VERITAS Observations Of M~31 (The Andromeda Galaxy)
扩散伽马射线是宇宙射线的示踪物，提供了关于宇宙射线的起源、相互作用和在星系中扩散的信息。M 31（仙女座星系）是距离银河系最近的螺旋星系（d = 780 kpc），在所有波长下都得到了很好的研究。因此，它是研究弥散伽马射线发射的主要目标。甚高能（VHE，E> 100 GeV）伽马射线观测站VERITAS对M 31进行了54小时的观测，并提出了VHE通量的上限以及更新的\Fermis（0.1 <E <300 GeV）分析。这些观测结果将与来自星际介质（ISM）和星际辐射场的VHE宇宙射线非弹性散射模型的伽马射线通量预测进行比较。M31为探索这一机制提供了理想的机会.它的接近度和空间范围明显大于VERITAS的点扩散函数，但小于视场，这可能使距离星系核心10 kpc的恒星形成环及其密集的ISM和许多超新星遗迹得以解析。
2015-08-28 astro-ph.HE
Measuring the Mass of Missing Baryons in the Halo of Andromeda Galaxy with Gamma-Ray Observations
现代宇宙学和星系形成中最大的谜团之一是“失踪重子”的藏身之处。星系形成的主流理论预测，大量的重子以$10^6-10^7\,$ K的扩散和热气体的形式存在于星系周围，延伸到它们的维里半径，这也被称为环星系介质（CGM）的主要成分。然而，不同的研究小组通过不同的技术，并没有达成共识的作用，CGM在占失踪的重子，与估计的贡献范围从一个小的部分，以封闭的星系重子预算。在这项工作中，我们试图用一种新的方法来测量CGM中缺失的重子的质量，这种方法是基于仙女座星系扩展晕的γ射线观测结果。由于星系内部产生的宇宙射线粒子最终会逃逸到CGM，它们将通过与CGM的质子-质子碰撞产生伽马射线辐射。与某些传统的测量方法只对特定温度范围内的气体敏感不同，强子γ射线通量对所有相态的重子气体都敏感，而且不依赖于晕中的金属丰度。我们的结果表明，包含在维里半径的重子总质量小于$(1.4-5)\times 10^{10}M_\odot$根据与模型相关的分析得到的γ射线强度。这意味着仙女座星系的CGM可能不能解释超过$30\%$的失踪重子，但结果受到来自伽马射线强度上限，CRs在晕中的扩散系数以及星系的恒星质量和暗物质晕质量的不确定性。如果对这些问题有更好的理解，并且将来有更灵敏的伽马射线望远镜，这种方法将变得更有约束力。
2021-02-26 astro-ph.GA astro-ph.HE
Millisecond pulsar origin of the Galactic center excess and extended gamma-ray emission from Andromeda - a closer look
费米-LAT合作最近发表了对仙女座星系（M31）中心空间扩展伽马射线信号的新测量，报告称发射与银河系（MW）的所谓银河系中心过剩（GCE）大致相似。与此同时，关于GCE起源于毫秒脉冲星（MSP）的证据正在积累。这些元素促使我们将上述观测结果与也许是MSP种群最简单的模型进行比较，该模型仅通过重新调整MSP光度函数来获得，该函数通过系统各自的恒星质量在本地MW盘中确定。值得注意的是，没有自由拟合参数，该模型可以解释的能量和形态的GCE的不确定性。对于M31，由于原始MSP的估计光度预计只贡献了大约四分之一的检测到的发射，尽管考虑到很大的不确定性，不能排除主要的贡献。如果正确的话，该模型预测，由于MSP的M31磁盘发射是不是远低于目前的上限。我们还讨论了这个简单的模型的一些改进。特别地，我们利用球状星团伽玛射线光度与恒星相遇率之间的相关性来测量球状星团核球中MSP的动态形成。这个成分预计只在$\lesssim 5\%$的水平上对GCE有贡献，但它在解释银河系内部区域的信号形态方面可能具有一定的重要性。我们还评论了一些影响，这可能会导致违反简单的缩放使用，替代模型，并在未来的前景，以改善诊断。
2018-05-03 astro-ph.HE
Seen and unseen tidal caustics in the Andromeda galaxy
间接探测来自暗物质相互作用的高能粒子是了解更多关于暗物质的有希望的途径，但由于这些粒子的高能天体物理源与假定的高密度暗物质区域经常重合而受到阻碍。我们计算的助推因子和伽马射线通量从暗物质与两个壳状焦散线的发光潮汐碎片最近发现的仙女座星系周围，假设暗物质是自己的超对称反粒子。这些壳层特征可能是通过伽马射线间接探测暗物质的一个很好的候选者，因为它们远离星系中心的主要混淆源，而且因为壳层的形状表明大部分质量都堆积在远心附近。使用一个数值估计专门校准，以估计密度在N体表示与尖锐的功能和先前确定的N体模型的壳，我们发现，最大的助推因子确实发生在壳，但只有百分之几。我们还发现，伽马射线通量是一个数量级太低，以费米探测到可能的暗物质参数，约2个数量级的信号，将来自矮星系，产生壳的N体模型。我们进一步表明，径向密度分布和相对径向间距的壳，无论是在黑暗或明亮的物质，是相对不敏感的宿主星系的潜力的细节，但在一个可预测的方式依赖于祖先星系的速度色散。
2010-10-19 astro-ph.GA astro-ph.HE
Observations of M31 and M33 with the Fermi Large Area Telescope: a galactic center excess in Andromeda?
费米LAT为比较研究银河系（MW）和其他外部恒星形成星系中的宇宙射线（CR）和高能物体开辟了道路。使用2年的观测与费米LAT，本地组星系M31被检测到作为一个边缘扩展的伽马射线源，而只有一个上限（UL）已被推导出的其他附近的星系M33。我们重新审视了伽马射线发射的方向M31和M33使用超过7年的LAT Pass 8数据的能量范围为0.1-100 GeV，提出了详细的形态和光谱分析。M33仍然未被探测到，我们计算了它的UL。这个修订后的UL仍然与观测到的伽马射线光度和恒星形成速率示踪剂之间的相关性一致，并意味着M33的平均CR密度至多是MW的一半。检测到M31的显著性接近10 sigma，并扩展为4 sigma。它的频谱符合幂律。发射的空间分布与半径为0.4度且与M31中心无偏移的均匀圆盘一致，但不能排除不均匀的强度分布。来自M31的辐射流似乎局限于星系内部区域，并没有填满星系盘，也没有远离星系盘。伽马射线信号与富含气体或恒星形成活动的区域无关，这表明辐射不是星际起源的，除非伽马射线辐射的高能粒子不是起源于最近的恒星形成。另一种非排他性的解释是，这种发射是由被破坏的球状星团分散在M31的凸起和盘中的毫秒级恒星群造成的，或者是由暗物质粒子的衰变或湮灭造成的，类似于在费米-LAT观测中发现的所谓银河中心过剩。
2017-02-28 astro-ph.HE
Search for Dark Matter Gamma-ray Emission from the Andromeda Galaxy with the High-Altitude Water Cherenkov Observatory
仙女座星系（M31）是一个附近的星系（$\sim$ 780 kpc），类似于我们的银河系。观测证据表明，它存在于一个大的暗物质（DM）晕中，使其成为DM搜索的良好目标。我们提出了一个搜索伽马射线从M31使用1017天的数据从高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台。凭借其广阔的视野和持续的监测，HAWC非常适合在M31等扩展目标中搜索DM。在$b\bar{b}$、$t\bar{t}$、$τ^{+}τ^{-}$、$μ^{+}μ^{-}$和$W^{+}W^{-}$通道中，DM质量从1到100 TeV时未检测到DM湮灭或衰变信号。因此，我们对这些过程提出了限制。我们的限额很好地补充了其他目标和工具的现有DM限额。具体地说，我们的基准模型的DM衰变极限是最具约束力的DM质量从25 TeV到100 TeV的$b\bar{b}, t\bar{t}$和$μ^{+}μ{-}$通道。除了DM特定的限制，我们还计算了一般的伽马射线通量限制M31在5个能量箱从1 TeV到100 TeV。
2019-03-13 astro-ph.HE
Ruling out $\sim 100-300$ GeV thermal relic annihilating dark matter by radio observation of the Andromeda galaxy
在过去的几年里，一些研究声称，湮灭质量为$\sim 10-100$ GeV的暗物质可以解释银河系中GeV的伽马射线过剩。然而，最近的费米-LAT和射电观测数据的分析排除了热遗迹湮灭暗物质的质量$m \le 100$ GeV的一些流行的湮灭通道的可能性。利用仙女座星系新观测到的射电数据，我们排除了$\sim 100-300$ GeV热遗迹湮灭暗物质的存在。湮灭暗物质质量的下限提高到大于330 GeV的最保守的情况下，这是几倍大于目前的最佳约束。此外，这些限制强烈不利于通过热冻结机制产生的弱相互作用大质量粒子（WIMP）的基准模型。
2019-01-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
Discovery of Gamma-ray Emission from M31 via FERMI-LAT
2年的档案FERMI-LAT数据被用来搜索仙女座星系的伽马射线发射。数据显示没有明显的椭圆图像。随后使用CO图像模板进行的开-关源孔径光度学分析显示，与关源孔径相比，开源孔径的数量超过7 sigma，对于E>100 MeV，产生的通量为（4.95+/-0.71 x10 -8光子cm-2 s-1。
2010-08-15 astro-ph.HE
Cosmic-ray transport and gamma-ray emission in M31
我们研究的可能性，扩展的宇宙射线轻子和/或强子晕是在仙女座星系（M31）检测到的大规模伽马射线发射的起源。我们考虑一个广泛的合奏的非均匀扩散的情况下，宇宙射线注入源。我们发现，宇宙射线电子和质子可能是，而且很可能是，负责部分或全部的伽马射线发射从M31，包括从星系中心超过100千秒差距。我们还模拟了M31脉冲星可能的发射，并考虑了宇宙线加速点周围高度低效扩散区域的影响，正如最近切伦科夫望远镜的TeV晕观测所表明的那样。
2020-12-28 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Search for high-energy gamma-ray emission from galaxies of the Local Group with Fermi/LAT
正常星系开始从高能量的阴影中出现，正如费米/LAT合作发现的仙女座星系（M 31）的高能伽马射线发射所看到的那样。本文研究了在本星系群星系周围寻找高能辐射的问题。从这里研究的对象中没有发现显著的检测。附近的正常星系的高能量发射的上限推导，我们讨论它们的背景下，从宇宙射线与本地星际介质在这些星系的相互作用的伽马射线发射。
2011-10-18 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Contribution From TeV Halos to the Isotropic Gamma-Ray Background
最近的观测表明，类星体被扩展的区域所包围，这些区域通过非常高能量的电子和正电子的逆康普顿散射发射TeV级的伽马射线。这样的TeV晕是银河系TeV级伽马射线发射的一大部分。在本文中，我们计算的伽玛射线光谱的人口TeV晕位于仙女座星系，预测的信号，预计将被探测到的切伦科夫望远镜阵列（CTA）。我们还计算了TeV晕的各向同性伽马射线背景（IGRB）的贡献，发现这些源应有助于显着的最高测量能量，构成高达$\sim 20\%$以上$\sim 0.1 \, {\rm TeV}$观察到的信号的流量。
2021-11-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
Fermi-LAT Observations of Gamma-Ray Emission Towards the Outer Halo of M31
仙女座星系是离我们最近的螺旋星系，一直是许多研究的主题。它拥有一个巨大的暗物质（DM）晕，其跨度可达600千秒差距，占星系总质量的90%。这个光环的大小转化为天空中42度的大直径，M31-银河系（MW）的距离为785 kpc，但其表面亮度可能较低，这使得用伽马射线望远镜探测具有挑战性。利用费米大天区望远镜（Fermi-LAT）7.6年的观测资料，详细研究了以M31为中心的60 °视场半径范围内，1-100 GeV的γ射线向M31外晕的辐射，并对观测结果的系统不确定性进行了深入分析。我们使用宇宙射线（CR）传播代码GALPROP构建专门的星际发射模型（IEMS）来表征前景的伽马射线发射MW，包括自洽的各向同性组件的确定。我们发现了一个扩展的过剩，似乎是从传统的MW前景不同的证据，有一个总的径向延伸向上~120-200千秒差距的中心M31。我们讨论了合理的解释过量排放，但强调MW前景的不确定性，特别是H I相关组件的建模，尚未充分探讨，可能会影响结果。
2019-06-13 astro-ph.HE hep-ph
Fermi-LAT Observations of Gamma-Ray Emission Towards the Outer Halo of M31
仙女座星系是离我们最近的螺旋星系，一直是许多研究的主题。它拥有一个巨大的暗物质（DM）晕，其跨度可达600千秒差距，占星系总质量的90%。这个光环的大小转化为天空中42度的大直径，M31-银河系（MW）的距离为785 kpc，但其表面亮度可能较低，这使得用伽马射线望远镜探测具有挑战性。利用费米大天区望远镜（Fermi-LAT）7.6年的观测资料，详细研究了以M31为中心的60 °视场半径范围内，1-100 GeV的γ射线向M31外晕的辐射，并对观测结果的系统不确定性进行了深入分析。我们使用宇宙射线（CR）传播代码GALPROP构建专门的星际发射模型（IEMS）来表征前景的伽马射线发射MW，包括自洽的各向同性组件的确定。我们发现了一个扩展的过剩，似乎是从传统的MW前景不同的证据，有一个总的径向延伸向上~120-200千秒差距的中心M31。我们讨论了合理的解释过量排放，但强调MW前景的不确定性，特别是H I相关组件的建模，尚未充分探讨，可能会影响结果。这项研究首次在第八届国际费米研讨会上发表。描述全面分析的文章正在编写中，将在其他地方发表。
2018-12-07 astro-ph.HE hep-ph
New Fermi-LAT event reconstruction reveals more high-energy gamma rays from Gamma-ray bursts
基于在四年半的任务中获得的经验，费米-LAT合作已经对以Pass 8的名义进行的事件级分析进行了全面修订。虽然它还没有最终确定，我们可以测试的改进，在新的事件重建的特殊情况下的即时阶段的明亮的伽马射线暴（GRB），其中的信噪比是足够大的松散的选择削减是足以识别与源相关的伽玛射线。使用新的事件重建，我们已经重新分析了10个伽玛射线暴以前检测到的LAT的X射线/光学后续是可能的，并发现了4个新的伽马射线能量大于10 GeV，除了以前已知的7个。在这四个伽马射线中，有一个来自GRB 080916 C的27.4 GeV伽马射线，其红移为4.35，因此使其成为从GRB中检测到的具有最高固有能量（147 GeV）的伽马射线。我们在这里提出了新的事件重建的突出方面，并讨论这些新的高能伽马射线的科学意义，如约束河外背景光模型，洛伦兹不变性破坏（LIV）测试，即时发射机制和批量洛伦兹因子的发射区。
2013-07-11 astro-ph.HE
Eventdisplay: An Analysis and Reconstruction Package for Ground-based Gamma-ray Astronomy
Eventdisplay是一个软件包，用于分析和重建VERITAS和CTA等地面伽马射线观测站的数据和蒙特卡罗事件。它最初是作为VERITAS原型望远镜数据的显示工具开发的，但后来发展成为一个完整的分析包，其中包含校准、FADC迹线积分、图像和立体参数分析、响应函数计算和高级分析步骤的例程。Eventdisplay利用图像参数分析结合基于多变量算法的伽马强子分离方法。重建方法的概述和一些选定的结果在这方面的贡献。
2017-08-14 astro-ph.HE astro-ph.IM
Constraints on Decaying Dark Matter from Fermi Observations of Nearby Galaxies and Clusters
我们分析费米伽马射线观测（主要是非检测）的选定附近的星系，包括矮椭球体，星系团的衰变暗物质模型的影响。我们表明，星系团不发光的伽马射线的事实提出了最严格的限制，迄今为止的暗物质粒子的寿命为广泛的粒子质量和衰变的最终状态。特别是，我们的研究结果提出了强烈的限制归因于衰减的暗物质的可能性增加的正电子分数报告的PAMELA和费米测量的电子-正电子光谱的高能量功能。对附近矮星系和仙女座星系（M31）的观测并没有提供像星系团那样强的限制，但在某些情况下仍然改善了以前的限制。
2010-11-24 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A high performance likelihood reconstruction of gamma-rays for Imaging Atmospheric Cherenkov Telescopes
我们提出了一个复杂的伽玛射线似然重建技术成像大气切伦科夫望远镜。该技术是基于比较的原始切伦科夫相机像素图像的光子引起的大气粒子簇射与半解析模型的预测。该方法是由CAT实验在20世纪90年代，并已进一步开发了一个新的拟合算法的基础上使用的所有像素在相机中的对数似然最小化，夜空背景噪声的精确治疗，使用立体视觉和引入的第一个相互作用深度作为参数的模型。与使用中的其他技术相比，该重建技术提供了光子诱导簇射的更精确的方向和能量重建，以及更好的伽马效率，特别是在低能量下，以及改进的背景抑制。对于H.E.S.S.在实验中，与H.E.S.S.相比，重建技术的灵敏度提高了约2倍。基于相机图像的二阶矩的标准重建技术（Hillas参数技术）。
2011-04-07 astro-ph.HE astro-ph.IM
Investigating the dark matter minispikes with the gamma-ray signal from the halo of M31
最近，在仙女座星系（M31）外晕的$Fermi$-LAT观测中发现了γ射线发射的证据。暗物质（DM）湮灭提供了一个可能的解释的伽马射线辐射。在这项工作中，我们专注于暗物质湮灭周围的中等质量黑洞（IMBHs）的质量范围从$100~\mathrm{M_\odot}$到$10^6~\mathrm{M_\odot}$的迷你尖峰。采用热湮没遗迹截面$\left\langle σv \right\rangle = 3 \times 10^{-26}~\mathrm {cm} ^{3}\;\mathrm {s} ^{-1}$，对M31球晕区IMBH的布居进行了研究。我们发现，在M31球晕中，可能存在65个以上质量为$ 100~ \mathrm{M_\odot}$的IMBH，它们周围的DM小尖峰是III族星的残余，而质量大于$10^4~ \mathrm{M_\odot}$的IMBH周围的DM小尖峰几乎不可能存在，它们可能是由原始冷气体坍缩形成的，无论是暗物质湮灭通道$b\bar{b}$还是$τ^{+}τ^{-}$ .通过对这两种IMBH形成的模拟，进一步探讨了暗物质的性质。
2021-08-20 astro-ph.GA astro-ph.HE
Reconstruction of multiple Compton scattering events in MeV gamma-ray Compton telescopes towards GRAMS: the physics-based probabilistic model
为了在尚未得到充分探索的兆电子伏伽马射线天文学方面取得进展，迄今已提出了具有各种探测器概念的康普顿望远镜任务。这些未来任务的关键技术之一是事件重建算法，该算法能够确定多个康普顿散射事件的散射顺序，并识别伽马射线在沉积所有能量之前从探测器中逃逸的事件。我们重新审视以前的事件重建方法，并提出了一种基于概率方法的改进算法。首先，我们提出了一个一般的形式主义的概率模型的康普顿散射描述内的探测器和测量过程中的物理相互作用。然后，我们还介绍了几个近似的概率函数的计算效率的计算。为了验证，开发的算法已被应用到模拟数据的康普顿望远镜使用液态氩时间投影室，这是一种新型的康普顿望远镜提出的GRAMS项目。我们已经证实，它成功地工作多达8击中事件，包括逃逸事件的入射伽马射线能量的校正。所提出的算法可用于下一代MeV伽马射线任务，其特点是大体积探测器，例如，克.
2022-08-10 astro-ph.HE astro-ph.IM
Upgrading and testing the 3D reconstruction of gamma-ray air showers as observed with an array of Imaging Atmospheric Cherenkov telescopes
成像大气切伦科夫望远镜的立体阵列允许在3维中重建伽马射线诱导的簇射，这提供了几个优点：直接获得空间中的簇射参数和直接测量入射能量的量热。此外，考虑到同一阵雨的不同图像之间的相关性。最近在H.E.S.S.的框架内实现了一种基于电磁簇射的简单3D模型的分析方法。实验在本文中，该方法是完成了一个额外的质量标准，它减少了约2倍的扩展源的情况下的背景污染，同时保持伽马射线效率在一个高水平。另一方面，2006年7月耀变体PKS 2155-304的剧烈耀斑，提供了H.E.S.S.几乎纯伽马射线样品的数据，提供了一个独特的机会，精度测试的三维重建方法以及H.E.S.S.校准中使用的模拟。所有3D淋浴参数的分布数据和模拟之间的协议在百分之几的水平。
2009-05-04 astro-ph.HE astro-ph.IM
Inverse reconstruction of jet structure from off-axis gamma-ray burst afterglows
引力波事件GW 170817和缓慢上升的短伽马射线暴GRB 170817 A的余辉清楚地表明GRB喷流具有角结构。然而，实际的喷流结构仍然不清楚，因为不同的作者给出了不同的结构。我们制定了一个新的方法来逆重建喷流结构从离轴伽玛暴余辉，而不假设任何功能形式的结构，在以前的研究相比。喷流结构是唯一确定的光变曲线的上升部分，对于一个给定的参数集，通过积分的常微分方程，这是来自标准理论的伽玛射线暴余辉。应用到GRB 170817 A，我们发现，一个非平凡的空心锥射流是一致的观测到的余辉，以及高斯和幂律射流的误差，这意味着Blandford-Znajek机制或喷射-射流相互作用。目前的观测仅限于喷流核心，而不是原则上的视线周围的外部喷流结构。用我们的反演方法进行更精确和高节奏的观测将固定喷流结构，为喷流的形成和传播提供线索。
2020-07-06 astro-ph.HE
Gamma-ray burst light curve reconstruction with predictive models
Department of Electronics and Astrophysics, Al-Farabi Kazakh National University（阿尔法拉比哈萨克国立大学电子与天体物理系）
本文提出基于机器学习的伽马射线暴光变曲线重建框架，通过比对三种模型在不同GRB类型中的表现，发现双向门控循环单元模型在预测精度和复杂光变特征建模方面表现最佳。
2026-06-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
Air shower reconstruction using HAWC and the Outrigger array
高海拔水切伦科夫（HAWC）伽马射线天文台使用300个水切伦科夫探测器（WCD）探测宇宙和伽马射线引发的TeV能量范围内的空气簇射。为了提高其在最高能量下的灵敏度，HAWC已经升级为围绕HAWC主阵列的345个小WCD（支腿阵列）的稀疏阵列。支腿阵列将HAWC的仪器面积增加了4倍，并自2018年8月开始采集数据。本文提出了一种新的γ射线重建方法，它结合了混合型粒子探测器阵列的数据，改进了空气簇射的重建。在这方面的贡献，我们将展示的第一个结果的HAWC及其支腿阵列的组合空气簇射重建使用蒙特卡罗模拟和第一个组合的实验数据集。
2019-08-19 astro-ph.HE astro-ph.IM
Exploring A Cosmic-Ray Origin of the Multi-wavelength Emission in M31
最近在仙女座星系（M31）的中心区域探测到空间扩展的伽马射线发射，导致了几种可能的解释，包括暗物质湮灭和毫秒湮灭。另一种可能性是，M31的辐射可以用纯粹的天体物理学宇宙射线（CR）场景来解释。磁场中的相对论性宇宙射线电子（CRe）通过同步辐射产生射电辐射，而X射线和伽马射线则通过逆康普顿散射产生。此外，初级宇宙射线质子（CRp）在星际介质中的碰撞产生带电和中性的π介子，然后衰变为次级CRe（通过辐射过程可检测）和伽马射线。在这里，我们探讨的可行性CR起源M31中的多波长发射，考虑到三种情况：CR的情况下，主要由初级CRe为主，一个主要由CRp和由此产生的二次CRe和伽马射线从中性π衰变，和最后的情况下，这两个组件同时存在。我们发现，多组分模型是最有前途的，是能够适应各种天体物理参数与以前的研究M31和宇宙射线物理学的多波长光谱。然而，我们的模型所暗示的CR功率注入超过了典型的天体物理宇宙射线源，如超新星的估计CR功率注入。
2019-07-19 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
A Multi-Wavelength Analysis of Annihilating Dark Matter as the Origin of the Gamma-Ray Emission from M31
[摘要]通过多波长天文观测间接探测暗物质（DM）为探测DM的粒子性质提供了一条有前途的途径。在由弱相互作用大质量粒子（WIMPs）组成的DM的情况下，自湮灭最终产生可观测的产物，包括$e^{\pm}$对和伽马射线。伽马射线可以直接探测到，而$e^{\pm}$对可以通过来自同步辐射的无线电发射或X射线和来自逆康普顿散射的软伽马射线来探测。寻找DM天体物理学迹象的一个有趣区域是银河系的银河系中心（GC），部分原因是观测到的可能是DM的伽马射线过量。费米-LAT合作最近在仙女座星系（M31）中心区域观察到类似的过量，这使我们探索DM诱导信号的可能性。我们使用RX-DMFIT工具对M31中潜在的DM湮灭发射进行多频分析。我们认为WIMP模型与GC过量一致，并与M31的观测数据进行比较，计算了整个电磁频谱的预期发射。我们发现，最适合M31过剩的粒子模型有利于较低的质量比GC过剩。最佳拟合模型是$b\bar{b}$终态的$M_χ=11$ GeV和$\left<σv\right>=2.6\times 10^{-26}$ cm $^3$ s $^{-1}$，以及均匀混合的$b\bar{b}/τ^+τ^-$终态的$M_χ=5.8$ GeV和$\left<σv\right>=2.03\times 10^{-26}$ cm $^3$ s $^{-1}$。对于保守估计的扩散和磁场模型，预期的无线电发射似乎…
2018-05-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Deep-learning-driven event reconstruction applied to simulated data from a single Large-Sized Telescope of CTA
当极高能量的伽马射线在地球大气层的高处相互作用时，它们会产生级联的粒子，引起切伦科夫光的闪烁。成像大气切伦科夫望远镜（IACTs）检测到这些闪光，并将其转换为可以分析的簇射图像，以提取原始伽马射线的属性。IACTs的主要背景是由宇宙强子产生的空气簇射图像组成，具有几个数量级的典型噪声信号比。用于区分伽马射线引发的图像和强子引发的图像的标准技术是基于经典的机器学习算法，例如随机森林，该算法对从图像中提取的一组手工参数进行操作。同样地，使用这些参数来执行初级伽马射线的能量和到达方向的推断。基于卷积神经网络（CNN）的最先进的深度学习技术有可能提高事件重建性能，因为它们能够自主地从原始图像中提取特征，利用在参数化过程中被淘汰的像素信息。在这里，我们介绍了通过应用深度学习技术重建来自单个下一代IACT的蒙特卡洛模拟事件所获得的结果，即切伦科夫望远镜阵列（CTA）的大型望远镜（LST）。我们使用CNN将伽马射线诱导的事件与强子事件分开，并重建前者的属性，将其性能与标准重建技术进行比较。三个独立的实现基于CNN的事件重建模型已被用于这项工作中，产生一致的结果。
2021-09-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
Signal-background separation and energy reconstruction of gamma rays using pattern spectra and convolutional neural networks for the Small-Sized Telescopes of the Cherenkov Telescope Array
本文提出用模式谱作为CNN输入，对CTA小型望远镜进行伽马射线信号-背景分离与能量重建，计算成本降低约三倍，但性能不及直接基于CTA图像的方法，表明CTA图像含有模式谱未捕捉的额外信息。
2023-11-30 astro-ph.HE astro-ph.IM
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
Stereograph: Stereoscopic event reconstruction using graph neural networks applied to CTAO
针对CTAO事件重建问题，提出用图神经网络连接多望远镜观测进行立体重建，在模拟数据上实现了比随机森林更优的能量、角度分辨率及伽马光子与质子分离度。
2025-02-11 astro-ph.HE astro-ph.IM
Event reconstruction with the proposed large area Cherenkov air shower detector SCORE
建议SCORE探测器由一个大阵列的光收集模块设计的广泛的空气簇射的切伦科夫光阵面采样，以检测高能量的伽马射线。探测器站的大间距使得可以以合理的努力覆盖巨大的区域，从而实现高达约几个10 PeV的能量的良好灵敏度。本文介绍了SCORE的事件重建算法，并用它在角分辨率、能量分辨率、簇射深度分辨率和γ/强子分离等方面获得了预期的探测器性能。
2009-09-03 astro-ph.HE astro-ph.IM
Reconstruction efficiency and discovery potential of a Mediterranean neutrino telescope: A simulation study using the Hellenic Open University Reconstruction & Simulation (HOURS) package
我们报告的性能评价的地中海超大体积中微子望远镜。我们目前的研究结果，我们的望远镜在检测/发现银河系（稳定的点源）和河外，瞬态（伽马射线暴）的高能中微子源，以及测量超高能扩散中微子通量的能力。给出了中微子有效面积和角分辨率随中微子能量的变化关系，并估算了背景事件率（大气中微子和μ子）。的中微子望远镜的发现潜力进行评估和实验所需的时间进行了重大发现潜在的中微子发射器（已知从他们的伽马射线发射，假设产生的强子相互作用）估计。对于模拟，我们使用HOU重建与模拟（HOURS）软件包。
2012-05-09 astro-ph.HE astro-ph.IM
Evidence of Fermi bubbles around M31
由于逃逸的星系宇宙射线与周围气体的相互作用，星系周围可能存在伽马射线晕。我们使用近7年的费米LAT数据，在300 MeV以上的能量下，在附近的巨大螺旋仙女座星系M31周围寻找这样的晕。在5.3 $σ$的置信水平上发现了一个弥散的γ射线晕，其总光子通量为$2.6\pm 0.6\times 10^{-9}$ cm $^{-2}$ ~s $^{-1}$，对应于$(3.2\pm 0.6)\times 10^{38}$ erg s $^{-1}$的光度（0.3-100 GeV）（距离为780 kpc）。晕的形式并不对应于M31的扩展的重子HI盘，正如在宇宙射线相互作用产生伽马光子的强子中所预期的那样，也不像暗物质湮灭那样是球对称的。最适合的晕模板对应于两个6-7.5 kpc的气泡，对称地垂直于M31星系盘，类似于银河系中心周围发现的“费米气泡”，这表明中央超大质量黑洞过去的活动或M31中的恒星形成爆发。
2016-03-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
MARS, the MAGIC Analysis and Reconstruction Software
随着位于MAGIC-1附近的第二台MAGIC伽马射线切伦科夫望远镜投入使用，MAGIC协作的标准分析包MARS得到了升级，以便对探测到的大气簇射进行立体重建。MARS是用C++编写的基于ROOT的代码，其中包括将望远镜记录的原始数据转换为有关观测目标物理参数的信息的所有必要算法。概述了提取基本簇射参数的方法，并介绍了背景判别和伽马射线源谱估计中使用的工具。
2009-07-06 astro-ph.HE astro-ph.IM
Multi-Component Imaging of the Fermi Gamma-ray Sky in the Spatio-spectral Domain
本文基于 Fermi LAT 数据，用贝叶斯变分推断在空间-光谱域重建 0.56–316 GeV 天空，并分解点源、强子与轻子漫射成分。
2023-12-06 astro-ph.HE
(Very)-High-Energy Gamma-Ray Astrophysics: the Future
计划或提出的几个项目可以显着扩展我们对伽马射线高能宇宙的知识。切伦科夫望远镜阵列CTA的建造已经开始，其他探测器也在计划之中，这些探测器将利用广泛的空气簇射的重建。本报告探讨了不久的将来，以及较长期的可能演变。
2016-01-12 astro-ph.HE astro-ph.IM
Constraints on the Emission of Gamma Rays from M31 with HAWC
宇宙射线，连同恒星辐射和磁场一起，被认为构成了像银河系这样的星系的能量密度的重要部分。当宇宙射线在星际介质中相互作用时，它们产生伽马射线发射，这提供了宇宙射线如何传播的重要指示。仙女座星系（M31）的伽马射线，位于785千秒差距，提供了一个独特的机会，研究宇宙射线的加速和扩散的星系与银河系的结构和演化非常相似。利用高海拔水切伦科夫天文台33个月的数据，我们寻找TeV的伽马射线从银道面的M31。我们还调查了过去和现在的证据，星系活动的M31通过寻找费米泡状结构的上方和下方的星系核。没有观察到明显的伽马射线发射，因此我们使用零结果来计算M31中宇宙射线$>10$ TeV的能量密度上限。计算的上限是大约10倍高于预期的费米LAT结果的外推。
2020-02-26 astro-ph.HE
Gamma-rays from the circumgalactic medium of M31
根据最近在距离仙女座星系盘$\sim 5.5-120$ kpc的环形区域探测到的$γ$-射线，讨论了仙女座星系盘（M31）环星系介质（CGM）中宇宙线（CR）产生$γ$-射线的问题。我们认为，由于M31盘中的恒星形成，CR被加速，由于外流和CR扩散，这些CR被平流提升到CGM。平流的时间尺度，由于大量的气体流动所引发的恒星形成活动在M31光盘是可比的（$\sim$陀螺仪）的扩散时间尺度与扩散系数$\ge10^{29}$厘米$^2$的$^{-1}$的CR质子的传播能量$\sim 412$ GeV，负责观察到的最高能量的光子。由于逆康普顿时间尺度（$\sim$ Myr）比平流时间尺度（$\sim$ Gyr）低得多，达到$120$ kpc，因此，从宇宙线（CR）电子出发的$γ$ -射线的轻子起源是困难的.在$\sim100-120$ kpc的CGM中，由吸积激波加速的CR电子的散射没有帮助，因为它会导致未观察到的扩散X射线特征。因此，我们研究的产生$γ$ -射线通过CR质子和CGM气体之间的强子相互作用的数值双流体（热+ CR）流体动力学模拟的帮助下。我们发现，这些机制的组合，这是在M31的最后$\sim $ Gyr的恒星形成过程，随着扩散和强子相互作用，可以解释所观察到的流量从CGM的M31。
2022-05-24 astro-ph.GA astro-ph.HE
The LAT Low-Energy technique for Fermi Gamma-Ray Bursts spectral analysis
费米大天区望远镜（LAT）的数据分析的基础上的事件重建和分类，到目前为止，仅限于事件的测量能量大于100兆电子伏。本文提出了一种不同于标准LAT分析的新技术，用于恢复~30 MeV ~ 100 MeV的伽马射线暴（GRB）瞬发辐射信号。填补伽马射线暴监测器（GBM）和LAT工作的能量范围之间的空白对于更好地约束伽玛暴的高能谱是重要的。介绍了LAT低能（LLE）技术，首次性能研究，以及两个费米伽玛暴的初步光谱重新分析。
2010-03-26 astro-ph.HE
Reconstruction of stereoscopic CTA events using deep learning with CTLearn
Cherenkov望远镜阵列（CTA）是一个由数十个成像大气Cherenkov望远镜（IACT）组成的阵列，是下一代地基伽马射线天文台的国际项目，旨在将当前一代仪器的灵敏度提高五到十倍，并提供从20 GeV到300 TeV以上的能量覆盖。IACT阵列探测极高能伽马射线天空。它们的工作原理是同时观测由甚高能伽马射线和宇宙射线与大气相互作用引发的空气簇射。由给定簇射引起的切伦科夫光子被聚焦到阵列中望远镜的相机平面上，产生事件的多立体记录。这幅图像包含了空气簇射的纵向发展，以及它的空间、时间和热量信息。原始极高能量粒子的属性（类型，能量和入射方向）可以通过使用机器学习技术重建整个事件来从这些图像中推断。在这篇文章中，我们使用CTLearn对模拟的立体IACT事件进行了纯深度学习驱动的全事件重建。CTLearn是一个软件包，其中包括用于加载和操作IACT数据以及运行深度学习模型的模块，使用像素相机数据作为输入。
2021-09-13 astro-ph.HE astro-ph.IM
Performance of the HAWC Observatory and TeV Gamma-Ray Measurements of the Crab Nebula with Improved Extensive Air Shower Reconstruction Algorithms
本文报告了HAWC天文台通过改进大气簇射重建算法（包括噪声抑制、方向拟合修正和横向分布拟合）显著提升了能量分辨率、角分辨率和背景抑制能力，并以蟹状星云观测验证了其对TeV伽马射线点源的探测灵敏度。
2024-07-01 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cosmic-ray energy reconstruction using machine learning techniques
本研究利用人工神经网络重建HAWC观测站宇宙射线事件的主能量，以改进现有基于最大似然的估计器，并展示了多个模型的性能对比。
2023-10-10 astro-ph.HE hep-ex
Gamma-ray halos as a measure of intergalactic magnetic fields: a classical moment problem
弱星系际磁场的存在可以通过它们对宇宙辐射背景中多TeV γ射线引起的电磁级联的影响来研究。随着级联的发展，次级电子和正电子的小偏转扩展了遥远TeV伽马射线源的发射区域的表观尺寸。这些伽马射线晕可以在成像大气切伦科夫望远镜中分辨出来，并作为星系际磁场强度和相干长度的量度。本文提出了一种把级联中的磁偏转看作扩散过程来计算各向同性源的γ射线晕的方法。有了这个计算公式，晕的矩就可以从一组简单的扩散级联方程得到。角分布的重建则相当于一个经典的矩问题。我们提出了一个简单的解决方案，使用Pade近似的时刻的生成函数。
2011-04-27 astro-ph.HE
The performance of the MAGIC telescopes using deep convolutional neural networks with CTLearn
主要大气伽马成像切伦科夫望远镜系统位于拉帕尔马的加那利岛，用于观测极高能（VHE，几十GeV及以上）伽马射线天空。MAGIC由两个成像大气切伦科夫望远镜组成，通过探测簇射中发射的切伦科夫光子，捕捉大气吸收伽马射线和宇宙射线产生的空气簇射的图像。IACT对伽马射线源的灵敏度主要取决于重建产生空气簇射的初级粒子的性质（类型、能量和到达方向）的能力。用于淋浴重建的最先进的IACT流水线是基于通过提取几何和立体特征以及随机森林或提升决策树等机器学习算法对淋浴图像进行参数化。在这篇文章中，我们探索了直接应用于相机像素化图像的深度卷积神经网络，作为IACT全事件重建的一种有前途的方法，并使用CTLearn（一种利用深度学习的IACT事件重建包）在观测数据上展示了该方法的性能。
2022-11-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
Comparing HAWC blazars light curves with different data reconstruction versions
本文利用17个月的HAWC观测数据，比较Pass4与Pass5两种官方重建版本得到的耀变体光变曲线和流量归一化，验证两者结果在统计不确定性内一致。
2023-12-11 astro-ph.HE
Compton Telescopes for Gamma-ray Astrophysics
本文概述了康普顿望远镜的物理原理、工作方式、事件与图像重建及性能参数，强调其在MeV伽马射线与多信使天体物理学中的重要科学价值。
2022-08-16 astro-ph.HE astro-ph.IM
Deep Learning-Based Stereoscopic Event Reconstruction for CTAO using CTLearn
本文提出利用CTLearn软件包和全深度学习驱动方法，从模拟的立体IACT事件中重建甚高能伽马射线粒子的类型、能量和入射方向，以支持CTAO的高灵敏度观测。
2025-09-18 astro-ph.HE astro-ph.IM
First HAWC Spectra of Galactic Gamma-ray Sources Above 100 TeV and the Implications for Cosmic-ray Acceleration
我们提出了高海拔水切伦科夫（HAWC）天文台看到的最高能量（56 TeV和100 TeV以上）的伽马射线源的第一个目录。HAWC的宽视场自然适用于无偏的全天空调查，新开发的逐事件伽马射线能量重建算法允许前所未有的能量分辨率。这里介绍的来源是有史以来探测到的最高能量来源。所有这些都与我们银河系内已知的低能伽马射线源相吻合。这些天体可能与银河系宇宙射线的来源有关;由于银河系的CR已经被观测到达到PeV的能量，因此将粒子加速到这些能量的来源肯定存在。这些被称为“PeVatrons”的源将具有相应的硬伽马射线光谱，这些光谱延伸到高能量而没有任何光谱中断或截止。我们将介绍这些最高能量的伽马射线源的光谱测量，并讨论其中任何一个可以被确定为PeVatron候选人。
2019-08-19 astro-ph.HE
Energy Reconstruction in Analysis of Cherenkov Telescopes Images in TAIGA Experiment Using Deep Learning Methods
Irkutsk State University（伊尔库茨克国立大学）；Lomonosov Moscow State University（罗蒙诺索夫莫斯科国立大学）
TAIGA天体物理学综合设施的成像大气切伦科夫望远镜（IACT）可以观测高能伽马辐射，有助于研究许多天体物理学物体和过程。TAIGA-IACT使我们能够从总的宇宙辐射通量中选择伽马量子，并恢复其主要参数，如能量和到达方向。处理结果图像的传统方法是图像参数化-所谓的Hillas参数方法。目前，机器学习方法，特别是深度学习方法已被积极用于IACT图像处理。本文介绍了通过几种深度学习方法对单个望远镜（单模）和多个IACT望远镜（立体模式）的模拟Monte Carlo图像进行分析。利用几种类型的神经网络对能量重建质量进行了估计，并对它们的能谱进行了分析。使用开发的方法所获得的结果也进行了比较，通过传统的方法的基础上的Hillas参数所获得的结果。
2022-11-16 astro-ph.HE astro-ph.IM cs.LG
Deep learning methods for gamma event selection in TAIGA-IACT image analysis in stereo-mode
Irkutsk State University（伊尔库茨克国立大学）；Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学）
针对TAIGA-IACT立体模式图像分析，提出两种神经网络方法用于伽马事例选择，提升了伽马射线事例重建的背景抑制精度。
2026-10-14 astro-ph.HE astro-ph.IM cs.LG
Coded Mask Instruments for Gamma-Ray Astronomy
本文回顾了编码掩模仪器在高能天文学中的应用，介绍了其光学概念、基本重建方法及性能趋势，并总结了已飞行的仪器和未来项目。
2023-05-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Development of an advanced Compton telescope for MeV-range gamma-ray astronomy
先进的康普顿望远镜似乎是MeV级下一代伽马射线空间观测站的最佳仪器概念。目前正在开发先进康普顿望远镜的第一个原型，以满足纳米卫星任务的限制，其科学目标是测量伽马射线暴的瞬时发射偏振。我们的仪器开发这个项目的重点是位置敏感量热计模块，由单片无机CeBr $_3$闪烁体读取的像素化光电探测器。通过深度学习算法获得3D位置重建，该算法已被优化到每个空间方向的不确定性为2 mm。
2020-02-26 astro-ph.HE astro-ph.IM
Adaptive Kernel Density Estimation for Improved Sky Map Computation in Gamma-Ray Astronomy
本研究针对伽马射线天文学的天图计算问题，提出基于核尺寸与方向不确定度关联的自适应KDE方法，经模拟和数据验证可提升图像质量，优于需剔除低质量事件的经典方法。
2024-01-29 astro-ph.HE astro-ph.IM
Parametrization of the angular distribution of Cherenkov light in air showers
空气簇射产生的切伦科夫光对地面伽马射线和宇宙射线观测站观测到的信号有很大贡献。然而，没有描述这种现象是可用的，涵盖小和大角度的簇射轴的区域。为了填补这一空白，切伦科夫光子的角分布的参数化进行的物理动机的参数函数。模型参数的约束，使用模拟的伽马射线和质子簇射的能量在TeV到EeV的区域。其结果是，一个新的参数化，提高了以前的作品的精度。这里提出的结果可用于重建簇射成像切伦科夫望远镜以及在重建簇射轮廓与荧光探测器。
2021-02-05 astro-ph.HE astro-ph.IM
The Disp Method for Analysing Large Zenith Angle Gamma-Ray Data
Disp方法是一种用于在地基大气切伦科夫望远镜实验中重建主伽马射线方向的算法-测量能量范围在100 GeV和30 TeV之间的甚高能（VHE）伽马射线。一般来说，从一个单一的阵雨图像获得的几何信息是足够的算法找到的天空位置的主要。过去实现并使用了各种版本的Disp方法。在这项研究中，我们提出了一个多维的实现的VERITAS仪器和显示（使用蒙特卡罗模拟和蟹状星云观测），它显着提高了大天顶角（LZA）观测的角分辨率的Disp方法。我们还应用了disp方法从银河系中心区域的VERITAS数据，这是由VERITAS检测。
2011-09-27 astro-ph.HE astro-ph.IM
