通过脉冲星伽马射线观测约束轴子质量
高能天体物理现象
2019-09-13 v1
摘要
我们分析了PASS 8 Fermi-LAT在60−500 MeV能段9年的数据，确定了17颗伽马射线暗脉冲星的流量上限（UL），以探测脉冲星核心中核子-核子轫致辐射产生的轴子。利用先前发表的基于20 MeV高核心温度的脉冲星轴子衰变伽马光子流量模型，我们将95%置信水平下轴子质量（m_a）上限的确定改进至9.6×10^{-3} eV，较先前结果提升了8倍。我们表明，在4 MeV或更低的实际较低脉冲星核心温度下，轴子发射率（单位体积能量损失率）降低到使轴子发射率和伽马射线信号变得可忽略的程度。我们考虑了一种基于单位质量能量损失率的替代发射模型，以允许用Fermi-LAT观测约束m_a。该模型给出脉冲星核心温度<0.1 MeV时m_a合理的上限10^{-6} eV，但要精确确定上限轴子质量，需了解轴子在脉冲星B场中向光子转换的程度。轴子流量的峰值可能在≤1 MeV能段产生伽马射线，因此未来中能伽马射线任务（如AMEGO和e-ASTROGAM）的观测对进一步约束上限m_a至关重要。
引用
@article{arxiv.1908.03413,
title = {Constraining Axion Mass through Gamma-ray Observations of Pulsars},
author = {Sheridan J. Lloyd and Paula M. Chadwick and Anthony M. Brown},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.03413},
year = {2019}
}
备注
13 pages, 5 figures, Accepted for publication in Physical Review D