Observational approaches to understanding dark energy
阐明暗能量的本质是当今宇宙学最重要的挑战之一。在这篇评论中，我讨论了几个有前途的观测方法来了解暗能量，在美国的背景下的建议暗能量工作组和欧空局-ESO工作组的基本宇宙学。
2007-12-01 astro-ph hep-ph
Dark Energy Phenomenology
我们用一阶微扰理论讨论了暗能量的唯象，证明了除非发现了暗物质，否则暗能量不能被完全约束，并证明了在宇宙学探测中，有两个函数可以约束暗扇区的观测性质.我们认为，测量这两个功能应该是观测宇宙学在未来几十年的一个重要目标。
2008-06-08 astro-ph
Constraints on the generalized tachyon field models from latest observational data
我们考虑的约束广义快子场（GTF）模型从最新的观测数据（包括182金SNIa数据，移位参数，和声学标度）。在68.3%的置信水平下，我们得到了仅作为暗能量成分的GTF的$Ω_{\rm m}=0.37\pm0.01$、$k_0=0.09^{+0.04}_{-0.03}$、$α=1.8^{+7.4}_{-0.7}$（参数的最佳拟合值）和$z_{q=0}\sim 0.47-0.51$（过渡红移）;作为暗能量和暗物质的统一的GTF的$k_0=0.21^{+0.20}_{-0.18}$、$α=0.57\pm0.01$和$z_{q=0}\sim 0.49-0.68$。在这两种情况下，GTF都像早期宇宙中的暗物质一样演化。通过模型比较统计和对独立的$H(z)$数据的检验，我们发现GTF暗能量场景比$Λ$ CDM模型更受青睐，而组合数据显示$Λ$ CDM模型比GTF统一暗物质更受青睐。对于GTF暗能量分量，物质密度的涨落与线性密度扰动的增长是一致的。对于GTF统一暗物质，GTF密度波动的增长对于$a\to1$增长得更慢，这意味着GTF不表现为经典的$Λ$ CDM场景。
2008-02-17 astro-ph
Cosmological Parameters, Dark Energy and Large Scale Structure
本文从理论和观测的角度综述了宇宙学参数、暗能量和大尺度结构的研究现状。我们首先介绍了基本的宇宙学参数，并讨论了它们是如何测量不同的观测技术。然后，我们描述了最近的证据，暗能量从Ia型超新星。动力学模型的暗能量，精髓，然后描述，以及他们如何与理论的引力和粒子物理学。然后回顾了通过引力不稳定性形成结构的基本理论。最后，我们描述了新的观测探测宇宙的大结构，以及它们如何约束宇宙学参数。
2002-07-13 astro-ph
No observational constraints from hypothetical collisions of hypothetical dark halo primordial black holes with galactic objects
一些作者提出，假设的原始黑洞（PBH）可能有助于我们银河系中的暗物质。基于霍金蒸发的强约束实际上排除了质量为m~ 1 e15 - 1 e16 g或更小的PBH作为银河系暗物质的重要贡献者。同样地，质量大于1 e 26 g的PBH实际上被引力透镜观测排除在外。10 e16 g <m<10 e26 g之间的质量范围不受约束。在本文中，我们研究可能的观测签名在未探索的质量范围内，调查假设碰撞的PBH与主序星，红巨星，白矮星，和中子星在我们的银河系。这在以前已经被讨论过，因为在相遇过程中产生的冲击可能导致可观测到的光子爆发。我们发现，这样的碰撞要么太罕见而无法观察到（如果PBH质量通常大于约1 e20 g），要么产生的能量太小而无法检测到（如果质量小于约1 e20 g）。
2009-09-10 astro-ph
Generalized Chaplygin gas as a unified scenario of dark matter/energy: observational constraints
虽然各种宇宙学观测一致地表明，我们的宇宙是由两个黑暗的组成部分，没有压力的冷暗物质和具有负压的暗能量，这些成分的性质和起源仍然是未知的。最近提出的广义Chaubergin气体（gCg），参数化状态方程，$p = -A/ρ_{\rm gCg}^α$，是一个候选人的统一暗物质/能量（UDME）的情况下。本文主要研究了Allen等（2002，2003）最近发表的星系团X射线气体质量分数测量结果和Daly和Djorgovski（2003）编制的Ia型超新星和Fanaroff-Riley IIb型射电星系的无量纲坐标距离对观测的限制。通过对这些数据库的综合分析，我们得到了完全表征gCg的两个参数$A_s \equiv A/ρ_{{\rm gCg}0}^{(1+α)}$和$α$的置信区间，其中$ρ_{{\rm gCg}0}$是gCg目前的能量密度。发现$A_s=0.70^{+0.16}_{-0.17}$和$α=-0.09^{+0.54}_{-0.33}$在95%的置信水平下，与标准暗物质+暗能量模型的误差一致，即，$α= 0$的例子。特别是，标准Chaobergin气体（$α=1$）被排除作为一个可行的UDME的数据在99%的置信水平。
2004-11-01 astro-ph
Observationally Determining the Properties of Dark Matter
确定宇宙暗成分的性质仍然是宇宙学中的突出挑战之一。我们将探讨即将到来的CMB各向异性测量，星系功率谱数据和超新星（SN）距离测量如何在理论方面以最小的假设在观测上约束它们的引力性质。SN观测目前表明存在暗物质，其奇异的状态方程p/rho < -1/3，加速了宇宙的膨胀。当与CMB各向异性测量相结合时，SN或星系巡天数据原则上可以分别确定该成分的状态方程和密度，而不管它们的值如何，只要宇宙在空间上是平坦的。将这些对组合起来可以创建一个清晰的一致性检查。如果p/rho > -1/2，则可以确定暗分量的聚类行为（声速），以便测试标量场“五重性”假设。如果奇异物质只是一个宇宙学常数（p/rho = -1），那么宇宙微波背景辐射和星系巡天数据的结合应该可以提供对剩余的暗物质，即中微子背景辐射（NBR）的重要探测。它的密度或温度对膨胀率的总体影响是病态约束的，因为它可以通过物质密度的变化来模拟。然而，NBR的各向异性打破了这种简并性，并且应该可以通过即将进行的实验检测到。
1998-06-27 astro-ph
Observational evidence for a connection between supermassive black holes and dark matter haloes
我们提出了新的速度色散测量样品的12个旋涡星系的扩展旋转曲线。这些数据被用来完善最近发现的螺旋星系的圆速度和中心速度色散之间的相关性。我们发现一个稍微陡峭的斜率为我们的较大的样本，我们确认可以忽略不计的内在散射这种相关性，我们发现一个惊人的协议与椭圆星系的相应关系。我们结合这种相关性与著名的MBH-西格玛关系，以获得一个紧密的星系的圆周速度和质量的超大质量黑洞，他们的主机之间的相关性。这种相关性是暗物质晕和超大质量黑洞之间存在密切联系的观测证据。MBH和圆速度之间的关系除了是星系形成和演化的理论模型的重要组成部分之外，还可以作为估算螺旋星系中黑洞质量的实用工具。
2003-04-08 astro-ph
Observational evidence for a connection between SMBHs and dark matter haloes
基于文献资料和新的光谱观测，我们研究了旋涡星系圆速度vc与核球速度色散σ之间的关系。我们发现一个强大的，几乎线性的vc-sigma相关性与一个可以忽略不计的内在散射，和一个惊人的协议与椭圆星系的相应关系。质量最小的星系（sigma < 80 km/s）明显偏离这个关系。我们结合这种vc-sigma相关性与著名的MBH-sigma关系，以获得圆速度和超大质量黑洞质量之间的紧密相关性，并将其解释为超大质量黑洞和它们可能形成的暗物质晕之间密切联系的观测证据。MBH和圆速度之间的关系不仅是星系形成和演化理论模型的重要组成部分，而且有可能成为估算螺旋星系中超大质量黑洞质量的重要实用工具。
2004-04-23 astro-ph
Observational Evidence for Extra Dimensions from Dark Matter
最近对暗物质系统的天文观测，被认为可能为自相互作用的冷暗物质提供了支持，可能为超弦情景预测的额外维度提供证据。我们发现，所需的暗物质自相互作用的性质，正是一个世界的结果与3个大的额外维度的大小为1纳米，其中重力遵循r^{-5}定律在尺度低于1纳米。根据对各种暗物质系统的截面测量，我们还将暗物质粒子的质量限定为m_x ~ 3*10^{-16}质子质量，这与轴子的质量一致。
2005-08-26 astro-ph hep-ph
Observational constraints on the time-dependence of dark energy
当今物理学中最重要的问题之一与所谓的暗能量的性质有关。宇宙学家也一致认为，这样一个问题不能仅仅根据观测数据来回答。然而，通过比较不同的暗能量场景，并找到哪些模型可以被当前的观测排除，有可能缩小这种暗成分的可能性范围。本文通过对暗能量状态方程（EOS）低红移演化的三种不同参数化，考虑了从最新的射电源引力透镜样本，即宇宙全天巡天（CLASS）统计数据和最近发表的\emph{gold} SNe Ia样本的联合分析中区分演化的暗能量和$Λ$ CDM模型的可能性。结果表明，这种特殊的组合观测数据限制了相当大的暗能量参数空间，这使得时间依赖性和常数EOS之间的可能的区别。
2005-11-05 astro-ph gr-qc
Observational evidence for self-interacting cold dark matter
由弱相互作用粒子组成的冷暗物质的宇宙学模型预测，与实际观测相比，星系和星系团中心的核心过于密集，本星系群内的晕数量过多。我们提出，如果冷暗物质粒子是自相互作用的大散射截面，但可以忽略不计的湮灭或耗散的冲突可以得到解决。在这种情况下，天文观测可能使我们能够研究暗物质在实验室中无法获得的特性
2000-02-28 astro-ph hep-ph
Interacting Dark Energy and Dark Matter: observational Constraints from Cosmological Parameters
在暗能量和暗物质的相互作用全息模型上施加了几个观测约束。首先，我们使用今天的年龄参数，如WMAP结果所示。随后，我们解释了为什么像最近观察到的那样，在宇宙的早期阶段可以观察到一个古老的类星体。我们讨论了这个问题的年龄参数的演变，以及在结构的形成。最后，我们给出了一个详细的讨论所观察到的CMB低$\ell$抑制隐含的约束。结果表明，相互作用全息模型是鲁棒的，并在合理的范围内预测了暗能量和暗物质的非零相互作用。
2007-05-02 astro-ph gr-qc hep-ph
Observational constraints on the dark energy and dark matter mutual coupling
利用182颗金型Ia超新星样本的观测数据、威尔金森微波各向异性探测器3年观测的宇宙微波背景位移参数、斯隆数字巡天的重子声学振荡测量数据和35个星系的年龄估计，对暗能量和暗物质的不同唯象相互作用模型进行了统计联合分析.包括时间相关的可观测量，我们增加了测量的灵敏度，并给出了补充的拟合结果。三个不同的数据集之间的兼容性似乎意味着暗能量和暗物质之间的耦合是一个小的正值，这满足解决符合问题和热力学第二定律的要求，与以前的估计是兼容的。
2008-05-30 astro-ph gr-qc hep-th
Constraints on the unified dark energy-dark matter model from latest observational data
本文利用182颗Ia型超新星（Sne Ia）的最新观测资料、ESSENCE Sne Ia型超新星资料、$z=0.35$与$z=1089$的距离比（退耦红移）、CMB位移参数和哈勃参数资料，对广义Chaubergin气体（GCG）进行了研究。我们的研究结果排除了标准的Chaubergin气体模型（$α=1$）在99.7%的置信水平，但允许$λCDM$模型（$α=0$）在68.3%的置信水平。在95.4%的置信水平下，我们获得了$w=-0.74_{-0.09}^{+0.10}$和$α=-0.14_{-0.19}^{+0.30}$。此外，我们发现从减速到加速的相变发生在红移$z_{q=0}\sim 0.78-0.89$在$1σ$的置信水平的GCG模型。
2007-03-24 astro-ph gr-qc hep-ph
Testing the viability of the interacting holographic dark energy model by using combined observational constraints
利用新获得的182颗金型Ia超新星样品的数据、Wilkinson微波各向异性探测器三年观测给出的宇宙微波背景位移参数、Sloan数字巡天、$H(z)$和回望时间测量的重子声学振荡测量，对相互作用全息暗能量模型进行了统计联合分析。一致的参数估计表明，相互作用的全息暗能量模型是一个可行的候选人来解释观测到的宇宙加速。
2007-08-15 astro-ph gr-qc hep-th
On the Degeneracy Inherent in Observational Determination of the Dark Energy Equation of State
使用一个特定的宇宙膨胀率模型作为尺度因子的函数，它表明，暗能量的状态方程不能确定唯一的红移观测$z\lesssim{\rm a few}$，除非宇宙的质量密度的非相对论性粒子，$Ω_M$的分数，不知何故可以独立地找到。采用唯象模型讨论了大尺度结构形成和宇宙微波背景峰位置的附加约束在打破暗能量模型简并性方面的作用。
2002-03-12 astro-ph gr-qc hep-ph
Observational constraints on dark energy with generalized equations of state
我们研究了暗能量状态方程中依赖于哈勃参数及其导数的粘性项的影响。如果暗能量是源自对爱因斯坦广义相对论的修正的虚构流体，就像某些膜世界启发模型或四阶引力的情况一样，这样的术语是可能的。我们考虑两类模型的奇点在早期和晚期的时间宇宙已被研究测试模型对无量纲坐标距离Ia型超新星和射电星系也包括先验的转变和声学峰值参数。事实证明，这两个模型都能够解释观测到的宇宙加速，而不需要幻影（w < -1）暗能量。
2006-01-27 astro-ph gr-qc hep-th
Observational Constraints on Dark Radiation in Brane Cosmology
我们分析了膜世界宇宙学的观测约束，即宇宙被描述为一个三维膜嵌入在一个五维反德西特空间。在这个膜宇宙宇宙学中，弗里德曼方程由于额外维度的存在而产生的额外项的出现而被修改。在目前的工作中，我们集中在“暗辐射”项，减少与宇宙尺度因子为$a^{-4}$。我们表明，虽然从原始丰度的观测限制只允许一个小的贡献时，这一项是积极的，更广泛的负值是允许的。此外，这种负贡献可以调和观察到的原始$\he4$和D丰度之间的张力。我们还讨论了在膜世界上可忽略的宇宙学扰动的极限下，CMB各向异性的功率谱对这一项的可能限制。我们表明，BBN限制了暗辐射的可能贡献，就在核合成时期之前，位于背景光子能量密度的-65%和$+5%$之间。将其与CMB约束相结合，可将该范围减小到$2σ$置信水平下的-24%和$+3.5%$之间。
2002-06-04 astro-ph hep-th
Reconstructing generalized ghost condensate model with dynamical dark energy parametrizations and observational datasets
对高红移超新星的观测表明，宇宙在现阶段正在加速，我们将这种宇宙加速的原因称为"暗能量“。特别是，对Ia型超新星（SNIa）、宇宙大尺度结构（LSS）和宇宙微波背景辐射（CMB）各向异性的分析表明，在最近的演化阶段，暗能量的状态方程参数有可能越过宇宙常数边界（$w=-1$）。已经提出了“五元组”模型来描述这种暗能量的$w=-1$交叉行为。作为暗能量的单实标量场模型，广义鬼凝聚模型为我们提供了一个实现五元组行为的成功机制。本文根据动力学暗能量的三种参数化形式，利用最新观测数据的最佳拟合结果，重建了广义鬼凝聚模型。
2007-03-21 astro-ph gr-qc hep-ph
Observational and Theoretical Constraints on Singular Dark Matter Halos
星系晕或星系团晕周围的暗物质的分布通常被假定为近似等温的，具有非零的核心半径，预计其大小与可见物质分布的大小相当。最近，有人提出，暗物质晕可能是奇异的，在这个意义上，暗物质密度$ρ$可以单调增加半径$r$下降到一个非常小的距离从星系或星系团的中心。这种暗物质密度的中央尖点可能会导致来自WIMP暗物质湮灭的高通量伽马射线。在这里，我们分析了两种可能性，已在文献中讨论过，$ρ\propto r^{-n}$与$n \approx 1\ {\rm or}\ 2$，并指出，这样的密度配置文件被排除在星系团尺度上的重力透镜分析和小尺度上的气体丰富，晕为主的矮螺旋的旋转曲线。我们还指出，如果螺旋星系形成的气体落入内暗物质晕，因为他们预计在任何层次聚类模型，这样的配置文件几乎总是导致下降的旋转曲线后，与观测相反。
1994-02-02 astro-ph hep-ph
Non-Baryonic Dark Matter - Observational Evidence and Detection Methods
综述了宇宙中存在暗物质的证据。一个总的图景出现了，重子和非重子暗物质都需要解释当前的观测结果。特别是，大量的观测信息表明存在非重子成分，它贡献了使宇宙在大尺度上几何平坦所需的临界质量密度的20%到40%。此外，最近的观测表明，真空能量（或宇宙学常数）的贡献更大。在理论上，轴子、超对称粒子和不太重要的大质量中微子都是非重子暗物质的理想候选粒子。每一个的理论基础和实验情况进行了审查。详细描述了检测超对称暗物质的直接和间接方法。目前的实验刚刚达到发现或排除其中一些候选人所需的灵敏度，并计划在未来几年内进行重大改进。
2000-02-11 astro-ph gr-qc hep-ph
Sterile neutrinos in the Milky Way: Observational constraints
我们考虑通过观察银河系晕来约束衰减的暗物质的可能性。具体来说，我们使用钱德拉空白天空观测约束参数空间的不育中微子。我们发现，参数空间中的宽带仍然是开放的，留下不育中微子作为一个很好的暗物质的候选者。
2006-03-24 astro-ph hep-ph
Interacting Energy Components and Observational $H(z)$ Data
在本说明中，我们扩展了我们以前的工作[物理。B 644，7（2007），astro-ph/0609597]，并比较11个相互作用的暗能量模型与观测$H(z)$数据的不同耦合。然而，这些模型中没有一个比最简单的$Λ$ CDM模型好。这意味着，在暗能量和尘埃物质相互作用的宇宙学模型中，要么需要更多的奇异耦合，要么{ \em根本没有相互作用}。我们认为这一结果对文献中广泛研究的相互作用暗能量模型是不利的。
2007-10-05 astro-ph gr-qc hep-th
Observational signatures of f(R) dark energy models that satisfy cosmological and local gravity constraints
我们讨论的观测结果f（R）暗能量的情况下，满足当地的引力约束（LGC）以及宇宙学的可行性条件。我们所研究的模型由m（r）=C（-r-1）^p（C>0，p>1）给出，其中m= Rf_{,RR} / f_{,R}，r=- Rf_{,R} /f，它涵盖了迄今为止在高曲率区域提出的可行的f（R）模型，这些模型被设计成与LGC兼容。暗能量的状态方程在满足宇宙微波背景（CMB）的声视界约束下，在红移z_c处表现出接近几倍的发散。我们详细研究了宇宙微波背景辐射和星系团的物质密度扰动的演化过程，并利用能量谱的谱指数的差异对模型参数进行了约束。当p>5时，模型能与观测约束和LGC相一致。我们还讨论了扰动的Ricci标量R的演变，并表明，振荡模式（标量）可以很容易地占主导地位的物质诱导的模式，因为我们回到过去。这违反了宇宙学解的稳定性，因此提出了一个问题，即如何在早期宇宙中避免标量子的过度产生。
2007-11-19 astro-ph gr-qc hep-ph
Observational Constraints on a Variable Dark Energy Model
我们研究了唯象参数化的精粹模型对低、中、高红移观测的影响。在低和中等红移下，我们利用Sloan数字巡天（SDSS）最近观测到的Ia型超新星（SNIa）的Gold样本数据和重子声学峰的大小，对quintessence模型的参数进行了约束。在高红移处，利用WAMP数据进行了同样的拟合过程，将声峰位置与暗能量模型得到的声峰位置进行了比较。作为一个补充的分析，在一个平坦的宇宙，我们结合了SNIa，CMB和SDSS的结果。模型参数的最佳拟合值是$Ω_m = 0.27^{+0.02}_{-0.02}$（目前的物质含量）和$w_0=-1.45^{+0.35}_{-0.60}$（暗能量状态方程）。最后计算了宇宙的年龄，并与老恒星和高红移天体的年龄进行了比较
2006-04-04 astro-ph gr-qc hep-ph
