Constraints on radiative decay of the 17-keV neutrino from COBE Measurements
结果表明，对于17 keV中微子的非平凡辐射衰变通道，光子将通过宇宙电离扭曲微波背景辐射。从COBE测量中得到的对这种衰变的分支比的限制比从其它考虑中得到的限制更为严格。对于一个$Ω=1, Ω_b=0.1$宇宙，康普顿$y$参数对分支比的限制是$B_γ< 1.5 \times 10^{-7} ({τ_ν\over 10^{11} sec})^{0.45} ({y \over 10^{-3}})^{1.11} h^{-1}$。
1992-08-12 astro-ph hep-ph
Faraday Rotation of Microwave Background Polarization by a Primordial Magnetic Field
在最后一个散射面存在的原始磁场可能会在宇宙微波背景的极化中引起可测量的法拉第旋转。我们计算这种效果的大小，通过进化的辐射转移方程的微波背景极化的最后一次散射的时代，在存在的磁场。对于对应于$10^{-9}{\rm G}$的当前值的原始场振幅（如果它被冻结在银河系前等离子体中，这将解释所观察到的银河场），我们发现在30 GHz的频率下围绕$1^\circ$的旋转角。用未来的微波背景图对这一信号进行统计探测是可行的。
1996-01-11 astro-ph
Cosmic Microwave Background Polarization
宇宙微波背景的极化，虽然还没有被探测到，但提供了一个关于宇宙学参数的信息来源，与温度波动互补。本文提供了一个完整的理论处理偏振波动。在讨论了偏振物理的基础上，从量子理论出发，导出了描述光子密度矩阵演化的玻尔兹曼方程，并将其应用于微波背景涨落，得到了一套完整的标量和张量度规扰动下的斯托克斯参量输运方程。这种方法在散射运动学的最低阶等价于经典的辐射转移，并提供了一个处理宇宙学演化的密度矩阵的一般框架。度规扰动处理在物理上有吸引力的纵向规范。导出了各种温度和极化关联函数的表达式。简要讨论了微波背景极化的探测前景和理论应用。
1995-02-03 astro-ph
Polarization of the Cosmic Microwave Background in a Reionized Universe
在这项工作中，我研究的偏振的宇宙微波背景（CMB）引起的宇宙学背景的引力波（这里GWs），我讨论了一个可能的后期和快速的宇宙再电离的增强效应，所造成的霍金蒸发的原始黑洞和发生在红移$z\sim 20÷30$。然后，我解决了第二类Volterra积分方程的形式的辐射玻尔兹曼传输方程，通过使用迭代核的分析方法：这种特殊的方法可以成功地应用时，我们有一个指数核，在宇宙中的情况下，强烈的粒子发射来自蒸发的原始黑洞再电离。
1997-09-30 astro-ph
Generation of Circular Polarization of the Cosmic Microwave Background
标准的宇宙学模型，其中只包括康普顿散射光子相互作用的能量尺度附近的复合，导致零原始圆极化的宇宙微波背景。在本文中，我们考虑了一个特殊的可重整化和规范不变的标准模型扩展耦合光子到外部矢量场通过陈-西蒙斯项，这是作为辐射校正，如果引力挠耦合到费米子。我们从玻尔兹曼方程计算了偏振光子的输运方程，表明这样的耦合将源微波背景的圆偏振。对于这里考虑的特定耦合，与也使用相同的形式主义导出的线偏振取向的旋转相比，圆偏振效应总是可以忽略的。我们注意到的可能性，微波背景圆偏振的限制可能会探测其他光子相互作用和相关的基本效应，如违反洛伦兹不变性。
2009-04-15 astro-ph
CMB Anisotropy in the Decaying Neutrino Cosmology
基于几个天体物理学的原因，假设宇宙中有接近临界密度的轻（~30 eV）中微子，它们以辐射方式衰变，寿命为~10^{23}秒，这是很有吸引力的。在这样的宇宙学中，宇宙早期被再电离，宇宙微波背景的最后散射面显著加宽。计算了宇宙微波背景中温度涨落的角功率谱。正如预期的那样，相对于标准情况，声学峰值被显著阻尼。这将使即将到来的MAP和普朗克探测器任务对衰变中微子宇宙学进行明确的测试。
1998-07-27 astro-ph hep-ph
Microwave background polarization in cosmological models
本文介绍了一般时空几何中极化辐射转移的一种新的多极形式。极化张量展开的坐标无关，投影对称无迹（PSTF）张量值多极。PSTF表示使我们能够很容易地讨论观察者的极化多极的依赖性，并制定方便的1+3协变形式的辐射的确切动力学。对于几乎Friedmann-Robertson-Walker（FRW）宇宙学模型的情况下，我们重铸的极化玻尔兹曼方程的多极方程的层次。这使我们能够给一个严格的治疗的产生和传播的宇宙微波背景的偏振几乎FRW模型（与开放，封闭或平坦的几何形状），而不求助于任何谐波分解的扰动。我们还展示了如何扩展的强度和偏振多极谐波函数的导数给出了一个流线型的模式扩展多极层次的推导。这些层次结构的整体解决方案提供，我们的形式主义在文献中的关系进行了讨论。
2000-05-15 astro-ph
Polarization of the Microwave Background in Inflationary Cosmology
我们评估的大尺度极化的宇宙微波背景诱导，通过汤姆逊散射前去耦，由近标度不变的光谱标量和张量度规扰动，如早期宇宙的大多数暴胀模型预测。我们解决了辐射转移方程的偏振光子分布函数解析，波长的顺序或大于视界尺寸去耦，假设没有再电离。激发极化正比于退耦时微扰引起的红移和退耦跃迁的持续时间。将光谱归一化为COBE卫星测量的四极各向异性，预期的线性偏振度为$P\lsim 10^{-7}$，比当前范围小两个数量级以上。$P$与光谱中偏离标度不变性的倾斜的相关性太弱，不能与观测相关，也不能敏感地区分标量涨落和张量涨落。$P$随角标度变化显著。
1993-11-09 astro-ph gr-qc
Imprints of Relic Gravitational Waves in Cosmic Microwave Background Radiation
极早期宇宙的强变引力场不可避免地通过放大它们的零点量子振荡而产生残余引力波。我们先从对比残余引力波和暴胀“张量模”的概念开始讨论。我们解释和总结了遗留的引力波的性质，需要得到他们对CMB温度和偏振各向异性的影响。辐射场由四个不变量I、V、E、B表征。我们将辐射转移方程简化为一个Voltairre型积分方程，并进行了解析和数值求解。我们对X，X '= T，E，B建立了关联函数C^{XX'}_{ \ell }，并导出了它们的振幅、形状和振荡特征。虽然我们所有的主要结论都得到了精确的数值计算的支持，但实际上，我们是通过发展和使用精确的近似值来解析地获得这些结论的。我们证明了在较低的\ell的TE相关必须是负的（即一个负的关系），如果它是由引力波，和正的，如果它是由密度扰动。由于TE信号比预期的BB信号强大约100倍，因此TE相关性的这种差异可以是在观察上比BB相关性的缺乏或存在更有价值的签名。我们讨论了探测WMAP的TE在\ell \approx 30的关系，并表明，这样的关系是可能的，只有在存在大量的遗迹引力波（在所有其他共同假设的框架内）。我们提出的模型包含相当数量的遗迹引力波是一致的测量TT，TE和EE的相关性。
2006-09-25 astro-ph gr-qc hep-th
On the effect of cyclotron emission on the spectral distortions of the cosmic microwave background
通过考虑自发辐射、受激发射受激发射和吸收对光子和能量注入率的贡献，我们研究了与宇宙磁场相关的回旋辐射对CMB谱畸变演化的作用。这些回旋辐射率已在数值上与宇宙等离子体，韧致辐射和双康普顿散射，现实的CMB扭曲的光谱在早期和晚期的相关辐射过程进行了比较。对于合理的磁场强度，我们发现，回旋辐射的贡献是远远小于韧致辐射和双康普顿的贡献，因为它们的不同的频率位置和高韧致辐射和双康普顿的效率，以保持长波长区域的CMB光谱接近黑体（在电子温度下）在形成的光谱失真。从以前的分析中，我们发现，对于一个非常大的一组耗散机制的回旋辐射在CMB光谱失真的演变中的作用是可以忽略不计的，特别是，它不能重新建立一个现实的早期失真的产生后的黑体光谱。在相当一般的假设下，只考虑康普顿散射、韧致辐射和双康普顿，而不考虑耗散过程，就可以推导出不同宇宙时期能量交换的约束条件。最后，估算了回旋辐射引起的CMB偏振度的上限。
2005-05-12 astro-ph
Effects of Early Cosmic Reionization on the Substructure Problem in Galactic Halo
威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）最近对宇宙微波背景的观测强烈地表明，宇宙的再电离发生得相当早（z \sim 17）。另一方面，有人指出，冷暗物质宇宙学遭受的子结构问题，亚星系晕是过度生产比观测到的矮星系在本星系群。在本文中，作为一个潜在的机制来解决这个问题，我们考虑的反馈效应的早期再电离的小尺度结构的形成。为此，我们进行了三维辐射流体力学模拟，包括电离光子的辐射转移。结果表明，对于M_{vir} \la 10^8 M_ \odot或v_{circ} \la 20 km/s的低质量系统，早期再电离是非常严重的，在95%以上的低质量系统中，几乎所有的气体都被光蒸发了.这种对低质量星系形成的强烈负反馈可能解决了亚结构问题，并支持这样一种观点，即本星系群矮星系是经历过潮汐剥离并幸存下来的更大质量晕的后代。
2004-06-12 astro-ph
Galactic origin of the alleged extragalactic gamma-ray background radiation
银河系高纬度地区的漫射γ射线背景辐射（GBR）主要是由宇宙线（CR）电子在银河系扩展CR晕中的宇宙微波背景辐射（CBR）和星光（SL）上的逆康普顿散射（ICS）所决定的。假设当地观察到的CR电子光谱超过几个GeV，这是从费米加速和辐射冷却之间的平衡，是一个普遍的频谱在整个我们的星系和它的CR晕，我们重现所观察到的光谱指数，强度和角度的GBR的依赖关系，在远离银河系盘和中心的方向，而不求助于假设的河外来源。
2001-07-22 astro-ph
Time-evolution of ionization and heating around first stars and miniquasars
开发了一个一维辐射转移程序，用于跟踪第一批微类星体和第三星族星周围的电离和加热模式。该代码如下的氢和氦的物种的电离和星系际介质的温度分布作为红移的函数的演变。辐射转移计算表明，第一个迷你类星体和恒星的电离特征非常相似，但两者周围的加热模式却非常不同。此外，第一批大质量迷你类星体（~>10^5 M_{sun}）确实会在它们周围产生大的电离气泡，这些气泡有可能直接使用未来的射电望远镜成像。它还表明，电离的气泡不仅保持电离相当长的时间后，关闭的源，但继续扩大了一小段时间，由于二次碰撞促使其光谱的X射线部分。不同的光谱形状也产生了相当大的变化，电离分数和温度分布。我们还比较了辐射转移的结果与通常采用的分析近似加热的微型类星体，并发现，由于不充分的处理的He物种，分析的方法导致低估的温度在外半径的一个因素~5。第三族恒星-质量在10 - 1000 M_{sun}的范围内，并在50000 K的温度下模拟为黑体-被发现是有效的电离周围环境。在即将安装的LOFAR和SPT等射电和微波望远镜的背景下，还研究了对21厘米亮温的观测效应，即Sunyaev-Ze'ldovich热效应和动力学效应。
2008-03-18 astro-ph
Tracing the Remnants of Powerful Quasars to Probe the IGM
强大的类星体和射电星系正在以射电等离子体的形式向星系间介质（IGM）注入大量能量。一旦IGM的这个非热部件被辐射冷却，剩余的无线电发射就很难被检测到。讨论了两种可以探测到化石射电等离子体并用于探测IGM的情况：a）由于大尺度冲击波的压缩而导致的射电发射的再照明; b）宇宙微波背景（CMB）、宇宙射电背景（CRB）和仍然相对论性的低能电子布居的内部甚低频同步辐射的逆康普顿散射辐射。我们提出了3-D磁流体动力学模拟方案a），并将其与现有的观测结果进行比较。最后，我们讨论了用即将到来的仪器检测过程b）的可行性。
2001-12-17 astro-ph
Exact inhomogeneous cosmologies whose source is a radiation-matter mixture with consistent thermodynamics
我们推导出一类新的爱因斯坦方程的精确解，在辐射时代（$10^6 K > T > 10^3 K$），核合成和去耦之间，提供了一个物理上合理的流体动力学描述宇宙物质。溶液通过具有粘性流体源的Lemaitre-Tolman-Bondi度规表征，经受以下条件：（a）平衡态变量满足极端相对论性和非相对论性理想气体混合物的状态方程，其中后者的内能已被忽略，（b）混合物组分的粒子数是独立守恒的，（c）粘性应力符合扩展不可逆热力学的输运方程和熵平衡定律，并符合动力学理论为“辐射气体”模型提供的剪切粘性系数。（a）、（b）和（c）的满足将初始条件限制在初始值函数$Δ_i^{(s)}$方面，该初始值函数与初始超曲面中每个重子的光子熵的波动的空间梯度的平均值有关。对观测到的微波宇宙辐射各向异性的约束和在$T=T_{_D}\approx 4\times 10^3$ K下发生去耦的条件产生了一个估计值：$|Δ_i^{(s)}|\approx 10^{-8}$，它可以与质子熵波动的约束相关联。退耦时的Jeans质量与重子主导微扰模型（$\approx 10^{16} M_\odot$）的Jeans质量处于同一数量级
1999-07-04 astro-ph cond-mat.stat-mech gr-qc
Neutrino, Neutron, and Cosmic Ray Production in the External Shock Model of Gamma Ray Bursts
超高能（>~ 10^19 eV）宇宙射线（UHECR）被伽马射线暴（GRB）冲击波加速的假设是正确的。这一假设的含义，然后推导出外部冲击模型的伽马射线暴。伽玛暴冲击波中演化的同步辐射谱为中微子和中子的光生子提供了靶光子。计算了从爆炸波逃逸的中性粒子的衰变特性和辐射效率。计算了在特定参数下弥散高能GRB中微子背景和高能GRB中微子事件的分布，导出了不同密度环境中光子产生效率的标度关系。伽玛射线暴提供了一个高能量中子的强烈通量，中子产生效率超过总能量释放的1%。在特殊情况下求解了伽玛射线暴“中子弹“产生的中子β衰变电子的辐射特性。具有GRB活性的Galerkin应该被流出中子的~ 100 kpc范围的辐射晕包围，包括非热光学/X射线同步加速器组件和康普顿散射微波背景辐射的高能伽马射线组件。在L* 星系如银河系中，伽玛暴源和相对论外流的光度在~10^40+-1 ergs/s的水平。这足以解释伽玛暴产生的超高电子回旋共振。我们简要地推测了强子宇宙射线起源于超新星坍缩形成相对论外流和伽玛暴的可能性。（节略）
2002-04-16 astro-ph
