The nature of the Fermi gamma-ray Galactic Center Excess (GCE) has remained a persistent mystery for over a decade. Although the excess is broadly compatible with emission expected due to dark matter annihilation, an explanation in terms of a population of unresolved astrophysical point sources e.g., millisecond pulsars, remains viable. The effort to uncover the origin of the GCE is hampered in particular by an incomplete understanding of diffuse emission of Galactic origin. This can lead to spurious features that make it difficult to robustly differentiate smooth emission, as expected for a dark matter origin, from more "clumpy" emission expected for a population of relatively bright, unresolved point sources. We use recent advancements in the field of simulation-based inference, in particular density estimation techniques using normalizing flows, in order to characterize the contribution of modeled components, including unresolved point source populations, to the GCE. Compared to traditional techniques based on the statistical distribution of photon counts, our machine learning-based method is able to utilize more of the information contained in a given model of the Galactic Center emission, and in particular can perform posterior parameter estimation while accounting for pixel-to-pixel spatial correlations in the gamma-ray map. This makes the method demonstrably more resilient to certain forms of model misspecification. On application to Fermi data, the method generically attributes a smaller fraction of the GCE flux to unresolved point sources when compared to traditional approaches. We nevertheless infer such a contribution to make up a non-negligible fraction of the GCE across all analysis variations considered, with at least $38^{+9}_{-19}\%$ of the excess attributed to unresolved points sources in our baseline analysis.


翻译:过去十年来,Fermi 伽马射线银河中心(GCE)超量的性质一直是一个长期的奥秘。虽然超量与暗物质灭绝预期的排放量大致相符,但对于尚未解决的天体物理点源(例如毫秒脉冲沙)仍然可以解释。特别是由于对银河源扩散源的不完全了解,发现GCE来源的努力受到阻碍。这可能导致一些虚假的特征,使得难以强有力地区分从较亮、未解决点源的人群预期的“毛”排放中,从较“粗”排放。我们利用基于模拟的天体物理点推断领域的最新进展,特别是使用正常流的密度估计技术,以确定模型组成部分(包括未解决点源)对GCE的贡献。与基于光量统计分布的传统技术相比,我们以机器学习为基础的方法能够更多地利用伽拉狄克中心排放模型中所含的信息的平稳排放,尤其是从基于较亮点至未解决的源的平流变异度的数值分析,同时将这种直径比的GAL参数分析方法转化为对正数值的精确的精确度数据。

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