Dark matter-baryon scattering effects on temperature perturbations and implications for cosmic dawn
暗物质的性质仍然未知，但即将到来的探测高红移宇宙的测量可能会提供宝贵的见解。在存在暗物质-重子散射的情况下，物质功率谱的抑制和较冷的平均气体温度有望改变宇宙黎明和再电离的演化。然而，这种相互作用对重子和暗物质温度扰动的贡献迄今为止一直被忽略。在这项工作中，我们得到这些贡献，发展的宇宙学扰动，直到黑暗时代结束，并表明，他们可能有一个显着的影响，在宇宙黎明的开始。特别是，我们发现，在大尺度的温度功率谱的幅度可以改变高达1- 2个数量级，并进一步抑制物质功率谱相对于$Λ$ CDM的$5$ - $10\%$在$k\sim 200\, {\rm Mpc^{-1}}$相比，忽略这些贡献的计算散射截面在当前CMB限制。作为一个例子，我们还计算了HI功率谱的黑暗时代，发现显着差异，由于温度和电离分数功率谱的变化。我们认为，这些新的贡献必须包括在这个暗物质模型依赖于宇宙黎明和再电离观测的研究。
2022-03-30 astro-ph.CO
Helium reionization in the presence of self-annihilating clumpy dark matter
氦的再电离描述了在星系际介质（IGM）中氦从单电离态到双电离态的跃迁。该过程对于IGM的热演化是重要的，并且影响具有高于$54.4$ ~eV的能量的光子的平均自由程。虽然这是众所周知的，氦再电离主要是由在$z<6$的高能类星体的贡献驱动，我们在这里研究如何氦再电离进行，如果有一个额外的贡献，由于湮灭的暗物质。我们探讨了不同的暗物质配置文件的暗物质聚集因子，这可以显着提高湮灭率在后期的影响。我们发现，暗物质湮灭的存在下，提高了氦$^{++}$丰度在早期阶段，它将是零内的标准模型，它可以进一步增加在结构形成过程中，反映了增加的暗物质聚集因子。然而，后者随着类星体贡献的积累而退化，因此我们预计在后期不会发生重大变化。我们希望，未来的研究，他$^+$莱曼$α$森林可能有助于评估是否演变是一致的贡献，从类星体单独，或者如果一个额外的组件可能需要。
2015-06-18 astro-ph.CO
Contributions to the Dark Matter 3-Pt Function from the Radiation Era
我们考虑了模式重新进入视界后非线性增长对物质密度涨落三点函数的贡献，并讨论了为了预测三点函数而必须包括的效应，其精度可与fNL ~ few的原始非高斯性相媲美。特别地，我们注意到在星系巡天中测量到的最短波长模在辐射年代进入视界，因此，辐射年代将它们的三点函数修改了相当于fNL ~ O（4）的星等。在较长的波长上，辐射年代可以忽略，我们发现相对论效应对非线性增长的修正在fNL ~ few水平上变得重要。我们实现了一个简单的方法来数值计算的三点函数，通过求解二阶运动方程的扰动与一阶扰动提供一个源。
2009-02-17 astro-ph.CO
Illuminating the dark ages: Cosmic backgrounds from accretion onto primordial black hole dark matter
冷暗物质作为不同质量的原始黑洞（PBH）的总和，可以解释许多未解的天体物理之谜。在这里，我假设一个广泛的PBH质量分布提供了大部分的暗物质，符合所有的限制和估计的重子吸积到PBH有助于宇宙背景辐射，主要是宇宙X射线和宇宙红外背景波动之间的相关信号深钱德拉和斯皮策调查。我假设Bondi捕获和平流占主导地位的磁盘吸积与合理的重子密度和有效的相对速度之间的重子和PBH，以及适当的吸积和辐射效率，并整合在PBH质谱和宇宙时间。X射线贡献确实与残余X射线背景信号和X射线/红外波动一致。通量峰值在z~17-30处，与要求信号来自高红移的约束一致。PBH对红外背景涨落的贡献仅为1%左右。磁场是邦迪捕获过程中的一个基本要素，而PBH可以在放大早期种子场并维持它们直到银河发电机过程开始的过程中发挥作用。假定的PBH粒子数对宇宙再电离历史的贡献与普朗克电离极限并不冲突。来自PBH的X射线加热可以对星系群的熵底做出贡献。EDGES红移的21厘米吸收线特征可以与宇宙背景辐射的无线电贡献联系起来。最后，中等质量黑洞的数量和银河系中心弥漫的X射线辐射与假设的PBH暗物质是一致的。在钱德拉对银河脊最深处的观测中，一些离散源确实可能是吸积的PBH。
2020-05-12 astro-ph.CO
Probing Dark Energy with Lensing Magnification in Photometric Surveys
我提出了一个估计的角度互相关的两个示踪剂的宇宙大尺度结构，利用红移信息隔离单独的物理贡献。估计器是通过求解Limber方程来获得的，用于前景示踪剂的重新加权，该前景示踪剂使对交叉关联函数的聚类或透镜贡献为零。应用于未来的测光调查，估计器可以提高引力透镜放大效应的测量，以提供一个有竞争力的独立约束的暗能量状态方程。
2014-01-02 astro-ph.CO
Scalar field dark energy perturbations and the Integrated Sachs Wolfe effect
暗能量微扰影响物质微扰的增长，即使在非相互作用的暗能量的情况下。本文研究了各种正则标量场模型中的积分Sachs Wolfe（ISW）效应，这些模型具有扰动暗能量。我们对属于解冻和冻结类的模型进行这种分析。我们发现，这些类之间的ISW效果没有明显的差异。我们表明，在考虑扰动，由于不同的模型的贡献是更接近彼此和宇宙学常数模型相比，光滑的暗能量的情况下。因此，认为暗能量是均匀的，会高估不同模型之间的区别。然而，由于不同的模型，角功率谱的贡献有显着差异。
2012-03-26 astro-ph.CO
A Multi-frequency analysis of possible Dark Matter Contributions to M31 Gamma-Ray Emissions
我们研究的可能性，暗物质（DM）的贡献，最近观察到的伽马射线光谱中看到的M31星系。特别是，我们申请限制弱相互作用的大质量粒子DM湮灭截面来自后发座星系团和网状II矮星系，以确定最大的流量贡献DM湮灭的M31伽马射线光谱和银河系中心。由于前者的数据范围有限，我们将M31和银河系中心光谱的能量范围限制在1至12 GeV之间，并包括在后者目标中观察到的高能伽马射线过剩。在这样做的时候，我们将利用费米-LAT数据为所有提到的目标，以及扩散无线电数据的后发座星系团。多目标策略使用昏迷和网状II来获得横截面的限制，以及多频率的数据，确保我们的结果是强大的对间接DM排放建模中固有的各种不确定性。我们的研究结果表明，当Navarro-Frenk-White（或较浅）径向密度分布假设，严重的约束可以施加在M31和银河系中心光谱的一部分，可以占DM，与最好的限制所产生的横截面的约束从后发座无线电数据和网状II伽马射线的限制。这些特殊的限制迫使所有的研究湮灭通道，以贡献1%或更少的总积分伽马射线通量内的M31和银河系中心的目标。相比之下，当假设Navarro-Frenk-White曲线收缩时，通量的10- 100%可归因于DM。这表明如何敏感DM的贡献，伽玛射线辐射的可能性，在星系的核心配置文件。
2017-09-20 astro-ph.CO
Anisotropy probe of galactic and extra-galactic Dark Matter annihilations
本文研究了银河系和外星系晕中暗物质湮灭产生的γ射线通量和角功率谱。湮灭信号接收来自以下方面的贡献：a）平滑的MW晕，b）MW中已分辨和未分辨的子结构，c）所有红移处的外部DM晕，包括d）它们的子结构。采用自洽的描述本地和河外的子结构，我们表明，湮灭流量从子结构中的MW占主导地位的所有其他组件的角度大于O（1）度的银河系中心，除非采取极端处方的子结构浓度。我们还计算了伽马射线各向异性的角功率谱，发现对于粒子物理参数的乐观选择，费米LAT卫星很快就能在低多极子（l<100）发现DM湮灭的有趣特征，其中主要贡献来自质量M>10^4太阳质量的MW子结构。对于我们采用的子结构模型，我们发现河外湮灭的贡献在所有尺度上都是可以忽略的。
2009-01-19 astro-ph.CO
The Contribution Of Inverse Compton Scattering To The Diffuse Extragalactic Gamma-Ray Background From Annihilating Dark Matter
除了伽马射线外，暗物质湮灭的产物还包括高能电子，这些高能电子与宇宙微波背景发生逆康普顿散射，产生弥漫的银河系外伽马射线和X射线背景。在暗物质粒子主要湮灭为电子或μ子的模型中，EGRET和COMPTEL的测量可以对湮灭截面提供重要的约束。费米伽马射线太空望远镜可能会对这种情况进行更严格的测试。
2010-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Darkest Hour Before Dawn: Contributions to Cosmic Reionization from Dark Matter Annihilation and Decay
暗物质湮灭或衰变可能对宇宙的电离和热历史产生重大影响。在本文中，我们研究了暗物质湮灭（s波或p波主导）或衰变对宇宙再电离的潜在贡献，通过产生电子，正电子和光子。我们绘制出可能的扰动的电离和宇宙的热历史，由于暗物质过程，在广泛的速度平均湮灭截面/衰变寿命和暗物质质量。我们采用了最近的数值研究的效率与湮灭/衰变产物诱导加热和电离的星系际介质中，并在这项工作中扩展到红移的$1+z = 4$两种不同的再电离的情况。我们还改进了早期的研究，通过使用的结果是一致的最新的$N$体模拟的暗物质晕和subhaloes的详细结构形成模型，与估计的不确定性，源自最小的尺度。我们发现，暗物质模型与实验的限制是一致的，超过10%的贡献，在再电离的电离分数是不允许的所有湮灭的情况。这样的贡献是可能的，只有衰变成电子/正电子对，轻暗物质与质量$m_χ\lesssim $ 100兆电子伏，和衰变寿命$τ_χ\sim 10^{24} - 10^{25}$ s。
2016-09-06 astro-ph.CO hep-ph
Contributions to $ΔN_{eff}$ from the dark photon of $U(1)_{T3R}$
我们考虑了与$U(1)_{T3R}$的测量有关的暗光子对早期宇宙学的影响，$U(1)_{T3R}$是一个对称群，在这个对称群下，只有右手标准模型费米子才能发生非平凡的变换。我们发现，这种情况下的宇宙学约束在质量上比其他研究的情况下，一个新的$U(1)$规范群更严重，因为暗光子耦合到手征费米子。特别是，$U(1)_{T3R}$的暗光子总是在早期宇宙中产生和平衡，无论规范耦合有多小，除非破坏规范的尺度非常大。这是因为，无论耦合有多弱，戈德斯通模式（相当于纵向极化）都不会去耦。因此，即使是$U(1)_{T3R}$的极轻和弱耦合暗光子的极限，也被宇宙学约束有效地排除了，除非破缺尺度非常大。我们还讨论了在这个模型中改善哈勃张力的可能性。
2020-07-17 astro-ph.CO hep-ph
Partially Composite Dark Matter
在希格斯场以伪南武-戈德斯通玻色子的形式出现的一类理论中，通常假设产生汤川耦合的相互作用也提供了希格斯势。这样的情况一般需要对希格斯势的主导贡献有一点抵消，而电弱标度是由主导贡献和次主导贡献之间的平衡产生的。相反，我们考虑这样一种可能性，即暗物质粒子的贡献与顶夸克的贡献相平衡。新粒子的热遗迹解释了参数空间一致区域中暗物质的丰度，并且发现直接检测是有希望的。
2014-07-02 astro-ph.CO hep-ph
The cosmic X-ray and gamma-ray background from dark matter annihilation
在多个波长下观测到的河外背景光（EBL）是探测暗物质性质的一个很有前途的工具，因为它可能包含暗物质湮灭迅速产生的伽马射线的重要贡献。此外，在湮灭中产生的电子和正电子向CMB光子提供能量，以用X射线和伽马射线填充EBL。在这里，我们使用高分辨率的千禧年II模拟来创建这两种贡献的辐射的全天空地图。我们使用上限的贡献未知的来源的EBL约束暗物质的固有特性，使用模型无关的方法，可以作为一个模板来测试不同的粒子物理模型（包括那些与索末菲增强）。这些上限是基于跨越八个数量级的能量观测（从CHANNEL测量的软X射线到费米测量的伽马射线），以及对耀变体和恒星形成星系贡献的预期。为了验证这种方法，我们分析了一组基准的索末菲增强模型，给出了正确的暗物质丰度，满足CMB约束，并适合由PAMELA和费米测量的宇宙射线光谱没有任何贡献，从当地的subhalos。我们发现，这些模型是在冲突的EBL的限制，除非未解决的subhalos的贡献是小的和湮灭信号占主导地位的EBL。我们的结论是，提供碰撞冷暗物质范例是准确的，即使是保守的估计，从未解决的subhalos和天体物理背景的贡献，EBL至少是敏感的探测这些类型的情况下，CMB。我们的研究结果不赞成解释PAMELA测量的正电子过剩仅基于光滑的星系晕中的暗物质湮灭。
2011-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Understanding disk galaxy rotation velocities without dark matter contribution--a physical process for MOND?
一个模拟牛顿万有引力定律的引力碰撞模型被应用于盘状星系的径向加速度。基于这一模型（Wilhelm et al. 2013），无需假设任何暗物质的贡献就可以理解自转速度曲线。在圆盘平面上的加速增加是引力子（在原始论文中称为“四极子”）的多重相互作用以及随后在这个平面而不是在三维空间中传播的结果。这个概念提供了一个物理过程，将McGaugh等人定义的加速度尺度的拟合参数与星系盘中引力子的平均自由程长度联系起来。它也可以解释MOND在低加速度水平下的引力相互作用的修改（Milgrom 1983，1994，2015，2016）。本文详细讨论了三个例子：螺旋星系NGC 7814、NGC 6503和M 33.
2017-09-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Efficient Numerical Evaluation of a Two-Loop Contribution to the Dark-Matter Trispectrum
Institute for Theoretical Physics, ETH Zurich（苏黎世联邦理工学院理论物理研究所）
本文提出了一种高效计算暗物质三阶谱的方法，通过展开和截断技术提升计算效率，为高阶相关函数的评估提供新路径。
2026-03-06 astro-ph.CO hep-ph
The contribution to the antimatter flux from individual dark matter substructures
由单个暗物质（DM）子结构引起的局部反物质通量可以显著地依赖于源的自行。我们推导出与时间相关的正电子和反质子的主要来源的传播方程的解析解，发现静态限制是一个公平的近似只有非常高的能量粒子和附近的来源。本文讨论了弱相互作用大质量粒子（WIMP）模型对PAMELA正电子过剩和FERMI全电子数据的拟合。我们发现，对于一个单一的非静态DM点源，不能提取的数据，在一个独特的方式，模型独立的粒子物理观测，如WIMP质量，对湮灭截面，和湮灭产率。与WIMP模型相关的伽马射线发射诱导了显着的局部正电子或反质子通量，被发现与EGRET测量兼容，但它可以肯定地被FERMI-LAT望远镜挑出来。
2009-07-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Comment on "Dark matter searches going bananas: the contribution of Potassium (and Chlorine) to the 3.5 keV line"
Jeltema & Profumo（2014）最近发表的论文声称，\ion{K}{18}和\ion{Cl}{17}谱线的贡献可以解释Bulbul等人（2014）和Boyarsky等人（2014 a，2014 b）发现的未识别发射谱线。我们表明，他们的分析依赖于不正确的原子数据和不一致的光谱建模。我们解决了这些问题，并在附录中总结了AtomDB中相关原子数据的正确值。
2014-09-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing interactions within the dark matter sector via extra radiation contributions
暗物质的本质是当今宇宙学和粒子物理学中最令人兴奋的谜团之一。虽然在典型的模型中，暗区只由弱相互作用的大质量粒子组成，但可以说更自然的场景将包括一整套标准模型不可见的规范相互作用，但它们与暗物质接触。我们提出了一种方法来约束的数量无质量规范玻色子和其他相对论粒子，可能存在于暗区使用当前和未来的宇宙微波背景数据，并提供上界的大小的暗区。我们利用这样一个事实，即暗物质丰度取决于与两个扇区相互作用的强度，这使得人们可以将暗物质的冻结温度与{暗规范玻色子的宇宙背景}的温度联系起来。这个关系可以用来计算相对论性暗区对早期宇宙自由度的影响有多大，这在宇宙学数据和直接/间接探测实验之间提供了一个有趣且可检验的联系。最近的普朗克数据，结合其他宇宙微波背景实验和重子声学振荡数据，限制了相对论性暗规范玻色子的数量，当暗物质的冻结温度大于顶质量时，在最简单的情况下为N \lesssim 14，而这些限制在与哈勃常数测量相结合时稍微放宽到N \lesssim 20。未来发布的普朗克数据预计将减少不确定性约3倍，这将大大减少允许模型的参数空间。
2013-05-15 astro-ph.CO hep-ph
The contribution of ultracompact dark matter minihalos to the isotropic radio background
超致密的小晕可能形成于宇宙的早期。其中暗物质湮灭是非常强烈的，由于陡峭的密度轮廓，$ρ\sim r^{-2.25}$。来自暗物质湮灭的高能电子和正电子可以与背景光子（例如CMB光子）逆康普顿散射（ICS）以获得更高的能量。另一方面，当它们遇到磁场时，也可以产生同步辐射。本文研究了由暗物质湮灭产生的射电、X射线和$γ$射线波段的UCMH信号。我们发现，对于射电辐射，UCMH可以为ARCADE 2观测到的射电过剩提供一种来源。但由于ICS效应产生的X射线信号或主要由暗物质瞬发辐射产生的$γ$射线信号将超过目前的观测，如Fermi，COMPTEL和CHANGEL。我们发现，最强的限制的分数UCMH来自X射线观测和无线电数据的约束是最弱的。
2013-04-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Dark Matter Contribution to Galactic Diffuse Gamma Ray Emission
费米大面积望远镜（LAT）对弥漫的银河伽马射线发射（DGE）的观测，使我们能够对宇宙射线和星际介质进行详细的研究。然而，银河系内部的扩散发射模型低估了费米-LAT数据在能量超过几个GeV，并暗示可能的非天体物理来源，包括暗物质（DM）的湮灭或衰变。我们提出了一个研究可能的排放组件DM使用高分辨率的通过Lactea II N体模拟银河系大小的DM晕。我们生成DM湮灭和衰变信号的全天空地图，其中包括主机密度分布的绝热收缩的建模，索末菲增强DM湮灭，$p$波湮灭，和衰减DM。我们将我们的结果与费米-LAT团队在不同天空区域（包括银河系中心，银河系高纬度和银河系反中心）制作的DGE模型进行比较。这项工作提供了可能的模板，以适应观测数据，其中包括贡献的subhalo人口DM伽马射线发射，与意义取决于湮灭/衰变通道和银河系地区正在考虑。
2014-04-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
The Contribution of Mergers and Accretion to Dark Matter Halo Assembly: An Excursion Set Theory Approach
Federal University of Paraíba（帕拉伊巴联邦大学）
该研究基于EST扩展并合树算法，明确并合比阈值影响吸积贡献比例，揭示吸积质量分布特征，为研究暗物质晕形成提供高效准确的框架。
2026-10-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
On Thermal Gravitational Contribution to Particle Production and Dark Matter
我们研究了极早期宇宙中热引力湮灭产生的粒子，这对于可能不处于热平衡或/和只有引力相互作用的粒子，如暗物质（DM），是一个重要的贡献。对于自旋为0、1/2和1的粒子，我们计算了引力湮没的截面，并给出了包含全部质量相关项的解析公式。我们发现，质量在TeV和$10^{16}$ GeV之间的DM可能具有符合观测结果的残余丰度，对它的自旋依赖性很小。我们还讨论了暴胀子的引力湮没效应。有趣的是，来自暴胀子的贡献可能占主导地位，并且与真空涨落对哈勃暴胀参数的幂次依赖性相同。此外，与玻色子相比，从暴胀子产生的费米子由于螺旋度选择而被其质量所抑制。
2017-10-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
An EFT Map of Axion Dark Radiation from Reheating
McGill University（麦吉尔大学）
本文研究了再加热期产生的轻轴子对暗辐射ΔN_eff的贡献，发展了一种具有位移对称性的有效场论，系统地组织了主要的产生通道，并展示了两种通道对ΔN_eff的贡献随再加热温度的不同而变化，从而提供了轴子暗辐射的EFT地图。
2026-05-16 astro-ph.CO hep-ph
Precise predictions for the QCD axion contribution to dark radiation with full phase-space evolution
本研究通过求解含量子统计的玻尔兹曼方程，精确计算QCD轴子对暗辐射$ΔN_{\ m eff}$的贡献，发现与热形状假设差异超未来CMB精度，并显著放宽对味破坏轴子耦合的下限。
2025-02-25 astro-ph.CO hep-ph
Dipolar dark matter and CMB B-mode polarization
我们将暗物质看作是携带磁偶极矩的单重态费米子粒子，探讨了暗物质对宇宙微波背景（CMB）光子极化的贡献。我们发现狄拉克费米子暗物质对CMB极化没有贡献。然而，在马约拉纳暗物质的情况下，这种类型的相互作用导致的原始标量扰动的存在下，这是在与标准的情况下的CMB偏振的B模式偏振。我们数值计算的B模式功率谱和绘图$C_l^{BB}$为不同的暗物质质量和$r$参数。结果表明，质量小于100 MeV的暗物质对$C_l^{BB}$有重要贡献.同时，质量为$m_d\leq50MeV$ for $r=0.07$（$m_d\leq80MeV$ for $r=0.09$）的暗物质可以通过实验排除。此外，我们的结果提出了一个关于$M\leq 10^{-16} e\,\,cm$的磁偶极矩的限制与其他报道的限制。
2018-10-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Quantum effects on the evaporation of PBHs: contributions to dark matter
本文研究了记忆负担效应这一量子修正对原初黑洞蒸发的影响，发现该效应显著延长了黑洞寿命，使质量较小的黑洞可作为暗物质候选者，并结合其向基本粒子的衰变，确定了满足暗物质遗迹丰度的广阔参数空间。
2024-07-31 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Spin-dependent dark matter interactions at loop-level in Ar and Xe
本文比较氙和氩靶对赝标量中介体暗物质相互作用的探测能力，发现环级自旋无关贡献在氩中可探测且对氙低能区重要，可能改变发现潜力。
2025-03-26 astro-ph.CO hep-ph
Velocity-dependent annihilation radiation from dark matter subhalos in cosmological simulations
我们使用一套银河系的Auriga模拟中的星系，以确定湮灭辐射的贡献，从暗物质subhalos在三个速度依赖的暗物质湮灭模型：索末菲，p-波和d-波模型。我们将这些与速度无关的s波湮灭模型中的相应分布进行比较。对于流体动力学和暗物质的模拟，只有在萨默托增强湮灭的情况下，从subhalos的总湮灭通量超过总湮灭通量从光滑的晕组件内的维里半径的晕。从索末菲到s、p和d波模型，晕的平滑分量的贡献变得更占主导地位，这意味着对于p波和d波模型，平滑分量是迄今为止对辐射的主要贡献。与Fermi-LAT观测到的银河系中心过剩相比，对于所有模拟的晕，发射主要是由平滑晕贡献。然而，对于索末菲模型，外推到低于当前模拟分辨率极限的质量尺度可能意味着对银河系中心区域伽马射线辐射的贡献不可忽略。
2022-07-21 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Cosmological implications of a Dark Matter self-interaction energy density
我们调查宇宙学约束的能量密度贡献的弹性暗物质自相互作用的质量的交换粒子和耦合常数。由于在罗伯逊-沃克度规的膨胀行为，我们调查的自我相互作用的暗物质是温暖的热文物的情况下。暗物质自相互作用能量密度的标度行为表明，它可能是（仅）在非常早期的宇宙中的主要贡献。因此，它对原始核合成的影响被用来限制相互作用的强度，我们发现它至少与强相互作用一样强。此外，我们探讨了自相互作用主导的宇宙中的暗物质解耦，这是做了自相互作用的温暖的暗物质以及碰撞冷暗物质在两个组件的情况下。我们发现，强暗物质自相互作用与自相互作用暗物质与重子物质之间的超弱非弹性相互作用并不矛盾，无碰撞冷暗物质退耦的自然尺度超过了弱尺度，并线性依赖于粒子质量.最后，结构形成分析揭示了一个线性增长的解决方案，在自相互作用的优势，但是，只有非宇宙尺度增强。
2010-06-16 astro-ph.CO hep-ph
Self-interacting Dark Matter Energy Density
我们研究了弹性暗物质自相互作用对能量密度贡献的宇宙学意义。它的标度行为表明，它可能是早期宇宙中的主要能量贡献。来自原始核合成的约束给出了自相互作用强度的上限，其允许与标准模型强相互作用相同的强度。此外，我们探讨了早期的自我相互作用占主导地位的宇宙的宇宙学后果。化学暗物质解耦要求自相互作用的暗物质粒子相当轻（千电子伏范围），但我们发现，超弱非弹性相互作用预测强弹性暗物质自相互作用。假设第二个，无碰撞的冷暗物质的组成部分，其自然去耦规模超过了弱规模，是符合PAMELA和费米-LAT观察到的电子和正电子过剩。结构形成分析揭示了在自相互作用主导期间的线性增长解，在第一颗恒星形成之前很久就将结构增强到~ 10^（-3）太阳质量。
2011-02-25 astro-ph.CO hep-ph
Dark energy from the gas of wormholes
我们假设时空泡沫图像，其中真空充满了虚拟虫洞的气体。它表明，虚拟虫洞形成一个有限的（普朗克阶）值的能量密度的零点波动。然而，这样一个巨大的值被虚拟虫洞对平均曲率的贡献所补偿，并且观测到的宇宙学常数接近于零。在经典外场中，由于真空的极化，出现了一个非零值。在早期宇宙中，一些虚拟的虫洞可能会形成真实的虫洞。我们指出，在实际的虫洞情况下，真空极化效应可以忽略不计，而它们对平均曲率的贡献很容易形成观测到的暗能量现象。利用虫洞对暗物质和暗能量的贡献，我们找到了虫洞气体特征参数的估计。
2013-03-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A new estimate of the cosmic star formation density from a radio-selected sample, and the contribution of $H$-dark galaxies at $z \geq 3$
宇宙的恒星形成率密度（SFRD）历史被很好地限制在红移$z \sim 2$之内。在早期的宇宙时代，这幅图像主要是从紫外线选择的星系（例如莱曼破裂星系，LBG）推断出来的。然而，LBG的推断SFR强烈依赖于假设的尘埃消光校正，这是不是很好地约束在高$z$，而在无线电域的观测不受这个问题的影响。在这项工作中，我们测量的SFRD从1.4 GHz的$\sim$ 600星系在GOODS-N领域的红移$\sim 3.5$选择的样本。我们考虑到活动星系核的贡献，从天体射电相关。我们测量的无线电光度函数，与修改后的Schechter函数，并推导出SFRD。宇宙SFRD显示出一个上升到$z \sim 2$，然后几乎平坦的平台到$z \sim 3.5$。我们的SFRD与其他FIR/无线电调查的SFRD一致，比LBG样本的SFRD高2倍。我们还估计，在HST/WFC 3的H-波段（$H$ -黑暗）缺乏一个对应的星系构成$\sim 25\%$的$ϕ$ -集成SFRD相对于在z $\sim 3.2$的完整样本，并高达$58\%$相对于LBG样本。
2022-01-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
The effect of relative velocity and density perturbations between baryons and dark matter on the clustering of galaxies
预复合声振荡诱导重子和暗物质之间的非绝热扰动，对应于恒定的相对密度$δ_{bc}$和衰减的相对速度扰动$\vec{v}_{bc}$。由于它们具有显著的大尺度相关性和显著的重子声学振荡（BAO）特征，这些模式对于将BAO用作标准标尺具有潜在的重要性。我们提出了一个完整的治疗的重子CDM扰动星系团的背景下，严格的微扰偏置膨胀的影响。先导效应与$δ_{bc}$和$θ_{bc} = \partial_i v_{bc}^i$成正比。我们通过偏移集方法估计这些项的大小。来自最近引起显著关注的$v_{bc}^2$的贡献以子前导（1-循环）顺序贡献。相对密度贡献$δ_{bc}$预计是迄今为止最大的贡献。我们还指出了贡献的星系速度偏差，其中最大的是简单的$v_{bc}$，导致一个长期$\propto μ^2θ_{bc}$的红移空间星系功率谱$P_g^s(k,μ)$。给出了星系单圈级功率谱的完整表达式，其中包含了几个新的项。
2016-08-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Can Dark Energy Emerge from a Varying $G$ and Spacetime Geometry?
宇宙的加速膨胀意味着存在一种被称为暗能量的能量贡献。这种暗能量与宇宙学标准模型中的宇宙学常数有关，其性质仍然未知。我们将讨论另一种引力模型，在这种模型中，由于爱因斯坦场方程中的引力常量$G$与时间有关，这种暗能量的贡献自然出现。通过这种修改，比安奇恒等式需要引入一个额外的张量场，以便满足通常的物质和辐射守恒方程。这个张量场的状态方程是使用额外的约束条件得到的，这些约束条件来自于这样的假设，即这个张量场表示对$G$变化的时空响应。我们还将提出这个模型的预测宇宙后期的数据，并表明，这个新的张量的能量贡献是能够解释宇宙的加速膨胀，而无需添加一个宇宙学常数。与许多其他引力强度不同的替代引力不同，预测的$G$演化也与当地观测结果一致，因此该模型不需要筛选。最后，我们将讨论这种方法可能对宇宙学和未来前景产生的其他影响。
2022-02-28 astro-ph.CO gr-qc
Thermal Production of Massless Dark Photons
本文构建至量纲六算符的无质量暗光子有效场论，计算其热产生率、宇宙学产额及对有效中微子数的贡献，结果符合现有观测约束。
2023-07-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmological constraints on Lorentz Invariance violation in gravity and dark matter
这个简短的贡献是专门从洛伦兹不变性的引力和暗物质偏差的现象学后果。我们将讨论宇宙学观测量和来自天体物理和宇宙学数据的电流约束的主要影响。
2016-05-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dissecting the Gamma-Ray Background in Search of Dark Matter
费米伽马射线太空望远镜测量到的伽马射线背景是由几类天体物理学源构成的。在本文中，我们使用费米的伽马射线源目录（以及相应的源目录在红外和无线电波长）建立和约束模型的贡献河外伽马射线背景的天体物理源，包括射电星系，恒星形成星系，和耀变体。然后，我们结合我们的模型与费米的测量的伽马射线背景，推导出约束的暗物质湮灭横截面，包括河外和星系晕和subhalos的贡献。由此产生的约束是竞争力最强的当前约束从银河系中心和矮球状星系。随着费米继续测量来自更多天体物理源的伽马射线发射，将有可能更严格地限制天体物理对河外伽马射线背景的贡献。我们预计，与10年的数据，费米的测量，这种背景下结合改进的限制天体物理源的贡献将产生一个灵敏度暗物质湮灭，超过最强的电流约束的一个因素~ 5 - 10。
2013-12-02 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Density profile of multi-state fuzzy dark matter
用WKB近似求解了形成模糊暗物质的弱自相互作用玻色子激发态的运动方程。在运动方程中忽略了自相互作用的影响。激发态的波函数用尚未确定的引力势表示。在平衡时，使用玻色-爱因斯坦统计来求和状态对密度分布的贡献。结合Poisson方程，得到了引力势的微分方程，该方程只有当激发态的能谱具有有限能隙时才有物理上可接受的解，对应于有限维里半径.这种间隙可以通过衰变过程产生，在自相互作用势的一阶扰动中。所获得的密度分布被发现是类似的Burkert配置文件。
2021-01-02 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Probing ultralight and degenerate dark matter with galactic dynamics
本文利用星系旋转曲线中的孤子核效应约束超轻玻色暗物质质量，并分析简并费米暗物质对动力学摩擦的修正，为解决Fornax计时问题及区分暗物质模型提供新途径。
2023-12-08 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Scale Invariant Dark Energy
本文提出基于诱导引力并添加小$R^2$项的全局尺度不变暗能量模型，解析获得超普朗克频率振荡解，对比ΛCDM加$R^2$解并分析标量场产生效应，为暗能量研究提供新视角。
2025-02-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Ultralight dark matter mixed with primordial black holes
Korea Institute for Advanced Study（韩国高等研究院）
研究超轻暗物质与原始黑洞混合的晕，通过连续和离散贡献分析，发现连续贡献主导背景修正，离散噪声在星系时间尺度上可忽略。
2026-10-22 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
LHAASO Galactic Plane $γ$-rays Strongly Constrain Heavy Dark Matter
The University of Sydney（悉尼大学）；ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics（暗物质粒子物理卓越研究中心）；The University of Edinburgh（爱丁堡大学）；Indian Institute of Science（印度科学学院）；Saha Institute of Nuclear Physics（萨哈核物理研究所）；Homi Bhabha National Institute（霍米·巴巴国立学院）
LHAASO 利用观测到的银道面 TeV-PeV 能段 γ 射线，分析数据推导了质量 10⁵-10¹¹ GeV 的重暗物质参数空间约束，对多种标准模型末态的约束为迄今最强，凸显其探索重暗物质本质的能力。
2026-09-04 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
IceCube PeV Neutrinos and Leptophilic Dark Matter
我们分析的情况下，冰立方高能量中微子事件解释的外星通量，由于两个不同的组件：来自已知的天体物理源的贡献能量高达几百TeV和自上而下的贡献起源于衰变的重暗物质粒子的质量为几PeV。与以前的方法相反，我们考虑了一个轻子三体衰变，占主导地位的PeV的能量，由于没有夸克的最终状态。我们发现，这种情况下的理论预测是在一个稍微好一点的协议与冰立方数据，如果天体物理组件有一个截止约100 TeV。冰立方数据的这种解释可以很容易地在不久的将来进行测试，因为衰减的暗物质的情况下预测一个尖锐的截止PeV的能量尺度和观测到的各向异性对银河系中心的各向同性天体物理通量形成对比。
2016-05-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Comment on the paper "Dark matter searches going bananas: the contribution of Potassium (and Chlorine) to the 3.5 keV line" by T. Jeltema and S. Profumo
我们重新审视了仙女座星系中央14'的X射线光谱，在我们以前的工作中讨论过[1402.4119]。最近在[1408.1699]中，有人声称，如果将数据分析限制在3-4 keV区间，则在3.53 keV处检测到的线的显著性下降到2 sigma以下。在这份说明中，我们表明，这样的限制是不合理的，作为连续体是很好地建模为幂律高达8千电子伏，和背景模型的参数很好地约束在这个较大的能量区间。这允许在3.53 keV处检测具有大于~3 sigma的统计显著性的谱线，并且允许在3-4 keV的能量范围内识别几个已知的原子谱线。将分析限制在3-4 keV区间导致不确定性增加，从而降低了检测的重要性。我们还认为，包括M31的数据，一致的解释3.53千电子伏线K XVIII的原子线在所有研究对象是有问题的。
2014-08-19 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
How Dark is Dark Energy? A Lightcones Comparison Approach
Pavia University（帕维亚大学）；National Group for Mathematical Physics (GNFM)（数学物理国家小组）
该研究通过光锥比较方法揭示暗能量常数的尺度依赖性，表明结构形成对宇宙学常数的贡献与假设值相当，挑战了暗能量恒定的传统观点。
2025-11-29 astro-ph.CO gr-qc math-ph
Vacuum energy as dark matter
我们考虑膨胀宇宙中大质量量子场的真空能。我们定义了一个守恒的重整化能量动量张量的同动截断正则化。使用德西特时空的精确解，我们表明，在一定范围内的质量和重整化标度有一个贡献的真空能量密度，作为非相对论性物质的规模，这样的贡献成为主导在晚些时候。通过WKB近似，我们发现这些结果可以推广到任意Robertson-Walker几何。我们研究了真空能量密度与当前暗物质丰度极限相适应的参数范围。最后，通过计算Robertson-Walker背景扰动下的真空能量，得到了密度扰动的声速，并表明真空能量密度对比度可以像标准冷暗物质场景那样在亚哈勃尺度上增长.
2014-12-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Tracking Dark Energy from Axion-Gauge Field Couplings
我们提出了一个暗能量的玩具模型，其中目前主导宇宙能量密度的自由度由与庞特里亚金密度线性耦合的伪标量“轴子场”$ \text{tr}(F \wedge F)$来描述，即，规范场的陈-西蒙斯形式的外导数。我们假设轴子具有对应于指数势的自相互作用。我们认为，非零磁螺旋的规范场导致慢滚动的轴子在远低于普朗克尺度的字段值。我们的建议提出了一个“跟踪暗能量方案”，其中轴子能量密度对总能量密度的贡献在早期辐射阶段是恒定的（并且很小），直到与规范场的庞特里亚金密度成比例的长期增长项成为主导。轴子场对总能量密度的初始贡献很小，这与观测到的小重子熵比有关。
2016-12-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
