A Universal Bound on QCD Axions from Supernovae
本文发现超新星中QCD轴子的新产生通道，源于手征微扰理论次领头阶的平移对称性破缺算符，在无模型依赖耦合时给出最强的模型无关轴子质量约束，改进现有界限两个数量级。
2025-09-11 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Semi-analytic bounds on axion-like-particle supernovae emission
Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；Universidade Federal do Rio de Janeiro（里约热内卢联邦大学）
本文通过半解析方法研究超新星中轴子类粒子的约束，考虑有限质量并推导耦合与质量平面的界限，验证方法的稳健性。
2026-04-30 astro-ph.HE hep-ph
Axion emission from supernovae: a cheatsheet
本文综述超新星核物质中轴子辐射的研究进展，重点梳理轫致辐射与π介子-轴子转换两种产生机制，以理解轴子在高温致密核物质中的行为。
2023-09-26 hep-ph
From Supernovae to Neutron Stars: A Systematic Approach to Axion Production at Finite Density
本文系统研究有限密度下QCD轴子产生，修正轴子-核子耦合，增强超新星轴子光度并削弱中子星冷却约束，影响地面搜索。
2025-02-28 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Muons in supernovae: implications for the axion-muon coupling
本文通过生成迄今最大规模的含μ子超新星模拟，证明SN 1987A的冷却速率观测对类轴子粒子与μ子的耦合施加了强约束，将耦合限制在$g_{aμ} < 10^{-7.5}~\ ext{GeV}^{-1}$。
2024-05-31 astro-ph.HE hep-ph
The Fermi Large Area Telescope as a Galactic Supernovae Axionscope
在银河系核心坍缩超新星（SN）中，类轴子粒子（ALP）可以通过Primakoff过程发射出来，并最终在银河系的磁场中转化为$γ$射线。从数据驱动的灵敏度估计，我们发现，在我们的银河系的SN爆炸，费米大面积望远镜（LAT）将能够探索光子ALP耦合到$g_{aγ} \simeq 2 \times 10^{-13}\,$ GeV $^{-1}$ ALP质量$m_a \lesssim 10^{-9}\,$ eV。这些值是下一代实验室实验无法达到的。在这种情况下，费米LAT将探测ALP参数空间的大片区域，用来解释宇宙对$γ$射线、恒星冷却异常和冷暗物质的异常透明性。如果没有探测到$γ$射线的发射，费米-LAT观测将把从SN 1987 A得到的电流边界提高一个数量级以上。
2017-01-17 astro-ph.HE hep-ph
New constraints for heavy axion-like particles from supernovae
我们推导出新的约束重赝标量（类轴子）粒子的光子耦合，根据伽马射线通量预期从这些粒子衰变成光子。在超新星核心产生后，这些重的轴子状粒子会逃逸，其中一小部分会在到达地球之前衰变成光子。我们已经计算了超新星SN 1987 A和仙后座A的这些光子在地球上的预期通量，并将我们的结果与费米大面积望远镜的数据进行了比较。这种分析提供了强约束的参数空间的轴子状粒子。对于质量为100 MeV的粒子，我们发现佩切-奎因常数f_a必须大于10^{15} GeV。或者，对于fa=10^{12} GeV，我们排除了大约100 eV和1 GeV之间的质量区域。
2011-01-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Axion Emission Can Explain a New Hard $X$-ray Excess from Nearby Isolated Neutron Stars
轴子可能在中子星（NS）的核心内产生，由于它们与物质的微弱相互作用而逃离恒星，随后在恒星周围的磁场中转化为X射线。我们表明，最近发现的过量的硬X射线发射在2 - 8千电子伏的能量范围内，从附近的宏伟的七个孤立的NS可以解释这种发射机制。这些NS是独特的，因为它们以前被预期仅在约100 eV的温度下从热表面发射产生UV和软X射线带中的可观察通量。目前还没有传统的天体物理学对壮丽七硬X射线过剩的解释。我们表明，硬X射线过剩可以一致地解释为一个轴子状粒子的质量$m_a \lesssim 2 \times 10^{-5}$ eV和$g_{aγγ} \times g_{ann} \in (2 \times 10^{-21}, 10^{-18})$ GeV $^{-1}$在95\%的置信度，占统计和理论的不确定性，其中$g_{aγγ}$（$g_{ann}$）是轴子光子（轴子中子）耦合常数。
2021-03-01 astro-ph.HE hep-ph
Search for Axionlike-Particle-Induced Prompt Gamma-Ray Emission from Extragalactic Core-Collapse Supernovae with the Fermi Large Area Telescope
在核心坍缩超新星（SN）中，类轴子粒子（ALP）可以通过Primakoff过程产生，随后在银河系的磁场中转化为$γ$射线。我们没有发现这样的$γ$ -射线爆发的证据，在观测河外SNe的费米大面积望远镜（LAT）。SN爆炸时间估计从光学光变曲线，我们发现一个概率约为$\sim$ 90%的LAT观察到至少一个SN在核心崩溃的时候。在LAT视场内至少包含一个SN的假设下，我们排除了ALP质量$m_a \lesssim 3\times 10^{-10}$ eV的光子-ALP耦合$\gtrsim 2.6\times10^{-11}$ GeV $^{-1}$，在SN 1987 A先前限制的$\sim 5$因子内。
2020-12-09 astro-ph.HE hep-ph
Time-delayed gamma-ray signatures of heavy axions from core-collapse supernovae
本研究利用费米-LAT对四颗超新星的数据，搜寻质量在MeV-GeV的重轴子，未发现证据，但将通量灵敏度提高约五个数量级，排除了大片未探索参数空间。
2024-12-17 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Extending the sample of core-collapse supernovae for searches of axion-like-particle induced gamma-ray bursts with the Fermi LAT
在核心坍缩超新星（SN）中，类轴子粒子（ALP）可以通过Primakoff过程产生，随后在银河系的磁场中转化为伽马射线。我们利用一个在可见光波段的河外超新星样本，估计了核心坍缩的时间，并利用费米大天区望远镜（LAT）寻找一个符合的伽马射线暴。假设LAT视野内至少包含一个SN，我们排除了SN 1987 A中先前限制的$\sim$ 5倍内的光子-ALP耦合。随着越来越多的SNe观测光学调查，我们的研究结果表明，探测ALP暗物质结合光学和伽马射线观测的潜力。我们还提供了估计爆炸时间的15个近距离SNe最近观察到的ZTF的初步结果。我们的研究结果表明，爆炸时间可以在一天内估计（仅统计不确定性），使其成为后续LAT分析的有希望的目标。
2021-08-04 astro-ph.HE hep-ph
Multi-messenger signals of heavy axionlike particles in core-collapse supernovae: two-dimensional simulations
本研究通过二维超新星模拟发现，轴子类粒子与光子耦合产生的额外加热可增强爆炸能量，并影响中微子光度和引力波信号，但需三维模拟验证。
2023-09-02 astro-ph.HE hep-ph
No axion-like particles from core-collapse supernovae?
假设类轴子粒子（ALP）是在银河系核心坍缩超新星的核心反弹之前由质子中子星发射的，并且这些ALP随后转换为$γ$射线光子，这些光子应该被$γ$射线任务探测到，从而确定了类轴子粒子（ALP）性质的强约束。这个论点已经被应用到超新星1987 A，推导出ALP质量为$m_a \lesssim 4.4 \cdot 10^{- 10} \, {\rm eV}$的ALP-光子耦合$g_{a γγ} \lesssim 5.3 \cdot 10^{- 12} \, {\rm GeV}^{- 1}$的束缚，并且可以应用到下一个银河系超新星，推导出ALP质量为$m_a \lesssim 10^{- 9} \, {\rm eV}$的更强的束缚$g_{a γγ} \lesssim 2 \cdot 10^{- 13} \, {\rm GeV}^{- 1}$。我们仔细分析所考虑的ALP生产机制，发现它是过度简化到不可接受的程度。通过考虑现实分析所需的最小成分，我们得出结论，以前的结果注定要失败。因此，所有引用上述约束的论文都应适当修改。然而，由于我们不能排除质子中子星发射ALP的可能性，万一银河系中发生核心坍缩超新星爆炸，当时正在活动的$γ$射线卫星任务应该寻找可能来自超新星的光子。
2018-03-08 astro-ph.HE hep-ph
Effects of initial axion production and photon--axion oscillation on type Ia supernova dimming
最近，Csaki，Kaloper和Terning（CKT）提出，星系际介质中的轴子光子振荡可以解释遥远的Ia型超新星观测到的变暗。只有当初始轴子通量远小于初始光子通量时，这种机制才起作用。我们研究了几种机制，这样的初始轴子生产。讨论了超新星中轴子的直接产生、超新星磁场和宿主星系磁场中的光子-轴子振荡。我们发现它可能是初始轴子通量非常小，因此不会对CKT机制造成问题。
2002-07-17 astro-ph hep-ph
Light Curves and Event Rates of Axion Instability Supernovae
最近有人提出，如果奇异粒子在恒星等离子体中产生并达到平衡，它们可以触发一种新的恒星不稳定性，这种不稳定性类似于e-e+对不稳定性。在这项研究中，我们构建了由新的不稳定性引起的轴子不稳定性超新星（AISN）模型来预测它们的观测特征。我们主要研究质量为~400 keV-2 MeV，与g_{ag} ~10^{-5} GeV^{-1}光子耦合的重类轴子粒子。结果表明，在恒星质量一定的情况下，ALP能显著提高56 Ni的质量和爆炸能量。结果表明，当ALP质量等于电子质量时，AISNe的光变曲线峰值出现的时间比标准的对不稳定性超新星的光变曲线峰值出现的时间早10--20天。此外，AISNe的事件率比对不稳定超新星的事件率高1.7- 2.6倍，这取决于初始质量函数的高质量截断。
2022-12-15 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Axion-sourced fireballs from supernovae
该研究指出超新星中ALP衰变光子可形成火球而规避SMM的γ射线限制，但PVO对亚MeV光子的未观测结果再次排除该参数窗口。
2023-07-14 astro-ph.HE hep-ph
Stripped-Envelope Supernovae for QCD Axion Detection
本研究提出Ibc型剥离包层超新星是QCD轴子探测的最优观测目标，其致密前身星的强磁场可提升轴子转伽马射线的探测灵敏度，未来河内Ibc型超新星事件有望借助Fermi-LAT等设备实现低质量QCD轴子的发现。
2025-11-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Axion Instability Supernovae
如果新粒子足够重且耦合强度足够强，那么与标准模型耦合的新粒子可以在恒星核心中达到平衡。在这项工作中，我们调查的天体物理后果，这样的情况下，大质量恒星的状态方程纳入最先进的恒星结构代码的新贡献。我们专注于“宇宙学三角形”，一个区域的参数空间与$300{\rm\,keV} \lesssim m_a \lesssim 2$兆电子伏，$g_{aγγ}\sim 10^{-5}$ GeV $^{-1}$，目前没有排除其他考虑的轴子。我们发现，对于轴子质量$m_a \sim m_e $，核心中的轴子生产驱动一种新的恒星不稳定性，导致爆炸性核燃烧，要么驱动一系列质量脱落脉动，要么完全破坏恒星，导致一种新型的光学瞬态-\textit{Axion Instability Supernova}。我们预测，在这些理论中，上黑洞质量间隙将位于$37{\rm M}_\odot \le M\le 107{\rm M}_\odot$，从标准预测，这是一个大的位移，这是不利的LIGO/处女座/KAGRA GWTC-2引力波目录中的质量间隙的检测开始于$46_{-6}^{+17}{\rm M}_\odot$。此外，轴子不稳定性超新星比对不稳定性超新星更常见，使它们成为JWST的绝佳候选目标。在这项工作中提出的方法可以用来调查的天体物理后果的任何理论的新的物理，包含重玻色子粒子的任意自旋。我们提供工具来促进这些研究。
2022-05-25 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Axion emission from supernova with axion-pion-nucleon contact interaction
我们用一套完整的相关轴子耦合研究了超新星的轴子发射，包括在以前的研究中被忽略的轴子-π-核子接触相互作用。两个过程受到轴子-π介子-核子接触相互作用的影响，$π^-+p \rightarrow n + a$和$n+p\rightarrow n+p+a$，并且这些过程可以是轴子参数空间或超新星内部遇到的天体物理条件中的某些区域的轴子的主导源。结果表明，接触相互作用可以使$2-4$的轴子发射率提高1倍，而对$n+p\rightarrow n+p+a$的影响不显著.我们还讨论了其他π介子诱导的过程，如$π^0+n\rightarrow n+a$和$π^-+π^0\rightarrow π^-+a$的相对重要性。
2022-02-21 hep-ph
Probing a diffuse flux of axion-like particles from galactic supernovae with neutrino water Cherenkov detectors
在这篇文章中，我们声称，类轴子粒子（ALP）与MeV的质量可以产生半相对论性的速度在核心坍缩超新星（SNe），产生一个弥漫的银河通量。我们表明，这些ALP可以检测到中微子水切伦科夫探测器通过$a \, p \rightarrow p \, γ$相互作用。使用超级神冈的数据，我们推导出新的约束ALP参数空间，不包括一个区域跨越一个数量级以上的ALP-质子耦合的冷却范围内的ALP质量的范围内的$1-70$ ~MeV和ALP-质子之间的耦合$\sim 2\times10^{-5}-2\times10^{-4}$。我们表明，未来的超神冈将能够探测耦合小到$\sim 10^{-5}$，大大限制了SN 1987 A冷却边界以上的允许区域。
2025-07-14 astro-ph.CO hep-ph
Multimessenger probes of Axions from Compact Objects
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）
通过多信使天文学技术研究紧凑天体中轴子的产生与探测，利用极端条件增强轴子与标准模型粒子的耦合，提高识别轴子发射信号的能力。
2026-04-22 astro-ph.HE hep-ph
Observing Axion Emission from Supernova with Collider Detectors
我们考虑在未来观察附近超新星（SN）的轴子发射的可能性，这可以通过SN前警报系统提前知道，通过对撞机探测器，如LHC探测器（即，ATLAS和CMS）和ILC检测器（即，ILD和SiD）。在探测器内的强磁场作用下，来自SN的轴子可以被转换为光子，并被电磁量能器探测到。我们估计的信号和背景事件的数量，由于附近的SN和信号的数量可能是相当大的。如果在SN时停止射束并且将检测器操作切换到用于SN轴子搜索的操作，则可以观察到来自附近SN的轴子发射。
2022-04-25 hep-ph
Energy transfer by feebly interacting particles in supernovae: the trapping regime
研究显示，在超新星中弱相互作用粒子的能量转移受耦合强度影响，大耦合时能量转移呈扩散而非球形，从而降低能量沉积，影响粒子探测参数空间和暗物质模型。
2025-11-20 astro-ph.HE hep-ph
Dimming Supernovae without Cosmic Acceleration
我们提出了一个简单的模型，在银河系外磁场中传播的光子可以振荡成非常轻的轴子。这种振荡可能会将一些离开遥远超新星的光子转化为轴子，使超新星看起来更暗，因此比实际更遥远。对不同配置的磁场求平均值，我们发现，在非常大的红移下，超新星发出的光的1/3左右，变暗饱和。如果轴子质量和耦合标度为m ~ 10^-16 eV，M ~ 4为10^11 GeV，那么这将导致亮度-距离-红移曲线与加速宇宙产生的曲线几乎无法区分。这种现象可能是加速宇宙解释超新星观测的替代方案。
2001-12-07 astro-ph gr-qc hep-ph
Can we explain AMS-02 antiproton and positron excesses simultaneously by nearby supernovae without pulsars nor dark matter?
我们解释了过量的反质子分数最近报道的AMS-02实验考虑宇宙射线质子加速的本地超新星遗迹（SNR）和周围的致密云之间的碰撞。同样的“$pp$ -碰撞”提供了正确的子粒子比例，以同时在自然模型参数中拟合观察到的正电子过剩。这颗超新星的金属丰度比主要的宇宙射线源要低。电子的截止能量标志着超新星的年龄为$\sim 10^{5}$年，而反质子过剩可能会延伸到更高的能量。反质子和正电子通量都与我们在Fujita，Kohri，Yamasaki and Ioka（2009）中的预测完全一致。
2015-12-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Supernova Muons: New Constraints on Z' Bosons, Axions, and ALPs
超新星中产生的新的轻粒子会导致额外的能量损失，从而导致中微子产生的不足，这与超新星1987 A（SN 1987 A）观测到的中微子相冲突。与大多数以前的SN 1987 A研究相反，我们研究了$Z'$玻色子，轴子和类轴子粒子（ALP）与SN 1987 A中产生的μ子相互作用的影响。对于第一次，我们发现一般的$Z'$玻色子耦合到μ子的限制，并将我们的结果应用到粒子模型，包括规范的$L_μ-L_τ$数，$U(1)_{L_μ-L_τ}$，规范的$B-L$数，$U(1)_{B-L}$。在$Z'$ -μ子耦合中，我们将$Z'$玻色子的质量限制在250-500 MeV，并降低到$10^{-9}$。我们还通过研究环路级相互作用的重要性，以及在更广泛的轴子质量范围内进行计算，扩展了以前的工作。我们约束介子耦合轴子从任意低的质量高达约200-500兆电子伏，与边界延伸到大约$10^{-8}$ GeV $^{-1}$的轴子-介子耦合。我们的结论是，超新星广泛地提供了一个新的轻耦合粒子与μ子相互作用的灵敏探针。
2020-06-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Decay photons from the ALP burst of type-II supernovae
我们确定从SN 1987 A的大规模轴子粒子（ALP）的质量在10千电子伏- 100兆电子伏的范围内，纯粹耦合到两个光子的限制。在核心坍缩中产生的ALP从恒星中逃逸出来，并衰变成光子，可以观察到延迟和扩散的爆发。我们讨论了这样的信号的时间和角分布。展望未来，我们还估计了如果红超巨星参宿四在超新星事件中爆炸的可能改进。
2018-09-29 astro-ph.HE hep-ph
Detecting light axions from supernovae in nearby galaxies
Dipartimento Interuniversitario di Fisica “Michelangelo Merlin”（米开朗基罗·梅林跨大学物理系）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Sezione di Bari（意大利国家核物理研究所巴里分部）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；Centro de Astropartículas y Física de Altas Energías, University of Zaragoza（萨拉戈萨大学高能天体粒子与物理中心）；Barry University（巴里大学）
研究通过伽马射线监测和引力波探测器探测近邻星系中超新星产生的轻轴子，探索其与光子的耦合常数。
2026-10-06 hep-ph
Axion-induced pair production: a new strategy for axion detection
本文重新评估了由轴子-电子耦合介导的轴子诱导对产生过程，证明其是大型地下探测器探测高能轴子的高效机制，并重新评估了 Borexino 限制及比较了 JUNO 与 Hyper-Kamiokande 的探测能力。
2025-01-27 hep-ex hep-ph
The meV mass frontier of axion physics
我们探讨的想法，白矮星的冷却速度可以解释的轴子排放的后果。在这种情况下，汤川与电子的耦合必须是g_{ae} 10^-13，对应于几meV的轴子质量。轴子只提供宇宙冷暗物质的一小部分，而核心坍缩的超新星以轴子的形式释放出大部分能量。我们估计在宇宙中的弥漫超新星轴子背景（DSAB），由30兆电子伏范围的轴子与辐射密度相媲美的银河系外的背景光。DSAB很难被发现。然而，具有白矮星启发参数的轴子可以在下一代轴子日光镜中访问。
2013-08-22 hep-ph
Geological Isotope Anomalies as Signatures of Nearby Supernovae
附近的超新星爆炸可能会通过直接沉积的碎片或地球大气中的宇宙射线散射造成地质同位素异常。我们估计这两种机制沉积在地球上的物质的质量，显示出对超新星距离的依赖性。一些放射性同位素被确定为可能的诊断工具，如Be-10，Al-26，Cl-36，Mn-53，Fe-60和Ni-59，以及寿命较长的I-129，Sm-146和Pu-244。我们讨论是否35和60千年的Be-10异常观测东方南极冰芯可能是由于超新星爆炸。结合我们对物质沉积的估计和最近核合成产率的结果，我们使用$\sim 300$ kyr前的冰芯计算了附近超新星的预期信号，并讨论了使用数百万年前的深海沉积物。特别是，我们研究的前景，确定同位素异常由于Geminga超新星爆炸，和签名的可能性，超新星可能会导致一个或多个生物质量的波动。
1996-05-20 astro-ph hep-ph
Detection of Neutrinos from Supernovae in Nearby Galaxies
虽然现有的探测器可以看到银河系超新星爆发的许多中微子，但超新星的发生率只有每世纪几个。作为替代方案，我们建议从10 Mpc以内的星系中探测到每颗超新星~ 1个中微子，其中自2002年以来至少有9颗核心坍缩超新星。随着未来的1吨级探测器，这可能是一个更快的方法来测量超新星中微子光谱，这是必不可少的校准数值模型和预测红移扩散光谱从遥远的超新星。对于高能中微子和引力波，它还允许比单独的光学数据精确10^4倍的触发时间。
2005-08-29 astro-ph hep-ph nucl-th
Axion-photon multimessenger astronomy with giant flares
我们用巨型耀斑（GFs）来看待多信使天文学的前景，这是一种罕见的瞬态事件，其特征是磁星，其亮度可以与有史以来观测到的一百颗最亮的超新星一样。在磁气圈中，射出来的光子可以通过共振转换与对应的轴子相关联。在一个现实的参数空间中，我们发现，目前可行的实验银河GF的灵敏度极限是$\mathrm{g}_{ϕγ}\!\gtrsim\!\mathrm{several}\!\times\!10^{-13}$ GeV $^{-1}$ \& $\mathrm{g}_{ϕe}\!\gtrsim\!\mathrm{few}\!\times\!10^{-12}$。我们排除了轴子耀斑与最近的XENON 1 T过剩的兼容性，只是由于信号的时间持久性。
2022-06-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Axions from Neutron Star Mergers
类轴子粒子（ALP）原则上可以在非常热和密集的天体物理环境中产生，从满足这些条件的极端物体逃逸，然后在事件和地球之间的磁场中转化为伽马射线。这一过程可能为轴子的物理学和产生它们的天体物理学物体的内部工作提供了一个新的窗口。有趣的是，虽然这一过程已被研究的核心坍缩超新星和其他极端的天体物理事件，没有估计存在的中子星合并，对象最近通过检测引力波。在这项工作中，我们研究了生产的ALP在中子星合并，发现一个大区域的ALP参数空间的幅度在源是这样的，以产生一个相当大的伽马射线信号在地球上。我们发现，这些事件放置在附近的星系的检测预测，发现它们是潜在的费米-LAT观测，从而打开了一个新的窗口，这些灾难性的事件的天体物理学，并超越标准模型的新粒子。
2022-06-20 astro-ph.HE hep-ph
Axion-like Particles from Hypernovae
最近有人指出，非常活跃的超新星（SNe）子类，如超新星和超亮超新星，可能在其核心拥有超强磁场。这样的场可能会催化弱相互作用粒子的产生，改变预测的发射率。在这里，我们考虑的情况下，类轴子粒子（ALP），并表明，预测的大规模磁场的核心有助于显着的ALP生产，通过热光子的相干转换。使用最近的国家的最先进的SN模拟，包括磁流体力学，我们发现，如果ALP有群众$m_a \sim {\mathcal O}(10)\, \rm MeV$，通过磁转换的发射率是超过两个数量级大于先前估计。此外，这些大质量ALP的辐射衰变会导致子光子到达时间的特殊延迟。因此，高统计伽马射线卫星可以潜在地发现MeV的ALP在参数空间的未探测区域，并阐明SN爆炸的磁流体力学性质。
2021-04-12 astro-ph.HE hep-ph
Supernova bounds on axion-like particles coupled with nucleons and electrons
我们调查的潜力II型超新星（SNe）约束轴子样粒子（ALPs）同时耦合到核子和电子。耦合到核子的ALP可以通过核子-核子韧致辐射在SN核心中有效地产生，并且对于宽范围的参数，使SN不受阻碍，产生大的ALP通量。对于超过1 MeV的质量，这些ALP会衰变成电子-正电子对，产生正电子通量。在银河系SNe的情况下，产生的正电子与银河系中存在的电子的湮灭将有助于511 keV的湮灭线。使用SPI（积分光谱仪）观察这条线，使我们能够排除广泛的轴子-电子耦合，$10^{-19} \lesssim g_{ae} \lesssim 10^{-11}$，为$g_{ap}\sim 10^{-9}$。此外，来自河外SNe的ALP衰变成电子-正电子对将对宇宙X射线背景产生贡献。在这种情况下，我们将ALP-电子耦合限制为$g_{ae} \sim 10^{-20}$。
2021-08-17 astro-ph.HE hep-ph
New Prospects for Detecting High-Energy Neutrinos from Nearby Supernovae
本文预测邻近超新星可产生大量高能中微子，IceCube和KM3Net可探测到数千至数十万事件，为研究中微子性质和宇宙射线起源提供新途径。
2023-12-28 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Electromagnetic Polarization Effects due to Axion Photon Mixing
我们研究了轴子对电磁波在天文距离上传播时极化的影响。我们分析了电磁波由于与轴子混合而引起的色散的变化。我们发现，这导致了偏振的转变，并成为一个广泛的频率范围内的主导效应。我们分析了这种效应或光子衰变为轴子是否可以解释在类星体和射电星系的偏振中观察到的大尺度各向异性。我们还评论的可能性，轴子光子混合可以解释遥远的超新星变暗。
2002-06-25 astro-ph hep-ph
Search for Axion-Like Particles from Nearby Pre-Supernova Stars
Julius-Maximilians-Universität Würzburg（维尔茨堡大学）；LAPTh, CNRS, USMB（拉格朗日天体物理实验室，法国国家科学研究中心，萨瓦大学）；Centro de Astropartículas y Física de Altas Energías (CAPA), Universidad de Zaragoza（高能粒子与天体物理中心（CAPA），萨拉戈萨大学）；Physical Sciences, Barry University（巴里大学物理系）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare—Sezione di Bari（意大利国家核物理研究所巴里分部）
本文利用INTEGRAL/SPI数据集，对18个临近前超新星星体进行分析，寻找轴子类粒子的信号，得出ALP耦合常数的限制，展示了软γ射线观测在探测ALPs中的重要性。
2025-12-22 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Photo-production of axions and neutrinos in compact objects
本文详细研究了致密恒星天体中轴子和中微子的光生过程，指出其源于异常诱导的Wess-Zumino-Witten项，并通过数据驱动方法估算冷却率，最终得出该冷却通道相对于主要通道为次要的结论。
2024-09-23 hep-ph
Selective enhancement of the QCD axion couplings
我们提出了一种机制，其中的QCD轴子耦合到核子，光子，或电子，可以选择性地增强，而不增加轴子质量。我们特别关注的轴子-核子耦合，这通常被认为是在很大程度上模型独立的，我们展示了如何亲核轴子模型可以构建。我们讨论了天体物理学，宇宙学和实验室研究的亲核轴子的影响。我们提出了一个模型，增强轴子耦合到核子和光子，可以提供一个很好的适合最近观察到的异常发射的硬X射线从附近的一组中子星，我们认为，这样的情况下，可以彻底测试在即将到来的轴子搜索实验。
2021-02-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Axion-like particle constraints from preSN in future experiments
该研究将参宿四这类红超巨星前身星中的 ALP-光子辐射分析扩展至硬 X 射线与 MeV 能区，并评估多个未来伽马射线实验对类轴子粒子的约束潜力。
2025-06-10 hep-ph
Super-GZK Photons from Photon-Axion Mixing
我们发现，如果光子与银河系外磁场中的轻轴子混合，那么能量高于GZK截止值的光子可以从非常遥远的来源到达我们。使之成为可能的效应是光子转换成轴子，轴子的耦合足够弱，可以不受阻碍地传播很长的距离。这些轴子然后在地球附近转换回高能光子。我们发现，光子-轴子混合有利于超GZK光子的生存，最有效的光子-轴子耦合尺度为10^11 GeV，这与光子-轴子混合解释没有宇宙加速的超新星变暗的尺度相同。我们讨论了这种效应可能的观察后果。
2003-05-15 astro-ph gr-qc hep-ph
Constraints on Axions from Cosmic Distance Measurements
在宇宙中存在磁场的情况下，轴子与光子的耦合可以引起光子-轴子转换。这种转换可能会以不同的方式影响各种宇宙距离测量，例如Ia型超新星的光度距离和星系团的角距离。在本文中，我们考虑最新的距离测量的不同组合来约束轴子-光子耦合。采用星系际介质（IGM）的守恒胞磁场模型，忽略团内介质（ICM）的磁场转换，我们发现轴子-光子耦合的上界在$5 \times 10^{-12}$附近（nG/ $B$）$\sqrt{\mathrm{Mpc/s}}$ GeV $^{-1}$，其中$10^{-13}$是IGM磁场的强度，而$s$是磁畴的共动尺寸。当在ICM中包括转换时，上限降低，并且对于$m_a < 5 \times 10^{-12}$ eV可以达到$5 \times 10^{-13}\, $ GeV $^{-1}$。虽然这个更强的边界依赖于ICM模型，但它与IGM磁场的强度无关，目前还没有直接的证据。通过加强对与IGM和ICM相关的天体物理不确定性的理解和控制，这些约束可以建立在更坚实的基础上。所有的界限都是由哈勃速率的形状决定的，它是从各种距离测量中重建的红移的函数，对今天的哈勃速率不敏感，早期和晚期的宇宙学测量之间存在着紧张关系。作为附录，我们讨论了使用光子-轴子转换使Ia型超新星更亮以缓解哈勃问题/危机的模型构建挑战。
2022-02-15 astro-ph.CO hep-ph
Detecting Supernova Axions with IAXO
本研究探究IAXO及BabyIAXO探测核心坍缩超新星轴子的潜力，指出其可探索太阳观测无法覆盖的轴子参数空间，邻近超新星事件下还能助力研究轴子产生机制与超新星核物理过程。
2025-07-29 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
Cosmic acceleration vs axion-photon mixing
轴子-光子混合被认为是超新星变暗的另一种解释。我们指出，由于这种混合，光子的损失将导致光度d_L（z）和角直径距离d_A（z）之间的强烈不对称，因为后者不受混合的影响。在第一次搜索这样的不对称性，我们引入一个无量纲的混合振幅λ，使λ =0，如果没有光子丢失和λ = 1，如果轴子光子混合发生。SNIa和射电星系数据的最佳拟合值为λ =-0.3 ^{+0.6}_{-0.4}（95%CL），对应于非物理的负混合长度。同样的论点限制了超新星的光线由于尘埃而衰减。我们表明，未来的d_L和d_A数据从SNAP和星系调查，如DEEP 2和KAOS将检测或排除混合在5西格玛以上，几乎独立的暗能量动力学。最后讨论了伽马射线暴（GRB）GRB 021206的近极大极化的限制。由于混合减少了远距离源的偏振，未来的高红移伽玛暴观测可能会提供轴子光子混合和相关场景的正交约束。
2004-02-12 astro-ph gr-qc hep-ph
Axion lines from nuclear de-excitations in galactic stellar populations
本研究提出近邻星系核退激可产生单能轴子并转化为硬X射线信号，利用NuSTAR数据搜寻M87和M82中14.4 keV铁核退激对应的轴子信号，未发现证据并设定了轴子耦合组合的领先约束。
2025-09-03 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
No evidence for axions from Chandra observation of magnetic white dwarf
具有$g_{aγγ} \sim {\rm few} \times 10^{-11}$ GeV $^{-1}$的轴子-光子耦合的超轻轴子可以解决许多天体物理异常，例如意外的~TeV透明度，异常的恒星冷却和来自附近中子星的X射线过量。然而，我们表明，这样的轴子是严重限制的非观测的X射线从磁白矮星（MWD）RE J 0317 -853使用~40 ks的数据从一个专门的观察与钱德拉X射线天文台。轴子可以通过电子韧致辐射在MWD的核心产生，然后在磁层中转换为X射线。X射线的非观测将轴子-光子耦合约束为$g_{aγγ} \lesssim 5.5 \times 10^{-13} \sqrt{C_{aγγ}/C_{aee}}$ GeV $^{-1}$，对于轴子质量$m_a \lesssim 5 \times 10^{-6}$ eV，置信度为95%，其中$C_{aee}$和$C_{aγγ}$为电子和光子的无量纲耦合常数。考虑到$C_{aee}$是从重整化群中产生的，我们的结果强烈地不利于$g_{aγγ} \gtrsim 4.4 \times 10^{-11}$ GeV $^{-1}$，即使对于没有紫外贡献的模型$C_{aee}$。
2021-04-26 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Cosmological Neutron Stars Produce Diffuse Axion X-Ray Signatures
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）
本研究通过分析宇宙中子星的X射线特征，排除了轴子解释的“壮观七”X射线过剩现象，并对轴子-光子和轴子-核子耦合参数空间进行了约束。
2025-12-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cross section for supernova axion observation in neutrino water Cherenkov detectors
本文利用自洽连续随机相近似更新计算了轴子-氧截面及退激发分支比，获得了轴子激发氧核产生的总伽马谱，并据此重新评估了Kamiokande-II对SN 1987A轴子的可探测性。
2024-01-03 astro-ph.HE hep-ph nucl-th
Cosmological Constraints from Type Ia Supernovae Peculiar Velocity Measurements
我们检测到附近的Ia型超新星（SNe）的相关特有的速度，同时突出了一些文献中的错误。我们发现sigma_8=0.79 +/- 0.22从SNe，并检查这种方法在未来约束宇宙学参数的潜力。我们证明，调查的300低z SNe（如附近的SNfactory）将低估约35%的误差w，如果不包括相干的奇特的速度。
2007-09-07 astro-ph gr-qc hep-ph
Soliton Merger Rates and Enhanced Axion Dark Matter Decay
本文基于扩展Press-Schechter形式体系计算暗物质晕中孤子的质量函数与主并合率，利用孤子不稳定性预测轴子暗物质的增强衰变率，发现特定参数下其光子衰变对星系际介质的能量注入在$z>10$时可比超新星更大。
2024-02-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Photon-axion conversion in intergalactic magnetic fields and cosmological consequences
星系际磁场引起的光子-轴子转换导致远距离源的明显变暗，特别是宇宙标准烛光，如Ia型超新星（SNe Ia）。本文综述了这一机制对Ia超新星光度-红移关系、类星体光谱色散和宇宙微波背景光谱的影响。最初的想法是在没有宇宙加速的情况下解释遥远的Ia超新星的明显变暗，这一想法受到了这些论点的强烈限制。然而，从Ia超新星光度-红移关系中提取的宇宙状态方程仍然对这种机制敏感。例如，它可以模仿幻影能量。
2006-07-18 astro-ph hep-ph
Axion Echos from the Supernova Graveyard
由天空中的光源引发的轴子暗物质的受激衰变可以沿着视线的延续产生光子通量，指向源的后方。这种所谓的轴子“回波”信号的强度取决于源的整个历史，并且仍然可能来自今天暗淡但过去具有大通量密度的源，例如超新星遗迹（SNRs）。这种回波信号在无线电波段最容易观测到。我们研究了射电望远镜，如平方公里阵列（SKA）的信噪比，已经观察到的回波信号产生的灵敏度，并表明SKA可以达到$g_{aγγ} \sim \mathcal{O}(10^{-11}) \,\mathrm{GeV}^{-1}$级的轴子质量$m_a \lesssim 10^{-5}\;\mathrm{eV}$的轴子光子耦合。此外，我们还预测了来自旧SNRs和新诞生的超新星的信号的检测范围，这些信号可以在未来被检测到。有趣的是，可观测到的回波信号可能来自旧的“幽灵”SNR，这些SNR在过去非常明亮，但现在太暗了，以至于没有被观测到。
2022-04-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
