Annihilation vs. Decay: Constraining Dark Matter Properties from a Gamma-Ray Detection in Dwarf Galaxies
虽然大多数被提出的暗物质候选者都是稳定的，但为了使暗物质今天存在，唯一的要求是它的寿命要比宇宙的年龄长，t_U ~ 4 10^17 s。此外，暗物质粒子可以通过非热过程产生，并且具有比热暗物质的正则值<sigma v>~ 3 10^{-26} cm 3/s更大的湮灭截面。我们提出了一个战略，区分暗物质湮灭和/或衰变的情况下，一个明确的信号，在未来的银河系矮星系的伽玛射线观测与伽玛射线实验。在仅测量能谱的情况下，不可能区分这些情况。我们表明，通过研究信号的角分布的强度和能量谱的依赖性，可以识别信号的起源，和一些信息的子结构的存在可能会被提取。
2010-12-10 astro-ph.CO hep-ph
Constraining dark matter late-time energy injection: decays and p-wave annihilations
我们使用最新的宇宙微波背景（CMB）的观测，以提供更新的约束暗物质的寿命以及p波抑制湮灭截面在1 MeV至1 TeV的质量范围。与以s波为主的湮灭截面的情况相反，这种情况主要影响最后散射表面附近的CMB，与这些情况相关的签名基本上出现在结构开始形成时的低红移（$z \lesssim 50$），因此在CMB功率谱中的较低多极子处显现。我们使用普朗克，WMAP 9，SPT和ACT的数据，以及莱曼- $α$测量的物质温度在$z \sim 4$设置一个95%的置信水平下限的$\sim 4 \times 10^{25}$ s的暗物质寿命为$m_χ= 100$兆电子伏。这个界限在$m_χ= 1$ TeV处由于能量沉积到星系际介质中的效率低下而降低了一个数量级。我们还表明，结构的形成可以增强p-波抑制湮没截面的影响，相对于背景宇宙学速率的许多数量级，虽然即使有这种增强，CMB约束还没有强大到足以达到热遗迹值的截面。
2014-01-10 astro-ph.CO hep-ph
Constraining $p$-wave Dark Matter Annihilation with Gamma-ray Observations of M87
本文利用M87中心超大质量黑洞周围暗物质尖峰中粒子速度弥散大的特点，通过Fermi-LAT和MAGIC伽马射线数据约束p波暗物质湮灭，在乐观参数下可排除质量≲10 TeV的热暗物质模型，并指出尖峰参数和天体物理背景模型是提高约束的关键。
2023-11-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Self-annihilating dark matter and the CMB: reionizing the Universe and constraining cross sections
我总结了最近的进展，在确定自湮灭的WIMP暗物质的重组历史的修改的影响，在时间早于天体物理对象的形成。根据质量和自湮灭截面，WIMP DM可以在z > 6处再现相当数量的总自由电子丰度;如已知的，这影响CMB温度和偏振相关谱，并且可以用于在粒子质量与截面平面中设置严格的边界。WMAP 5的数据已经强烈反对能够解释最近宇宙正电子和电子异常的DM湮灭的区域，而原则上普朗克任务有可能看到由该区域的候选者产生的信号，或者来自热湮灭截面<sv>=3e-26 cm 3/s和质量低于50 GeV的WIMP。
2009-12-08 astro-ph.CO astro-ph.HE
Annihilation vs. Decay: Constraining dark matter properties from a gamma-ray detection
大多数被提出的暗物质候选者都是稳定的，并且是在早期宇宙中热产生的。然而，也有可能是不稳定的（但寿命长）暗物质，热或以其他方式产生。我们提出了一个战略，区分暗物质湮灭和/或衰变的情况下，一个明确的信号，在银河系矮球状星系的伽玛射线观测与伽玛射线实验检测。间接信号的能谱的单独测量将使这些情况之间的区别是不可能的。我们表明，通过检查的强度和能谱的发射角分布的依赖关系，起源可以被确定为衰变，湮灭，或两者兼而有之。此外，一旦建立的信号类型，我们展示了如何这些测量可以帮助提取信息的暗物质的属性，包括质量，湮灭截面，寿命，占主导地位的湮灭和衰变通道，以及子结构的存在。虽然这里提出的方法的应用可能是可行的，目前的实验只有非常乐观的暗物质的情况下，提高灵敏度即将到来的实验可以使这种技术被用来研究更广泛的暗物质模型。
2010-08-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Systematic Uncertainties In Constraining Dark Matter Annihilation From The Cosmic Microwave Background
宇宙微波背景（CMB）的各向异性已被证明是一个非常强大的工具，以限制暗物质湮灭在重组的时代。然而，CMB约束目前是使用一些合理但未经测试的假设推导出来的，这些假设可能会导致对真实边界的错误估计。在本文中，我们将研究这些系统效应的潜在影响。特别是，我们分别研究了在两个能量制度的湮灭产生的二次粒子的传播;首先从初始粒子能量到千电子伏尺度的簇射，然后跟踪由此产生的二次粒子从这个尺度的吸收其能量作为热，电离，或激发的介质。我们改进了计算的高能量和低能量部分，特别是发现我们对高能电子散射产生的亚10.2 eV光子损失的更准确处理削弱了对特定DM湮灭模型的约束，最多可达2倍。另一方面，我们发现，我们检查的低能量传播的不确定性不会显着影响当前和即将到来的CMB数据的结果。我们包括评估的精确量的激发能，在莱曼α光子的形式，产生的传播的淋浴，并检查不同的氦分数和氦电离分数的影响。在最近的文献中，在不同的渠道吸收的能量的分数的简单近似经常被用来推导CMB的限制：我们评估的影响，使用准确与近似的能量分数。最后，我们检查的重组代码（RECFAST v1.5和COSMOREC之间）的选择，计算自由电子分数的演变中存在的暗物质湮灭，引入可忽略不计的差异。
2013-06-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining Tsallis Corrections to Photon Reheating from Electron-Positron Annihilation: A Phenomenological Approach
Universidad Católica del Norte（北方天主教大学）
利用Tsallis形式推广早期宇宙中电子-正电子湮灭到光子的熵转移，通过修正熵自由度影响温度比Tν/Tγ，映射为有效Neff并与CMB+BAO数据比较，得到非广延参数的量级唯象区间。
2026-06-16 astro-ph.CO cond-mat.stat-mech hep-ph
A Robust Approach to Constraining Dark Matter from Gamma-Ray Data
暗物质粒子湮灭产生的光子可以被伽马射线望远镜探测到;这种间接探测技术是即将到来的对暗物质范式的攻击的基石。从湮灭光子中提取关于暗物质的信息的主要障碍是存在大的和不确定的伽马射线背景。我们提出了一种新的技术，使用伽马射线数据来约束暗物质的属性，使最小的假设有关的暗物质和背景。该技术依赖于我们银河系中光滑暗物质成分湮灭的预期信号的两个属性：1）它围绕连接我们到银河系中心的轴近似旋转对称，2）平均信号的变化从一个像素到下一个像素是不相关的。我们将这种技术应用于费米望远镜的最新数据，以产生对各种湮灭通道的暗物质质量和截面的约束。我们量化的不确定性引入到我们的限制晕配置文件中的不确定性和晕是三轴的可能性。由此产生的约束，即能量在1 ~ 100 GeV之间、与银心成15度角时的通量F \leq 4.5 \times 10^-6 cm^-2 s^-1 sr^-1，转化为速度加权湮灭截面的上限，其数量级取决于湮灭模式。
2011-06-22 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Constraining Extended Gamma-ray Emission from Galaxy Clusters
冷暗物质模型预言了在暗物质晕内存在大量的亚结构。如果冷暗物质由弱相互作用的大质量粒子组成，它们在这些子结构中的湮灭可能导致扩散的GeV辐射，这将主导宿主晕的湮灭信号。在这项工作中，我们寻找GeV的发射附近的三个星系团：后发座，室女座和天炉座。我们首先删除已知的河外和银河弥漫伽马射线背景和点源的费米2年目录，并找到一个显着的残余漫发射在所有三个集群。然后，我们调查是否这种发射是由于（i）未解决的点源;（ii）暗物质湮灭;或（iii）宇宙射线（CR）。使用45个月的费米-LAT数据，我们检测到几个新的点源（不存在于费米2年点源目录）污染的信号以前分析的汉等。（arxiv：1201.1003）。包括这些和占未检测到的点源的影响，我们发现没有显着的检测扩展发射从三个集群研究。相反，我们确定上限的发射由于暗物质湮灭和宇宙射线。对于天炉座和室女座，CR发射的限制与理论模型一致，但对于后发座，上限是理论预期值的2倍。考虑到与CR处理相关的系统不确定性，我们的星系团中暗物质湮灭的横截面上限比银河系矮星系的分析更为严格。我们排除了热截面的超对称暗物质粒子的质量大到100 GeV（取决于湮灭通道）。
2012-12-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Effects of Dark Matter Annihilation on Cosmic Reionization
我们通过研究宇宙再电离的时代，重新审视约束暗物质（DM）性质的可能性。先前的研究表明，DM湮灭不太可能提供大部分电离宇宙的光子，而是相对于恒星和类星体发挥了次要作用。然而，DM在$z\sim100-200$开始有效地湮灭，形成原始微晕，比第一颗恒星的形成要早得多。因此，如果DM湮灭在间隔$z \sim 20-100$上以甚至百分比水平电离宇宙，它可以在全球光学深度$τ$上留下显著的印记。此外，我们表明，宇宙微波背景（CMB）的偏振数据和未来的21厘米测量将使我们能够更直接地探测DM的光学深度的贡献。为了计算整个再电离时期的湮灭率，我们采用了结构形成研究的最新结果，并探讨了各种自由参数对我们结果的影响。我们表明，未来的测量可能会限制暗物质的湮灭截面的水平，从矮星系的观测，宇宙射线测量和重组的研究。
2015-12-02 astro-ph.CO
Constraining the Sommerfeld enhancement with Cherenkov telescope observations of dwarf galaxies
我们星系晕中暗物质的存在可以通过对湮灭产物的间接探测来揭示。一旦考虑到10^3或更高数量级的增强因子，暗物质湮灭是最近测量到的正电子和电子通量过剩的可能解释之一。这样的助推因子实际上是通过湮灭截面的速度依赖性索末菲增强来实现的。在这里，我们研究了预期的伽马射线通量从两个本地矮星系的空气切伦科夫测量是可用的，即天龙座和人马座。我们使用速度色散测量模型的暗物质晕的矮星，和数值模拟的结果来模拟存在的相关人口的subhalos。我们将索末菲增强的湮灭截面。我们将我们的预测与MAGIC和HESS分别对天龙座和人马座的观测进行了比较。我们还比较了我们的结果与费米和未来切伦科夫望远镜阵列的灵敏度。我们发现，索末菲增强所产生的增强因子已经受到MAGIC和HESS数据的限制，大于5 × 10^4的增强被排除在外。尽管费米望远镜即使在最乐观的索末菲效应下也无法探测到来自矮星系s的伽马射线，但我们证明切伦科夫望远镜阵列将能够测试大于1.5 × 10^3的增强。
2009-02-25 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining dark matter annihilation with the isotropic $γ$-ray background: updated limits and future potential
费米$γ$射线空间望远镜（{ \it Fermi}）上的大视场望远镜（LAT）测量的各向同性$γ$射线背景（IGRB）的性质仍然部分无法解释。不可忽略的贡献可能来自银河系外的未解源，如耀变体，恒星形成星系或银河毫秒星系。对活动星系核（AGN）在相对于视线（l.o.s.）的大视角下的弥散$γ$射线辐射进行了预测。已经证明，这个微弱的，但众多的人口也预计将大大有助于总IGRB的强度。对IGRB的一个更奇特的贡献是暗物质（DM）的弱相互作用大质量粒子（WIMP）湮灭成$γ$射线。在这项工作中，我们评估的空间留给银河DM在高纬度地区（$>10^\circ$），包括光子从即时发射和逆康普顿散射，强调新发现的贡献的影响，从错位活动星系核（MAGN）这样的分析。总结所有重要的银河系和河外组成部分的IGRB，我们发现，提高认识的相关天体物理的不确定性仍然是强制性的，把严格的界限热产生的DM。另一方面，我们也表明，IGRB有可能成为最有竞争力的{ \it未来}的方式来测试DM WIMP假设，一旦目前的不确定性，甚至略有减少。事实上，如果MAGN的贡献甚至在90%的最大水平与我们目前的理解一致，热产生的WIMP将受到严重限制，作为DM候选人的质量高达几个TeV。
2014-02-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining Dark Matter in Galactic Substructure
探测银河系子结构或暗晕中的暗物质湮灭信号是高能伽马射线实验的一个重要挑战。在本文中，我们讨论了探测前景相结合的两个不同方面的伽玛射线信号：角分布和光子计数概率分布函数（PDF）。最近（由Lee等人）已经显示了来自subhalos的真正PDF。偏离泊松;我们扩展了这种分析，并从一个详细的Lambda-CDM为基础的模型的subhalos属性的信号PDF。我们结合我们的PDF与银河系和银河系外的扩散伽马射线发射的模型，以获得估计和预测误差的暗物质粒子的属性（质量和湮灭截面）使用费米伽马射线太空望远镜。我们比较从真正的PDF获得的估计，从简单的泊松分析。我们发现，虽然这两个估计是unbaised在背景的存在下，从真正的PDF推导出的暗物质属性的错误是~50%小于利用泊松为基础的分析。
2010-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining branon dark matter from observations of the Segue 1 dwarf spheroidal galaxy with the MAGIC telescopes
我们提出了第一次搜索的签名膜世界的额外的维暗物质（DM）在非常高的能量伽马射线波段通过仔细观察矮球状星系Segue 1的主要大气伽马成像切伦科夫（MAGIC）望远镜系统。branon是新的自由度，出现在灵活的膜世界模型中：它们是弱相互作用的大质量粒子和自然的DM候选者。地面伽马射线望远镜MAGIC可以通过观测DM湮灭成标准模型粒子的次级产物，间接探测到多TeV质量范围内的branon DM。在没有信号的情况下，我们把约束的branon DM参数空间使用的分箱似然分析的近160小时的深曝光的Segue 1矮球状星系的MAGIC望远镜。我们对热平均湮没截面的最严格限制（在$95\%$置信水平下）对应于branon质量为$ \sim 0.7~\text{TeV}$的$ \langle σv \rangle \simeq 1.4 \times 10^{-23}~\text{cm}^{3}\text{s}^{-1} $。
2022-01-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining Light Dark Matter with Diffuse X-Ray and Gamma-Ray Observations
我们目前的限制衰减和湮灭暗物质（DM）在4千电子伏至10 GeV的质量范围内，使用卫星HEAO-1，INTEGRAL，COMPTEL，EGRET和费米伽马射线太空望远镜公布的结果。我们从各种DM衰变模式中推导出γ射线谱的解析表达式，并发现寿命限制在10^24-10^28秒的范围内，取决于DM质量和衰变模式。我们将这些约束映射到各种模型的参数空间上，包括一个隐藏的光子，它是动力学混合隐藏扇区的一部分，一个引力子与R-宇称违反衰变，一个不育中微子，DM与偶极矩，和一个黑暗的π。在参数空间的某些部分，发现对不育中微子和隐光中微子DM的间接约束比其他实验或天体物理探测更有力。虽然我们的重点是衰减DM，我们也提出了DM湮灭的电子-正电子对的限制。我们发现，如果湮灭是p波抑制，银河系的扩散约束，取决于DM质量和速度在重组，更强大的约束比宇宙微波背景。
2013-12-11 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Mixed Dark-Matter Scenarios of WIMPs and Primordial Black Holes from CMB and 21-cm observations
我们考虑的暗物质（DM）的方案组成的混合物的WIMP和PBH和研究有多少比例的总DM可以PBH。在这种情况下，PBH可以吸积的WIMP，从而增强加热和电离的星系际介质由于WIMP湮灭。我们表明，CMB数据可以给严格的界限上允许的PBH分数是可比的，甚至比那些从伽马射线数据依赖于DM质量更紧。例如，MCMC似然分析使用普朗克CMB数据导致绑定PBH DM分数相对于总的暗物质$f_{\rm PBH} \lesssim {\cal O}( 10^{-10}\sim 10^{-8})$的WIMP质量$m_χ\sim {\cal O}(10\sim 10^3)$ GeV与传统的DM湮灭截面$\langle σv \rangle=3 \times 10^{-26}~\rm cm^3/s $。我们还研究了全球21厘米信号测量的可行性，以提供严格的限制PBH分数。
2021-06-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Synchrotron self-Compton process for constraining sub-GeV dark matter in Omega Centauri via SKA
Key Laboratory of Dark Matter and Space Astronomy, Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台暗物质与空间天文重点实验室）；School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）
通过SKA利用同步辐射自康普顿过程对omega人马座中子-GeV暗物质进行约束，提出新的间接探测方法并取得更严格的限制。
2026-08-13 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Axion and ALP Dark Matter from Misalignment during Reheating
本文研究再加热期间错位机制产生轴子暗物质的参数空间扩展，并利用ADMX等实验约束再加热动力学。
2023-10-12 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Non-thermal and Thermal properties of Dark Matter
我们描述了暗物质（DM）丰度的演变，从它的创建从暴胀子衰变的假设下的瞬时再加热的开始。基于初始条件，如暴胀子质量和它的衰变分支比DM，再加热温度，DM质量和与热浴的相互作用速率，DM粒子可以热化（完全/部分）与原始浴或保持非热在其整个演化历史。在热的情况下，最终的丰度是由大湮灭率的标准冻结机制，而不管初始条件。对于较小的湮灭率，它可以通过冻结机制来设置，也与初始丰度无关，只要它开始时很小。对于更小的相互作用率，DM是非热的，而遗迹丰度将基本上由初始条件。通过精确求解相应的Boltzmann方程，对DM质量和湮没率进行了与模型无关的约束，并确定了允许参数空间的热冻结区、冻结区和非热区.我们强调了一个普遍的事实，即暴胀子衰变DM不可避免地导致了一个大范围的DM参数空间的宇宙的overclosure，从而构成了一个严格的约束，必须考虑到，而构建模型的DM。对于热DM区，我们还展示了间接DM搜索实验、大爆炸核合成、宇宙微波背景、普朗克测量以及由于S-矩阵的么正性而引起的理论限制的互补约束。对于非热DM的情况下，我们显示了允许的参数空间的暴胀和DM质量为一个给定的再加热温度，并计算共动自由流长度，以确定热，温暖和冷DM制度。
2014-05-09 astro-ph.CO hep-ph
A convolutional-neural-network estimator of CMB constraints on dark matter energy injection
我们表明，能量注入暗物质湮灭的宇宙微波背景功率谱的影响，可以理解通过一个剩余的似然图。通过求助于能够充分发现地图潜在模式的卷积神经网络，我们提出了一种基于普朗克2018年数据约束暗物质湮灭的新方法。我们证明，经过训练的神经网络可以有效地预测可能性，并以$\textit{model-independent}$的方式准确地确定湮没截面的界限。该机制将在不久的将来公布。
2021-06-04 astro-ph.CO hep-ph
Combined search in dwarf spheroidal galaxies for branon dark matter annihilation signatures with the MAGIC Telescopes
暗物质（DM）的性质是现代物理学最紧迫的问题之一。为了模拟这种难以捉摸的物质，人们做了很多努力。DM的最大部分不能由标准模型（SM）的任何已知颗粒组成。我们专注于膜世界理论作为一个前瞻性的框架DM候选人超越SM的粒子物理学。在柔性膜世界模型中出现的新的自由度，对应于膜涨落，被称为branon。它们表现为弱相互作用大质量粒子（WIMPs），这是DM最受欢迎的候选者之一。我们提出了一个多目标DM搜索在矮球状星系的branon DM湮灭签名与地面伽玛射线望远镜MAGIC导致最具约束力的branon DM限制在TeV的质量范围。
2022-11-15 astro-ph.CO hep-ph
Constraining branon dark matter from observations of the dwarf spheroidal galaxies with the MAGIC telescopes
利用MAGIC（Major Atmospheric Gamma Imaging Cherenkov）望远镜系统对矮球状星系Segue~1进行观测，首次在甚高能γ射线波段进行了branon暗物质（DM）研究。branon是一种新的自由度，出现在柔性膜世界模型中，对应于膜涨落。它们表现为弱相互作用的大质量粒子，是自然的DM候选者。在Segue~1数据中没有γ射线信号的情况下，我们通过使用分箱似然分析对branon DM参数空间施加约束。我们对热平均湮灭截面的最大限制（在$95\%$置信水平下）对应于$ \langle σv \rangle \simeq 1.4 \times 10^{-23}~\text{cm}^{3}\text{s}^{-1} $，其branon DM质量为$ \sim 0.7~\text{TeV}$。
2022-05-14 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining annihilating dark matter mass by the radio continuum spectral data of a high-redshift galaxy cluster
在过去的十年中，湮灭暗物质模型的性质被各种数据所检验，包括γ射线、无线电波、X射线、正电子、电子、反质子和中微子的数据。特别是，大多数研究集中在我们的银河系，附近的星系（如M31星系）或附近的星系团（如天炉座星系团）的数据。在这篇文章中，我们检查档案无线电连续光谱数据的一个相对高红移的星系团（A697集群），以限制的性质湮灭暗物质。我们发现亲轻子湮没通道（$e^+e^-$、$μ^+μ^-$和$τ^+τ^-$）可以与A697星系团的射电连续谱非常好地拟合。
2020-07-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Combined search in dwarf spheroidal galaxies for branon dark matter annihilation signatures with the MAGIC telescopes
本文利用MAGIC望远镜对多个矮椭球星系进行354小时观测，搜寻branon暗物质湮灭信号，在亚TeV至多TeV质量范围给出了迄今最强的湮灭截面限制。
2024-08-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Density profiles of ultracompact minihalos: Implications for constraining the primordial power spectrum
在小尺度上增强的密度波动将导致形成大量的暗物质微晕，因此对微晕丰度的限制可以为小尺度的原始功率谱设定上限。特别是，超紧凑迷你晕（UCMH），暗物质结构假设拥有一个$ρ\propto r^{-9/4}$密度分布，由于其形成在$z\geq 1000$，已被用来建立一个上限的原始功率谱小于2兆秒差距的尺度。这种密度分布的极端斜率放大了UCMH的观测信号。然而，我们最近通过N体模拟表明，$ρ\propto r^{-9/4}$密度分布不会在现实的地层场景中发展，从而使UCMH导出的功率谱约束受到质疑。相反，小晕形成较浅的内部剖面，幂律指数介于$-3/2$和$-1$之间。在本文中，我们扩展了这一结果，并讨论了其影响。使用一个模型，校准到模拟结果和预测晕结构尖峰功率谱的基础上，他们的形成时间，我们计算新的上限的原始功率谱的基础上限制银河系内的暗物质湮灭率。我们发现，尽管假设较浅的配置文件，这个minihalo模型实际上产生更强的约束比以前的UCMH图片，由于其包含所有minihalos，而不是只有最早形成的。
2018-09-27 astro-ph.CO
Does the Reionization Model Influence the Constraints on Dark Matter Decay or Annihilation?
如果暗物质衰变或湮灭，大量的能量和粒子将被释放到宇宙等离子体中。因此，它们可以改变我们宇宙的热和电离历史，然后在宇宙微波背景功率谱上留下足迹。本文以暗物质湮灭为例，研究了不同的再电离模型对暗物质湮灭约束的影响。我们考虑了包括暗物质湮灭和恒星形成的电离历史，并对暗物质湮灭进行了限制。结合最新的普朗克数据、BAO数据、SNIa测量、类星体观测的$Q_\text{HII}$约束以及紫外和红外数据的恒星形成率密度，我们得到该星系的光学厚度为$τ=0.0571^{+0.0005}_{-0.0006}$，位于68 $\%$ C. L. $ε_0 f_d$的上限读数为$2.7765\times 10^{-24}$，在95 $\%$ C. L.。通过比较，我们也约束暗物质湮灭的瞬时再电离模型从相同的数据组合，除了$Q_\text{HII}$约束和恒星形成率密度。我们在68 $\%$ C. L.得到了$τ=0.0559^{+0.0069}_{-0.0076}$。$ε_0 f_d$的上限为95 $\%$ CL的$2.8468\times 10^{-24}$。%，比之前模型的结果高出$2.5\%$。这表明各种再电离模型对暗物质衰变或湮灭的约束参数影响很小。
2021-12-08 astro-ph.CO hep-ph
Constraining the Secluded and Catalyzed Annihilation Dark Matter with Fermi-LAT and Planck Data
本研究提出含隐藏$U(1)_D$规范对称性的暗物质模型，可实现隐蔽型与催化型湮灭，通过完整计算$2\text{DM} \to 2A' \to 4\text{SM}$过程的Fermi-LAT与Planck约束，修正了既往过于严格的间接探测限制。
2025-02-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Severely Constraining Dark Matter Interpretations of the 21-cm Anomaly
EDGES合作组织最近报告了在全球21厘米光谱中检测到比预期更强的吸收特征，其中心频率对应于z ~ 17的红移。这一观测结果被解释为气体在这一时期由于与暗物质散射而冷却的证据。在这项研究中，我们探索这种可能性，从宇宙微波背景，轻元素丰度，超新星1987 A，和各种实验室实验的限制。考虑到这些限制后，我们发现，绝大多数的参数空间能够产生观察到的21厘米信号被排除在外。唯一可行的模型范围是其中一小部分（约0.3- 2%）的暗物质由质量约10-80 MeV的粒子组成，它们通过一个小的电荷（约10^{-6}-10 ^{-4}）与光子耦合。此外，为了避免在早期宇宙中过度产生，这种模型必须补充一种额外的耗尽机制，例如通过L_μ-L_τ规范玻色子的湮灭或对快速衰减的隐藏扇形标量的湮灭。
2018-03-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining particle dark matter using local galaxy distribution
宇宙射线中可能含有暗物质的信号，这一点已经讨论了很久。在过去的几年里，宇宙线正电子的异常引起了人们的广泛关注，最近AMS-02合作组报道了宇宙线反质子的过剩。这两种过度都可能表明质量约为1-10 TeV的暗物质正在衰变或湮灭。在这篇文章中，我们研究了来自暗物质的伽马射线和星系分布的互相关约束，特别是在局部体积中。我们发现，由于逆康普顿过程的伽马射线具有很大的强度，因此，他们给严格的限制暗物质的情况下，TeV尺度的质量制度。考虑到天体物理伽马射线源建模的最新进展以及暗物质衰变或湮灭的最终状态产物的综合可能性，我们表明，建议解释过剩的衰变暗物质的参数区域被排除在外。我们还讨论了零化方案的约束条件。
2016-06-28 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on WIMP and Sommerfeld-Enhanced Dark Matter Annihilation from HESS Observations of the Galactic Center
本文从高能光谱系统（HESS）望远镜对银河系中心的观测出发，研究了弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质模型的约束条件。我们分析了正则WIMP湮灭为标准模型粒子的末态，包括b/b-bar，t/t-bar和W^+ W^-。湮灭到b/b-棒的限制在~3 TeV的热截面的数量级内，而τ ^+/τ ^-通道在热的~2倍内。我们还研究了索末菲增强的暗物质湮灭模型的约束条件，发现这里的伽马射线观测约束条件排除了所有与PAMELA和费米-LAT e^+/e^-谱的暗物质湮灭解释一致的参数空间，在特定类别的模型中，并强烈约束了其他类别的解释。在许多情况下，我们发现伽马射线的约束比当前遗迹密度、宇宙微波背景、晕的形状和自然度约束对这些模型的约束更大。
2012-01-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining Minimal $U(1)_{B-L}$ model from Dark Matter Observations
本文研究了标准模型的$B-L$规范延拓，它包含一个单重标量和三个右手中微子。单重标量的真空期望值破坏了$U(1)_{B-L}$对称性。在这里，第三代右手中微子作为暗物质的候选者，作为$Z_2$-电荷分配的人工产物。残余丰度的暗物质是一致的WMAP 9和普朗克数据，只有在标量共振附近的暗物质质量几乎是一半的标量玻色子质量。在要求残余粒子丰度正确的条件下，我们对该模型的标量混合角和重标量玻色子质量的参数空间进行了限制。此外，核子自旋无关散射截面的最大值远低于{\sc Xenon100}和最近的LUX排阻极限，可以在未来的{\sc Xenon1T}实验中探测到。此外，我们还详细计算了暗物质湮灭为双光子末态的过程，并与NFW和Einasto分布下的$\langleσv\rangle_{γγ}$的Fermi-LAT上限进行了比较。
2014-02-19 astro-ph.CO hep-ph
Constraining dark matter using 20-year INTEGRAL/IBIS observations II: Sub-GeV dark matter
Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Torino（意大利国家核物理研究所都灵分部）；Departamento de Física Teórica, M-15, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学理论物理系）；Instituto de Física Teórica UAM-CSIC, Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学-西班牙高等科学研究理事会理论物理研究所）
利用INTEGRAL/IBIS二十年硬X射线数据，联合分析光谱与形态，对亚GeV暗物质湮灭和衰变给出95%上限，约束比现有X射线限制提高两个数量级，并转化为对暗光子和标量-希格斯混合参数的约束。
2026-09-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Sensitivity of the IceCube Neutrino Detector to Dark Matter Annihilating in Dwarf Galaxies
在本文中，我们比较了γ射线和中微子观测的相对灵敏度的暗物质湮灭截面在亲轻子模型，如已被设计来解释PAMELA数据。我们调查是否高能量中微子望远镜冰立方将竞争力与当前和即将到来的搜索伽马射线望远镜，如大气切伦科夫望远镜（ACTs）（HESS，VERITAS和MAGIC），或费米伽马射线太空望远镜，在检测或约束暗物质粒子湮灭在矮球状星系。我们发现，经过十年的观测，最有前途的附近的矮星，冰立方将有相当于目前的灵敏度的伽马射线望远镜只有非常重（m_X > 7 TeV）或相对较轻（m_X < 200 GeV）的暗物质粒子湮灭主要是mu+mu-。如果暗物质粒子主要湮灭为τ + τ-，冰立方将只对质量低于当前ACT的200 GeV阈值的暗物质粒子具有优越的灵敏度。如果暗物质湮灭在相当大的一部分时间里直接发生在中微子-反中微子对上，冰立方将在更大范围的暗物质质量上与伽马射线望远镜竞争。
2010-04-09 astro-ph.CO
Discriminating and Constraining the Synchrotron and Inverse Compton Radiations from Primordial Black Hole and Dark Matter at the Galactic Centre Region
原始黑洞（PBH）的蒸发（通过霍金辐射）可以在银河系中心（GC）区产生电子/正电子（$e^-/e^+$），在中心区磁场的影响下，产生同步辐射。这些$e^-/e^+$还可以由于与环境光子的散射而引起逆康普顿辐射。在这项工作中，三种不同的PBH质量分布，即单色，幂律和对数正态分布被认为是计算这样的辐射通量。另一方面，银河系中心区域的暗物质的湮灭或衰变也可以产生$e^-/e^+$作为最终产物，它可以再次在银河系磁场中发射同步辐射，也会引起逆康普顿散射。在这项工作中，这些辐射通量从PBH蒸发和从暗物质的起源和它们的可探测性进行了比较研究，在各种正在进行的和其他望远镜，以及在即将到来的望远镜，如SKA。此外，从这些实验预测中获得对模型参数的约束。计算了这些辐射通量随离银心距离的变化，发现这种变化可以作为探测PBH质量或暗物质质量的有用探针。
2022-04-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
Closed-form expressions for multiscatter Dark Matter capture rates
本研究推导了多次散射暗物质总捕获率的通用闭式解，并证明了在特定参数空间内天体物理客体因达到临界温度而失去对暗物质的约束能力。
2024-02-12 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter constraints from Planck observations of the Galactic polarized synchrotron emission
银河系中的暗物质湮灭可能产生线偏振同步辐射信号。我们使用，第一次，同步加速器偏振约束DM湮灭截面的理论预测与普朗克卫星合作获得的最新偏振图进行比较。我们发现，同步加速器的偏振通常比同步加速器的强度约一个数量级，独立的电子和正电子传播的建模，或银河系磁场的不确定性约束。我们的边界竞争的情况下，亲轻子DM的宇宙微波背景的限制。
2022-09-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining inhomogeneous energy injection from annihilating dark matter and primordial black holes with 21-cm cosmology
本文扩展DM21cm以模拟非均匀能量注入对21厘米信号的影响，并预测其对p波暗物质湮灭、轻原初黑洞霍金辐射及太阳质量原初黑洞吸积发射的领先约束能力。
2025-09-26 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Very Heavy Dark Matter Using Diffuse Backgrounds of Neutrinos and Cascaded Gamma Rays
我们认为，从最近的费米伽马射线和冰立方中微子观测各向同性背景辐射的超重暗物质（VHDM）的多信使约束。扩散伽马射线背景（DGB）的费米数据显示，在非常高的能量（VHE），我们称之为“VHE过剩”相对于预期的衰减幂律外推从较低的能量可能无法解释的功能。我们表明，VHDM可以解释这种过剩，中微子观测将是一个重要的工具来测试这种情况。更保守地说，我们推导出了质量为10^3-10^10 GeV的VHDM性质的新约束。这些通用的边界遵循我们在其他地方开发的伽马射线和中微子的宇宙能量预算约束，基于对宇宙电磁级联和中微子探测率的详细计算。我们表明，结合伽马射线和中微子的数据是必不可少的VHDM属性的约束既强大又强大。在较低的质量范围内，我们对VHDM湮灭和衰变的约束与其他结果相当;然而，我们的约束继续到更高的质量，在那里它们变得相对更强。
2012-10-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dark Matter annihilations in halos and high-redshift sources of reionization of the universe
暗物质（DM）均匀流体中的湮灭会在宇宙微波背景（CMB）各向异性功率谱中留下印记。然而，在晕中DM湮灭与宇宙学观测量的相关性仍然存在争议，以前的工作在这一点上得出了不同的结论。此外，所有以前的研究都使用了一种类型的参数化的天体物理再电离，并包括没有天体物理源加热的星系际介质。在这项工作中，我们重新审视这些问题。当采用标准方法时，我们发现电离分数确实表现出非常特殊的（和潜在的限制）模式，但目前可测量的再电离光学深度几乎保持不变：与大多数以前的文献一致，对于合理的晕模型，我们发现，相对于来自平滑背景中的湮灭的信号的修改是微小的，低于当前允许的参数空间内的宇宙方差。然而，如果对再电离和加热的天体物理来源采取不同的、可能更现实的处理方法，那么晕中DM湮灭的效应可能会更显著。因此，我们的结论是，在目前采用的基线模型的维里化DM结构的影响不能被发现的CMB功率谱测量，但更大的影响是可能的，如果调用特殊的模型的红移演化的DM湮灭信号或不同的假设是天体物理的贡献。更好地理解（理论和观测）的再电离和宇宙的温度历史，特别是通过21厘米的信号，似乎是最有前途的方式使用晕的形成作为一种工具，在DM搜索，提高目前的宇宙学探测的灵敏度。
2015-12-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Improved Constraints on Dark Matter Annihilations Around Primordial Black Holes
本文将原初黑洞周围暗物质湮灭的γ射线限制扩展至p波和d波，发现其约束远弱于s波，并改进了密度分布处理与河外γ射线界限应用。
2024-05-15 astro-ph.CO hep-ph
Anti-Matter in Cosmic Rays : Backgrounds and Signals
最近的PAMELA和ATIC数据似乎表明，正电子宇宙射线超过约10 GeV，这可能是由于银河系暗物质粒子湮灭。然而，这一信号的背景存在许多不确定性，这使得我们的任务难以约束暗物质或任何其他天体物理学解释这些最近令人惊讶的数据。
2009-05-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining the Coexistence of Freeze-in Dark Matter and Primordial Black Holes
本文研究原初黑洞与冻结产生粒子暗物质共存的混合场景，推导出暗物质间接探测对原初黑洞分数丰度的约束，并覆盖红外、紫外冻结产生及PeV尺度超重暗物质情形。
2025-10-27 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Asymmetric Dark Matter using Colliders and Direct Detection
本研究重新评估非对称暗物质模型，利用LHC和LEP对撞机数据及直接探测约束，发现1-100 GeV质量范围被强烈排除，但嗜轻子暗物质在10 GeV以上仍可行，FCC-ee将提升灵敏度近一个数量级。
2024-07-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Constraining the dark matter origin of the halo-like 20 GeV $γ$-ray excess with the AMS-02 antiproton data
利用AMS-02反质子数据约束银河系20 GeVγ射线过剩的暗物质起源，发现其暗物质截面低于解释信号所需值，因此排除暗物质解释。
2025-12-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining Non-thermal Dark Matter by CMB
早期物质占主导地位的时期可以为大范围的暗物质湮灭率$\langle σ_{\rm ann} v \rangle_{\rm f}$产生正确的暗物质丰度。在这里，我们研究这种情况下，$\langle σ_{\rm ann} v \rangle_{\rm f}$低于热暗物质$3 \times 10^{-26}$ cm $^3$ s $^{-1}$的标称值可能表明最近的一些实验。我们发现，在这种情况下，获得正确的遗物丰度设置了一个下限的早期物质统治时代的持续时间。另一方面，假设后暴胀宇宙有一个以$w \leq 1/3$为特征的状态方程，则标量谱指数$n_s$必须在观测允许的范围内，这一要求从上面限制了这一时期的持续时间。通过结合这些考虑，我们表明，当前和未来的宇宙微波背景实验可以严格限制这种情况下的参数空间。特别是，张量-标量比低于${\cal O}(0.01)$的暴胀模型可能不利于非热超对称暗物质从模量驱动的早期物质统治时代。
2018-10-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Antiproton and Radio Constraints on the Dark Matter Interpretation of the Fermi Gamma Ray Observations of the Galactic Center
最近，有人提出费米伽马射线太空望远镜从银河系中心方向观测到的伽马射线可以用暗物质湮灭的场景来描述，无论是在它们的角分布还是能谱方面。在这里，我指出，这样的情况将在相当大的紧张局势与现有的反质子数据，特别是新的PAMELA测量。无线电数据的局限性更大，因此不利于暗物质假设，并使观测结果的天体物理解释更加合理。
2009-11-05 astro-ph.CO hep-ph
Constraining the dark matter contribution of $γ$ rays in Cluster of galaxies using Fermi-LAT data
本研究利用Fermi-LAT 12年观测数据，对49个近邻高X射线通量星系团的暗物质γ射线信号开展联合搜寻，得到了潜在信号的统计显著性与暗物质参数拟合值，并指出该信号更可能源自星系团内宇宙射线碰撞过程。
2023-03-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing the nature of Dark Matter with the SKA
暗物质（DM）是我们宇宙和结构形成的基本成分，但它的性质是难以捉摸的天体物理探测。关于WIMP（中性伴子）DM（宇宙学相关DM的主要候选者）的性质和物理特性的信息可以通过研究它们的湮灭/衰变的天体物理信号来获得。在各种各样的E. M。信号，中性伴子湮灭产生的次级电子在星系团和星系的磁化大气中产生同步辐射，可以观察到以DM晕为中心的漫射无线电发射（晕或雾）。用SKA在本地矮星系、低恒星形成的星系区和星系团（具有偏置DM重子分布，如Bullet星系团）中深入搜索DM射电辐射，可以非常有效地限制中性伴子的质量、组成和湮灭截面。对于矮星系，例如天龙座，用SKA 1-MID得到的DM湮灭截面的约束至少比费米-LAT在$γ$射线中得到的限制严格$\sim 10^3$倍。这些限制与B场的值成比例，并且SKA将具有同时确定DM主导结构中的磁场和DM粒子性质的能力。用于检测DM诱导的无线电发射的最佳频带是大约$\sim 1$ GHz，SKA 1-MID频带1和4对于探测低- $ν$（对DM组成敏感）和高- $ν$（对DM质量敏感）的同步加速器光谱曲率是重要的。
2015-01-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Energy Injection And Absorption In The Cosmic Dark Ages
暗物质湮灭或去激发、亚稳态物质的衰变或其他新的物理学可以在复合期间和复合之后将高能电子和光子注入光子-重子流体。当这些粒子冷却时，它们将能量分成大量有效电离的电子和光子，这反过来又改变了电离历史。最近的工作提供了一个简单的方法来约束任意的能量沉积的历史，使用宇宙微波背景（CMB），在这份说明中，我们目前的结果描述的能量沉积的历史，光子和电子作为初始能量和注入红移的函数。利用这些结果，可以立即计算出任何注入任意谱的电子、正电子和/或光子的过程的CMB边界，这些谱具有任意的红移依赖性。
2012-11-01 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Reheating Temperature, Inflaton-SM Coupling and Dark Matter Mass in Light of ACT DR6 Observations
Indian Institute of Technology Guwahati（印度理工学院古瓦哈提分校）
结合ACT DR6等数据，通过α-吸引子暴胀模型和两种再加热机制，求解玻尔兹曼方程约束再加热参数，并分析引力产生的暗物质质量范围。
2026-06-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Multiscatter capture of superheavy dark matter by Pop. III stars
如果被恒星或其他致密物体的引力场捕获，暗物质可以自我湮灭并产生潜在的可检测粒子流。在超重暗物质（$ m_{X} \gtrsim 10^{8} GeV $）的情况下，恒星内部的原子核需要大量的散射事件才能将暗物质粒子减速到恒星逃逸速度以下，此时暗物质（DM）粒子被捕获或捕获。利用最近发展起来的多重散射俘获的解析形式，结合暗物质-重子散射截面约束的最新结果，我们计算了第一代（Pop. III）恒星对超重暗物质粒子的俘获率的上界.假设捕获的超重暗物质（SHDM）湮灭的产品的非零部分可以被困在恒星内部，我们发现，这个额外的热源可能会影响的演化阶段的流行。III星。此外，要求Pop. III恒星以亚爱丁顿光度发光，我们发现Pop. III恒星质量的上限。这意味着DM依赖于Pop. III星的初始质量函数（IMF）的截止，从而打开了一个有趣的可能性，使用极端贫金属星的IMF约束DM属性。
2019-11-12 astro-ph.CO
Constraining Dark Matter properties with the first generation of stars
暗物质（DM）可以被任何恒星的引力场捕获，因为在稠密环境中与核的碰撞可以使DM粒子在恒星表面的逃逸速度（$v_{esc}$）以下减速。如果被捕获，DM粒子可以自我湮灭，从而为恒星提供新的能量来源。我们调查这种现象的捕获DM粒子的第一代恒星[人口III（流行III）的明星]，通过使用多散射捕获形式主义。Pop III星是特别好的DM捕获者，因为它们形成于DM丰富的环境中，在$~\sim 10^6 M_\odot$ DM小晕的中心，在红移$z\sim 15$。假设DM-质子散射截面（$σ)$在当前最深的排斥极限的XENON 1 T实验提供的，我们发现，捕获DM湮灭在Pop III星的核心可以导致，通过爱丁顿限制，在恒星质量的上限，可以低至几个$M_\odot$，如果周围的DM密度（$ρ_X$）在Pop III星的位置是足够高的。相反，当Pop III恒星被识别时，我们可以用它们的观测质量（$M_\star$）来给$ρ_Xσ$设定界限。使用绝热收缩，以估计周围的环境DM密度在周围的环境中流行III型恒星，我们把预计的上限$σ$，$M_\star$在$100-1000~M_\odot$范围内，并找到边界的竞争力，或更深，由最敏感的电流直接检测实验提供的自旋独立和自旋相关的相互作用，为广泛的DM群众。最有趣的是，我们发现质量为$M_\star \gtrsim 300 M_\odot$的Pop…
2022-02-15 astro-ph.CO hep-ph
Constraining Cosmological Physics with DESI BAO Observations
本研究利用DESI第一年BAO观测联合其他宇宙学数据，约束了暴胀、修改引力等五种宇宙学图景，发现原初引力波等多项新物理迹象，为后续宇宙学研究提供了观测支撑。
2024-04-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The sensitivity of Cherenkov telescopes to dark matter and astrophysical anisotropies in the diffuse gamma-ray background
在本文中，目前的能力（H.E.S.S.，MAGIC，VERITAS）和计划（CTA）的地基切伦科夫望远镜系统，用于探测弥散γ射线背景中的角各向异性的研究。在对仪器特性（有效面积、视场、角分辨率和背景抑制效率）的影响进行研究之后，第一部分研究了不同观测策略的影响，即，是否优选单个深观测或在多个浅场上进行分裂。第二部分研究了不同的常见暗物质模型对自湮灭暗物质产生的各向异性的敏感性。我们发现，从暗物质湮灭到河外弥漫伽马射线背景的相对贡献约为10%，可以检测到CTA的计划配置。在热平均的自湮灭截面方面，CTA的灵敏度对应于低于热冻结预期<sigma v>= 3 × 10-26 cm 3 s-1的暗物质粒子轻于~200 GeV的值。我们强调的重要性，约束尚未解决的天体物理源与目前正在运行的仪器已经各向异性，作为一种新的和补充的方法，调查TeV源的属性。
2014-02-06 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
