Upper bounds on signals due to WIMP self--annihilation: comments on the case of the synchrotron radiation from the galactic center and the WMAP haze
最近的两篇论文重新考虑了这样一种可能性，即由WMAP测量的银河系中心$\sim 20^0$（{ \it WMAP haze}）内区域的过量微波辐射可能是由于中性伴子自湮灭产生的同步辐射;在这种可能发生的基础上，还提出了中性伴子自湮灭截面的上限。在本说明中，我们表明，在一个标准的宇宙学模型中的热WIMP的常见情况下，当银河系的WIMP密度的重新标度适当考虑次主导的WIMP，上限适用于一般的{ \it任何}信号由于自共轭WIMP是更严格的比从分析的WMAP阴霾。我们还认为，一个实验的上限，这可以与我们的通用上限，而不是来自宇宙反质子通量的测量，一些值的天体物理传播模型的参数。最后，我们评论我们的通用上限的解释的WMAP阴霾的热中性子在一个标准的宇宙学方案的可能影响。
2008-02-16 astro-ph hep-ph
Diffuse Galactic antimatter from faint thermonuclear supernovae in old stellar populations
我们的银河系每秒钟都会发生几个$\times 10^{43}$低能正电子的湮灭。能够提供这种正电子的放射性同位素是在恒星、恒星残骸和超新星中合成的。然而，几十年来，一直没有确定一个主要的恒星正电子源，导致许多正电子来自外来来源的建议，如银河系中心的超大质量黑洞或暗物质湮灭。%，但这样的来源不能解释最近从扩展的银河系盘探测到的正电子信号。在这里，我们表明，一个单一类型的瞬态源，来自年龄3 - 6 Gyr的恒星星族和产生~0.03 $M_\odot$的正电子发射体$^{44}$ Ti，可以同时解释的强度和形态的银河系正电子湮没信号和太阳系丰度的$^{44}$ Ti衰变产物$^{44}$钙。这种瞬变可能是两颗低质量白矮星的合并，在外部星系中观察到的亚发光热核超新星，称为SN 1991 bg。
2017-05-24 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Constraining Supersymmetric Dark Matter With Synchrotron Measurements
中性伴子暗物质（或其他暗物质候选者）的湮灭产生电子和正电子，以及其他标准模型态。这些粒子由于与银河磁场相互作用而发射出同步加速器光子。在这封信中，我们使用WMAP卫星的测量来限制这种同步辐射的强度，反过来，最轻的中性伴子的湮灭截面。我们发现这个约束比任何其他当前间接检测通道所提供的约束更严格。特别是，对于能量为100 GeV（500 GeV）的中性伴子，中性伴子湮灭的截面必须小于~ 3 x 10^-26 cm ^3/s（1 x 10^25 cm ^3/s）。对于银河系内部8千秒差距内完全平坦的暗物质分布的保守情况，约束的严格性大约是30倍。即使在这种保守的情况下，同步加速器的测量也强烈限制了早期宇宙中非热产生wino或higgsino中性伴子暗物质的可能性。
2008-01-28 astro-ph hep-ph
Synchrotron Emission from Dark Matter in Galactic Subhalos. A Look into the Smith Cloud
WIMP范式对暗物质（DM）的关键预测之一是DM粒子可以湮灭为带电粒子。这些湮灭将在例如银河系的暗晕中进行，如矮银河系或最近指出的高速云，如“史密斯云”。在这篇笔记中，我们集中在与DM湮灭成电子和正电子发生在史密斯云的无线电发射。这种排放的现象进行了相当详细的讨论。我们认为，传播中的不确定性可以捕获的典型的扩散损失长度参数（Syrovatskii变量），但角度积分的无线电通量是独立的传播。我们的结论是，如果史密斯云确实是由DM主导，从DM湮灭的无线电信号脱颖而出，在其他信使。此外，低频（例如由低频阵列（LOFAR）和下一代平方公里阵列（SKA）观察到的低频）对于在史密斯云中搜索DM是最佳的。作为一个实际应用，我们设置保守的约束暗物质湮灭截面使用的数据，从银河系在22 MHz和1.4 GHz的连续无线电发射。更强的约束可以通过背景减除，利用假定的DM信号的轮廓和频率依赖性来达到。我们使用绿岸望远镜和LOFAR灵敏度的亮度温度中值噪声设置了更强但暂定的限制。
2016-11-02 astro-ph.GA hep-ph
Radio observations of the Galactic Centre and the Coma cluster as a probe of light dark matter self-annihilations and decay
我们更新我们以前的计算伽马射线和无线电观测的约束条件的湮灭的暗物质粒子轻于10 GeV。我们预测的同步辐射光谱，以及与光衰减和湮灭暗物质候选人在后发座星系团和银河系中心的无线电发射的形态。我们的新结果基本上证实了我们以前的发现：如果磁场大于50微高斯，银河系最内部的同步辐射会限制甚至排除暗物质候选者。事实上，我们的结果表明，光湮灭候选者必须有一个S波抑制对湮灭截面到电子（或分支比到电子正电子必须很小）。如果暗物质在衰变，它的寿命必须大于t = 3。10^{25}秒。因此，当人们提出一个“轻”的暗物质候选者时，无线电发射总是应该被考虑的。
2010-09-30 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
A Critical Reevaluation of Radio Constraints on Annihilating Dark Matter
许多研究小组利用银河系中心的射电观测，推导出了对弱相互作用暗物质湮灭截面的严格限制。在本文中，我们表明，在这一地区的电子能量损失可能是占主导地位的逆康普顿散射的星际辐射场，而不是由同步加速器，大大放宽了限制的暗物质湮灭截面相比，以前的作品。强对流风，这是很好的动机，最近的观测，也可能显着削弱同步加速器的约束。考虑到这些因素后，我们发现，湮灭暗物质的无线电约束的数量级不那么严格比以前报道的，一般弱于目前的伽马射线观测。
2016-02-05 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter and Synchrotron Emission from Galactic Center Radio Filaments
银河系中心的内度包含了大量在射频下观测到的平行结构。这些被称为非热射电灯丝（NRFs）的粒子追踪磁场线，由于其硬同步辐射谱（S_v ~ -0.1 +/-0.4）而引起了人们的极大兴趣。这些细丝的起源仍然知之甚少。我们发现，通过湮灭一个相对轻（~5-10 GeV）的暗物质粒子与预测的截面一个简单的热遗迹可以提供一个令人信服的匹配的强度，光谱形状和通量变化的NRF的电子和正电子。此外，解释NRF同步辐射所需的暗物质粒子的特性，与费米-LAT观测到的银河系中心多余的伽马射线辐射，以及CoGeNT和DAMA/LIBRA观测到的直接探测信号所需的特性是一致的。
2011-08-24 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Constraints on dark matter annihilation in the Large Magellanic Cloud from multiple low-frequency radio observations
利用大麦哲伦云的多低频射电观测，通过双幂律模型拟合区分暗物质湮灭与宇宙射线贡献，发现低频观测对低质量暗物质参数空间提供更强约束，未来低频巡天是探测暗物质的有力途径。
2025-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark matter implications of the WMAP-Planck Haze
对银河系中心和周围地区的伽马射线和微波观测表明存在异常发射，其起源仍然不清楚。近年来，暗物质湮灭的可能性引起了人们的极大兴趣。暗物质湮灭是通过高能电子与银河系磁场相互作用产生的伽马射线瞬发和微波频率的二次发射来解释的。我们通过在WMAP-Planck数据中寻找相关的同步加速器来研究银河系中心伽马射线过剩的DM解释。在考虑各种磁场和宇宙线传播模型的情况下，我们预测了银河系中由DM湮灭引起的同步辐射，并与23- 70 GHz的WMAP-Planck数据进行了比较。除了标准的微波前景，我们单独建模的费米泡和信号由于DM的微波对应物，并使用组件分离技术提取与每个模板从总发射的信号。我们确认在我们所选择的感兴趣的区域中，在23 GHz处的天空总强度的7%的水平处存在阴霾，其光谱$I \sim ν^{-0.8}$比常规宇宙射线电子的同步加速器更硬。数据没有显示出对仅通过气泡或DM排放来拟合雾度的强烈偏好。包含两个分量提供了更好的拟合，其中DM对23 GHz处的雾度发射的贡献为20%，然而，由于前景建模中的显著不确定性，我们不认为这是DM信号的明确检测。我们设置强大的上限上的湮没截面忽略前景，也报告最适合DM湮没参数从一个完整的模板分析。我们的结论是，WMAP-Planck数据是一致的DM解释的伽马射线过剩。
2016-04-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Polarized and unpolarized synchrotron emission from dark matter in extragalactic targets
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所，那不勒斯分部）；Department of Physics, University of Alberta（阿尔伯塔大学物理系）；Department of Physics and Santa Cruz Institute for Particle Physics (SCIPP), University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校物理系及圣克鲁兹粒子物理研究所）
利用Planck 30-70 GHz数据，通过DRAGON和HERMES模拟计算五个河外目标中暗物质湮灭和衰变的同步辐射上限，发现总强度与偏振限制相当，但LMC中法拉第退偏振使总强度更优。
2026-06-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Galactic Center Excess in Gamma Rays from Annihilation of Self-Interacting Dark Matter
费米-LAT望远镜的观测发现，银河系中心有一个显著的$γ$射线过剩。在银河系矮球状星系的方向上还没有探测到类似的信号。此外，天文观测表明矮星系和其他暗星系的密度比最简单的冷暗物质模型预测的要小。我们发现，一个自相互作用的暗物质模型与粒子质量约50 GeV湮灭的介质负责强自相互作用可以同时解释所有三个观测。介质必然是不稳定的，它的质量必须低于约100兆电子伏，以降低暗星系的密度。如果介质衰变为电子-正电子对，其截面与热残余值的数量级相同，那么我们发现这些对可以上散射星际辐射场，并产生观测到的$γ$射线过剩。我们表明，这个模型是兼容的所有当前的约束和突出的可检测的签名独特的自相互作用的暗物质模型。
2015-01-14 astro-ph.HE hep-ph
Thermal and annihilation radiation in the quark nugget model of dark matter
本文研究暗物质反夸克块模型在银河系中的热与非热辐射，利用Mie理论计算其热辐射并确定平衡温度，发现其同步辐射和π0衰变光子流可能达到Fermi-LAT探测阈值。
2021-12-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Toward a Minimum Branching Fraction for Dark Matter Annihilation into Electromagnetic Final States
高能中微子背景的观测极限已经被用来对暗物质进行一般性的限制，暗物质只会湮灭成标准模型粒子。湮灭为中微子的暗物质粒子也将不可避免地通过高阶树和环图分支到电磁终态，从而产生带电轻子，这些带电粒子可以通过同步辐射或逆康普顿散射将其能量转化为光子。在有效场论的背景下，我们计算了环诱导的分支比带电轻子，并表明，它通常是相当大的，通常> 1%，当暗物质质量的规模超过电弱规模，M_W。对于一个分支分数> 3%，同步辐射约束的暗物质湮灭目前强于相应的中微子边界在有趣的质量范围从100 GeV到1 TeV。对于质量小于MW的暗物质，我们的工作为构造“仅中微子”的暗物质湮灭模型提供了一个合理的框架。
2008-09-22 astro-ph hep-ph
Multi-frequency test of dark matter annihilation into long-lived particles in Sirius
本文提出将天狼星系统作为间接探测暗物质湮灭产生的长寿命粒子的目标，结合瞬发辐射、逆康普顿散射和同步辐射机制，利用Fermi-LAT和SKA望远镜估算了暗物质-质子散射截面的上限。
2024-07-31 astro-ph.HE hep-ph
The Fermi Gamma-Ray Haze from Dark Matter Annihilations and Anisotropic Diffusion
最近费米伽马射线太空望远镜拍摄的银河系全天空图显示了一个朝向银河系中心的弥散辐射成分，并延伸到大约+/-50度的纬度。这种费米“雾”是由在WMAP波长处产生微波同步加速器雾的相同电子产生的逆康普顿发射。伽马射线雾有两个明显的特征：光谱明显比银河系其他地方的发射更硬，并且形态在纬度上相对于经度被拉长，轴比约为2。如果这些电子是通过星系晕中暗物质粒子的湮灭产生的，那么这种形态很难用标准的球形晕和各向同性的宇宙射线扩散来实现。然而，我们表明，各向异性扩散沿有序的磁场线对银河系中心加上一个长形的暗物质晕可以很容易地产生所需的形态，而不作出不切实际的假设扩散参数。此外，索末菲增强的自湮没截面~30产生了很好的拟合的伽马射线和微波雾的形态，振幅和光谱。该模型也是符合当地的宇宙射线测量以及CMB的限制。
2011-02-24 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Dark matter annihilation in $ω$ Centauri: Astrophysical implications derived from the MWA radio data
我们提出了一个分析的Murchison宽场阵列射电望远镜数据从$ω$岑，可能是一个剥离的矮球状星系的核心捕获我们的银河系。Brown { \it et al.}对费米-LAT $γ$射线数据的最新解释（2019）和Reynoso-Cordova { \it et al.}（2019）表明，$ω$ Cen可能含有大量的暗物质。我们利用他们的最佳拟合暗物质湮灭模型，并估计磁场强度在$ω$岑，计算预期的无线电同步信号湮灭，并表明，可以有效地排除显着部分的磁场扩散系数平面使用我们目前的观测限制的无线电发射。将这些限制提高10-100倍，可能会更严格地限制模型。
2020-07-17 astro-ph.HE hep-ph
Radio constraints on Galactic WIMP dark matter
电子宇宙线群的同步辐射可以用来研究宇宙射线物理和无线电天空图上的WIMP暗物质印记。我们使用现有的无线电数据-从MHz到GHz -分析银河系WIMP湮灭的贡献，并对WIMP观测值施加限制：湮灭截面，通道和质量。根据湮灭通道，我们得到的竞争边界中获得的费米-LAT伽玛射线分析的矮卫星星系。
2013-09-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Bounds on Dark Matter Properties from Radio Observations of Ursa Major II using the Green Bank Telescope
利用绿岸望远镜对大熊座II矮球状星系进行射电观测，得到了WIMP暗物质性质的边界。暗物质湮灭以带电粒子的形式释放能量，这些粒子在矮星系的磁场中发射同步辐射。计算了WIMP湮灭到不同主通道的预期同步辐射强度。预言的同步辐射对晕中暗物质的分布、扩散系数D_0、磁场强度B、粒子质量m_x、湮没率<σv>和湮没通道都很敏感。对于e^+ e^-、μ^+ μ^-、τ^+ τ^-和b \bar b通道，获得了<σv>、m_x、B和D_0的限值。对这些参数的限制对暗物质密度分布测量的不确定性很敏感。对于从恒星运动学推导出的最佳拟合晕参数，我们排除了10 GeV的WIMP在2σ水平下以<σv> = 2.18 x 10^{-26} cm ^3/s的热速率直接湮灭为e^+ e^-的情况，其中B > 0.6微高斯（1.6微高斯），D_0 = 0.1（1.0）x银河系扩散值。
2013-10-24 astro-ph.CO hep-ph
Strong Constraints on Dark Matter Annihilation in Ursa Major III/UNIONS 1
利用15年费米-LAT数据搜索大熊座III的γ射线，未发现超出，对暗物质湮灭设强约束，若高J因子确认，可排除质量至4 TeV的热暗物质湮灭为b̄b终态。
2024-03-18 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Annihilations from the Galactic Centre
一个巨大的黑洞存在于我们银河系的中心，它不可避免地吸积了暗物质粒子，形成了一个粒子密度非常高的区域。湮灭率随着大量的e+e-对的产生而提高，这些e+e-对要么直接产生，要么通过介子的连续衰变产生。我们评估的同步辐射（和自吸收）与这些粒子通过银河系磁场的传播，并给出约束的质量和截面的值的暗物质粒子。
2000-11-29 astro-ph hep-ph
Electromagnetic radiation by quark-gluon plasma in magnetic field
计算了强磁场中夸克-胶子等离子体的电磁辐射。贡献过程是同步辐射和单光子湮没。结果表明，在RHIC和LHC的相对论重离子碰撞中，同步辐射对湮灭起主导作用。此外，它构成了在低横动量下由等离子体产生的所有光子的重要部分;其大小取决于等离子体温度和磁场强度。磁场中的电磁辐射可能是解决理论模型和实验数据之间差异的缺失部分。结果表明，电磁辐射随磁场强度和等离子体温度的增加而增加。
2012-06-03 hep-ph nucl-ex nucl-th
Gamma-ray and radio tests of the e+e- excess from DM annihilations
PAMELA和ATIC最近报告了e+e-宇宙射线的过剩。我们表明，如果它是由于暗物质湮灭，相关的伽马射线通量和同步辐射产生的e+e-在银河系磁场违反HESS和射电观测的银河系中心和HESS观测矮椭球，除非DM密度分布是显着不太陡峭的基准NFW和Einasto配置文件。
2009-02-28 astro-ph hep-ph
Prospects for Detecting Gamma Rays from Annihilating Dark Matter in Dwarf Galaxies in the Era of DES and LSST
对暗物质湮灭截面的最严格的限制来自费米伽马射线太空望远镜对矮星系的观测。作为电流（例如，暗能量巡天（DES）和未来的大型综合巡天望远镜（LSST）光学成像巡天发现了更多的银河系超暗卫星星系，它们可能会增加费米对暗物质湮灭的敏感性。在这项研究中，我们使用银河系的卫星人口的半分析模型来预测可能被DES和LSST发现的矮星的特征，并预测这些发现将如何影响费米对暗物质的敏感性。虽然我们发现可能会有适度的改进，但DES和LSST发现的矮星系不太可能将费米的灵敏度提高2-4倍以上。然而，这种前景可能是保守的，因为我们的模型低估了斯隆数字巡天中实际发现的具有巨大潜在湮灭信号的超微弱星系的数量。我们基于模拟的方法专注于银河系卫星人口统计，补充了现有的基于几何的估计。
2015-03-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Positron annihilation as a cosmic-ray probe
最近，伽马射线望远镜AGILE和费米观测到几个中年超新星遗迹（SNRs）与分子云相互作用。伽马射线的一种可能的发射机制是由宇宙射线（CR）核（强子过程）产生的中性π介子的衰变。然而，观察并不排除由于CR电子的韧致辐射的贡献。TeV伽马射线望远镜也观测到了许多SNR，并发现了许多不明来源。目前还不清楚TeV的伽马射线辐射是通过轻子过程还是强子过程产生的。在这封信中，我们提出，由CR核产生的次级正电子的湮灭发射是强子过程的诊断工具。我们研究了分子云中CR质子产生的次级正电子和电子的MeV辐射。从观测到的γ射线通量可以稳健地估计次级正电子的湮没发射。AGILE和Fermi观测到的SNRs湮灭线的预期通量足以让未来的高级康普顿望远镜探测到。此外，还可以通过未来的X射线望远镜NuSTAR和ASTRO-H观测到次级正电子和电子的同步辐射以及CR质子的韧致辐射。
2012-01-04 astro-ph.HE hep-ph
Stringent constraint on the radio signal from dark matter annihilation in dwarf spheroidal galaxies using the TGSS
弱相互作用大质量粒子（WIMP）被认为是最受欢迎的暗物质候选者之一。在过去的几十年里，在整个电磁波谱上寻找由于WIMP的湮灭和衰变而产生的任何可检测信号已经成为人们感兴趣的问题。WIMP湮灭到标准模型粒子产生了通过同步辐射在低射频下检测这种信号的可能性。矮椭球星系（dSphs）被认为含有大量的暗物质，这使它们成为寻找这种大尺度弥散射电辐射的有希望的目标。在这项工作中，我们提出了在低频（147.5MHz）观测到的23 dSph星系的TIFR-GMRT巡天（TGSS）的一部分，堆叠分析。这些叠加实验中没有检测到任何信号，这对暗物质参数造成了非常严格的限制。最好的限制来自于新的堆叠方法，该方法是在将各个dSph星系场的射电图像按各自的半光半径缩放后进行缩放。热平均截面的约束是低于热遗迹截面值在一定范围内的WIMP质量的合理选择有关的天体物理参数。这样的分析使用未来更深入的观察个别目标以及堆叠可以潜在地揭示更多关于WIMP暗物质属性。
2021-01-13 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Galactic Center Radio Constraints on Gamma-Ray Lines from Dark Matter Annihilation
最近在银河系中心的费米-LAT数据中发现了一条或多条130 GeV的伽马射线线，这被解释为暗物质湮灭到Zγ或Hγ的暗示，湮灭截面<σv>约为10^{-27} cm ^3 s^{-1}。我们测试这一假设，通过比较同步辐射通量，由于电子和正电子的衰变的Z或H玻色子只在银河系中心对来自同一地区的银河系中心的无线电数据。我们发现，从单碟望远镜的无线电数据轻微限制这种解释的声称伽马线的合同NFW配置文件。已经运行的射电望远镜，如LWA、VLA-Low和LOFAR，以及未来的射电望远镜，如SKA，它们对小至10^{-28} cm ^3 s^{-1}的湮灭截面敏感，可以很快证实或排除这种情况。我们讨论了暗物质的配置文件，磁场，和背景辐射密度分布的假设，并表明，任何合理的假设的约束是相对稳健的。独立于上述最近的发展，我们强调，我们的射电约束适用于所有的模型，其中暗物质湮灭到Zγ或Hγ。
2013-02-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Synchrotron self-Compton process for constraining sub-GeV dark matter in Omega Centauri via SKA
Key Laboratory of Dark Matter and Space Astronomy, Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文重点实验室）；School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）
通过SKA利用同步辐射自康普顿过程对omega人马座中子-GeV暗物质进行约束，提出新的间接探测方法并取得更严格的限制。
2026-08-13 astro-ph.CO hep-ph
Annihilation Radiation of Dark Matter in Heterotic Orbifold Models
直接和间接的暗物质搜索可能会导致超对称性的发现。在杂种优势轨道紧致化的特定背景下，甚至有可能得到一些关于更基本的基础理论的超对称性破缺机制的线索。本文在有效杂化框架下的AMSB情景下，研究了通过来自银河系中心的γ射线（连续谱和谱线）和同步辐射间接探测中性伴子暗物质的前景，该框架构成了一个在高能理论和低能唯象学之间保持一致的超对称模型.
2004-06-07 astro-ph hep-ph hep-th
The Anisotropy of the Extragalactic Radio Background from Dark Matter Annihilation
对河外无线电背景的观测发现，在22 MHz至10 GHz的多个频率范围内有显著的各向同性发射。这种非热发射成分的强度大大超过了已知天体物理来源的预期贡献。有趣的是，模型表明，暗物质粒子的湮灭可能会重现过剩的通量和光谱。然而，缺乏一个可测量的各向异性的残余排放仍然具有挑战性的暗物质和标准天体物理学解释的ARCADE-2数据。我们计算预期的同步各向异性从暗物质湮灭，并表明，这些模型可以产生非常小的各向异性，虽然这需要星系团有很大的子结构贡献和强大的磁场。我们表明，这种约束可以显着放松，但是，在场景中，通过暗物质湮灭产生的电子可以有效地重新加速阿尔文波内集群介质。我们的分析表明，任何能够解释河外射电过剩的强度和各向同性的来源必须有一个空间扩展远远大于典型的星系中的重子，这表明一个新的物理解释。
2014-12-23 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark matter annihilation and decay from non-spherical dark halos in the Galactic dwarf satellites
银河系中的矮球状星系是间接寻找粒子暗物质的主要目标。为了对候选的暗物质粒子设置强有力的约束，了解这些系统的暗晕结构是非常重要的。在本文中，我们首先评估的天体物理因素的暗物质湮灭和衰变为24 dSphs，考虑到非球形暗晕，使用广义轴对称质量模型的基础上轴对称Jeans方程。首先，从最新的运动学数据的拟合分析，我们的轴对称质量模型是一个更好的适合比以前的球形，因此，我们的工作应该是最现实和可靠的估计天体物理因素。其次，我们发现，在分析的dSphs，超暗矮星系三角座II和大熊座II是最有前途的，但大的不确定目标的暗物质湮灭，而经典的dSphDraco是最强大的和可检测的目标的暗物质衰变。研究还发现，非球形的明亮和黑暗的组件影响的天体物理因素的估计，即使这些因素在很大程度上取决于样本大小，先验的参数范围和暗晕的空间范围。此外，由于这些影响，对暗物质湮灭截面的约束比以前的球形工作更保守。这些结果对于优化和设计空间和地面望远镜当前和未来多信使观测中的暗物质搜索非常重要。
2016-08-04 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Constraints on dark matter annihilation from the Event Horizon Telescope Observations of M87$^\star$
射电天文学的迅速发展为研究暗物质的性质打开了一扇新的窗口。最近，事件视界望远镜（EHT）对M87射电星系中心的超大质量黑洞（SMBH）进行了直接成像，这对寻找可能的新物理具有重要意义。在这项工作中，我们说明，这样的结果可以用来检测可能的同步辐射签名所产生的DM湮灭从最内层区域的SMBH。假设存在一个尖峰DM密度分布，我们得到由于DM湮灭诱导的电子和正电子的通量密度，并推导出新的限制DM湮灭截面通过与EHT积分通量密度在230 GHz的比较。我们的研究结果表明，参数空间可以探测的EHT观测在很大程度上补充了其他实验。对于具有弱相互作用大质量粒子的典型质量区的DM，在密度尖峰假设下，EHT观测可以排除低于热产生能级几个数量级的湮灭截面。未来的EHT观测可能会进一步提高DM搜索的灵敏度，也可能提供一个独特的机会来测试DM和SMBH之间的相互作用。
2022-04-14 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on dark matter annihilation in dwarf spheroidal galaxies from low frequency radio observations
我们提出的第一个观测限制的预测同步信号的粒子暗物质湮灭模型在矮球状星系在射频低于1 GHz。我们使用默奇森宽场阵列（MWA）和巨型米波射电望远镜（GMRT）的调查数据的组合，以寻找从14个矮球状星系的漫射无线电发射。对于1 $μG$的原位磁场和扩散系数的任何合理值，我们的限制不约束任何暗物质模型。然而，对于更强的磁场，我们的数据可能会提供与伽马射线和宇宙射线观测的现有限制相当的限制。对升级后MWA的灵敏度的预测表明，暗物质粒子质量高达$\sim$ 1.6 TeV（1 TeV）的模型可能会受到2 $μG$（1 $μG$）磁场的约束。虽然未来低频平方公里阵列（SKA）的更深限制将挑战大型强子对撞机寻找暗物质粒子，但MWA为低频SKA提供了宝贵的第一步。
2019-07-01 astro-ph.HE hep-ph
Hunting dark matter in galaxy clusters with non-thermal electrons
推测蛇夫座星系团内的小晕的电子布居是一个陡峭的能量幂律，斜率为$3.8$。这与暗物质湮灭模型所预测的有很大不同。在这项工作中，我们提出了一种方法，间接比较观测到的电子光谱和预测的间接暗物质排放。该方法利用了给定电子分布对同步辐射随后的光谱特征的影响的差异。为了充分利用这一差异，利用的事实，即峰值和截止同步加速器频率是实质上不同的硬幂律的情况下，WIMP质量以上$\sim 50$ GeV，我们发现，我们需要$μ$ Jy的灵敏度在10 GHz以上的频率，而弧分钟尺度敏感。我们探讨在何种程度上，这种电子光谱比较可以验证与即将到来的ngVLA仪器。我们表明，与ngVLA，这种方法使我们能够产生更强的约束比现有的VLA数据，事实上，这些超过了费米-LAT矮搜索在各种各样的湮灭通道和所有研究的磁场的情况。
2020-03-04 astro-ph.HE hep-ph
Green Bank Telescope Constraints on Dark Matter Annihilation in Segue I
我们使用一个非检测在$ν= 1.4\,$ GHz的绿岸望远镜观测的超微弱的矮球状星系Segue I，它可以沉浸在一个不可忽略的晕磁场的银河系，把粒子暗物质的属性的界限。我们使用Einasto暗物质配置文件的星系模型，并计算预期的同步辐射通量从暗物质湮灭的磁场强度$B$，扩散系数$D_0$，和粒子质量$m_χ$为不同的湮灭通道的函数。这些数据强烈不利于湮没到$e^+e^-$的$m_χ\lesssim 50\,$ GeV，但不敏感的$b \bar b$通道。采用一个基准$B \sim 2\,μ$ G推断Segue I的接近银河系，我们的模型的湮灭$τ^+τ^-$与$m_χ= 30\,$ GeV需要一个中间值的$D_0$与数据的一致性。最令人信服的限制，获得了WIMP湮灭$μ^+μ^-$：我们排除$m_χ\lesssim 30\,$ GeV $\,\rightarrowμ^+μ^-$在95%的置信度，除非$D_0$超过银河系的值或$B$是显着小于我们所假设的。
2015-07-13 astro-ph.CO hep-ph
Limits on Dark Matter Annihilation from the Shape of Radio Emission in M31
利用M31的3.6厘米射电形态，在0.9–6.9 kpc区域对暗物质湮灭到b\ar{b}设定限制，排除了10–500 GeV质量范围内截面大于3×10⁻²⁵ cm³/s的湮灭，且结果对扩散系数变化稳健。
2024-02-21 astro-ph.GA hep-ph
Foreground effect on the $J$-factor estimation of ultra-faint dwarf spheroidal galaxies
矮球状星系是伽玛射线暗物质研究的重要目标。特别是，DM湮灭信号预计将在最近发现的一些附近的超微弱dSphs，这可能会给严格的约束$\mathcal{O}(1)$ TeV WIMP DM的强。然而，各种不可忽略的系统的不确定性复杂的天体物理因素的估计相关的DM搜索在这些对象。其中，前景星的影响尤其引人注目，因为即使对于未来的运动学调查，污染也是不可避免的。在这篇文章中，我们评估前景污染的影响，对天体物理学的$J$-因素估计产生模拟样本的恒星在四个超微弱的dSphs和使用未来的摄谱仪的模型。我们调查各种数据削减，以优化数据的质量，并应用可能性分析，其中考虑到成员和前景恒星分布。我们表明，在信号区域（感兴趣的区域）的前景星污染和它们的统计不确定性，可以通过插值的前景星分布在控制区域中的前景星占主导地位的成员星估计。这些区域可以在未来的光谱观测中使用具有大视场的多目标摄谱仪进行保护;例如安装在斯巴鲁望远镜上的主焦点摄谱仪。上述估计有几个优点：污染的数据驱动估计使天体物理因子的分析在复杂的前景分布中保持稳定。此外，在似然分析中考虑了前景污染效应。
2018-08-29 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Evidence Of Dark Matter Annihilations In The WMAP Haze
WMAP实验揭示了银河系中心周围区域的微波辐射过量。有人认为，这种被称为“WMAP烟雾”的信号可能是暗物质湮灭中产生的相对论电子和正电子的同步辐射。在这封信中，我们重新审视了这种可能性。我们发现，角分布的WMAP霾匹配暗物质湮灭的预测与尖点密度分布，$ρ(r) \propto r^{-1.2}$在内部千秒差距。在不同的WMAP频带的强度比较，我们发现，广泛的可能的WIMP湮没模式是一致的，与质量在100 GeV到多TeV范围内的WIMP的阴霾的光谱。最有趣的是，我们发现，为了产生观测到的霾强度，暗物质湮灭截面需要近似等于热遗迹所需的值，$σv \sim 3 \times 10^{-26}$ cm $^3$ /s。不需要增强因子。如果暗物质湮灭实际上是造成WMAP霾的原因，并且晕轮廓的斜率一直延伸到银河系内部，那么如果WIMP质量小于几百GeV，GLAST预计将探测到银河系中心暗物质湮灭产生的伽马射线。
2007-05-24 astro-ph hep-ph
Heavy dark matter particle annihilation in dwarf spheroidal galaxies: radio signals at the SKA telescope
如果弱相互作用的暗物质候选物质的质量接近或高于TeV，则很难在大型强子对撞机等高能对撞机上检测到。另一方面，这种粒子的成对湮灭可能会在矮球状星系（dSph）中产生$e^+ e^-$对，这反过来又会导致无线电同步信号，这些信号可以在即将到来的平方公里阵列（SKA）望远镜中在中等观测时间内检测到。我们调查的情况下，这种互补性之间的碰撞和无线电信号的暗物质可以是有用的，在探测物理超越标准模型的基本粒子。粒子物理问题和扩散的作用和电磁能量损失的$e^\pm$考虑。首先，trans-TeV暗物质的可探测性的标准进行了分析独立的粒子物理模型（S）。此后，我们使用一些基准的基础上流行的情况下，即最小的超对称标准模型。因此，它表明，从dSph像天龙座的无线电通量应在大约100小时在SKA观察到，暗物质质量高达4-8 TeV。此外，空间中的天体物理参数，这种信号应该是在SKA检测到的跨越区域，被标记出来。
2020-01-09 astro-ph.HE hep-ph
Multiwavelength Analysis of Dark Matter Annihilation and RX-DMFIT
暗物质（DM）粒子被几个动机良好的模型预测，通过自湮灭产生标准模型粒子，可以潜在地被天体物理观测检测到。特别是，在包含磁场的天体物理系统中，DM湮灭产生的带电粒子通过同步辐射产生无线电发射，通过环境光子的逆康普顿散射产生X射线发射。我们介绍RX-DMFIT，用于计算预期的二次发射DM湮灭的工具。RX-DMFIT包括广泛的可定制的天体物理和粒子参数，并结合了重要的天体物理学，包括带电粒子的扩散，相关的辐射能量损失和磁场建模。我们展示了RX-DMFIT的使用和多功能性，通过分析各种DM粒子模型和天体物理环境，包括星系团，矮球状星系和正常星系的潜在无线电和X射线信号。然后，我们应用RX-DMFIT到一个具体的例子，使用Segue I无线电数据放置一系列的假设DM湮灭通道的约束。对于WIMP模型与$M_χ \leq 100$ GeV和假设弱扩散，我们发现轻子$μ^+μ^-$和$τ^+τ^-$最终状态提供了最强的约束，把限制DM粒子横截面远低于热遗迹横截面，而即使是$b\bar{b}$通道，我们发现接近热遗迹横截面的限制。我们的分析表明，无线电发射为暗物质搜索提供了一个极具竞争力的途径。
2017-08-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Discriminating different scenarios to account for the cosmic $e^\pm$ excess by synchrotron and inverse Compton radiation
本文介绍了PAMELA最近测量的宇宙正电子分数的过剩和ATIC、PPB-BETS、Fermi和H.E.S. S等电子能谱的过剩。表明存在初级电子和正电子源。可能的解释包括暗物质湮灭、衰变和天体物理学起源，比如暗物质星。在这项工作中，我们表明，这三个方案都可以解释宇宙$e^\pm$过剩的实验结果。然而，通过电子和正电子的局部测量来区分这些不同的情况可能是困难的。我们提出了可能的歧视，这些方案之间通过同步辐射和逆康普顿辐射的初级电子/正电子从该地区接近银河系中心。以典型的配置，我们发现这三种方案预测相当不同的光谱和天空图的同步辐射和逆康普顿辐射，虽然有相对较大的不确定性。最显著的差异来自同步辐射的能带$10^4\sim 10^9$ MHz和逆康普顿辐射的能带$\gtrsim 10$ GeV。在未来，如果有高精度的同步加速器和扩散$γ$射线天空图，它可能至少能够将湮灭暗物质的场景与其他两个场景区分开来。
2009-07-20 astro-ph hep-ph
Radio constraints on dark matter annihilation in Canes Venatici I with LOFAR
矮星系是暗物质占主导地位，因此有希望的目标，为寻找弱相互作用大质量粒子（WIMP），这是众所周知的候选人的暗物质。WIMP的湮灭产生超相对论宇宙射线电子和正电子，它们在磁场存在的情况下发出同步辐射。对于典型的磁场强度（几个$μ$ G）和$\mathcal O$（GeV-TeV）WIMP质量，这种发射峰值在数百MHz。在这里，我们使用的150 MHz的无线电连续辐射的矮球状星系犬Venaeiri与低频阵列射线（LOFAR）的非检测到的WIMP到初级电子-正电子和其他基本粒子-反粒子对的湮灭截面的约束。我们的主要基本假设是宇宙射线的传输可以用扩散近似来描述，因此需要一个具有小尺度结构的非零磁场强度。特别是，通过采用磁场强度的$\mathcal O(1\,μ$ G）和扩散系数$\sim 10^{27}~\rm cm^2\,s^{-1}$，我们得到的限制是可比的\emph{Fermi}大面积望远镜使用该特定星系的伽玛射线观测。假设s波湮灭和WIMP构成100%的DM密度，我们的基准限制排除了几个热WIMP实现在$[2,20]$ -GeV的质量范围。然而，我们要提醒的是，我们对横截面的限制受到我们也定量评估的巨大不确定性的影响。特别是，传播参数或DM晕的变化可以将我们的限制提高几个数量级（在悲观的情况下）。
2020-06-18 astro-ph.HE hep-ph
Neutralino dark matter vs galaxy formation
中性伴子暗物质可能与当前具有尖状暗晕的冷暗物质模型不相容，因为过量的同步辐射可能源自银河系中心靠近黑洞的中性伴子湮灭。
2000-05-17 hep-ph
Anomalous Ionization in the Central Molecular Zone by sub-GeV Dark Matter
该研究提出中央分子区异常电离源于MeV暗物质湮灭产生$e^+e^-$对，并指出其可能与银心511 keV线辐射同源。
2025-03-17 astro-ph.HE hep-ph
The Isotropic Radio Background and Annihilating Dark Matter
ARCADE-2和其他对低频辐射敏感的望远镜的观测表明，存在着具有硬光谱指数的各向同性射电背景。这个观察到的背景的强度被发现超过了从天体物理来源预测的通量约5-6倍。在这篇文章中，我们考虑的可能性，湮灭暗物质粒子提供的主要贡献所观察到的各向同性的无线电背景，通过发射的同步辐射从电子和正电子湮没产品。为了合理估计星系团和星系中存在的磁场，我们发现暗物质可能解释观测到的射电过剩，但只有当它主要湮灭为电子和/或μ子时，并且只有当它拥有大约5-50 GeV的质量时。对于这样的模型，将同步信号归一化为观测到的过量所需的湮灭截面为σ v ~（0.4-30）x 10^-26 cm^3/s，与简单热遗迹的预测值（σ v ~ 3 x 10^-26 cm^3/s）相似。我们发现，在任何情况下，其中暗物质湮灭是负责所观察到的过量的无线电发射，费米所观察到的各向同性的伽马射线背景的一个显着的部分必须导致从暗物质以及。
2012-03-15 astro-ph.CO hep-ph
High Energy Positrons From Annihilating Dark Matter
最近PAMELA实验的初步结果表明，宇宙射线正电子的存在超过10 GeV。在这封信中，我们认为这种信号是银河系晕中发生的暗物质湮灭的结果。而不是专注于一个特定的粒子物理模型，我们采取唯象的方法，并考虑各种质量和两体湮灭模式，包括W+W-，ZZ，b bbar，tau+ tau-，mu+ mu-和e+e。我们还考虑了一系列的扩散参数与目前的宇宙射线数据相一致。我们发现，在10 GeV以上的正电子分数的显着回升是兼容的广泛的暗物质湮灭模式，虽然非常大的湮灭截面和/或所产生的局部暗物质分布的不均匀性的提升因素需要产生所观察到的信号强度。我们评论的约束，从伽马射线，同步辐射，宇宙射线反质子测量。
2008-09-10 hep-ph
Astrophysical Limits on Massive Dark Matter
弱相互作用暗物质粒子的湮灭为间接探测星系晕中的暗物质的可能性提供了重要的特征。在大质量黑洞附近，这种自我湮灭会大大增强。我们表明，在我们的银河系中心存在的大质量黑洞吸积暗物质粒子，创造了一个非常高的粒子密度的区域。因此，湮灭率大大增加，大量的$e^+e^-$对直接或通过介子的连续衰变产生。我们评估的同步辐射（和自吸收）与这些粒子通过银河系磁场的传播，并能够约束的质量和横截面的暗物质粒子的允许值。
2001-01-09 astro-ph hep-ph
Note on the dark matter explanation of the ARCADE excess and AMS data
在本文中，我们表明，从AMS的正电子数据似乎排除了解释的ARCADE各向同性无线电背景过剩的自湮灭暗物质。在早期的工作中，人们发现，轻暗物质的轻子湮灭通道提供了一个很好的适合的过剩，由于同步辐射的末态粒子。然而，限制来自AMS的正电子数据的自湮灭截面现在严重约束轻自湮灭暗物质和截面低于热遗迹已经测试轻子湮灭渠道。结合这两个结果，我们的结论是，在自湮灭暗物质的无线电背景中的过量的解释被排除在外。
2014-12-18 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter Annihilation in the Most Luminous and the Most Massive Ultracompact Dwarf Galaxies (UCD)
在本文中，我们探讨了潜在的天体物理特征的暗物质（DM）湮灭超紧凑矮星系（UCD）考虑两个最丰富的已知星系团在1亿光年，名义上，室女座和天炉座。天炉座UCD 3是已知最明亮的UCD，M59 UCD 3是已知最大的UCD。随着在天炉座UCD 3中探测到一个350万太阳质量的黑洞（BH），我们仔细地模拟了几个暗物质（DM）增强剖面的场景，同时考虑了超大质量黑洞（SMBH）和DM的存在。对于天炉座UCD 3，恒星质量和动力学质量的比较表明，在UCD中DM的含量很少。M59 UCD 3在模拟中没有受到与Fornax UCD 3相同的关注，但是对M59 UCD 3进行了深度无线电成像和X射线观察，可以用来限制这些UCD的DM含量。我们采取平均估计的暗物质含量，并使用萨尔彼得和Kroupa质量函数。我们对天炉座UCD 3和M59 UCD 3进行建模，使其DM含量为这些质量函数的平均值。然后，我们分析了来自$γ$射线和无线电源的天炉座和M59 UCD 3的约束，考虑在我们的模拟中质量在10和34 GeV之间的暗物质粒子。在没有一个强的$γ$ -射线签名，我们表明，同步辐射从电子和正电子产生的DM湮灭可以是非常敏感的间接DM搜索。我们发现DM参数在射频上可以受到显著的约束，并且尖峰轮廓在超致密星系DM & BH相互作用增强的深入研究中起着有趣的作用。
2021-01-18 astro-ph.GA hep-ph
Radio signals of particle dark matter
在大多数粒子暗物质（DM）模型中，DM候选者通过湮灭或衰变注入大量高能电子和正电子。在有磁场的区域发射，它们反过来又产生同步辐射，通常覆盖无线电和红外波段。我们讨论的可能性检测签名的银河系和河外DM的总强度和小尺度各向异性的无线电背景。
2011-12-08 astro-ph.HE hep-ph
Neutralino Dark Matter as the Source of the WMAP Haze
以前，有人认为WMAP观测到的银河系中心周围区域的异常发射，称为"WMAP烟雾“，可能是暗物质湮灭中产生的相对论电子和正电子的同步辐射。特别是，所观察到的发射的角分布，光谱和强度是一致的信号，预计将导致从一个弱电磁场规模的质量和湮灭截面附近的预测值为热遗迹。在这篇文章中，我们重新审视这个信号的背景下的超对称性，并评估参数空间的约束最小超对称标准模型（CMSSM）。我们发现，在大部分的超对称参数空间，最轻的中性伴子被预测具有所需的属性产生WMAP霾。特别是，焦点，A-漏斗，和散装地区通常预测的质量，湮灭截面，并占主导地位的湮灭模式，这是在所需的范围内产生的WMAP雾的观察功能的中性伴子。相反，星共湮灭区不适合作为这种信号起源的解释。
2008-08-04 hep-ph
Indirect Detection of Kaluza-Klein Dark Matter
我们调查的卡鲁扎-克莱因暗物质的间接检测的前景，专注于湮灭辐射的第一卡鲁扎-克莱因激发的超荷规范玻色子$B^{(1)}$在星系晕，特别是我们估计中微子，γ射线和同步辐射通量。比较预测的通量与观测数据，我们能够约束的$B^{(1)}$质量（因此，紧化尺度）。这些限制取决于暗物质密度分布所采用的具体模型。对于NFW配置文件的同步辐射的分析提出了一个下限的$B^{(1)}$质量的顺序为$\simeq 300$ GeV。
2003-06-24 astro-ph hep-ph
A dark matter interpretation for the ARCADE excess?
ARCADE 2合作最近测量了一个各向同性的无线电发射，它比已知的河外源的预期贡献要亮得多。对这种过剩现象最简单的解释是，在极低（观测上无法达到）的亮度下，一个“新的”未解决的光源数量变得最多。我们研究这种情况下的同步辐射引起的WIMP湮灭或衰变的河外晕。有趣的是，对于具有热湮灭截面和相当保守的聚类假设的轻质量WIMP，预期的无线电发射水平与ARCADE观测结果相匹配。
2011-12-08 astro-ph.CO hep-ph
Radio bounds on the mixed dark matter scenarios of primordial black holes and WIMPs
本文研究了原初黑洞与自湮灭WIMPs混合暗物质场景中的同步辐射射电发射，发现PBH对总暗物质丰度的贡献上限为$10^{-8}\sim 10^{-5}$量级，因此在传统电弱尺度WIMPs存在时其贡献可忽略不计。
2023-05-24 astro-ph.CO hep-ph
Illuminating Black Hole Shadow with Dark Matter Annihilation
本文提出利用 EHT 对黑洞内阴影的观测，结合真实等离子体背景下的正负电子传播计算，将超大质量黑洞作为暗物质湮灭探针，从而对暗物质湮灭参数空间给出严格且稳健的约束。
2025-08-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
