Primordial black holes, a small review
本文是原初黑洞相关的小型综述，介绍了其概念、起源、特征与现有约束，指出其可能部分构成暗物质，且黑洞研究或为新物理学与量子引力研究提供入口。
2024-05-14 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Exploring memory-burdened primordial black holes with ultra-high-energy cosmic-rays
Gran Sasso Science Institute (GSSI)（格兰萨索科学研究所）；INFN-Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS)（意大利国家核物理研究院大萨索国家实验室）；Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）；INFN - Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究院那不勒斯分部）
研究通过超高能宇宙射线探测高内存负担原初黑洞，分析其对暗物质的贡献，并提供新的约束条件。
2026-08-18 astro-ph.HE hep-ph
The Global Cosmic Ray Observatory -- Challenging next-generation multi-messenger astronomy with interdisciplinary research
针对超高能宇宙线（UHECRs）起源之谜，提出全球宇宙线观测站（GCOS），通过前所未有的曝光量和质量识别能力精确测量UHECRs，以探索其起源及宇宙极端高能现象。
2025-07-07 astro-ph.HE
A common origin of multi-messenger spectral anomaly of galactic cosmic rays
本研究提出银河系宇宙线多信使能谱双组分异常的共同起源机制，引入源周慢扩散区模型复现多数异常，给出高低能宇宙线的不同起源图景，并预测弥散γ射线能谱的空间依赖性可由LHAASO实验检验。
2024-03-07 astro-ph.HE
The Dawn of Multi-Messenger Astronomy
高能天体物理中微子和引力波的发现为探索宇宙打开了新的窗口。将中微子观测与电磁辐射和宇宙射线的测量结合起来，有望揭开中微子发射的来源，并帮助解决天体物理学中长期存在的问题，如宇宙射线的起源。中微子观测也可能有助于定位引力波源，并使研究它们的天体物理祖先成为可能。在这项工作中，我们回顾了中微子源的多信使搜索的现状和未来计划。
2016-06-30 astro-ph.HE
Antinuclei from Primordial Black Holes
本研究利用对数正态PBH质量分布、最新传播模型和改进聚结模型，重新分析原初黑洞蒸发的反质子与反氘核信号，结合AMS-02数据严格约束银河系PBH密度，并指出未来反氘核探测或为新物理信号。
2025-09-03 astro-ph.HE hep-ph
A multi-messenger study of the Fermi Bubbles: very high energy gamma rays and neutrinos
费米气泡已经在费米-LAT的亚TeV伽马射线中成像，如果它们的起源是强子的，它们可能已经在冰立方的$\sim 0.1- 1$ PeV中微子中以低统计数据被发现。我们讨论了这些对象在新的高海拔水切伦科夫（HAWC）伽马射线探测器的可探测性。HAWC将每天观察北气泡$\sim 2-3$几个小时，并将绘制其0.1-100 TeV的光谱。对于解释冰立方五个事件所需的硬初级质子谱，HAWC将在不到30天的时间内实现高显著性检测。HAWC和IceCube实验结果的结合将进一步证实强子模型，或限制其谱参数。
2015-07-02 astro-ph.HE hep-ph
Erratum: Primordial black hole origin for thermal gamma-ray bursts
本勘误修改了题为“热伽马射线暴的原始黑洞起源“的原始文章，该文章发表在皇家天文学会月刊506，806（2021）上。
2022-02-13 astro-ph.HE
Nearby SNR: a possible common origin to multi-messenger anomalies in spectra, ratios and anisotropy of cosmic rays
在过去的几年中，观测到了多信使异常，包括原子核、轻子、$\bar p/p$和B/C比值的光谱硬化或过剩，以及各向异性反转。AMS-02实验还揭示了正电子和电子在284 GeV和TeV以上的不同光谱断裂。人们自然会问，所有这些异常现象是否都源于一个统一的物理场景。在这项工作中，空间相关的传播（SDP）与附近的SNR源，以重现上述异常。SNRs周围可能存在致密的分子云（DMC），次级粒子可能是加速的初级宇宙射线与DMC发生碰撞或碎裂而产生的。其结果是，可以很好地再现一次粒子、二次粒子以及$B/C$和$\bar p/p$的比率的光谱硬化。由于在源年龄为330 kyrs时的能量损失，从测量结果中暗示出初级电子的特征谱断裂在约1 TeV处。来自带电π介子的次级正电子和电子从其母粒子吸收$5\%$能量，因此正电子能谱在$\sim$ 250 GeV处截止。因此，正电子和电子的不同谱折以及其他异常可以在这个统一的物理方案中实现。更有趣的是，我们还获得了Li，Be，B等次级粒子在5 TV处的光谱截止等特征结构，这可以用来验证我们的模型。我们希望这些标记的结构可以在未来的新一代星载实验HERD观测。
2022-12-12 astro-ph.HE
Multi messenger astronomy and CTA: TeV cosmic rays and electrons
宇宙射线是太阳、银河和河外物质的样本。它们的起源和性质是现代天体物理学中最有趣的问题之一。宇宙中最具能量的事件和活跃的物体：超新星爆炸、超新星、相对论喷流、活动星系核等都被认为是宇宙射线的来源，尽管还没有找到明确的证据。电子虽然占宇宙辐射的1%左右，具有独特的特征，提供了关于银河系中宇宙射线的起源和传播的重要信息，这些信息是无法从研究宇宙射线核成分，因为它们的能量损失过程不同。在本文中，我们将分析，讨论实验的不确定性和挑战，最近的测量宇宙射线核，特别是电子的能量从几十个GeV到TeV区域。
2012-08-29 astro-ph.HE
Decomposing the Origin of TeV-PeV Emission from the Galactic Plane: Implications of Multi-messenger Observations
本文通过多信使关联分析银河系平面中微子与γ射线数据，发现IceCube观测到的银河系中微子通量超过已分辨源贡献，表明其可能由宇宙线海和未分辨强子源主导，并指出LHAASO弥散辐射可能主要源于强子相互作用。
2023-10-09 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Theory of high-energy messengers
关于遥远高能宇宙的知识来自光子、超高能宇宙射线（UHECR）、高能中微子和引力波。高能信使理论集中在河外背景光的所有波长，宇宙射线和磁场在星系际空间，河外起源的中微子。在星系际空间中的光子和UHECR的强度之间的比较，以及最近检测到的高能量中微子与冰立方在大约Waxman-Bahcall通量。源候选人的UHECR和高能中微子的审查，重点是恒星形成和射电响亮的活动星系。HAWC和Advanced LIGO正在进行中，人们对此充满期待。
2016-02-28 astro-ph.HE
Could a Primordial Black Hole Explosion Explain the extremely high-energy KM3NeT neutrino Event?
研究探讨原始黑洞爆炸是否能解释KM3NeT高能中微子事件，通过分析伽马射线和宇宙射线数据，发现无多信使信号支持该解释。
2026-01-13 astro-ph.HE hep-ph
Multi-messenger light curves from gamma-ray bursts in the internal shock model
伽马射线暴是中微子和宇宙射线的重要来源。在内部激波的情况下，从中央发动机发射的等离子体团在相对论性喷流内碰撞并形成激波，导致粒子加速和发射。出于目前的实验约束和敏感性，我们提高粒子发射的预测调查的时间依赖性的影响，从多个冲击。我们根据中央引擎的特性产生具有不同可变性时间尺度的合成光变曲线。对于单个伽玛暴，可以从伽玛射线光变曲线的检查中推断出关于模型参数、中微子产生效率和高能伽玛射线延迟的定性结论。具有快速时间变化性而没有额外的突出脉冲结构的GRB往往是有效的中微子发射器，而具有快速变化性的GRB由宽脉冲结构调制可能是低效的中微子发射器，并产生延迟的高能伽马射线信号。我们的研究结果可以应用于超高能宇宙射线的GRB起源的定量测试，并有可能影响当前和未来的多信使搜索。
2017-01-27 astro-ph.HE hep-ph
The Amaterasu particle: constraining the superheavy dark matter origin of UHECRs
针对望远镜阵列探测到的244 EeV天照粒子（指向宇宙空洞），研究探讨其源自银河系超重暗物质衰变的可能性，通过多信使分析约束其寿命和质量，并指出未来探测器可显著提升限制精度。
2025-04-17 astro-ph.HE hep-ph
Test the hypothesis of compact-binary-coalescence origin of fast radio bursts through a multi-messenger approach
在文献中，致密双星聚并（CBCs）被认为是解释某些非重复快速射电暴（FRB）起源的主要方案之一。FRB和CBC事件率密度之间的巨大差异表明，它们之间的关联（如果有的话）最多只适用于一小部分FRB。通过贝叶斯估计方法，我们展示了如何统计分析的符合协会的FRB与CBC引力波（GW）事件可以测试这些协会的假设。我们发现，在先进的LIGO运行期间，$\sim100$（$\sim1000$）GW-less FRB的检测与色散测量（DM）值小于500 ${\rm pc~cm^{-3}}$可以达到的约束，小于$10\%$（或$1\%$）FRB与二元黑洞（BBH）合并。对于双中子星（BNS）合并，需要相同数量的DM值小于100 ${\rm pc~cm^{-3}}$的FRB才能达到相同的约束。随着GW探测器的升级，BBH和BNS合并的相同约束可以用更少的FRB或更宽松的DM值要求来达到。还可以基于FRB和CBC的事件密度对能够产生可观测FRB的每种类型的CBC的分数提出约束。这将进一步限制BH双星系统中黑洞的无量纲电荷。
2020-02-27 astro-ph.HE
Welcome to the Multi-Messenger Era! Lessons from a Neutron Star Merger and the Landscape Ahead
Advanced LIGO/Virgo发现了来自双星中子星（NS）合并GW 170817的引力波，随后天文学家发现了电磁（EM）频谱上的瞬态对应物，开创了多信使天文学的时代。鉴于出现了大量关于这一事件的论文，我认为在理论模型的背景下总结EM发现并提出我对这一分水岭事件的主要教训的看法是有用的。在与GW 170817密切时间重合的情况下发现的弱GRB，以及来自非热X射线和射电孤儿余辉延迟上升的更强大的离轴相对论性喷流（最初远离我们的视线）的潜在证据，为宇宙学短GRB起源于双星NS合并提供了最令人信服的证据。合并后一天内发现的早期光学发射的亮度和颜色与最初的预测（Metzger等人。2010）惊人地一致，即由r过程核的放射性衰变提供动力的“kilonova”发射，其NS合并起源最初由Lattimer & Schramm 1974提出。如果部分喷出物包含具有较高不透明度的重r过程核，则光谱能量分布在天的时间尺度上向近红外波长的转变与Barnes & Kasen 2013和Tanaka & Hotokezaka 2013的预测相匹配。“蓝色”和“红色”喷出物成分可能具有不同的起源（例如，动力喷出物与吸积盘流出），对合并物理和中子星的性质具有关键意义。我概述了EM发射的多样性，预计从额外的合并观察到不同的二进制群众和视角发现一旦LIGO/处女座达到设计灵敏度和NS合并被发现的频率为每周一次。
2017-10-16 astro-ph.HE
Multi-messenger Implications of Sub-PeV Diffuse Galactic Gamma-Ray Emission
西藏AS $γ$协作组最近测量了0.1 - 1 PeV的弥散银河γ射线通量。通量和光谱与银河宇宙射线与星际介质（ISM）之间的强子核相互作用的中性π介子衰变一致。我们从产生伽马射线的相同相互作用过程中推导出银河系漫射中微子发射的通量。我们的计算考虑了银河系内部伽马射线衰减的影响以及由于宇宙射线的光谱和分布、气体密度和ISM的红外发射造成的不确定性。我们发现银河面对全天中微子流的贡献是$\lesssim5-10\%$，约为100 TeV。在银道面区域，银河系和河外中微子的强度是相当的。我们的结果与IceCube和ANTARES合作报告的上限一致，并预测下一代中微子实验可能会观察到银河系成分。我们还表明，西藏AS $γ$的数据意味着在宇宙射线核子谱或离散源的贡献，包括Pevatron，如超泡和超新星遗迹，和PeV电子加速器的额外组件。未来在1 TeV和1 PeV之间的多信使观测对于分解亚PeV伽马射线的起源至关重要。
2021-07-06 astro-ph.HE hep-ph
Establishing the Non-Primordial Origin of Black Hole-Neutron Star Mergers
来自早期宇宙的原始黑洞（PBH）构成了一个有吸引力的暗物质候选者。LIGO/Virgo合作项目首次探测到黑洞-中子星（BH-NS）候选引力波事件GW 200105和GW 200115，已经引发了对非天体物理起源的猜测。我们分析，第一次，总体积合并率的PBH-NS二进制通过两体引力散射形成，发现他们是次主导的天体物理BH-NS率。与二元黑洞相比，其中很大一部分可能是原始起源的，要么形成于暗物质晕，要么形成于早期宇宙，PBH-NS率不能通过恒星形成之前的贡献显着提高。我们的研究结果意味着，确定的BH-NS事件的天体物理起源，即使PBH-PBH事件显着有助于GW的意见。
2022-05-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The Anisotropies and Origins of Ultrahigh Energy Cosmic Rays
冰立方每年探测到超过10万个能量在GeV到PeV之间的中微子。其中，我们已经分离出了高能宇宙中微子流。我将讨论仪器，数据的分析，宇宙中微子发现的意义，以及最近的多信使观测一个耀斑TeV耀变体与冰立方中微子警报IC 170922巧合。
2018-10-04 astro-ph.HE hep-ph
Axion-like particle limits from multi-messenger sources
The University of Chicago（芝加哥大学）；Virginia Tech（弗吉尼亚理工大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Harvard University（哈佛大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；New York University Abu Dhabi（纽约大学阿布扎比分校）
通过建模NGC 1068的喷流和轻子-强子碰撞过程，利用中微子和伽马射线数据限制轴子-光子耦合，得到$g_{a\gamma} \lesssim 7 \times 10^{-11}$ GeV$^{-1}$（$m_a \lesssim 10^{-9}$ eV）。
2026-06-17 astro-ph.HE hep-ph
Probing the Origin of Primordial Black Holes through Novel Gravitational Wave Spectrum
本文提出利用包含初级相变信号与黑洞双星及双曲线相遇次级信号的累积随机引力波谱，识别原初黑洞是否源于一阶相变中的异步气泡成核。
2023-07-13 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Multi-Messenger Observability of Neutron Star Binary System
随着技术的进步，中子星双星系统被更频繁地观测到，事实上，第一个具有电磁对应物的引力波起源于两颗中子星的合并（GW 170817）。在合并之前探测这些系统可能有助于恢复开发中子星状态方程的基本数据。本文通过模拟光学中中子星系统的潜在可观测性，研究了分离食双星中子星在合并前的可观测性。据发现，它是不太可能考虑目前的仪器，由于低能见度和不足的时间分辨率，但是，在未来的改进或宽场X射线仪器可能提供一个可行的选择，用于检测这些系统。
2022-11-17 astro-ph.HE astro-ph.IM
Neutron Star Merger Rates from Multi-messenger Observations: Clues to the Physical Origin of the Short and Long-short Gamma-ray Bursts
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；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）
本文通过多信使观测计算中子星并合导致短时标和长-短伽马射线暴的本地率，发现包含GRB 061201事件的速率较高，排除该事件后速率较低，且LIGO/Virgo/KAGRA观测结果进一步表明电磁明亮并合率较低，挑战了中子星并合作为短时标和长-短伽马射线暴起源的假设。
2026-04-08 astro-ph.HE
Gravitational Wave Probe of Primordial Black Hole Origin via Superradiance
该研究以随机引力波背景为探针，结合超辐射不稳定性产生的次成分，探究原初黑洞形成机制，分析累积背景特征对相变参数的依赖并给出基准案例结果。
2024-04-17 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Multi-messenger-Athena Synergy White Paper
在本文中，我们探讨雅典娜和一些关键的多信使设施，应与雅典娜同时运作之间的科学协同作用。这些设施包括用于地面观测引力波（GW）的LIGO A+、Advanced Virgo+和未来探测器，用于空间观测GW的LISA，用于中微子观测的IceCube和KM 3 NeT，以及用于甚高能量观测的CTA。这些科学主题包括天体物理学，宇宙学和基础物理学中的紧迫问题，例如：紧凑双星合并中的中心引擎和喷流物理学，超大质量双星黑洞（SMBBH）和紧凑恒星双星中的吸积过程和喷流物理学，中子星的状态方程，宇宙加速器和宇宙射线（CR）的起源，宇宙中的中、高Z元素的起源，宇宙距离尺度，广义相对论和标准模型的检验。还讨论了实施所确定的科学主题的观察策略。多信使设施所针对的来源中有很大一部分是短暂性的。因此，我们还讨论了协同效应的\textsl{Athena}与宽场高能设施，以THESEUS作为一个案例研究瞬态发现。本讨论涵盖了所有的雅典娜科学目标，依赖于后续观测的高能量瞬变确定的外部天文台，也包括主题，而不是基于多信使观测，如寻找失踪的重子或早期的恒星种群和金属富集在宇宙黎明与伽马射线暴（GRB）的观察。
2021-10-29 astro-ph.HE
Pulsar revival in neutron star mergers: multi-messenger prospects for the discovery of pre-merger coherent radio emission
研究了由致密天体间磁层相互作用引起的中子星合并前相干射电辐射。我们考虑两个合理的辐射机制，并表明，如果一个中子星有一个表面磁场$B_{\rm s} \ge 10^{12}$ G，相干毫秒射电爆发的特征时间形态和倾角的依赖性是可观察到的Gpc距离与下一代无线电设施。我们探索多信使和多波长的方法来识别NS合并起源的无线电爆发，如在快速无线电爆发调查，伽马射线暴和引力波事件的触发观测，以及在寻找kilonova和无线电余辉发射的快速射电暴的光学/无线电跟踪。我们目前和未来的观测设施，我们的研究结果，并提出建议，验证或约束模型。
2022-12-02 astro-ph.HE
Limits on beyond standard model messengers as ultra high energy cosmic rays
到目前为止，对于超出GZK极限的超高能宇宙射线（UHECR）的起源还没有达成共识。为了使这些超高能电子回旋共振到达地球，它们与宇宙微波背景辐射（CMB）之间的相互作用需要被极大地抑制，这对于除中微子之外的标准模型（SM）粒子来说是不可能的。在这封信中，我们提出的参数空间的模型，涉及类轴子粒子和暗光子，作为候选人的UHECR，假设这些粒子可以穿越可见宇宙没有衰减的约束。在类轴子粒子的情况下，约束比以前的作品中给出的更严格。我们提出的第一次约束的暗光子模型的参数空间，考虑其动力学项混合SM光子。
2017-10-11 astro-ph.HE
Astrophysical objects observed by the MESSENGER X-ray spectrometer during Mercury flybys
信使号航天器于2008年1月14日进行了第一次飞越水星，随后于2008年10月6日和2009年9月29日进行了两次接触，然后于2011年3月18日进入水星轨道。我们已经审查了信使号飞行遥测和X射线光谱仪观测的前两次遭遇，并在仪器视场中的天体物理X射线源的存在下，在数据中的几个突出的功能。我们发现，两个X射线峰归因于早期的工作，从水星磁层的超热电子的检测，很可能包含大量的事件，是天体物理学的起源。这两个峰的强度不能完全解释的基础上的天体物理来源，我们支持以前的超热解释，但建议在这些研究中得到的电子通量进行修订，以纠正一个显着的天体物理信号。
2012-05-11 astro-ph.EP astro-ph.HE astro-ph.SR
How to assess the primordial origin of single gravitational-wave events with mass, spin, eccentricity, and deformability measurements
在宇宙早期形成的原始黑洞群，至少可以对目前和未来的引力波干涉仪可探测到的黑洞合并事件的一小部分做出贡献。随着探测次数的不断增加，一个重要的问题是如何区分一个给定的事件是原始的还是天体物理起源的。我们系统地提出了一个全面的和相互关联的鉴别器列表，使我们能够排除，或可能声称，通过测量不同的参数，包括红移，质量，自旋，偏心率和潮汐变形的二元的原始起源。我们估计未来的探测器（如爱因斯坦望远镜和LISA）可以测量这些量的准确性，我们量化了当前干涉仪的每个反射镜的约束能力。我们将此策略应用于GWTC-3目录的紧凑型二进制合并。我们表明，目前的测量不确定性不允许我们得出坚实的结论，个别事件的原始起源，但这可能成为可能与下一代地面探测器。
2022-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Hadronic origin of gamma rays and neutrinos from blazars: Multi-messenger implications and observational constraints
Universidade Estadual de Londrina (UEL)（隆德里纳州立大学）；Universidade Federal de São Carlos (UFSCar)（圣卡洛斯联邦大学）；Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)（巴拉那联邦技术大学）；Universidade Federal da Integração Latino-Americana（拉丁美洲一体化联邦大学）；Universidade Federal do Espírito Santo（圣埃斯皮里图联邦大学）
本研究通过约束四个耀变体的UHECR光度，结合CTAO模拟，发现宇宙成因伽马射线贡献次主导，而中微子辐射提供稳健的强子加速特征，展示了多信使观测的潜力。
2026-09-10 astro-ph.HE
A multi-wavelength view of the multi-messenger sources NGC 1068 and PKS 1502+1061
该研究通过对两个AGN（NGC 1068和PKS 1502+106）的多波长观测，结合中微子数据推导其通量，证明了多信使数据在构建和约束理论模型、优化测量中的价值。
2025-08-13 astro-ph.HE
Multi-messenger connection in high-energy neutrino astronomy
本文综述高能中微子天文学中多信使联系的研究进展，指出统计限制的现状，强调多信使协同观测对解决宇宙射线起源问题的关键作用。
2024-08-21 astro-ph.HE
POEMMA: Probe Of Extreme Multi-Messenger Astrophysics
极端多信使天体物理学探测器（POEMMA）飞行任务的目的是利用超高能宇宙射线建立带电粒子天文学，并观测宇宙成因的τ中微子。从空间对UHECR和CTN的研究将使观测到的最高能量UHECR的统计数据以及对一系列UHECR模型的宇宙成因中微子通量的观测数量级增加。这些观测应该解决有史以来观测到的最高能量粒子起源的长期难题，为宇宙中最具活力的环境和事件提供一个新的窗口，同时研究粒子相互作用远远超出加速器能量。CTN的发现将有助于解决UHECR起源之谜，并开始研究超高能中微子性质的天体粒子物理新领域。
2017-08-25 astro-ph.HE astro-ph.IM
Cosmic nucleosynthesis: a multi-messenger challenge
宇宙物质的元素和同位素的起源是理解宇宙演化的一个关键方面。核合成通常需要高温和高密度的物理条件。它们存在于大爆炸、恒星内部以及伴随着压缩冲击和高中微子和中子通量的爆炸中。有许多不同的工具可用于解开宇宙物质的组成，例如宇宙射线、陨石、星尘颗粒、月球和陆地沉积物等地外起源的物质，以及通过整个电磁波谱的天文观测。要了解宇宙丰度及其演化，需要将这些测量与天体物理学、核理论和实验室实验方法相结合，并利用更多的宇宙信使，如中微子和引力波。近年来，几乎在所有这些领域都取得了重大进展;本审查报告介绍了这些进展。需要模型来探索较重元素的核聚变。这些已经被恒星和超新星喷出物中的核合成产物的观测所证实，这些产物被星尘颗粒和从这些物体上看到的光谱中的特征线所捕获，也被地球在数百万年的沉积物中捕获的喷出物物质所捕获。所有这些都有助于拼凑宇宙物质如何在星际空间中运输并在几代恒星之间再循环。我们对宇宙组成演化的描述需要观测的支持，因为它依赖于几个似乎受到挑战的假设。本概述介绍了宇宙物质的流动和核合成的各个站点，结合许多技术和观测，了解宇宙如何富含元素的当前知识。
2022-06-24 astro-ph.HE
Nova Neutrinos in the Multi-Messenger Era
最近发现的周期新星蛇夫座RS的费米-LAT高能辐射（$>$ 100 MeV），H.E.S.S.和MAGIC（$>$ 100 GeV），暗示了这种辐射成分可能的强子起源。从观测到的高能光子通量，我们得出预期的中微子事件，可以检测到目前和未来的中微子望远镜在不同的能量范围。我们发现，强子和轻子过程仍然是有效的解释这$ \ gamma $发射。初步估计表明，利用“下一代”仪器IceCube-Gen 2，从银河系新星中探测到的中微子数量预计为每十年一次$\sim $。鉴于目前新星爆发发生频率的不确定性，探测率可能会增加到每$\sim $三年一次。
2023-02-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Multi-wavelength and Multi-messenger Counterparts of Fast Radio Bursts
本文综述了快速射电暴的多波段与多信使对应体研究，涵盖磁星模型下的X射线、γ射线、光学及中微子辐射和引力波关联事件，并总结了观测进展。
2024-10-03 astro-ph.HE
Multi-Messenger High-Energy Results
多信使高能天体物理学目前已经实现了解开宇宙射线的起源和源如何加速它们的潜力，它们与银河系外空间扩散辐射的关系，以及它们在磁场中游荡数百万年时在形成其起源星系方面的作用。中微子天文学产生了其重要的科学里程碑，IceCube发现了能量超过60 TeV的扩散通量，其强度与来自超高能宇宙射线的银河系外源的通量的预测上限相当。最近的结果提供了第一个强有力的证据，证明中微子来源独立，中微子警报与伽马射线的高度可能性巧合。IceCube的这些结果表明，中微子天文学可以补充光子天文学，也可以提供对高能辐射不透明源的见解。星暴星系和活动星系中的喷射黑洞是解释宇宙中微子弥散背景的最佳候选者。此外，伽马射线暴仍然是一个有趣的谜，现在通过伽马射线和引力波的联合观测而丰富。宇宙射线与我们银河系的星际物质相互作用产生的银河系扩散通量，在较低的能量下达到峰值，中微子探测器可以探测到。与测量到的PeV能量的银河伽马射线通量一起，它们将揭示宇宙射线的膝区和银河平面中可能存在的暗物质。未来，由于探测介质和深度学习方法的改进描述，将在IceCube和深海和湖泊中微子望远镜中进行更多工作，以使用进一步的低能级联进行宇宙源搜索。
2023-01-16 astro-ph.HE
A New Framework to Detect Multi-Messenger Signals from Bright Sporadic Stochastic Gravitational Wave Background
Indian Institute of Science Education and Research (IISER) Bhopal（印度科学教育研究所博帕尔分校）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
该研究提出多信使互相关（MC²）分析管道，利用近全天伽马射线天图搜寻随机引力波背景的电磁对应体，可降低虚警率，还可应用于中微子等信使，助力多信使观测发展。
2026-08-03 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Probing heavy dark matter decays with multi-messenger astrophysical data
我们设置保守的约束衰变暗物质粒子的质量跨越一个非常广泛的范围（$10^4-10^{16}$ GeV）。为此，我们使用宇宙射线（CR）质子/反质子，电子/正电子，中微子/反中微子和伽马射线的多信使观测。针对衰变到$\bar{b}b$通道的情况，利用Dokshitzer-Gribov-Lipatov-Altarelli-Parisi方程组和$\texttt{Pythia}$程序包，模拟了暗物质产额的光谱.然后，我们传播的CR的暗物质起源到地球，通过使用国家的最先进的数值框架$\texttt{CRPropa}$，$\texttt{GALPROP}$和$\texttt{HelMod}$的CR输运方程的解决方案在河外，银河系和日光层，分别。保守的限制是通过要求地球上预测的暗物质光谱小于观测到的CR光谱来获得的。总的来说，我们排除暗物质寿命的$10^{28}$ s或更短的所有群众调查这项工作。对于质量在$10^{11}-10^{14}$ GeV范围内的非常重的暗物质粒子，最严格的约束达到$10^{30}$ s。
2020-01-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Origin of Magnetic Field in the Intracluster Medium: Primordial or Astrophysical?
星系团中磁场的起源仍然是一个未解决的问题，这在很大程度上是由于我们对初始种子磁场的理解很差。如果种子磁场具有原始起源，则很可能在大尺度结构形成之前就存在大尺度普适磁场。另一方面，如果它们是从天体物理体中喷射出来的，它们在注入时高度局限于空间。在本文中，使用湍流发电机模型的高磁普朗特数流体，我们发现的种子磁场的限制。基于Spitzer粘度的流体动力学Reynolds数小于$O(10^2)$，而磁Reynolds数可能远大于此。在这种情况下，如果种子磁场具有原始起源，则它们应该比$O(10^{-11})$ G更强，这非常接近由宇宙微波背景（CMB）观测设定的$O(10^{-9})$ G的上限。另一方面，如果种子磁场是从天体中喷射出来的，任何比$O(10^{-9})$ G强的种子磁场都可以安全地磁化星团内的介质。因此，原始磁场不太可能是ICM中现今磁场的直接来源。
2014-10-07 astro-ph.CO astro-ph.HE
Multi-messenger Emission by Magnetically Arrested Disks and Relativistic Jets of Black Hole X-ray Binaries
针对黑洞X射线双星多波长辐射起源与机制的争议，提出磁囚禁盘相对论粒子产生超高能伽马射线、喷流电子产生GeV伽马射线的场景，讨论亚PeV多信使信号观测前景并发现其或贡献银河系100 TeV以上弥漫辐射。
2025-04-16 astro-ph.HE
Multi-messenger Approaches to Supermassive Black Hole Binary Detection and Parameter Estimation: Implications for Nanohertz Gravitational Wave Searches with Pulsar Timing Arrays
脉冲星定时阵列（PTA）实验对纳赫兹频率范围内的引力波（GW）越来越敏感，其中主要的天体物理源是超大质量黑洞双星（SMBHB），预计将在星系合并后形成。这些单个SMBHB中的一些可能为活动星系核提供动力，因此可以通过电磁方式获得它们的二进制参数，这使得可以应用电磁（EM）信息来帮助在PTA数据中搜索GW信号。在这项工作中，我们调查这样一个EM知情的搜索二进制检测和参数估计的影响，通过模拟数据分析模拟PTA数据集。我们发现，通过应用EM先验，一些注入信号的贝叶斯因子具有最初的边缘或亚阈值可检测性（即，贝叶斯因子$\sim 1$）可以增加几倍到一个数量级，因此，当未通知的搜索未能找到任何信号时，EM通知的目标搜索能够找到信号的提示。此外，通过组合EM和GW数据，可以实现参数估计的整体改进，而不管源的天空位置或GW频率。我们讨论了多信使研究SMBHB与PTA的影响。
2021-10-01 astro-ph.HE
Multi-messenger constraints on the neutron-star equation of state and the Hubble constant
基于不同信使的中子星合并观测，包括引力波和电磁信号，可以用来研究比原子核密度更大的物质的行为，并测量由哈勃常数描述的宇宙膨胀率。我们对引力波信号GW 170817及其电磁对应物AT 2017 gfo和GRB 170817 A以及引力波信号GW 190425进行了联合分析，两者都来自中子星合并。我们结合这些与以前的测量，使用X射线和无线电观测，和核理论计算使用手征有效场论约束的中子星状态方程。我们发现$1.4$太阳质量中子星的半径在$90\%$置信度下为$11.75^{+0.86}_{-0.81}\ \rm km$，在$1σ$不确定度下的哈勃常数为$66.2^{+4.4}_{-4.2}\ \rm km \,Mpc^{-1}\, s^{-1}$.
2020-12-21 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Astro 2020 Science White Paper: Cosmic-ray Antinuclei as Messengers for Dark Matter
暗物质的起源是现代物理学的一个重要问题。低能量的反氘核提供了暗物质湮灭或衰变的“确凿证据”，基本上没有天体物理背景。低能反质子是这种分析的重要伙伴，低能反氦可以为新物理学提供进一步的发现空间。在未来十年中，AMS-02将继续积累探测罕见反核特征所需的大量统计数据和系统性认识，而GAPS是第一个专门针对低能宇宙反核进行优化的实验，将开始几次南极气球活动。本文综述了宇宙线反核与暗物质的关系，并结合实验进展对宇宙线反核的研究进行了展望。
2021-07-14 astro-ph.HE physics.space-ph
Interpreting the KM3-230213A PeV Neutrino Event via Vector Dark Matter Decay and Its Multi-Messenger Signatures
针对KM3NeT探测到的最高能PeV中微子事件KM3-230213A缺乏电磁对应体的问题，提出基于U(1)_X规范对称的矢量暗物质衰变模型，既符合伽马射线约束，又预言的宇宙弦引力波背景与脉冲星计时阵观测一致，提供多信使可检验预言。
2025-07-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Multi-messenger observations of a flaring blazar coincident with high-energy neutrino IceCube-170922A
先前在中微子中探测到的单个天体物理源仅限于太阳和超新星1987 A，而高能宇宙中微子的扩散通量的起源仍然未知。2017年9月22日，我们探测到一个高能中微子IceCube-170922 A，能量约为290 TeV。它的到达方向与已知的伽马射线耀变体TXS 0506+056的位置一致，观测到该耀变体处于耀斑状态。随后开展了广泛的多波长活动，从射频到伽马射线。这些观测表征了耀变体的可变性和能量，包括首次在极高能伽马射线中探测到TXS 0506+056。中微子在空间上与活动阶段的伽马射线发射耀变体重合的观测表明耀变体可能是高能中微子的来源。
2018-07-23 astro-ph.HE hep-ex
Revealing ultra-high-energy cosmic ray acceleration with multi-messenger observations of the nearby GRB 980425/SN 1998bw
超高能宇宙射线（UHECR）的起源是天体粒子物理学中最令人困惑的问题之一。伽马射线暴（GRB）是宇宙射线的理想加速场。从伽玛射线暴宿主星系到地球的UHECR传播应该会产生延迟的次级光子和中微子。在这里，我们提出了一个专门的搜索延迟UHECR和中微子发射附近的GRB 980425/SN 1998 bw的位置为中心。GRB 980425/SN 1998 bw位于36.9 Mpc的距离范围内。我们发现没有证据表明UHECR或中微子集群周围的GRB 980425/SN 1998 bw的位置之间的2004年和2020年。在理想的传播条件下，如果星系际磁场（IGMF）强度为$B \leq 3 \times 10^{-13}$ G，那么在未来的100年内，我们有可能探测到GRB 980425/SN 1998 bw附近的延迟超外辐射。
2023-01-04 astro-ph.HE hep-ex
Can a black hole-neutron star merger explain GW170817, AT2017gfo, GRB170817A?
在引力波和电磁辐射中都发现了致密的双星合并，这标志着多信使天文学领域的突破，并提高了我们在许多研究领域的知识。然而，一个悬而未决的问题是观测数据的确切来源，以及人们是否可以可靠地证实GW 170817及其电磁对应物是由一颗双中子星合并而成的。为了回答这个问题，如果GW 170817，GRB 170817 A，和AT 2017 gfo的观测可以解释为合并的中子星与黑洞，我们执行联合多信使分析的引力波，短伽玛射线暴，和kilonova。假设一个黑洞中子星系统，我们推导出多信使约束的潮汐变形的NS的$Λ> 425$和$q < 2.03$的质量比在90\%的置信度，峰值附近的$Λ= 830$和$q = 1.0$的可能性。总的来说，我们发现黑洞-中子星合并可以解释观测到的特征，然而，我们的分析表明，双星中子星GW 170817的起源似乎更合理。
2019-11-14 astro-ph.HE gr-qc
Origin and growth of primordial black holes
基于原始黑洞可以从早期辐射时代稳定的超大质量基本粒子的束缚态的形成和随后的引力坍缩中产生的见解，我们提供了一个全面的图片，描述了由此产生的迷你黑洞通过辐射和物质主导的阶段，直到（小尺度）不均匀性的发生的演化和增长。这是通过在两个阶段中求解爱因斯坦方程的精确度量来实现的。我们表明，由于一个特殊的增强效应产生一个有效的视界以上的实际事件视界，这个过程可以解释观测到的最早的巨型黑洞的质量值。与其他提议不同的是，它还预测了超大质量黑洞的质量下限。
2021-06-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
GW231123: A Possible Primordial Black Hole Origin
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；CERN（欧洲核子研究中心）；Université de Genève（日内瓦大学）
研究通过分析GW231123双黑洞并合事件，发现其质量与自转特性可由原初黑洞框架解释，且参数空间接近排除区边缘，未来观测可验证该解释。
2026-05-11 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Subphotospheric emission from short gamma-ray bursts: Protons mold the multi-messenger signals
本文通过首次对高磁化短暴喷流进行广义相对论磁流体模拟并耦合多粒子输运，揭示亚光球强子过程可解释 sGRB 的非热光子谱并伴随 GeV 中微子信号。
2023-12-18 astro-ph.HE
NANOGrav 15-year gravitational-wave signals from binary supermassive black-holes seeded by primordial black holes, and implications for the origins of Little Red Dots
Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（高等研究院）；High Energy Accelerator Research Organization (KEK)（高能加速器研究机构）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；University of Tokyo（东京大学）；The University of Tokyo（东京大学）
通过原初黑洞增长形成的双超大质量黑洞并合解释NANOGrav 15年nHz引力波背景，并避免21厘米线发射约束，同时探讨对小红点起源的启示。
2026-06-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Massive Double White Dwarf Binary Mergers from the Moon: Extending the Reach of Multi-messenger Astrophysics
本文研究月球引力波探测器在亚赫兹频段探测巨质量双白矮星并合的能力，表明其每年可观测数十次事件、以百万分之一精度测量质量并提供数周预警，从而拓展多信使天体物理学。
2025-08-18 astro-ph.HE gr-qc
