Low Mass X-Ray Binaries in the Inner Galaxy: Implications for Millisecond Pulsars and the GeV Excess
如果毫秒双星（MSP）是银河系中心周围区域观测到的过量伽马射线发射的原因，那么同一区域也应该包含大量的低质量X射线双星（LMXB）。在这项研究中，我们编译和利用一个相当大的目录中观察到的银河系的球状星团系统和内星系的LMXB，以及从球状星团观测到的伽马射线发射，估计通量的伽马射线预测从MSP在内星系。从这个比较中，我们得出结论，只有高达$\sim$ 4-23%的观测到的伽马射线过量可能来自MSP。这一结果与以前利用球状星团和LMXB的较小样本进行的估计相一致，并且比以前的估计更可靠。如果MSP对观测到的所有过剩都负有责任，那么INTEGRAL应该在银河系中心周围的$10^{\circ}$半径范围内探测到$\sim$ $10^3$ LMXB，而只有42个LMXB（和46个额外的LMXB候选者）被观测到。
2017-06-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Gamma-ray emission from the Sagittarius Dwarf Spheroidal galaxy due to millisecond pulsars
费米气泡是从银河系核心发出的巨大的伽马射线辐射瓣，由费米伽马射线太空望远镜上的大面积望远镜收集的~1-100 GeV数据中发现。先前的工作已经揭示了费米泡内部的子结构，这被解释为银河系超大质量黑洞准直流出的特征。在这里，我们通过空间模板分析表明，大部分与子结构最亮区域相关的伽马射线发射-所谓的茧-可能是由于人马座矮球状（Sgr dSph）星系。这颗巨大的银河系卫星是从太阳系的位置通过费米泡看到的。作为一个潮汐和冲压压力剥离的残余，Sgr dSph没有正在进行的恒星形成，但我们仍然证明，矮的毫秒脉冲星（MSP）人口可以合理地提供伽马射线信号，我们的分析关联到它的恒星模板。测量到的光谱自然是由属于Sgr dSph的MSP注入的高能电子-正电子对宇宙微波背景光子的逆康普顿散射，以及这些物体的磁层发射来解释的。这一发现合理地表明，MSP在古老的恒星星族中产生了显着的伽马射线辐射，可能会混淆银河系中心，仙女座星系和其他大质量银河系矮球体等地区的间接暗物质搜索。
2022-09-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Young and Millisecond Pulsar GeV Gamma-ray Fluxes from the Galactic Center and Beyond
伽玛射线观测表明，类星体是将转动能量转换成GeV光子的有效转换器，确定它们对伽玛射线背景的贡献具有广泛的意义。我们从年轻（<~百万年）和毫秒（~Gyr）的银河系脉冲星种群的流量预测。我们发现，未解决的恒星可以产生一个显着的部分，多余的GeV伽马射线附近的银河系中心和逆康普顿通量的内部kpc的费米推断类似。我们比较年轻的脉冲星人口和毫秒脉冲星人口的伽马射线和射电观测的约束模型。总的来说，我们发现，年轻的彗星应该超过毫秒彗星作为不相关的伽马射线点源在这个地区。在银河系中心附近发现的年轻射电脉冲星的数量与我们的年轻脉冲星人口模型一致。在高纬度更深的射电观测可以限制来自星系内部的年轻和毫秒双星的总伽马射线发射。虽然这是朝着更好地理解银河系中的脉冲星、宇宙射线和寻找暗物质迈出的一步，但我们也讨论了一些有趣的谜题，这些谜题来自脉冲星发射和演化的基本物理学。
2016-01-25 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
A New Determination of the Millisecond Pulsar Gamma-Ray Luminosity Function and Implications for the Galactic Center Gamma-Ray Excess
利用费米第三代脉冲星目录测量银盘毫秒脉冲星伽马射线光度函数，发现若银心过剩由其产生则应有大量源被探测到，从而以高显著性排除该假设，并限制脉冲星贡献低于39%或内银河系脉冲星平均光度低5倍。
2025-05-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Connecting the new H.E.S.S. diffuse emission at the Galactic center with the Fermi GeV excess: a combination of millisecond pulsars and heavy dark matter?
H.E.S.S.合作报道了在银河系内部50 pc的高能球对称扩散伽马射线发射，高达~ 50 TeV。在这里，我们提出了一个轻子模型，它提供了一个替代强子的情况下提出的H.E.S.S.合作，并连接新报告的TeV排放费米-LAT银河系中心GeV过剩。我们的模型依赖于一个组合的逆康普顿发射从人口的毫秒星系-这可以解释GeV的过剩-和一个超大质量黑洞诱导尖峰的重（~ 60 TeV）暗物质粒子湮灭成电子与亚热截面。随着最新的星际辐射场，以及一个标准的磁场和扩散设置，我们的模型占检测到的发射光谱形态。此外，我们表明，暗物质诱导的发射再现的空间形态的H.E.S.S.信号高于~ 10 TeV，而我们在较低的能量下获得了来自双极星的稍微扩展的分量，这可以用作未来H.E.S.S.的预测。意见。
2017-01-04 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Pulsars Cannot Account for the Inner Galaxy's GeV Excess
利用费米伽马射线太空望远镜的数据，从银河系中心的方向确定了伽马射线的空间扩展分量，峰值能量为2-3 GeV。最近的研究表明，这种信号并不局限于银河系最里面的几百秒差距，而是从银河系中心延伸到至少~3千秒差距。虽然这一信号的光谱、强度和角分布与湮灭暗物质的预测非常一致，但也有人认为，未解决的毫秒双星可能是造成内星系过量GeV辐射的原因。在本文中，我们详细考虑了这种可能性。比较观测到的光谱形状的内银河系的GeV过剩的费米从37毫秒的恒星测量的光谱，我们发现，这些来源表现出的光谱形状是太软，在亚GeV的能量，以适应这个信号。我们还建立了描述银河系毫秒双星空间分布和光度函数的星族模型。在考虑到费米源（包括已知的毫秒双星和可能是双星的未识别源）的观测分布的限制后，我们发现毫秒双星可以占内星系GeV过量的不超过10%。这些论点中的每一个都强烈反对将毫秒级脉冲作为该信号的源。
2013-05-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Fermi-LAT Galactic Center Excess morphology of dark matter in simulations of the Milky Way galaxy
本研究利用Hestia模拟的类银河系星系，预测WIMP暗物质湮灭产生的伽马射线形态显著非球形，未来CTA等高能实验可区分暗物质与毫秒脉冲星两种解释。
2025-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Can slow pulsars in Milky Way globular clusters form via partial recycling?
本研究通过解析论证和N体模拟证明，低质量X射线双星动力学中断导致的部分再循环机制无法形成球状星团中的慢脉冲星，提出大质量白矮星坍缩或中子星碰撞是更可行的形成途径。
2025-05-29 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Detecting Dark Matter with Imploding Pulsars in the Galactic Center
在银河系的星系中心观测到的古老的毫秒星的缺乏可能是暗物质积累并摧毁中子星的结果。在高暗物质密度的区域，聚集在脉冲星中的暗物质可以超过史瓦西极限，坍缩成一个出生的黑洞，摧毁脉冲星。我们研究什么样的暗物质模型与这一假设是一致的，并找到参数空间区域的暗物质积累可以显着降低银河系中心内的中子星人口，同时保持一致的观测老毫秒恒星在球状星团和太阳附近的位置。我们确定了什么样的暗物质耦合和质量可能会导致银河系中心的年轻脉冲星意外熄灭。最后，我们发现脉冲星坍缩年龄与暗物质密度成反比，与暗物质速度色散成线性关系。这意味着脉冲星的最大年龄在空间上依赖于银河系暗物质晕内的位置。反过来，这种脉冲星年龄的空间依赖性将是暗物质模型依赖性。
2014-10-27 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The contribution to Galactic Centre γ-ray excess from cluster-born millisecond pulsars. Constraints from direct N-body simulations
Heriot-Watt University（赫瑞-瓦特大学）；K. Zhubanov Aktobe Regional University（阿克托别地区大学）；Fesenkov Astrophysical Institute（费森科夫天体物理研究所）；Faculty of Physics and Technology, Al-Farabi Kazakh National University（法拉比哈萨克国立大学物理与技术学院）；Main Astronomical Observatory, National Academy of Sciences of Ukraine（乌克兰国家科学院主要天文台）；Nicolaus Copernicus Astronomical Centre, Polish Academy of Sciences（波兰科学院尼古拉·哥白尼天文学中心）
研究通过N体模拟追踪球状星团中形成并沉积到银河系中心的中子星，分析毫秒脉冲星对γ射线过剩的贡献，发现存活星团和破坏星团对信号强度和集中度的影响，支持天体物理起源而非暗物质。
2026-03-06 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining the Galactic millisecond pulsar population using Fermi Large Area Telescope
费米大面积望远镜（Fermi-LAT）最近揭示了我们银河系中大量的伽马射线发射毫秒双星（MSP）。我们的目标是推断银河系人口的伽马射线发射MSP的费米-LAT检测到的样品的属性。我们开发了一个蒙特卡罗模型来预测银河系MSP人口的空间和伽马射线光度分布。基于费米-LAT的估计检测灵敏度，我们将模型群体分为可检测和不可检测的MSP样本。使用极大似然方法，我们比较了可检测的样本，一组36个MSP检测费米-LAT，我们推导出的空间分布和总数量的伽玛射线发射MSP在银河系中的参数。相应的不可检测的样本为我们提供了一个估计的预期漫发射从银河系中未解决的MSP。我们还将我们的方法应用于66个MSP的扩展样本，该样本结合了牢固检测到的MSP和伽马射线源，这些源显示出让人想起MSP的特性。我们的分析首次对银河系MSP种群提供了基于伽马射线的约束。人口的径向尺度长度和垂直尺度高度与基于无线电数据的估计一致。我们的分析表明，MSP不提供任何显着的贡献，各向同性的弥漫伽马射线背景发射。
2013-05-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Modeling Dense Star Clusters in the Milky Way and Beyond with the $\texttt{CMC}$ Cluster Catalog
我们提出了一套148个独立的$N$体模拟的球状星团（GC）计算使用的代码$\texttt{CMC}$（$\texttt{Cluster Monte Carlo}$）。在$\sim10-13\,$ Gyr的年龄，由此产生的模型几乎涵盖了银河系GC所表现出的星系团性质的全部范围，包括总质量，核心和半光半径，金属丰度和银河系距离。我们用我们的模型来研究恒星质量的黑洞在核心坍缩过程中所起的作用。此外，我们还研究了动力学相互作用如何影响GC中几种重要类型源的形成和演化，包括低质量X射线双星、毫秒双星、蓝离散星、激变变星、Ia型超新星、富钙瞬变和合并致密双星。虽然我们在这里的重点是旧的，低金属量的GC，我们的$\texttt{CMC}$模拟遵循哈勃时间的集群演化，它们包括广泛的金属量（太阳），因此我们的结果也可以用来研究年轻和高金属量的星团。
2020-03-08 astro-ph.GA astro-ph.HE
The Characterization of the Gamma-Ray Signal from the Central Milky Way: A Compelling Case for Annihilating Dark Matter
过去的研究已经确定了从银河系中心周围区域的$\sim$ 1-3 GeV伽马射线的空间扩展过量，与预期的湮灭暗物质的发射一致。我们重新审视和仔细检查这个信号，目的是进一步限制其特征和起源。通过对\textit{Fermi}事件参数CTBCORE应用切割，我们抑制了点扩散函数的尾部，并生成高分辨率的伽马射线图，使我们能够更容易地分离各种伽马射线分量。在这些地图中，我们发现的GeV过剩是强大的，高度统计显着的，与光谱，角分布，和整体归一化，是在很好的协议，由简单的湮灭暗物质模型预测。例如，该信号非常好地拟合了36-51 GeV的暗物质粒子湮灭为$b\bar{b}$，其湮灭截面为$σv = (1-3)\times 10^{-26}$ cm $^3$ /s（归一化为0.4 GeV/cm $^3$的局部暗物质密度）。此外，我们确认的角度分布的过剩是近似球对称的，并围绕银河系的动力中心（在$\sim$ $0.05^{\circ}$的Sgr A $^*$）为中心，没有迹象表明沿银河系平面的伸长。观测到的信号至少从银河系中心延伸到$\simeq10^{\circ}$，这不支持这种发射来自毫秒级恒星的可能性。
2015-03-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Evidence for a high-energy tail in the gamma-ray spectra of globular clusters
毫秒双星很可能是球状星团伽马射线辐射的主要来源。然而，两个独立的发射过程的相对贡献--毫秒脉冲星磁层的曲率辐射与毫秒脉冲星发射到球状星团环境中的相对论对的逆康普顿发射--长期以来一直不清楚。为了解决这个问题，我们在8年的$\textit{Fermi}$ -LAT数据中寻找逆康普顿发射的证据，从157个银河系球状星团的方向。我们发现一个温和的统计显着（3.8 $σ$）之间的相关性测量的球状星团伽马射线光度和它们的光子场能量密度。然而，这也可以用光子场密度和球状星团的恒星相遇率之间隐藏的相关性来解释。通过对$\textit{in toto}$的分析，我们证明了球状星团的γ射线辐射可以在光谱上分解为两个分量：i）指数截止幂律和ii）纯幂律。后一个成分--我们发现其显著性为8.2 $σ$ --的功效指数为2.79 $\pm$ 0.25。它最自然地被解释为由毫秒微扰星注入的宇宙射线电子和正电子的逆康普顿发射。我们发现这个幂律分量的光度与弯曲分量的光度相当，或略小于弯曲分量的光度，这表明毫秒脉冲星自旋向下光度到相对论轻子的分数与自旋向下光度到瞬发磁层辐射的分数相似。
2021-09-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Detection Rate of Fast Radio Bursts in the Milky Way with BURSTT
快速射电暴（FRB）是持续时间为毫秒的强烈射电辐射。尽管研究人员发现它们在天空中频繁发生，但他们仍然处于黑暗之中，无法理解是什么导致了这种现象，因为现有的射电天文台在发现FRB祖先的过程中遇到了一定的挑战。在台湾建造BUSTLING UNIVERSE射电巡天望远镜（BURSTT）就是为了解决这些挑战。我们模拟模拟银河系FRB类事件通过应用一系列的空间分布，脉冲宽度和光度函数。考虑了湍流星际介质（ISM）对银河系平面内类FRB事件可探测性的影响，估计了模拟事件的色散测度和脉冲散射。我们评估了BURSTT可探测到的银河系中FRB类事件的比例，并将结果与瞬态天文射电发射调查2（STARE 2）和银河射电探测器（GReX）的结果进行了比较。我们发现，与STARE 2和GReX相比，BURSTT可以将探测率提高两个数量级以上，这取决于事件的光度函数的斜率。我们还研究了BURSTT的规格对其检测性能的影响。这导致了这样一个事实，即大大提高灵敏度和改善银河系平面的覆盖范围对BURSTT的检测性能的改善有显着的影响。我们发现，BURSTT的升级版本BURSTT-2048可以将微弱的银河系FRB事件的探测率提高3倍。
2022-10-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Using long-term millisecond pulsar timing to obtain physical characteristics of the bulge globular cluster Terzan 5
在过去的十年里，在球状星团泰山5号中发现了三个独特的恒星群和大量已确认的恒星，这对它的分类提出了质疑。利用星团核心36毫秒射电脉冲星的长期射电脉冲星计时，我们提供了系统关键物理特性的新测量。由于泰山5号位于银河系的隆起处，恒星的拥挤和变红使得光学和近红外观测变得困难。然而，脉冲星加速度，使我们能够研究集群的内在特性独立的红化和恒星拥挤和探测的质量密度分布，而不需要量化的质光比。将每个脉冲星的自旋和轨道周期与King模型预测的加速度联系起来，我们发现核心密度为$1.58\times$ 10 $^6$ M $_\odot$ pc $^{-3}$，核心半径为0.16 pc，脉冲星密度分布为$n\propto r^{-3.14}$，总质量为M $_{\rm T}$（$R_\perp<$ 1.0 pc）$\simeq3.0\times$ 10 $^5$ M $_\odot$，假设星团距离为5.9 kpc。利用这些信息，我们反对泰山5是一个被破坏的矮星系，并讨论了泰山5是银河系原凸起碎片的可能性。我们还讨论了低质量的超新星是通过电子捕获超新星形成的，还是存在于一个充满重白矮星和硬双星的核心中。最后，我们提供了一个可能的黑洞在集群的核心3.0 $\times$ 10 $^4$ M $_\odot$的质量上限。
2017-07-12 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Empirical Modeling of Magnetic Braking in Millisecond Pulsars to Measure the Local Dark Matter Density and Effects of Orbiting Satellite Galaxies
提出仅用自转周期及其导数估算毫秒脉冲星加速度的新方法，将测量样本翻倍至53颗，首次实现>3σ局域暗物质密度直接测量，并解释加速度不对称性。
2025-05-22 astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing populations of dark stellar remnants in the globular clusters 47 Tuc and Terzan 5 using pulsar timing
提出了一种结合多质量平衡动力学模型和脉冲星计时数据来约束银河系球状星团（GC）质量分布和剩余粒子数的新方法。我们首先将这种方法应用到47 Tuc，一个集群，其中存在着丰富的恒星运动学数据，这也是主机到一个大的人口毫秒恒星。我们证明，脉冲星定时数据使我们能够对整体质量分布和残余人口的强约束，即使没有恒星运动学拟合。我们的模型倾向于在这个星系团中有一小群恒星质量的黑洞（总质量为$446^{+75}_{-72} \mathrm{M_\odot}$），反对需要一个大的（$ > 2000 \ \mathrm{M_\odot}$）中央中等质量黑洞。然后，我们将该方法应用于泰山5，一个严重模糊的隆起集群，拥有最大的人口的毫秒星系的任何银河系GC和传统的恒星运动学数据的收集是非常有限的。我们改善现有的限制，这个集群的质量分布和结构参数，并严格限制其黑洞的内容，找到一个上限的质量在BH的$\sim 4000 \ \mathrm{M_\odot}$。这种方法使我们能够探测中央动态的GC，即使在没有恒星运动学数据，可以很容易地应用到其他GC脉冲星定时数据，数据集将继续增长与下一代射电望远镜。
2024-08-27 astro-ph.GA
Known Radio Pulsars Do Not Contribute to the Galactic Center Gamma-Ray Excess
使用费米大面积望远镜（Fermi-LAT）进行的观测发现，银河系（GC）中心周围有一个显着的伽马射线过剩。对这种过剩的一种可能的解释是，在银河系内部千秒差距内密集聚集着一群未被发现的年轻或回收的恒星，它们发射出伽马射线。虽然这些系统，通过构造，具有低于费米LAT的点源灵敏度的单独通量，但它们可能已经在多波长观测中被观察到。值得注意的是，澳大利亚国家天文台（ATNF）的射电望远镜目录包括270个在GC周围10度内观测到的源。我们计算了从这270个源观测到的伽马射线发射，并获得了三个关键结果：（1）与远离银河平面的搜索相比，在GC区域的点源搜索产生了过多的非常重要的伽马射线“热点”，（2）这些伽马射线热点的位置与ATNF星的位置之间没有统计相关性，以及（3）统计上最显著的伽马射线热点的光谱基本上比GC伽马射线过量的光谱更软。这些结果对年轻恒星产生大部分伽马射线过剩的模型有很强的限制，而对毫秒恒星产生伽马射线过剩的模型则不太有利。
2015-09-09 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
The Milky Way's nuclear star cluster: Old, metal-rich, and cuspy
我们提供了大约39，000颗恒星的Ks测光和大约11，000颗恒星的H波段测光，范围约为40“x40”，以Sgr A* 为中心。此外，我们还提供了以Sgr A* 为中心的10“x10”的非常深的中心场中约3，000颗恒星的Ks测光。我们发现，Ks光度函数（KLF）是相当均匀的研究领域内，并没有显示出任何显着的变化作为一个函数的距离从中央黑洞的尺度上的几个0.1 pc。通过拟合KLF的理论光度函数，我们得到了核星团的恒星形成历史。我们发现，大约80%的原始恒星形成发生在10 Gyr或更长时间之前，随后是一个持续超过5 Gyr的大部分静止阶段。我们清楚地探测到年龄约为3 Gyr的中等年龄恒星的存在。这一事件约占星团最初形成的恒星质量的15%。恒星质量的百分之几是在过去的几百万年里形成的。我们的结果似乎是不一致的准连续恒星形成的历史。在Ks=15到19之间的所有星等上，恒星密度都以指数方式向Sgr A* 方向增加。我们还表明，恒星尖点周围的Sgr A* 的精确属性是很难确定的，因为恒星形成的历史表明，恒星计数可以显着污染，在所有大小，恒星太年轻，动态放松。我们发现，观测任何年轻的（非毫秒）脉冲星在一个紧密的轨道围绕Sgr A* 和波束向地球的概率是非常低的。我们认为，典型的球状星团，如他们所观察到的银河系和周围的今天，可能没有作出任何重大贡献的核集群的质量。星系核团可能是在银河系早期历史…
2020-07-31 astro-ph.GA
Weighing the Milky Way's Satellite Galaxies Using Pulsar Accelerations
University of Alabama in Huntsville（亨茨维尔阿拉巴马大学）；University of Surrey（萨里大学）
提出利用毫秒脉冲星精确计时数据直接测量银河系卫星星系（大麦哲伦云和人马座矮椭球星系）质量的新方法，首次独立于恒星运动学数据。
2026-05-28 astro-ph.GA
Detecting gravitational waves from the galactic center with Pulsar Timing
银河系中心（GC）中围绕超大质量黑洞（SMBH）Sgr A* 运行的黑洞会产生引力波。由于恒星和黑洞的存在，光谱在40 nHz以下是连续的，而在中心SMBH约200 AU范围内的单个BH在更高频率的光谱中突出。在这个区域的几个秒差距内，可以通过定时射电望远镜探测到GW。未来的观测与平方公里阵列的这种卫星具有足够的定时精度可能是敏感的信号，从中间质量BH（IMBH）在3年的观测基线。最近在GC附近检测到磁星SGR J1745-29的射电脉动，开辟了通过视线检测毫秒脉冲星（可用作GW的探针）的可能性，仅具有中等脉冲和由于散射而导致的角加宽。
2014-01-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraints on conformal ultralight dark matter couplings from the European Pulsar Timing Array
本文利用欧洲脉冲星计时阵列数据，研究超轻暗物质标量与引力的普适共形耦合对脉冲星自转频率的周期性调制效应，从而给出改进的暗物质耦合限制，并将其解释为对标量-张量理论参数的限制。
2024-10-04 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
A two-minute burst of highly polarised radio emission originating from low Galactic latitude
本文报告了在低银纬发现的一个非重复的明亮高度极化射电爆发，其特性类似脉冲星但持续时间超长，暗示银河系薄盘中存在未被探索的瞬变射电源群，并呼吁建立统一的相干辐射模型。
2024-10-16 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
