Constraints on Non-Standard Recombination from Recent CMB Observations
我们研究了宇宙微波背景对宇宙复合历史变化的约束。我们使用一个非常普遍的扩展标准模型的复合特征的两个参数，a和b，乘以总的重组率和电离和结合能的氢分别。我们利用WMAP温度和TE互相关数据，以及ACBAR和CBI的较小尺度的温度数据，对这些参数进行约束。给出数据最佳拟合的重组历史的范围是-0.6 < log（a）< 0.5和0.85 < b < 1.15，形成从低a/高b到高a/低b的对角区域。在68%的置信度下，我们发现z_rec = 1055 +- 25和δz = 198 +- 5的复合模型范围能够最好地再现所观察到的CMB功率谱。标准重组为数据提供了可接受的拟合;虽然仍有非标准重组的空间，但允许的变化很小。
2004-04-14 astro-ph
Cosmic Microwave Weak lensing data as a test for the dark universe
结合WMAP三年和ACBAR宇宙微波各向异性角功率谱的分析，给出了引力透镜>3 σ的证据。这个信号可以为宇宙学提供一个相关的测试。在根据新的WMAP 5年数据评估和确认探测的统计显著性之后，我们约束了一个新的参数A_L，该参数缩放透镜势，使得A_L=0对应于未透镜化，而A_L=1是预期的透镜化结果。我们从WMAP 5 +ACBAR中发现了一个2.5 σ的指示，表明透镜效应的贡献大于预期，在95%置信度下A_L=3.1_{-1.5}^{+1.8}。结果是稳定的假设下，不同的模板为一个额外的Sunyaev-Zel'dovich前景组件或包括一个额外的背景宇宙弦。我们发现与其他宇宙学参数的相关性可以忽略不计，例如，大质量中微子的能量密度。虽然可能存在未知的系统，但暗能量或修改的重力模型可能是功率谱过于平滑的原因。在不久的将来，最值得注意的是来自普朗克卫星任务的数据，将仔细研究这种有趣的可能性。
2008-03-17 astro-ph gr-qc hep-ph
Point-Source Power in 3 Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe Data
使用一组多频交叉谱计算从3年的WMAP天空图，我们适合的未解决的点源的贡献。对于白噪声功率谱，我们发现Q波段振幅A=0.011 +/- 0.001 μ K^2 sr（天线温度），明显小于WMAP版本中用于校正谱的值0.017 +/- 0.002 μ K^2 sr。以这种方式修改点源校正在很大程度上解决了Eriksen等人发现的WMAP V波段和W波段功率谱之间的差异。校正由于次优似然近似导致的低-l功率过剩的共同添加的WMAP频谱-也由Eriksen等人报道-以及由于过度减影点源而导致的高l功率亏损--在这封信中提出--我们发现宇宙学参数的净效应是n_s向更大值的0.7 σ移动。对于WMAP，BOOMERANG和ACBAR数据的组合，我们发现n_s=0.969 +/- 0.016，将n_s不等于1的显著性从~2.7 sigma降低到~2.0 sigma。
2007-01-25 astro-ph
Delayed Recombination and Cosmic Parameters
目前的宇宙学约束来自宇宙微波背景（CMB）的各向异性通常是假设一个标准的复合方案，但额外的共振和电离辐射源可以延迟复合，改变宇宙电离的历史和宇宙学推论从CMB数据。我们表明，最近的观测CMB各向异性，从威尔金森微波各向异性探测器卫星任务5年调查（WMAP 5）和ACBAR实验，额外的共振辐射几乎退化的光谱指数，n_s的变化，并有显着的影响，对哈勃常数，宇宙年龄，曲率和中微子质量的上限约束的不确定性。当考虑修改的重组方案时，重组的红移被约束为z_*=1078 \pm 11，测量中的不确定性比标准重组假设下获得的不确定性弱一个数量级，而对移位参数的约束被移位1-sigma，R=1.734 \pm 0.028。虽然延迟重组限制了从WMAP卫星参数估计的精度，我们证明，这不应该是未来的情况下，更小的角度尺度的测量，如普朗克卫星任务。
2008-07-09 astro-ph
First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Parameter Estimation Methodology
我们描述了我们的方法比较WMAP测量的宇宙微波背景（CMB）和其他补充数据集的理论模型。WMAP数据前所未有的质量，以及对宇宙学参数的严格限制，需要进行严格的分析，以便在建模中进行的近似不会导致显着的偏差。我们描述了我们使用的似然函数来表征微波背景天空的统计特性。我们概述了使用蒙特卡罗马尔可夫链来探索给定模型的数据的可能性，以确定最佳拟合的宇宙学参数及其不确定性。我们在WMAP数据中加入了I> 700的CMB CBI和ACBAR测量值、2dF星系红移巡天（2dFGRS）得到的z~0处的星系功率谱和Ly α森林测量的z~3处的物质功率谱。最后两组数据通过探测附近宇宙的物质功率谱来补充CMB测量。结合CMB和2dFGRS要求我们在我们的分析中包括一个模型的星系偏差，红移扭曲，和非线性增长的结构。我们展示了模型和数据中的统计和系统不确定性如何通过完整的分析传播。
2003-08-14 astro-ph
First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Determination of Cosmological Parameters
WMAP的精确数据使宇宙学模型的精确测试成为可能。我们发现，新兴的宇宙学标准模型，一个平坦的拉姆达主导的宇宙播种近尺度不变的绝热高斯波动，符合WMAP数据。只有WMAP数据固定的参数，我们可以适合更精细的尺度CMB测量和大尺度结构的测量（星系巡天和莱曼α森林）。这个简单的模型也与许多其他天文测量结果相一致。然后，我们将模型参数与WMAP数据和其他更精细尺度的CMB实验相结合（ACBAR和CBI），2dFGRS测量和莱曼α森林数据，以找到模型的最佳拟合宇宙学参数：h=0.71+0.04-0.03，Omega_b h^2=0.0224+-0.0009，Omega_m h^2=0.135+0.008-0.009，τ =0.17+-0.06，n_s（0.05/Mpc）=0.93+-0.03，σ_8 =0.84+-0.04。WMAP对τ =0.17+-0.04的最佳测定直接来自TE数据，而不是来自该模型拟合，但它们是一致的。这些参数意味着宇宙的年龄是13.7+-0.2 Gyr。数据有利于但不需要缓慢变化的光谱指数。通过将WMAP数据与其他天文数据集相结合，我们限定了宇宙的几何结构，即Omega_tot = 1.02 +- 0.02，暗能量的状态方程w < -0.78（假设w >= -1，95%置信限），以及稳定中微子的能量密度，即Omega_nu h ^2 < 0.0076（95%置信限）。…
2003-06-17 astro-ph
The Cosmic Microwave Background and Inflation Parameters
本文综述了利用WMAP-1 year、Boomerang、CBI、Acbar和其他CMB数据确定与暴胀相关的宇宙参数的现状。总结了管道中的基本步骤，这些步骤从原始数据中确定了这些估计的带宽。我们预测的精度是如何可能提高更多年的WMAP结合未来的地面实验和普朗克。我们解决目前的数据是否表明强烈打破均匀加速通过相对较小的区域的膨胀子潜在的CMB探针，表现在备受讨论的运行光谱指数或更激进的制动/打破的情况。虽然目前的数据中出现了一些微弱的“异常”，但统计上并不存在这种情况。然而，提高精度，在高多极端和极化测量，将显着削减电流自由。
2004-06-07 astro-ph
Model-Independent Reconstruction of the Primordial Power Spectrum from WMAP Data
从宇宙学数据中以一种模型独立的方式重建原始功率谱的形状是对通常关于早期宇宙物理学假设的一种有用的一致性检查。它也是我们在暴胀时代了解未知物理学的主要窗口。使用幂律形式的原始功率谱$P_{in}(k)$和约束的标量谱指数和它的运行，\cite{Peiris03}发现，第一年的WMAP数据似乎表明一个首选的尺度在$P_{in}(k)$。我们使用两种互补的方法：\cite{pia1}的小波带功率方法和\cite{Wang99}的顶帽分仓方法，从CMB数据单独（WMAP，CBI和ACBAR）或从CMB数据连同大尺度结构数据（2dFGRS和PCSZ）重建$P_{in}(k)$作为一个自由函数。重建的$P_{in}(k)$的形状与标度不变性一致，尽管它允许在$k \sim 0.01$ Mpc $^{-1}$处的优选标度的一些指示。虽然与WMAP团队发现的标量谱指数运行的可能证据一致，但我们的结果强调需要对宇宙学参数（特别是哈勃常数）进行更严格和独立的约束，以便更明确地约束$P_{in}(k)$与标度不变性的偏差，而不对暴胀模型进行假设。
2003-08-19 astro-ph hep-ph
Constraints on isocurvature models from the WMAP first-year data
我们调查所施加的约束的第一年WMAP CMB数据扩展到更高的多极数据从ACBAR，BOOMERANG，CBI和VSA和LSS数据从2dF星系红移调查的原始等曲率模式的可能振幅。假设宇宙是平坦的，具有CDM和λ，并考虑重子、CDM（CI）、中微子密度（NID）和速度（NIV）等曲率模。对所允许的等曲率贡献的约束建立从绝热模式和一个，两个，和三个等曲率模式的各种组合的数据，与允许的模间互相关。由于重子和CDM等曲率在观测上实际上是不可区分的，因此这些模式不被单独考虑。我们发现，当只增加一个单一的等曲率模式，目前的数据允许的等曲率分数高达13+-6，7 +-4，13 +-7%的绝热加上CI，NID和NIV模式，分别。当允许两个等曲率模式加上绝热模式和互相关时，对于CI+NID、CI+NIV和NID+NIV的组合，这些百分比分别上升到47 ± 16、34 ± 12和44 ± 12。最后，当所有三个isocurvature模式和互相关是允许的，允许isocurvature分数上升到57 ± 9%.The灵敏度的结果先验概率分布的选择进行了检查。
2004-07-15 astro-ph hep-ph
Primordial magnetic field and non-Gaussianity of the 1-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) data
统计各向同性和均匀的原始磁场引起的阿尔芬湍流导致了宇宙微波背景各向异性的关联。相关性具体地在球谐模a_{l-1,m}和a_{l+1,m}之间。在本文中，我们接近这个问题的相位分析的CMB地图来自WMAP数据集。利用循环统计和返回相位映射，我们研究了Alfven湍流在复合阶段引起的原始非高斯性的Δl=2的相位相关。我们的分析表明，这种特定的功能，从幂律阿尔芬湍流没有显着贡献的阶段的地图，不能成为原始的非高斯的CMB的来源。
2004-07-09 astro-ph
The impacts of dark matter particle annihilation on recombination and the anisotropies of the cosmic microwave background
宇宙的复合历史为限制暗物质粒子的湮灭提供了一个有用的工具。即使是宇宙黑暗时代湮灭的一小部分暗物质粒子也能提供足够的能量来影响重子气体的电离状态。虽然这种效应对于中性伴子来说太小了，但较轻的暗物质候选粒子，例如质量为1-100 MeV的，最近被提出来解释银河系中心观测到的过量正电子，可能会在宇宙微波背景（CMB）温度和极化各向异性上产生可观测到的差异。复合时代的湮灭主要影响小角尺度（大$\ell$）的CMB各向异性，与早期再电离的影响有明显不同。我们进行了多参数分析的CMB数据，包括两个WMAP的第一年和第三年的数据，和ACBAR，Boomerang，CBI，和VSA的数据。假设观测到的银河系中心区域多余的$e^+e^-$对是由暗物质湮灭产生的，并且湮灭中产生的相当大一部分能量在复合过程中沉积在重子气体中，我们用当前的数据集得到$M<8 \MeV$的暗物质质量极限为95。
2006-11-30 astro-ph hep-ph
The CMB Quadrupole depression produced by early fast-roll inflation: MCMC analysis of WMAP and SDSS data
一般来说，暴胀子的经典演化在慢滚状态之前有一个短暂的快滚阶段。快速滚动阶段导致曲率和张量扰动的纯吸引势（该势在慢速滚动中是纯排斥的）。这种吸引势降低了曲率谱和B模谱的CMB四极矩。一个新的宇宙学参数出现了：这个引力势的随动波数k_1特征标度。k_1恰好在从快转到慢转的过渡处退出视界。fastroll阶段通过传递函数D（k）动态地修改初始功率谱。我们通过求解暴胀子演化方程来计算D（k）。当k < k_1时，D（k）抑制了原始幂，并且具有标度性质D（k）= Psi（k/k_1），其中Psi（x）是通用函数。我们对包括快滚阶段的WMAP/SDSS数据进行MCMC分析，发现k_1 = 0.266/Gpc。四极模k_Q = 0.242/Gpc在k_1之前的1/10倍的水平处退出。我们比较fastroll适合适合与原始电源上的一个尖锐的较低的截止。对于TT、TE和EE模，Fastroll的拟合比锐截止的拟合稍好一些，而且，我们的拟合给出了r的非零下界，而对于其他宇宙学参数，我们基本上得到了LCDM模型的下界。在慢滚阶段之前k_Q离开视界的事实意味着暴胀过程中的总折叠数N_{tot}有一个上限。结合辐射主导时期的估计，我们得到N_{tot} ~ 66，边界62 < N_{tot} <82。我们用WMAP-5/ACBAR-2007/SDSS数据重复了分析，证实了整体情况。
2008-06-03 astro-ph gr-qc hep-ph
Effective number of neutrinos and baryon asymmetry from BBN and WMAP
我们使用威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的宇宙背景辐射（CBR）数据，辅以哈勃太空望远镜（HST）对哈勃常数的关键项目测量，对大爆炸核合成（BBN）和重组时期的相对论自由度和重子不对称性进行了限制，以及最新的氘丰度汇编和原始氦丰度测量。这些关键的宇宙学和粒子物理学参数的导出值之间的协议在这些广泛分离（在时间或红移）的时代是显着的。结合CBR和BBN数据，我们发现中微子有效数和重子不对称性（重子与光子数比η）的2σ范围分别为1.7-3.0和5.53-6.76 \times 10^{-10}。
2003-05-08 astro-ph hep-ph
Constraints on the time variation of the fine structure constant by the 5-year WMAP data
通过对5年WMAP宇宙微波背景资料的分析，得到了复合期精细结构常数相对于其当前值$Δα/α\equiv (α_{\mathrm{rec}} - α_{\mathrm{now}})/α_{\mathrm{now}}$随时间变化的约束条件。作为马尔可夫链蒙特卡罗分析的结果，它被发现，相反的分析基于以前的WMAP数据，$Δα/α=-0.0009$的平均值并没有显着变化，无论我们使用哈勃空间望远镜（HST）的哈勃参数的测量作为先验与否。$Δα/α$的95%置信区间为HST先验的$-0.028 < Δα/α< 0.026$和HST先验的$-0.050 < Δα/α< 0.042$。
2008-10-09 astro-ph gr-qc hep-th
The CMB Quadrupole in a Polarized Light
由COBE测量并经WMAP证实的宇宙微波背景（CMB）的低四极矩是近年来引起广泛讨论的一个问题。我们指出，众所周知的温度和偏振各向异性的CMB之间的相关性进一步限制了低多极各向异性数据。这种相关性源于这样一个事实：低多极极化信号源自相对较近的宇宙历史期间的自由电子所看到的宇宙微波背景四极。因此，大角度的温度各向异性的数据作出限制性预测的大角度的偏振各向异性，这主要取决于光学深度的电子散射后宇宙重组，τ。结果表明，如果当前大角度各向异性产生的宇宙学模型是正确的，并且COBE/WMAP数据没有受到非CMB信号的显著污染，那么在最大尺度上观测到的Cte振幅与τ =0.10的协调LCDM模型观测到的Ctt在99.8%的水平上是不一致的.使用τ =0.17，优选的WMAP模型独立值，差异在98.5%的水平。
2004-05-12 astro-ph
On Minimally-Parametric Primordial Power Spectrum Reconstruction and the Evidence for a Red Tilt
最新的宇宙学数据似乎表明一个显着的偏离尺度不变性的原始功率谱参数时，无论是由幂律或光谱指数与非零“运行”。这种偏差本身就成为一种强有力的工具，可以用来区分宇宙结构起源的理论，如暴胀模型。在这里，我们使用最小参数平滑样条技术来重建原始功率谱的形状。这种技术非常适合于搜索原始功率谱中的平滑特征，例如偏离尺度不变性或运行谱指数，尽管它会恢复具有高统计意义的尖锐特征。我们使用WMAP 3年的结果结合一套更高分辨率的CMB实验数据（包括最新的ACBAR 2008版本），以及SDSS和2dFGRS的大尺度结构数据。我们采用交叉验证来评估，使用数据本身，在原始功率谱与数据一致的最佳平滑量。这种最小参数重建支持的证据，幂律原始功率谱与红色倾斜，但不是从幂律功率谱的偏差。原始功率谱的平滑变化与其他宇宙学参数没有显著的退化。
2008-07-27 astro-ph
Revised Primordial Helium Abundance Based on New Atomic Data
根据He Ⅰ复合系数和H Ⅰ巴耳末线碰撞激发系数的新的原子物理学计算，结合河外贫金属H Ⅱ区的观测和光电离模型，我们导出了原始氦的丰度Y_p = 0.2477 +-0.0029。新的原子数据使我们先前测定的Yp增加了0.0086，这是一个非常显著的量。通过将我们的Yp结果与标准大爆炸核合成模型的预言相结合，我们发现重子-光子比η与阻尼Lyman-α系统中观测到的原初氘丰度值导出的η值以及WMAP观测得到的η值都非常吻合。
2007-06-04 astro-ph
