Probing the Origin of the Large-angle CMB Anomalies
Kaiki Taro Inoue
大角度宇宙微波背景各向异性在3-sigma水平上存在异常。我们回顾了各种提出的想法来解释异常的起源，并讨论了如何使用未来的观测数据来约束提出的模型。
It has been argued that the large-angle cosmic microwave background anisotropy has anomalies at 3-sigma level. We review various proposed ideas to explain the origin of the anomalies and discuss how we can constrain the proposed models using future observational data.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Can extragalactic foregrounds explain the large-angle CMB anomalies?
我们解决的低-l异常发现在CMB的扩展本地前景的效果。最新的X射线星表指出，在100 h^（-1）Mpc尺度上存在着质量非常大的超结构，它们对偶极子速度剖面有着重要的贡献。由于高度非线性，这些结构为我们提供了一个自然的候选人，通过当地的里斯-夏玛效应在CMB天空留下印记。我们证明了局部前景的Rees-Sciama效应可以诱导出Δ T/T ~ 10^（-5）的CMB各向异性，并分析了它对多极功率的影响以及在最大角尺度上的诱导相位图。
Template fitting and the large-angle CMB anomalies
我们研究了宇宙微波背景（CMB）中大角度异常的两种可能解释：本征各向异性模型和非均匀模型。我们以比安奇模型（在天空中留下螺旋图案）和背景模型（在天空中留下条纹图案）为例，前者已经包含非线性长波长平面波。我们利用适应的“模板”的形式主义，以前设计用于检测银河前景，识别这些模式，并产生其检测的置信水平。"校正“后的地图，从这些模式已被删除，是免费的异常，特别是他们的四极和八极不是平面和他们的强度不低。我们强调，虽然"模板“检测在统计上不显著，但它们确实纠正了统计上显著的异常。
Probing Cosmic topology using CMB anisotropy
宇宙微波背景辐射各向异性的测量为在哈勃半径范围内探索宇宙的全局拓扑结构打开了一扇窗口。我们发展了一种计算非平凡拓扑模型CMB各向异性的新方法，并将其应用于具有紧致空间拓扑的开宇宙模型。我们进行贝叶斯概率分析的选择模型，面对的理论像素-像素温度关联函数与COBE-DMR数据。我们的研究结果表明，强约束的紧凑性出现：如果宇宙是小的“地平线”的大小相比，相关性出现在地图是不可调和的观察。
Bianchi Model CMB Polarization and its Implications for CMB Anomalies
我们推导出的CMB辐射转移方程的多极层次的形式，在近弗里德曼-罗伯逊-沃克极限的均匀，但各向异性，宇宙分类通过他们的Bianchi型。与以前的计算相比，这允许更复杂的处理复合，产生预测的辐射的偏振，并允许再电离。我们的推导不依赖于关于场方程动力学行为的任何假设，只是它要求各向异性小到复合;这已经是观测所要求的。我们计算的偏振信号的Bianchi VII h的情况下，最近提倡模仿几个大角度的CMB中观察到的异常功能的参数。我们发现，峰值偏振信号是~ 1.2微K的最佳拟合模型的温度各向异性，并主要局限于多极l<10。值得注意的是，在Bianchi模型预测的大角度EE和TE功率谱是一致的WMAP观测，通常被解释为早期再电离的证据。然而，在B-模式偏振的功率预测是类似的E-模式的功率和宇称违反相关性也预测的模型; WMAP非检测这些信号的准确性，试图解释大角度异常与全球各向异性投下进一步强烈的怀疑。另一方面，考虑到VIIh宇宙中存在更多的动力学自由度，这些自由度还有待与CMB观测进行比较，我们目前还不能明确地拒绝各向异性解释。
Anomalies in the low CMB multipoles and extended foregrounds
我们讨论了如何扩展前景的宇宙微波背景（CMB）可以解释的异常，在低多极的CMB各向异性。解释这些异常所需的畸变与本超星系团（LSC）的空间几何结构中的冷点和Δ T_2 ~ 50 microK^2量级的温度四极子相一致。如果从CMB数据中减去这个假设的前景，四极（l=2）的幅度就会大大增加，四极与八极（l=3）在统计上不可能的对齐就会大大减弱，从而大大增加了“干净”地图的可能性。通过将前景放置在随机位置上，然后计算清洁地图的可能性，我们可以估计该前景最可能的位置。虽然1年的WMAP数据清楚地将这个假设前景的位置指向LSC或其镜面图像（即，宇宙偶极轴的两极附近），三年的数据似乎指向这些位置以及黄道北极。我们表明，这是一致的对称性的宇宙四极。我们还讨论了可能产生这种前景的一种可能机制：LSC中热电子引起的热Sunyaev-Zeldovich效应。我们认为，温度和密度的热气体，这是必要的，以产生这样的效果，虽然在预期范围内的值的上端，是勉强符合目前的观测的X射线背景的光谱失真的CMB。
Probing the primordial power spectrum with the VSA (and other CMB experiments)
我们提出的参数估计模型的原始密度波动使用CMB数据从VSA，第一年WMAP，CBI和ACBAR以及外部先验从2dF和HST。从表面上看，当只考虑标量波动时，有显著的证据表明运行的光谱指数。这一结果的重要性增加了张量的列入，虽然结果是削弱了列入'运行的运行'，基本趋势显着负运行仍然存在。我们讨论了这一结果的影响，以及如何加强未来的观察。
Alignment and signed-intensity anomalies in WMAP data
利用WMAP三年数据，通过对信号进行球面方向可调小波分解，发现了宇宙微波背景（CMB）局部特征的显著排列和符号强度异常。首先，对准分析确定了天空中的两个平均优选平面，两者的法向轴都接近CMB偶极轴。第一平面由局部CMB特征被错误地对准的方向限定。在这个平面上还确定了一个平均优选轴，它非常靠近黄道两极轴。第二个平面由局部CMB特征避免的方向定义。这种排列异常为最近的结果提供了进一步的见解（Wiaux等人，2006年）。其次，符号强度分析确定了南银河半球三个平均的首选方向，其局部CMB特征的温度过高或过低：一个冷点基本上与已知的冷点相同（Vielva et al. 2004），第二个冷点非常接近CMB偶极轴的南端，以及一个热点靠近黄道极轴的南端。在这两种分析中，观测到的异常在小波尺度上对应于天球上10度左右的角度大小，全球显著性水平约为1%。进一步的研究表明，对齐和符号强度异常只有非常部分相关。仪器噪声，前景排放，以及其他系统的某种形式，强烈拒绝作为可能的起源的检测。一个解释可能仍然设想在一个全球违反宇宙的各向同性，诱导固有的统计各向异性的CMB。
Probing inflation with CMB polarization : weak lensing effect on the covariance of CMB spectra
CMB各向异性通过干预大尺度结构在从最后散射表面到观察者的光子路径上的弱透镜效应来修改。当敏感实验的观测数据被用来约束宇宙学模型时，必须考虑到这一点。分析CMB角功率谱的常见近似是仅包括透镜校正的高斯部分并且忽略谱的误差协方差矩阵中的非高斯项。为了研究这种近似的有效性，我们使用微扰展开方法计算这些非高斯项。本文提出了一种图形化的方法来记录透镜效应中任意阶数的N点关联函数。我们使用教学方法来证明，忽略非高斯项是一个准确的近似所有极化，但B，它将保持如此，即使是非常敏感的后普朗克实验的分析。对于B偏振，必须考虑到4阶的非高斯贡献。
Testable polarization predictions for models of CMB isotropy anomalies
WMAP测量的大尺度CMB温度天空中的异常被认为是大尺度上违反统计各向同性的可能证据。在任何破缺各向同性的物理模型中，CMB极化场都有可检验的结果。我们开发了模拟工具，用于预测通过调制场局部打破统计各向同性的模型中的偏振场。我们研究两种不同的模型：偶极调制，用来解释南北黄道半球之间的功率不对称，而四极调制，用来解释四极和八极之间的排列。对于偶极的情况下，我们表明，预测的前10个多极的温度和偏振场之间的相关性通常可以测试在优于98%的CL。对于四极的情况下，我们表明，极化四极和八极应适度对齐。这样的对齐是一个通用的预测的解释，涉及温度场在重组，从而歧视涉及前景或局部二次各向异性的解释。预测的温度和极化多极子之间的相关性l = 5提供测试在~ 99%CL或更强的四极模型，使温度对齐超过百分之几的可能性。作为异常模型的预测，偏振统计超越了目前主导该领域的后验推理。
Probing the origins of voids with the CMB
在2004年第五届越南会议上，我们讨论了我们对原始起源空洞的初步调查。我们表明，如果在冷暗物质分布中存在的空隙在去耦的时代，他们可以显着地提高宇宙微波背景（CMB）的功率在小尺度上检测到的宇宙背景成像仪（CBI）深场。在这里，我们提出了我们的改进方法的初步结果，用于预测原始的空隙对CMB的影响，在其中，我们把空冷暗物质（CDM）的分布作为一个外部源，采用玻尔兹曼求解。我们改进的预测包括一个宇宙学常数（λ）和声学振荡产生的空隙在早期的影响。我们发现，在最后一个散射表面上具有相对较大空隙的模型预测了Einstein-de Sitter背景宇宙学中太多的CMB功率，但可能与Lambda CDM宇宙中当前的CMB观测结果一致。
Can a primordial magnetic field originate large-scale anomalies in WMAP data?
对威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的宇宙微波背景温度图的几项精确分析揭示了一系列大角度尺度下的异常结果，这些结果似乎与协和宇宙学模型$Λ$ CDM中预期的统计各向同性不一致。因为这些异常似乎表明在空间中的首选方向，在这里，我们调查的签名，一个原始的磁场，可能存在于光子重子流体在去耦时代，可能产生的大角度模式所观察到的CMB温度波动地图。为了研究这些印记，我们模拟Monte Carlo CMB地图，这是统计各向异性的磁场引起的CMB多极之间的相关性。我们的分析揭示了存在的南北角相关的不对称现象，在这些蒙特卡洛地图，我们使用这些信息来建立这种现象观察到的WMAP地图的统计意义。此外，由于磁场在低阶CMB多极子中产生平面性，其中平面垂直于由磁场定义的优选方向，我们研究了两种CMB异常现象，即南北不对称和四极-八极平面对齐，可能具有共同起源的可能性。我们的研究结果，对于大角度，表明低阶CMB多极子之间的相关性引入一个足够强的磁场，可以重现一些大角度的各向异性功能映射在WMAP数据。我们还再次确认，在95%以上的CL，存在南北功率不对称的WMAP五年的数据。
Probing polarization states of primordial gravitational waves with CMB anisotropies
讨论了在各向异性的宇宙微波背景（CMB）中，原初引力波的偏振特征。超弦理论或M理论所激发的高能物理一般会产生宇称违反项，在暴胀过程中可能产生圆偏振引力波背景（GWB）。与未极化GWB的暴胀的标准预测相反，圆极化GWB产生CMB各向异性的非零TB和EB模式功率谱。我们评估的TB和EB模式的功率谱考虑到次级效应和宇宙学参数的依赖关系进行调查。然后，我们讨论了目前的限制圆偏振GWB从大角度尺度（1 < 16）的三年WMAP数据。未来的CMB实验的前景也进行了研究的基础上的Monte Carlo分析的参数估计，表明圆偏振度，vareps，这是不对称的右，左手模式之间的张量功率谱归一化的总振幅，可以测量到|varepsilon| 0.35（r/0.05）^{-0.6}。
Large scale vector modes and the first CMB temperature multipoles
最近的观测指出了宇宙微波背景（CMB）中某些多极（小$\ell $）的各种异常。在本文中，证明了这些异常的一些可以解释的框架内修改的协调模型，其中，有一个适当的分布的矢量扰动非常大的空间尺度。矢量模态与无发散（涡旋）速度场有关。在这里，这些模式的产生没有详细研究（它可以做“后验”）;相反，我们直接寻找这些矢量模式的分布，导致第二和第三多极子和平面八极子的对齐。一个一般的三维（3D）叠加矢量扰动不产生任何对齐，但我们已经发现，而一般的二维叠加导致类似于所观察到的异常;在这些2D情况下，角速度在扩展区域的任何点处具有相同的方向，此外，该速度在与其正交的所有平面中具有相同的分布。差动旋转可以被看作是特殊情况，其中，角速度仅取决于到旋转轴的距离。我们的研究结果强烈表明，具有非常大的空间尺度的标量和矢量模式的适当的混合物可以解释所观察到的CMB异常。
The Planet Collaboration: Probing Lensing Anomalies
探测透镜异常网络（英语：Probing Lensing Anomalies NETwork，缩写：PLANET）是一个全球性的天文学家合作项目，利用欧洲、南非和澳大利亚的半专用望远镜对正在进行的银河系微透镜事件进行连续、快速和精确的多波段CCD光度监测。除了提供关于银河系微透镜的性质、分布和运动学的重要额外信息外，行星测光还针对从银河系透镜探测围绕几个天文单位运行的木星质量行星进行了优化。最终的PLANET数据库预计将包含数百颗变星，每小时采样一次，精度为1-5%。
Probing the Epoch of Early Baryonic Infall Through 21cm Fluctuations
在宇宙重组之后，原始氢气与宇宙微波背景（CMB）脱钩，落入暗物质的引力势阱中。中性氢由于其对CMB红移21厘米的吸收，在亮度波动的图案上留下了声学振荡的印记。与探测宇宙复合功率谱的CMB温度涨落不同，我们发现，在z ~ 20-200处的21 cm涨落的观测可以测量四个独立的涨落模式（第五个模式需要非常高的精度），从而提供了一个独特的探测宇宙的几何形状和组成。
Oxygen pumping II: Probing the Inhomogeneous Metal Enrichment at the Epoch of Reionization with High Frequency CMB Observations
在再电离阶段，当高红移星系际介质（IGM）富集金属时，OI的63.2 μ m精细结构线被~ 1300 AA软紫外背景泵浦，并在宇宙微波背景（CMB）中引入光谱畸变。在这里，我们使用一个玩具模型的空间分布的中性氧，假设金属泡周围的暗物质晕，并计算这种扭曲的波动，和角功率谱它印记的CMB。我们讨论的功率谱的依赖性的速度的风污染的IGM与金属，产生这些风的晕的最小质量，和宇宙时代时，OI泵发生。我们发现，虽然CMB失真的聚类信号是弱的δ y_{rms} ~ 10^{-7}（大致对应于几个nK的温度各向异性），它可能是可达到的深集成与高灵敏度红外探测器。即使没有探测，这些仪器也应该能够对IGM的重元素富集历史进行有用的限制。
Probing CMB Non-Gaussianity Using Local Curvature
平滑宇宙微波背景（CMB）起伏图的像元可以根据它们在"山“、”湖“和"鞍”区域的局部曲率进行分类。在高斯的情况下，每种像素所占据的分数区域可以被解析地计算为作为波动功率谱的阈值和矩的函数的偏移集的家庭。通过将这些新的统计量应用于Bouchet等人（2001）提出的假设混合模型，我们展示了如何使用这些函数的形状来精确地约束数据中的非高斯性水平。根据我们的简单测试，只有一张12.5 × 12.5 deg^2的地图，普朗克应该能够以高显著性检测到温度标准差（rms）为10%（C_1为5%）的非高斯水平，而对于温度为30%左右（C_1为15%）的非高斯水平的MAP，边缘检测是可能的。
Probing the last scattering surface through the recent and future CMB observations
通过研究最后一个散射面的位置和宽度的相关变化，我们约束了氢复合的扩展（延迟和加速）模型。使用最近的CMB和SDSS数据，我们发现，最近的数据约束有利于加速重组模型，虽然其他模型（标准，延迟重组）不排除在1- $σ$的置信水平。如果加速复合确实发生在我们的早期宇宙中，那么小尺度上的重子成团很可能是加速复合的原因。通过比较重子云模型和最佳拟合加速复合模型的电离历史，我们发现我们的早期宇宙中有一部分重子欠密度。我们对普朗克数据约束进行了预测，结果表明，如果我们早期宇宙中的重组以$ε_α\sim-0.01$或更低的速度进行，并且剩余前景和系统效应可以忽略不计，我们就可以排除标准或延迟重组模型。
Probing the Early Universe with the S-Z Effect
宇宙微波背景辐射（CMBR）为研究早期宇宙的演化提供了重要线索。在这篇《科学视角》中，乔伊和卡尔斯特罗姆讨论了CMBR的一个特征，即Sunyaev-Zel'dovich效应，它可以用来确定星系团的丰度和演化，从而限制关键的宇宙学参数，如宇宙的物质密度和膨胀率。
Probing the dark side: Constraints on the dark energy equation of state from CMB, large scale structure and Type Ia supernovae
本文用几组宇宙学数据重新分析了暗能量状态方程参数w_Q = P/ρ的约束条件，并放宽了通常的约束条件w_Q >-1。结合宇宙微波背景辐射、大尺度结构和Ia型超新星数据，我们发现了一个非平凡的w_Q下界。在95.4%的置信度下，我们发现，假设宇宙的几何形状是平坦的，-2.68 < w_Q-1的界限< -0.78 if w_Q is taken to be a completely free parameter. Reassuringly we also find that the constraint w_Q >不会显著地偏离w_Q的整体允许区域。当施加此约束时，95.4%置信界限为-1 < w_Q <-0.71。此外，一个纯宇宙学常数（w = -1）是所有可用数据的极好拟合。基于对未来普朗克CMB实验、SNAP和SNfactory超新星实验数据的模拟，我们估计在未来将w_Q限制在5%的水平是可能的。
Local Voids as the Origin of Large-angle Cosmic Microwave Background Anomalies I
我们探讨了在红移z~1处由于膨胀的均匀局域空洞而引起的宇宙微波背景中的大角尺度温度各向异性。一个半径为3*10^2 h^{-1}Mpc，密度对比度为-0.3的补偿球对称均匀尘埃填充空洞可以被观察到为一个温度各向异性为-1 10 ^{-5}的冷点，周围环绕着一个稍热的环。我们发现，一对这些圆形的冷点分开约50度可以解释的八极球的平面性和四极和八极球之间的排列在宇宙微波背景（CMB）各向异性。银河系南半球的冷点在~3sigma水平上是异常的，可以用z~1处的大空洞来解释。在大角度CMB功率中观察到的南北不对称性可以归因于这些局部空隙在两个半球之间的不对称分布。低四极子的统计意义进一步降低在这种解释的大角度尺度CMB异常。
Probing the Largest Cosmological Scales with the CMB-Velocity Correlation
宇宙微波背景与大尺度结构之间的互相关是在最大物理尺度上研究暗能量和引力的有力工具。我们介绍了一种新的估计，CMB速度相关性，有他的大部分权力在大尺度上，并在低红移，提供高达两个更高的信噪比的因素比最近检测到的CMB-暗物质密度相关性预期从集成的萨克斯-沃尔夫效应。我们建议使用从Ia型超新星和动力学Sunyaev-Zeldovich星团调查测量的奇特速度的组合来揭示这个信号，并预测未来调查可以实现的暗能量约束。我们强调，低红移特有的速度测量应利用互补的更深的大尺度结构调查的精密宇宙学。
Probing the Friedmann equation during recombination with future CMB experiments
我们表明，通过结合测量的温度和偏振各向异性的宇宙微波背景（CMB），未来的实验将严格限制宇宙的膨胀率在重组。膨胀率的变化改变了氢的复合方式，改变了声峰的形状和CMB极化的水平。拟议的测试在精神上类似于大爆炸核合成过程中产生的轻元素丰度的检查，它构成了一种研究可能偏离标准重组的方法。为了简单起见，我们通过改变引力常量$G$来参数化弗里德曼方程的变化。对温度功率谱的主要影响是小角度尺度上的声学峰的阻尼程度的变化。这种影响可以通过改变原始功率谱的形状来补偿。我们表明，这种膨胀率和原始光谱之间的简并可以通过测量CMB偏振被打破。特别是，我们表明，MAP卫星可以获得一个约束的膨胀率$H$重组过程中的$δH/H \simeq 0.09$或$δG/G \simeq 0.18$观察四年后，而普朗克可以获得$δH/H \leq 0.014$或$δG/G \leq 0.028$在两年内，即使在允许进一步的自由度的形状的原始波动的功率谱。
Probing dark energy with the CMB: projected constraints from WMAP and Planck
我们调查的准确性，即将到来的空间为基础的宇宙微波背景（CMB）的温度和偏振各向异性的观测约束的暗能量密度参数$\Oq$和状态方程$\wq=p_{\rm Q}/ρ_{\rm Q}$。尽管参数之间存在简并性，但WMAP和普朗克等高精度观测有可能提供有关暗能量性质的有趣信息。此外，我们表明，施加一个平坦的宇宙约束，使之有可能获得严格的限制空间的暗能量参数，甚至从CMB单独。
Probing the Origins of Voids in the Distribution of Galaxies
如果我们今天在星系分布中看到的空洞是在重组时存在的，它们将在宇宙微波背景（CMB）上留下印记。另一方面，如果这些空隙形成得晚得多，它们对CMB的影响将是可以忽略的，并且在当前一代的实验中不会观察到。在2004年澳大利亚天文学会年度科学会议上发表的这篇论文中，我们讨论了我们正在进行的对原始起源空洞的调查。我们表明，如果在冷暗物质分布的空隙存在的去耦的时代，他们可以显着的宇宙背景成像仪（CBI）深场检测到的小尺度上的CMB功率的明显上升。在这里，我们提出了我们的改进的方法来预测原始的空隙对CMB的影响，我们把一个空的冷暗物质（CDM）分布采用玻尔兹曼求解器作为一个外部源。我们改进的预测包括一个宇宙学常数（λ）和声学振荡产生的空隙在早期的影响。我们发现，在最后一个散射表面上具有相对较大空隙的模型预测了爱因斯坦-德西特背景宇宙学中太多的CMB功率，但可能与当前在Lambda-CDM宇宙中的CMB观测结果一致。
CMB Alignment in Multi-Connected Universes
宇宙微波背景（CMB）各向异性的低多极子分别具有四极和八极的排列以及某些多极子的极端平面性或极端球性等奇异性质。本文研究了几种多连通空间形式的CMB各向异性与最大角动量色散和Maxwell多极矢量的关系，以解决这类空间能否解释CMB中的低多极异常的问题。
Probing the Universe After Cosmological Recombination Through the Effect of Neutral Lithium on the Microwave Background Anisotropies
我表明，中性锂强烈耦合到宇宙微波背景（CMB）通过其6708 A共振跃迁后，它在z~500复合。在<335微米的观测波长处，CMB各向异性显著改变，因为中性锂的共振散射的光学深度是相当大的，约为0.5。散射将抑制原始的各向异性，但将在CMB温度和亚度尺度（l>100）上的偏振中产生强的新的各向异性。在这个光谱范围内的不同波长的观测可以探测早期宇宙的不同薄片。前景远红外源连续辐射贡献的各向异性噪声可以通过在稍微不同的波长处减去图来去除。对上述效应的检测可用于研究z<500时的结构，并限制锂的原始丰度和复合历史。
Probing the Universe on Gigaparsec Scales with Remote Cosmic Microwave Background Quadrupole Measurements
宇宙微波背景（CMB）辐射在星系团中的散射会产生一个偏振信号，该偏振信号与星系团位置和回望时刻的CMB四极各向异性成正比。对这种远程四极测量的调查提供了关于大尺度宇宙学扰动的信息。本文提出了一种计算球谐空间中四极子遥测的关联函数的形式。独立模式探测单红移和体积有限的调查的数量，以及这些模式探测的长度尺度。在稀疏覆盖大面积天空的远程四极杆测量中，最大尺度模式探测与四极杆相同的长度尺度，但具有窄得多的傅立叶空间窗口函数。最大尺度的模式与本地CMB显着相关，但即使当这种相关性被投影出最大的剩余模式探测千兆秒差距尺度（相当于CMB在l=2-10）与窄窗口函数。这些模式可以提供洞察大尺度CMB各向异性的可能异常。在固定的红移下，这样的测量数据在球上形成了一个E型自旋2场，达到了一个很好的近似值;几乎不存在B模将为系统误差提供一个有价值的检查。一项调查，只有少数的低红移集群允许一个独立的重建的五个系数的本地CMB四极，提供了一个测试污染的WMAP四极。这里提出的形式主义也适用于分析小尺度的调查，以探索后期集成的萨克斯-沃尔夫效应，从而暗能量的属性
Probing the power spectrum bend with recent CMB data
利用Boomerang和MAXIMA实验获得的新的宇宙微波背景（CMB）数据，对原始涨落谱P（k）进行了约束。我们的研究是基于慢卷暴胀模型，我们认为一个运行的光谱指数的可能性。具体地说，我们将功率谱P（k）扩展到ln（k）中的二阶，从而允许功率谱在k空间中“弯曲”。我们表明，允许的功率谱弯曲擦除的能力，目前的数据来测量张量标量扰动比。此外，如果原始重子密度Ω_b h^2与大爆炸核合成（BBN）中发现的一样低，则数据支持功率谱的负弯曲，对应于在k=0.004 Mpc^-1的标度附近功率谱中的类似凸点的特征。
Cosmic complementarity: probing the acceleration of the Universe
我们评估欧米茄和λ可以通过结合各种类型的即将到来的实验测量的准确性。有用的表达式Fisher信息矩阵推导出经典的宇宙学测试，涉及光度（如，SN Ia），角的大小，年龄和数量计数。这些几何探针被发现是相当互补的，彼此和推断从集群丰度和宇宙微波背景（CMB）。例如，Ia超新星和宇宙微波背景辐射的联合分析与对任一数据集的单独分析相比，误差线减少了大约一个数量级。
Local Voids as the Origin of Large-angle Cosmic Microwave Background Anomalies: The Effect of a Cosmological Constant
在具有宇宙学常数的平坦Friedmann-Robertson-Walker宇宙中，研究了由均匀的局部尘埃空洞引起的宇宙微波背景辐射的大角度尺度温度各向异性.与Einstein-de Sitter背景下的等效尘埃填充空洞模型相比，由于二阶效应增强了线性积分的Sachs-Wolfe（ISW）效应，补偿后的渐近膨胀局域空洞的各向异性可以更大.然而，对于膨胀足够快于壁的渐近速度的局部空隙，二阶效应可以抑制由于线性ISW效应引起的波动。一对半径为（2-3）*10^2 ~h^{-1} Mpc、物质密度对比度为~-0.3的准线性补偿渐近局域空洞可以作为冷点被观测到，其温度各向异性Δ T/T~O为（10^{-5}），这可能有助于解释所观测到的大角度CMB异常。我们预测，相关的各向异性在当地的哈勃常数的方向的空隙可能是几个百分点大。
Probing neutrino masses with CMB lensing extraction
我们评估未来的宇宙微波背景（CMB）实验的能力，测量功率谱的大尺度结构使用二次估计的弱透镜偏转场。计算了BICEP、QUaD、BRAIN、ClOVER和PLANCK等CMB实验对当前中微子振荡数据所指示的非零总中微子质量M_nu的灵敏度。我们发现，这些实验极大地受益于透镜提取技术，提高他们的一个西格玛灵敏度M_nu的四个因素。普朗克和SAMPAN小型卫星项目的数据结合起来将导致sigma（M_nu）= 0.1 eV，而小到sigma（M_nu）= 0.035 eV的数值是在基于带有被动冷却3-4米孔径望远镜的测辐射热计的空间飞行任务的范围之内，这是目前正在研究的最雄心勃勃的项目的代表。我们表明，我们的研究结果是强大的，不仅考虑到可能的困难，从主CMB信号减去天体物理前景，但最小的宇宙学模型（λ混合暗物质）是广义的，以包括一个可能的标量倾斜运行，一个恒定的状态方程参数的暗能量和/或额外的相对论自由度。
Probing dark energy perturbations: the dark energy equation of state and speed of sound as measured by WMAP
我们回顾了在宇宙中有一个非平凡的物质成分的影响，并通过物质功率谱和ISW效应检测这样一个组件的潜力。我们采用唯象的方法，把神秘的暗能量看作是一种宇宙流体。因此，它的状态方程和它的声速完全表征了它，直到线性级。尽管物态方程在文献中得到了广泛的研究，但对声速的研究却很少。它的观测结果主要来自于暗物质的大尺度扰动模式（k < 0.01 h.Mpc^{-1}）。由于这些模式几乎没有探测到大尺度星系调查，我们调查是否联合约束，可以放置在这两个数量使用最近的CMB波动测量WMAP以及最近测量的CMB大尺度结构互相关。我们发现仅从CMB单独检测到声速的试验性1 $sigma$，在此低显著性水平下，c_{s} ^{2}<0.04。此外，目前的不确定性偏差的物质功率谱排除任何限制被放置使用的交叉相关的CMB与NVSS无线电调查。然而，我们相信，在不久的将来，通过改进测量尺度和深度来改善偏差将提高探测声速的希望。
CMB Anomalies from Relic Anisotropy
对宇宙微波背景的分析大多依赖于统计各向同性的假设。然而，鉴于最近的一些证据指向各向同性，例如在大尺度上观察到的不同多极子的排列，值得根据越来越多的可用数据来测试这一假设。作为枢轴模型，我们假设原始扰动的谱也取决于它们的方向性（而不是像标准情况那样仅仅取决于它们的动量的大小）。我们显式计算的温度各向异性的相关矩阵在两个空间方向之间的残余各向同性的简单情况下。作为一个具体的例子，我们考虑一个不同的初始膨胀率沿一个方向，以及随后的各向同性发生在通货膨胀。根据暴胀的程度，这可能导致在最大的可观测尺度上破坏统计各向同性。
Primordial Nucleosynthesis with CMB Inputs: Probing the Early Universe and Light Element Astrophysics
宇宙微波背景（CMB）对重子-光子比$η\propto Ω_{\rm baryon} h^2$的测定将从（标准）大爆炸核合成（BBN）计算中删除最后一个自由参数。这将使BBN成为早期宇宙物理学的更敏锐的探测器，例如，大大改进了BBN对轻中微子种类$N_{ν,eff}$的有效数量的测量。我们展示了如何CMB可以提高这一限制，目前的轻元素数据。此外，通过使用其他元素，特别是氘，将有可能独立于\he 4来限制$N_{ν,eff}$;这将允许更严格的限制和系统学测试。例如，如果$η\sim 6.0\times 10^{-10}$为$η$，则3%的$η$测量值与10%（3%）的原始D/H测量值一起可以测量$N_{ν,eff}$至$σ_{95%}(N_ν) = 1.8$（1.0）的95%置信水平。如果采用标准模型值$N_{ν,eff}=3$，则可以使用CMB的$η$（及其不确定性）对原始丰度进行准确预测。这些决定可以反过来成为关键的投入，在核合成历史（化学演化）的星系，从而对这些模型的约束。
Probing cosmological parameters with the CMB: Forecasts from full Monte Carlo simulations
费舍尔矩阵形式主义在最近的时间已经成为标准的方法来预测精度与各种宇宙学参数可以提取未来的数据。这种方法是快速的，并且当各个参数似然近似于高斯分布时，通常返回参数误差的准确估计。然而，在高斯性不被尊重的地方（例如，由于强参数退化），Fisher矩阵形式主义失去了它的可靠性。在本文中，我们比较了Fisher矩阵方法的结果与那些从蒙特卡罗模拟。后一种方法是基于公开可用的CosmoMC代码，但使用的数据集的合成实现，预计未来的实验。我们专注于前瞻性的宇宙微波背景（CMB）数据从普朗克卫星，有或没有CMB透镜信息，其影响的最小宇宙学场景与8个参数和扩展模型与11个参数。我们发现，在许多情况下，从Fisher矩阵和蒙特卡洛方法的预测灵敏度显着不同，特别是在模型中有许多参数。对中微子质量和暗物质分数的敏感性特别容易受到变化的影响。
CMBPol Mission Concept Study: Probing Inflation with CMB Polarization
我们总结了精确的宇宙微波背景（CMB）偏振测量作为暴胀物理探测器的效用。我们专注于使用CMB测量来区分各种通货膨胀机制的前景。特别是，原始B模式偏振的检测将证明暴胀发生在非常高的能量尺度上，并且暴胀子在场空间中穿过超普朗克距离。我们解释了如何这样的检测或约束将照亮物理学方面的普朗克尺度。此外，CMB测量可以限制原始波动的尺度依赖性和非高斯性，并限制显着的等曲率贡献的可能性。每一个这样的限制都提供了关于潜在通货膨胀动态的关键信息。最后，我们量化这些考虑提出预测未来的卫星实验的通货膨胀参数的敏感性。
Probing neutrino decays with the cosmic microwave background
我们详细研究了利用宇宙微波背景辐射（CMBR）数据约束中微子衰变的可能性。我们考虑了两种一般的衰变：ν_H -> ν_L_bar和ν_H -> ν_L_bar。为了解释可能的相对论性衰变，我们求解了动量依赖的玻尔兹曼方程。这样做，我们估计，任何质量m > 1 eV的中微子衰变之前，现在应该是可检测的未来的CMBR数据。将这个结果与其他稳定中微子的结果结合起来，任何1 eV量级的中微子质量都应该是可探测的。
Probing Dark Energy with Supernovae: Exploiting Complementarity with the Cosmic Microwave Background
未来十年，宇宙学和粒子物理学的一个主要目标将是揭开推动宇宙加速膨胀的暗能量的本质。特别是，确定状态方程的暗能量，w等效p/rho，其时间变化，dw/dz，将是至关重要的发展理论理解的新物理现象背后。Ia型超新星（SNe）和宇宙微波背景辐射（CMB）的各向异性对暗能量状态方程都很敏感。SNe单独可以以一定的精度确定w（z），而CMB各向异性单独不能，因为物质密度Omega_M和w之间有很强的简并。然而，我们表明，普朗克CMB任务可以显着提高深SNe调查的权力，以探测W，特别是dw/dz。由于CMB约束在Omega_M-w平面上几乎与SNe约束正交，因此对于约束w（z），普朗克比精确确定Omega_M更有用。我们讨论了CMB/SNe互补性如何影响超新星调查的红移分布的策略，以确定w（z），并得出结论，一个精心设计的样本应该包括大量的超新星红移z ~ 2。
Unveiling Hidden Patterns in CMB Anisotropy Maps
Bianchi VII_h模型最近被提出来解释WMAP观测到的CMB各向异性的潜在异常。我们调查违反统计各向同性由于嵌入Bianchi VII_h模板在CMB各向异性地图，以确定是否存在一个隐藏的Bianchi模板在WMAP数据中是一致的，与以前的零检测的双极功率谱在WMAP的第一年地图。我们认为，虽然纠正的WMAP地图的比安奇模板可以解释一些功能的WMAP数据，它可能会导致其他异常，如首选的方向，导致可检测水平的违反统计各向同性的比安奇校正的地图。我们计算了嵌入背景CMB各向异性图中的低密度Bianchi VII_h模型的双极功率谱，其功率谱在最近的文献中已经显示为最适合第一年WMAP数据。通过检验这些图的统计各向同性，我们对Bianchi VII_h模型中的剪切参数提出了一个限制：{σ/H}_0 < 2.77E-10（99%CL）。
Correlating anomalies of the microwave sky: The Good, the Evil and the Axis
在最大的角尺度上，宇宙微波背景（CMB）的最新测量证实了许多意想不到的特征的存在。其中包括四极和八极相互之间的异常排列，以及在大于60度的尺度上顽固地缺乏角度相关。我们寻找这两种现象之间的相关性，并证明它们的存在。蒙特卡罗似然分析证实了先前的研究，并表明这两种异常的联合似然与最佳拟合的Lambda冷暗物质模型在>99.95% C. L.时不相容。与此同时，在微波天空中确定的一个假定的特殊轴（"邪恶轴“）要求在原始标准通货膨胀的基础上对多极功率作出额外的贡献。我们发现，在CMB的首选轴的概念是误导和不一致的威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的三年数据。相反，数据需要一个首选平面，因此轴正好是该平面的法线方向。该平面内的旋转对称性与观测结果不一致，并在高置信度下被排除。
The significance of the largest scale CMB fluctuations in WMAP
我们调查异常报告的宇宙微波背景地图从威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）卫星在非常大的角尺度，并讨论可能的解释。三个独立的异常涉及四极和八极：1。宇宙四极子本身在1/20的水平上是异常的，因为它很低（WMAP团队测量的切割天空四极子更惊人地低，显然是由于我们银河系方向的巧合，没有宇宙学意义）; 2.宇宙八极本身在1/20的水平上是异常的，因为它非常平坦; 3.四极和八极之间的排列在60分之一的水平上是反常的。虽然所有三个发生的先验机会是1/24000，众多的替代异常之一，可以寻找稀释的意义，这样一个后验统计。在最简单的小宇宙模型中，宇宙具有环形拓扑结构，其中一个小维度的数量级为视界尺度的一半，朝向室女座的方向，可以解释上述三个项目。然而，我们使用两个拓扑检验排除了这个模型：S-统计量和匹配圆检验。
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