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注意鸿沟:模拟与现实的差距驱动对银河系中心超出辐射的解释

高能天体物理现象 2023-06-14 v2 高能物理 - 唯象学

摘要

GeV 伽马射线中的银河系中心超出辐射(GCE)已被争论了十余年,其可能源于暗物质湮灭或诸如毫秒脉冲星(MSP)等未探测到点源。本研究探讨了银河系中心分析中使用的伽马射线发射模型(γ\gammaEM)如何影响对 GCE 本质的解释。为解决此问题,我们构建了一个基于卷积深度集成网络(Deep Ensemble Networks)的超快且强大的推断流水线。我们利用一组具有递增参数自由度的 γ\gammaEM,探索了关于 GCE 的两个主要竞争假设。我们计算了暗弱 MSP 种群对 GCE 总光度的分数贡献(fsrcf_{\mathrm{src}}),并分析了其对 γ\gammaEM 复杂度的依赖。对于最简单的 γ\gammaEM,我们得到 fsrc=0.10±0.07f_{\mathrm{src}} = 0.10 \pm 0.07,而最复杂的模型给出 fsrc=0.79±0.24f_{\mathrm{src}} = 0.79 \pm 0.24。总之,我们发现关于 GCE 本质(是否为暗物质)的结论强烈依赖于所假设的 γ\gammaEM。所引用的 fsrcf_{\mathrm{src}} 结果未考虑以下事实带来的额外不确定性:观测到的伽马射线天空相对于所研究的 γ\gammaEM 迭代是分布外(out-of-distribution)的。我们使用基于深度学习的单类深度支持向量数据描述(One-Class Deep Support Vector Data Description)网络量化了我们的 γ\gammaEM 与现实之间的现实鸿沟(reality gap),揭示所有采用的 γ\gammaEM 均存在与现实的差距。我们的研究对先前关于 GCE 和暗物质的结论的有效性提出质疑,并强调在未来解释中考虑现实鸿沟和先前被忽视的“域外”不确定性的迫切需求。

关键词

引用

@article{arxiv.2211.09796,
  title  = {Mind the gap: The discrepancy between simulation and reality drives interpretations of the Galactic Center Excess},
  author = {Sascha Caron and Christopher Eckner and Luc Hendriks and Guðlaugur Jóhannesson and Roberto Ruiz de Austri and Gabrijela Zaharijas},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2211.09796},
  year   = {2023}
}

备注

56 pages, 25 figures; comments welcome! Accepted for submission to JCAP; text coincides with the published version