散$σ$的波的方法的数值实现。只要$σ$不显著地超过轨道速度$v_\text{circ}$，我们的解对于圆周运动的单个和二元摄动都是有效的。虽然（超音速）气体DF的短距离库仑发散不再存在，但FDM情况下的DF表现出红外发散，这源于薛定谔方程的（也）扩散性质。有限时间扰动的情况下，我们的分析表明，密度尾流扩散通过FDM介质，直到它到达它的外边界。一旦该瞬态状态结束，径向和切向DF都围绕稳态解以指数衰减包络振荡。因此，永远不会达到稳态。我们使用我们的结果来重新审视的DF衰变时间尺度的5天炉座球状星团。我们还指出，紧凑双星的内旋可能会失速，因为DF扭矩的质量中心，有时翻转的符号，成为一个推力，而不是阻力（删节）。
2022-08-05 astro-ph.CO
