Dwarf spheroidal galaxy kinematics and spiral galaxy scaling laws
对银河系矮椭球（dSph）卫星的运动学观测揭示了关于星系光度函数低质量端的暗物质（DM）晕结构的诱人线索。在光明的一面，螺旋星系的建模表明，它们的旋转曲线与宇宙旋转曲线的假设一致，其形状得到核心暗物质晕的支持。在本文中，我们调查是否银河系dSphs的内部运动学是符合特定的核心DM分布再现螺旋星系的属性。虽然dSph中的DM密度通常比（较大的）盘系统中的DM密度高出近两个数量级，但我们发现dSph运动学与Burkert DM晕之间的一致性，Burkert DM晕的核心半径r0和中心密度ρ0依赖于旋涡星系中看到的标度律的外推：log ρ0 \simeq α log r0 + const，其中0.9 < α < 1.1。我们同样发现dSph数据与旋涡星系中ρ0与重子标度长度的关系是一致的。虽然这些标度关系的起源尚不清楚，发现一个单一的DM晕轮廓是一致的运动学数据在星系的大小，光度和哈勃类型有很大的不同是很重要的，我们的理解观察到的星系，必须占在模型的星系形成。
2011-11-04 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter properties from the Fornax globular cluster timing: dynamical friction and cored profiles
我总结了我们最近的结果，使用的球状星团（GC）的轨道在天炉座矮球状（dSph）星系，以了解更多关于暗物质（DM）的属性。我们的重点是澄清如何从DM晕的动力学摩擦（DF）是从DM，这可能会改变$both$的散射过程负责DF和DM的配置文件（特别是生成一个核心），这也修改DF的不同的微观属性修改。我们认为：$(i)$费米子简并暗物质（DDM），其中泡利阻塞应考虑在动力学摩擦计算; $(ii)$自相互作用暗物质（SIDM）和$(iii)$超轻暗物质（ULDM），这一问题已被解决的各种方法在最近的文献。我们推导出DF与福克-普朗克形式主义，再现以前的结果ULDM和冷DM，同时提供新的结果DDM。此外，ULDM，DDM和SIDM可能会在dSphs中产生核心，从而抑制动力学摩擦并延长GC轨道。我们的结论是，在所有这些情况下，DM建模的修改并不容易解决所谓的时间“问题”的天炉座GC。最后，我们研究这个“问题”的初始条件，表明所观察到的轨道天炉座GC是一致的，这一预期的一个尖形DM配置文件与温和的“微调”在$\sim25\%$的水平。
2022-04-30 astro-ph.GA hep-ph
The Dark Matter distribution function and Halo Thermalization from the Eddington equation in Galaxies
从观测得到的（经验）暗物质（DM）密度分布中，我们找到了星系中暗物质（DM）晕的分布函数f（E）和相应的状态方程。我们解决DM在星系中的类似的爱丁顿方程最初用于气体的恒星在球状星团。所观察到的密度分布是一个很好的现实出发点，从它们得到的分布函数是现实的。我们不做任何假设DM的性质，这里开发的方法适用于任何DM类型，虽然所有的结果是一致的温暖DM。通过这些方法，我们发现：（1）在小距离上表现为二次分布的核心密度剖面rho（r）r -> 0 = rho（0）- K r^2在晕中心产生有限的正分布函数，而尖点密度剖面在晕中心总是产生发散的分布函数。(ii)核心密度分布产生近似的热玻尔兹曼分布函数r < 3 r_h，其中r_h是晕半径。(iii)导出了弥散速度和压力的解析表达式，得到了局部温度T（r）= mv^2（r）/3的理想DM气体状态方程。T（r）在分布函数为热函数的相同区域中变为常数，并且在百分比内表现出相同的温度。自引力DM气体尽管是无碰撞的，但可以热化，因为它是一个遍历系统。(iv)在局部热平衡条件下，DM晕可以被一致地认为是：（a）当r <3r_h时，温度T（r）= T_0;（b）当3r_h < r < R_{virial}时，温度T（r）随空间变化，随r缓慢下降。也就是说，当r < R_{virial}时，DM晕实际上是一种无碰撞的自引力热气体。(v)晕半径外的T（r）很好…
2015-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Galactic Rotation Curves vs. Ultra-Light Dark Matter: Implications of the Soliton -- Host Halo Relation
玻色子超轻暗物质（ULDM）将在星系中心形成核心密度分布。这些核心，在数值模拟中看到，承认解析描述为最低能量的束缚态解（“孤子”）的薛定谔-泊松方程。对ULDM星系晕的数值模拟发现，大尺度主晕质量与中心孤子质量之间存在经验标度关系。我们讨论了如何不同的群体的模拟结果可以理解的孤子的基本性质。重要的是，模拟意味着每单位质量的能量在孤子和维里化主机晕应该是近似相等的。这个关系适合于观测测试，因为它预测在星系外围测量的主晕的峰值圆速度应该在中心区域近似重复。对比这一预测的测量旋转曲线的良好分辨的附近的星系，我们表明，ULDM在质量范围$m\sim (10^{-22}÷10^{-21})$ eV，这已被调用作为一个可能的解决方案的小规模的难题$Λ$ CDM，是在紧张的数据。我们认为，专门分析银河系内部的引力势可以探测ULDM高达$m\lesssim 10^{-19}$ eV。
2018-11-06 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Diffuse gamma-ray background and cosmic-ray positrons from annihilating dark matter
我们研究了湮灭暗物质对银河系外弥漫伽马射线背景谱的贡献，其动机是最近观测到的宇宙射线正电子/电子异常。观测到的弥散伽马射线通量对暗物质模型提供了严格的约束，我们给出了暗物质湮灭截面的上界。结果表明，对于有核暗物质晕轮廓的情况，弥散γ射线比来自银河系中心的γ射线给出更严格的束缚。费米卫星将使束缚更强。
2009-07-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
For modified gravity, it's the LITTLE THINGS that matter
School of Physics and Centre for Astrophysics, University of the Witwatersrand（威特沃特斯兰德大学物理学院与天体物理学中心）
利用LITTLE THINGS和SPARC矮星系样本，通过哈密顿蒙特卡洛采样和ELPD差异进行模型比较，发现暗物质晕模型比MOND更受偏好（>4σ），但大多数星系仍与MOND普适标度兼容，而MOG的普适模型被强烈排除（>8σ）。
2026-05-26 astro-ph.GA gr-qc hep-ph
Constraining Dwarf Spheroidal Dark Matter Halos With The Galactic Center Excess
如果费米-LAT报告的来自星系中心的伽马射线过剩是湮灭暗物质的信号，那么人们必须质疑为什么在矮球状星系中没有观察到类似的过剩。我们用这个观测来限制矮球状星系的密度分布，假设星系中心过剩实际上是一个信号，从湮灭暗物质。我们将约束的广义NFW参数$γ$和Einasto配置文件参数$α$控制的对数斜率的内部区域的晕的密度分布。我们确定，在这些假设下的银河系中心过剩是不一致的标准NFW配置文件（和其他“尖”的配置文件）矮球状星系，但与观测的核心矮星系配置文件是一致的。具体来说，我们发现，矮球状轮廓必须比银河系的尖。暗物质通过光介质进行自我交互的模型可以实现这一点。
2017-05-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Self-Generated Cosmic-Ray Turbulence Can Explain the Morphology of TeV Halos
观测结果表明，空间扩展的“TeV晕”是年轻和中年恒星周围的一个常见（和潜在的普遍）特征。然而，它们的形态尚不清楚。它们比恒星残骸主导星际介质性质的“致密”区域要大，但比宇宙射线通过标准星际介质扩散模型中预期的要小。已经提出了几种解释，但都有缺点。在这里，我们重新审视一类模型，其中的宇宙射线梯度产生的中央源诱导流稳定性，“自我限制”的宇宙射线人口。我们发现，以前的研究大大低估了宇宙射线约束的程度，并表明，校正模型可以显着抑制宇宙射线扩散整个TeV晕，特别是当类似的贡献，从一致的超新星遗迹包括在内。
2021-11-01 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Self-Generated Cosmic-Ray Confinement in TeV Halos: Implications for TeV Gamma-Ray Emission and the Positron Excess
最近的观测发现，年轻和中年恒星周围有TeV的伽马射线辐射。与典型的星际介质相比，这些“TeV晕”的形态需要宇宙射线扩散被局部抑制约100-1000倍。目前没有模型解释这种抑制。我们发现，宇宙射线自约束可以显着抑制扩散附近的恒星。陡峭的宇宙线梯度产生阿尔芬波，共振散射相同的宇宙线人口，抑制扩散在约20 pc的恒星小于100 kyr。在这个模型中，TeV晕演化经历了两个阶段，一个是阿尔芬波共振产生的生长阶段，宇宙射线扩散越来越受到抑制，另一个是随后的弛豫阶段，扩散系数恢复到标准的星际值。有趣的是，在TeV晕演化的早期，宇宙射线并没有受到强烈的限制，这使得相当大一部分注入的e+e-逃逸。如果这些e+e-也从周围的超新星遗迹中逸出，它们将为PAMELA和AMS-02观察到的正电子过剩提供自然的解释。最近产生的TeV宇宙射线被限制在TeV晕中，与HAWC和H.E.S.S.的观测结果相匹配。虽然我们的默认模型弛豫太快，无法解释TeV宇宙射线在成熟星系（如Geminga）周围的约束，但利用Kraichnan湍流谱的模型的弛豫要慢得多。因此，观测成熟恒星周围的TeV晕可能会为我们理解星际湍流提供一个探索。
2018-09-26 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Searching for radio relics and halos. Their role in the formation and acceleration of extragalactic cosmic rays
我们搜索扩展区域的无线电发射不与活跃的银河系核心，被称为“遗迹”，“晕”和“迷你晕的，在一个样本的70阿贝尔集群，我们有无线电，光学和X射线数据。活动星系核可以产生非热辐射的粒子泡，对宇宙射线具有限制作用。因此，射电遗迹和（迷你）晕可能是这些气泡限制宇宙射线的结果。我们正在探索团内磁场（使用法拉第旋转测量和逆康普顿参数）、合并（通过射电/X射线相互作用）、冷却流（X射线数据）、射电喷流/激波以及射电（迷你）晕/遗迹在宇宙射线的形成、加速和传播中所起的作用。在目前的研究中，我们从我们的样本中选择了两个强大的邻近射电星系：武仙座A和3C 388。我们报告正在进行的工作和未来的计划。
2011-08-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cold Dark Matter and Self-Interacting Dark Matter Interpretations of Cloud-9
University of California（加州大学）
研究以Cloud-9氢云为对象，用CDM和SIDM模型解释其氢柱密度轮廓，发现SIDM模型可降低与观测的张力，还在模拟中识别类似体，证实RELHIC是探测暗物质自相互作用的新探针。
2026-08-06 astro-ph.GA hep-ph
Halo Shape and Relic Density Exclusions of Sommerfeld-Enhanced Dark Matter Explanations of Cosmic Ray Excesses
暗物质与索末菲增强湮灭已被提出来解释观测到的宇宙射线正电子过剩在10 GeV至TeV的能量范围。我们表明，所需的增强意味着热遗迹密度太小，是所有的暗物质。我们还表明，暗物质是足够的自我相互作用，椭圆星系暗物质晕的观测排除大索末菲增强轻力载体。共振索末菲增强并没有改变这些结论，解决这些差异所需的天体物理学的提升是不利的，特别是当显着的自相互作用抑制晕子结构。
2010-03-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Density spikes near black holes in self-interacting dark matter halos and indirect detection constraints
自相互作用暗物质（SIDM）自然会产生一个核心的等温密度分布，这是在许多矮星系的观测青睐。暗物质分布在一个等温晕中的中心黑洞的存在下，发展出一个密度尖峰与$r^{-7/4}$的幂律，这是浅于$r^{-7/3}$预期的无碰撞暗物质（CDM）。因此，在SIDM中，可以放松对来自密度尖峰的暗物质湮灭的间接检测约束。以银河系中密度最大的卫星星系天龙座为例，推导了SIDM和CDM晕的湮灭截面和黑洞质量的上限。对于前一种情况，即使暗物质是由热遗迹组成的，天龙座也可能拥有一个中等质量的黑洞。我们进一步探讨了来自银河系和M87的约束，其中主机的超大质量黑洞，并显示湮灭截面的上限显着削弱SIDM。我们的研究结果还表明，事件视界望远镜可以提供一个独特的测试SIDM尖峰。
2022-01-18 hep-ph
Stellar Profile Independent Determination of the Dark Matter Distribution of the Fornax Local Group Dwarf Spheroidal Galaxy
本星系群矮球状星系是研究暗物质暗晕小尺度结构最有希望的天体物理目标之一。我们描述了一种方法，用于测试建议DM晕模型和LG dSphs内的恒星星族观测之间的对应关系。通过利用任何建议的DM模型的引力势和可用的恒星运动学数据，我们可以得到一个预测的观测到的恒星表面密度的LG dSph，可以直接与观测比较。因为我们不做任何参考假设的表面亮度分布，我们的模型可以应用到异国情调的DM分布，产生非典型的恒星密度分布。我们使用我们的方法来确定，天炉座LG dSph的DM晕更有可能是核心比尖，确定它的特点是由一个半小到半长轴比在较小的张力与模拟，并没有发现实质性的证据的磁盘内dSph的较大DM晕。
2019-12-03 astro-ph.GA gr-qc hep-ph
Cosmic Ray Constraints On the Annihilation of Heavy Stable Neutrinos in the Galactic Halo
我们对宇宙线中的反质子、正电子、电子和光子的通量进行了详细的分析，这些通量是由遗留重中微子在星系晕中湮灭而产生的。粒子谱用蒙特卡罗模拟计算。计算结果表明，高能宇宙线正电子能谱的研究可以为银河系中超重中微子的湮灭提供一个独特的信号，并提供有关暗物质粒子参数的重要信息。
1997-04-14 astro-ph hep-ph
The Cosmic QCD Phase Transition, Quasi-baryonic Dark Matter and Massive Compact Halo Objects
我们提出冷暗物质（CDM）完全由夸克物质组成，产生于宇宙夸克-强子跃迁。我们把这个阶段称为“准重子”，与通常的重子不同。我们证明了质量约为0.5（M_{\odot}）的紧凑引力透镜可能是从准重子CDM演化而来的。
2002-06-20 astro-ph hep-ph
N-Body Simulation of Early Structure Formation from Cosmic String Loops
本研究利用N体模拟，结合Zeldovich近似解析位移，发现宇宙弦环主导高红移晕质量函数，且总晕质量函数近似为宇宙弦与标准ΛCDM贡献之和。
2024-02-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relics of Cosmic Quark- Hadron Phase Transition and Massive Compact Halo Objects
我们提出冷暗物质（CDM）完全由夸克物质组成，产生于宇宙夸克-强子跃迁。我们表明，紧凑的引力物体，质量约为0.5（M_{\odot}），可以演变出这样的CDM。
2002-11-26 astro-ph hep-ph
Cosmic-ray antiprotons from neutralino annihilation in the halo
我们报告的主要结果的一份文件，最近的低能量宇宙射线$\bar p$光谱数据进行了分析，在新计算的次级反质子通量和一个外来的信号，由于中性伴子湮灭在星系晕的可能贡献。我们还提出了一份文件中，我们已经证明了相当大的一部分的超对称中性伴子配置，挑选出的DAMA/NaI数据在WIMP直接搜索可能的年度调制效应，可能提供可检测的宇宙射线反质子信号。
1998-12-03 astro-ph hep-ph
Massive relic neutrinos in the galactic halo and the knee in the cosmic ray spectrum
尽管许多人努力寻找合理的解释，但宇宙射线光谱中能量约为10**15.5 eV的“膝盖”的起源仍然是个谜。在这封信中，我们认为“膝盖”可能是由于宇宙射线与星系晕中的大质量中微子相互作用产生的类似GZK的效应。简单的运动学将“膝盖”的位置与中微子的质量联系起来，虽然所需的相互作用截面大于标准模型预测的截面，但它可以通过一个小的中微子磁偶极矩来容纳。从现有的实验数据的分析得到的中微子参数的值与目前的实验室界限是兼容的。
2001-12-07 astro-ph hep-ph
Massive Compact Halo Objects from the Relics of the Cosmic Quark-Hadron Transition
在银河系的晕中，有报道称存在质量约为0.5（M_{\odot}）的致密引力透镜。这些暗透镜的性质还不清楚，特别是因为这些物体的质量远高于核聚变的阈值。在这项工作中，我们发现，他们找到了一个自然的解释，作为亚稳态的假真空域（所谓的奇怪的夸克金块）形成的一阶宇宙夸克强子过渡的进化产物。
2002-11-26 astro-ph hep-ph
Which fraction of the measured cosmic-ray antiprotons might be due to neutralino annihilation in the galactic halo?
我们分析了低能宇宙射线反质子谱的数据，最近公布的BESS合作，在新计算的次级反质子的流量和奇异的信号，由于中性伴子湮灭在星系晕的可能贡献。我们挑出相关的超对称配置，并讨论其可探索性与粒子暗物质的直接搜索实验和在加速器。我们将讨论未来的测量与阿尔法磁谱仪（AMS）的航天飞机飞行可能解开中性子诱导的贡献从次要的。
1998-04-14 astro-ph hep-ph
Geminga: A Window into the Role Played by the Local Halo in the Cosmic-Ray Propagation Process
该研究将 Geminga 纳入三维宇宙线传播框架，解释其脉冲星晕的高能辐射形态，并指出慢扩散、自行及本地晕扣除对正电子能谱和 LHAASO 弥散伽马射线涨落的影响。
2025-09-01 astro-ph.HE hep-ph
