Testing dark matter with high-redshift supernovae
宇宙中的暗物质由宏观物体组成,如原始黑洞,可能会导致遥远物体的引力透镜。与透镜效应相关的放大率将导致标准烛光接收到的通量中的额外散射,而观测到的散射太小可能完全排除致密的暗物质。在这封信中,我们展示了如何在遥远的1a型超新星的通量散射可以用来区分模型与不透镜的宏观暗物质。如果系统误差得到控制,拟议的SNAP项目,在$0.1\ls z\ls 1.7$范围内的$\sim 2400$超新星,应该能够以99.9%的置信度识别模型。注意,这个检验与超新星平均光度随红移的任何演化无关。目前超新星宇宙学计划样本的差异并不排除致密透镜是暗物质:形式上他们支持这样的群体,但意义很低,从样本中移除一颗微弱的超新星推翻了结论。
2001-04-17 astro-ph
Accelerator Testing of the General Antiparticle Spectrometer, a Novel Approach to Indirect Dark Matter Detection
我们报告最近的加速器测试的原型通用反粒子谱仪(GAPS)。GAPS是一种利用中性伴子-中性伴子湮灭产生的反氘核进行间接暗物质研究的新方法。GAPS将这些反氘核捕获到目标中,随后形成奇异原子。这些奇异的原子随着能量精确定义的X射线和核湮灭的相关π介子信号的发射而衰变。这个特征是反氘核的独特特征。对日本KEK加速器反质子束中原型GAPS数据的初步分析证实了多X射线/π介子星拓扑结构,并表明X射线产额与先前的预期一致。此外,我们在利用固体而不是气体目标方面的成功代表了我们原始方法的显著简化,并通过减少目标区域的死质量提供了潜在的灵敏度增益。
2005-09-20 astro-ph
Accurate Determination of the Mass Distribution in Spiral Galaxies: II. Testing the Shape of Dark Halos
新的高分辨率CFHT Fabry-Perot数据,结合已发表的VLA 21 cm观测,用于确定NGC 3109和IC 2574的质量分布。多波长旋转曲线允许测试与信心不同的黑暗晕功能形式从伪等温球的一些流行的晕分布的N体模拟的动机。内对数斜率小于等于-1的密度分布很难与晚型螺线的旋转曲线相一致。修正的牛顿动力学(MOND)也被认为是一个潜在的解决方案,失踪的质量和测试相同的方式。新的更高分辨率的数据表明,MOND可以详细地再现IC 2574的旋转曲线,但证实它难以拟合NGC 3109的运动学。
2001-02-24 astro-ph
Testing and selection cosmological models with dark energy
用牛顿型动力系统描述了一大类加速宇宙学模型的动力学。模型的演化被简化为粒子在由尺度因子参数化的势阱中的运动。这个势函数可以从遥远的Ia型超新星数据中重建,并且许多以势表示的宇宙学模型与当前的观测数据非常一致。提出了在一类A)暗能量模型和B)基于FRW方程修正的简单模型中,利用信息准则克服这种简并性。Akaike(AIC)和Schwarz(BIC)信息准则推荐两类模型:体模和$Λ$ CDM模型。
2006-03-20 astro-ph
Arc Statistics in Triaxial Dark Matter Halos: Testing the Collisionless Cold Dark Matter Paradigm
星系团中透镜弧的统计数据是研究暗物质晕的非球性和内斜率的有力工具。我们发展了一种半解析方法来计算三轴暗物质晕中弧的数目。这结合了蒙特卡罗射线追踪模拟的透镜截面和宇宙学N体模拟评估的轴比的概率分布函数(PDF)。这种方法使人们能够将这两个不对称性的投影质量密度和伸长率沿视线分析,第一次在宇宙学透镜弧统计。正如预期的那样,三轴暗物质晕显着增加弧相对于球形模型的数量;差异超过一个数量级,而增强的值取决于密度分布的具体属性。然后,我们比较我们的理论预测与观察到的弧数从38个X射线选定的集群。与以前的说法相反,我们的三轴暗物质晕与内部密度分布ρ \propto r^{-1.5}在一个λ主导的冷暗物质(CDM)宇宙再现良好的观察。由于解释观测数据所需的中心质量浓度和三轴比(短轴与长轴比~0.5)与宇宙学N体模拟一致,因此我们的结果可以解释为在质量尺度上为无碰撞CDM范式提供强有力的支持。
2004-01-15 astro-ph
The dwarf galaxy DDO 47 as a dark matter laboratory: testing cusps hiding in triaxial halos
我们提出了一个分析的矮星系DDO 47的高分辨率HI数据,旨在测试的假设,暗晕三轴性可能会导致非圆运动的旋转曲线最适合的核心晕,即使暗物质晕本质上是尖的。这个假设可以用来调和标准λ CDM理论的预言与盘星系的自转曲线。DDO 47是检验这一假设的理想实例,因为它具有非常规则的速度场,其旋转曲线最好由岩心晕拟合,而NFW晕与数据不一致。我们通过高阶谐波项分析了速度场,以寻找所谓的非圆形运动的运动学特征,这些运动需要“隐藏”尖点:结果是,全球非圆形运动的水平为2-3 km/s,它们更可能与某种螺旋结构的存在有关,而不是与全球细长势(例如三轴晕)有关。这些非圆周运动远远不足以解释与Lambda CDM预测的差异。因此,我们的结论是,围绕矮星系DDO 47的暗物质晕是真正的核心,一个尖点不能被隐藏的非圆形运动。
2005-10-20 astro-ph
Testing Dark Energy with the Advanced Liquid-Mirror Probe of Asteroids, Cosmology and Astrophysics
小行星、宇宙学和天体物理学高级液体镜探测器(ALPACA)是一个拟议中的8米液体镜望远镜,测量南半球1000平方度的天空。这将是一个非常简单和便宜的望远镜,但仍然将提供一个强大的光学数据样本研究暗能量。大部分的宇宙学数据由夜间的、高信噪比的、多波段的Ia型超新星光变曲线组成。在三年运行结束时,ALPACA预计将收集100,000个SNe Ia,直到z~1。这将使我们能够减少目前影响标准蜡烛关系的系统性不确定性。该调查还将提供其他几个数据集,如探测物质功率谱中的重子声学振荡和剪切弱透镜测量。在这个初步的分析中,我们预测的限制暗能量参数从SN Ia和重子声学振荡。这两个数据集的结合将在最小先验假设下对暗能量参数提供竞争性约束。需要进一步的研究来解决弱透镜测量的准确性。
2006-03-30 astro-ph
Testing Theoretical Models for the Higher-Order Moments of Dark Halo Distribution
利用高分辨率N体模拟,我们检验了两种基于球形和椭球坍缩模型的CDM模型中暗物质晕分布高阶矩的理论模型。我们发现,一个理论模型的基础上,球形崩溃准确地描述了模拟计数-在-细胞的几个质量范围内的晕时刻。对于远小于$M^*$(密度场涨落均方根约为1的质量尺度)的暗晕,用椭球坍缩代替球形坍缩来定义暗晕的模型似乎不能改善晕分布的高阶矩的模型。这两个模型是特别准确的后代选择在高红移晕,因此是非常有用的解释星系的高阶矩。作为应用,我们用这个理论模型预测了在$z\approx 3$观测到的Lyman break星系的高阶矩及其在低红移处的后代。
2002-11-05 astro-ph
Testing the Dark Matter Interpretation of the DAMA/LIBRA Result with Super-Kamiokande
我们认为测试的暗物质的DAMA/天秤座信号的解释与超级神冈实验的前景。DAMA/LIBRA信号有利于低质量和高散射截面的暗物质。我们表明,这些特点意味着,进入DAMA/LIBRA事件率的散射截面确定的湮灭率探测超级神冈。来自超级神冈德贯穿事件的电流限制不会测试DAMA/LIBRA青睐的区域。然而,我们表明,即将进行的分析,包括完全包含事件的灵敏度从5至10 GeV的暗物质质量可能会证实DAMA/LIBRA信号。最后,我们考虑三个具体的暗物质候选者,中性伴子,无WIMP的暗物质,镜像暗物质,这说明了各种模型相关的假设进入我们的分析。
2009-03-10 astro-ph hep-ex hep-ph
Testing Dark Energy and Light Particles via Black Hole Evaporation at Colliders
我们表明,对撞机实验有可能排除轻标量场以及通用模型的修改后的重力作为暗能量的候选人。我们的机制使用黑洞辐射的光谱,同样可以很好地应用于确定光的自由度的数量。我们得到了大量标量粒子的灰体因子,并计算了总发射率。虽然大型强子对撞机(LHC)可能无法达到所需的精度,但测量是在下一代对撞机的范围内。
2005-01-20 astro-ph hep-ph hep-th
Testing cold dark matter with the low mass Tully-Fisher relation
小质量星系圆速度函数与小尺度物质功率谱有关。虽然这个函数在本星系群矮星中得到了很好的研究,但由于冲压压力和潮汐剥离,理论预测和观测测量很难对卫星星系进行。相比之下,孤立的矮星系受这些过程的影响较小,并且几乎总是有足够的21厘米辐射来跟踪它们的动力学。在这里,我们测试冷暗物质宇宙学使用孤立的低质量矮星系从SDSS测量21厘米的宽度。我们发现预测和观察到的孤立星系数密度之间的一致性下降到50公里/秒的圆周速度。我们的技术产生了一个独立的莱曼α森林功率谱的小尺度宇宙学的直接测试,但我们的样本是目前统计上不太强大:热暗物质粒子重于0.5千电子伏不能排除。我们主要的系统不确定性是SDSS的表面亮度极限。盲目的HI调查,如阿雷西博的ALCAFA调查,将发现大量孤立的低质量星系,并增加我们的约束力。我们还发现矮星系的Tully-Fisher关系是环境的强函数,重子分数只是质量的弱函数。这些结果表明,对于矮星系,气体损失是由外部,而不是内部,过程占主导地位。[删节]
2007-07-25 astro-ph
The dwarf galaxy DDO 47: testing cusps hiding in triaxial halos
我们提出的矮星系DDO 47的HI数据,旨在测试的假设,暗晕三轴性可能会导致非圆运动的旋转曲线最适合的核心晕,即使暗物质晕本质上是尖的。为了寻找所谓的“隐藏”尖点所需的非圆形运动,我们对速度场进行了谐波分解:在DDO 47中,非圆形运动在全球范围内处于2-3 km s $^{-1}$的水平,远远不足以使观测到的旋转曲线与$Λ$ CDM预测相一致。我们的结论是,围绕DDO 47的暗物质晕是真正的核心和尖点不能隐藏的非圆形运动。更多细节显示在Gentile等人(2006,ApJL in press,astro-ph/0506538)中。
2005-10-20 astro-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
How to simulate the Universe in a box? Testing modified gravity with a N-body simulation code
在本文中,我们提出了修改后的引力在暗物质部门的宇宙学模拟的初步结果。我们的研究结果显示了对标准冷暗物质宇宙学的改进。修正重力模型中低质量晕的丰度比常规理论更符合观测,而修正密度涨落功率谱与标准功率谱的差异较大,$Λ$ CDM功率谱小得足以使这两个模型在大尺度下观测上难以区分。
2008-07-05 astro-ph
Testing the reliability of weak lensing cluster detections
我们研究了三种不同的线性滤波器应用于弱透镜数据的暗物质晕检测的可靠性。我们利用多透镜平面近似下的光线追迹方法,通过一个大宇宙学模拟,构造了由红移0到2之间的大尺度结构实现的宇宙透镜。我们应用上面提到的滤波器来检测弱透镜信号中的峰值,并将它们与模拟中存在的暗物质晕的真实种群进行比较。我们确认了为抑制大尺度结构的污染而优化的过滤器的稳定性和性能。它可以可靠地探测质量超过几倍1 e13 Msun/h的暗物质晕,而虚假探测的分数低于~ 10%。对于红移为2的源,质量大于7 e13 Msun/h的晕有50%被探测到,在2 e14 Msun/h时达到完整。
2007-10-04 astro-ph
Testing the Dark Matter Hypothesis with Low Surface Brightness Galaxies and Other Evidence
旋涡星系质量差异的严重程度与盘中心表面亮度密切相关。表面亮度逐渐降低的星系具有更大的质量差异。没有其他参数(光度,大小,速度,形态)与质量亏损的大小有如此好的相关性。因此,低表面亮度盘的旋转曲线提供了一个独特的数据集,探测星系中的暗物质分布。质量差异从$R = 0$上很明显,给出了一个几乎直接的晕质量分布图。发光的质量是微不足道的。用暗物质来解释这些数据会带来麻烦的微调问题。不同的观测需要矛盾数量的暗物质。结构形成理论还远远不能解释这些观测结果。
1998-01-13 astro-ph gr-qc hep-ph
Testing dark energy beyond the cosmological constant barrier
虽然从理论上得到了很好的启发,但宇宙学常数\emph{barrier},即,暗能量的状态方程参数($ω_x \equiv p_x/ρ_x$)是$\geq -1$的强加似乎在从观测数据的统计分析确定参数中引入偏差。在这方面,已经提出了\emph{phantom}暗能量或\emph{superquintessence},其中放松了通常的强加$ω\geq -1$。在这里,我们研究可能的观测极限\emph{phantom}行为的暗能量从最近的距离估计的星系团的干涉测量的Sunyaev-Zel'dovich效应/X射线观测,Ia型超新星的数据和CMB测量。我们发现,有很多\emph{observationally}可接受的参数空间以外的$Λ$ \emph{barrier},从而打开的可能性,存在更多的奇异形式的能量在宇宙中。
2004-01-08 astro-ph gr-qc hep-th
Testing the Cosmological Constant as a Candidate for Dark Energy
在现有的和计划中的宇宙学观测的基础上,可能很难挑选出暗能量的最佳模型,因为许多不同的模型都可能导致类似的观测结果。然而,每一个特定的模型都可以被研究,要么发现与观测结果一致,要么排除。在这篇文章中,我们集中讨论了检验和排除最简单的、迄今为止最流行的暗能量模型的可能性,即广义相对论描述的具有正真空能量(宇宙学常数)的理论。我们评估的条件下,该模型可以排除由超新星/加速探测SNAP(超新星和弱透镜)和普朗克测量宇宙微波背景卫星的未来观测。
2003-12-08 astro-ph gr-qc hep-ph
Testing for a Super-Acceleration Phase of the Universe
我们提出了一种方法来探测暗能量的唯象性质,它不对暗能量的能量密度的演化作任何假设。我们用宇宙的超加速阶段的测试来验证这种方法,即,暗能量密度随着宇宙膨胀而增长的阶段。我们展示了如何通过结合SNIa(SNAP样)和CMB(普朗克)数据检测到这样的相位,而不对暗能量状态方程的演化或物质密度参数的值做任何假设。
2005-06-06 astro-ph hep-ph
Testing Alternative Theories of Dark Matter with the CMB
我们提出了一种方法来研究和限制修改的重力理论的暗物质使用CMB温度各向异性和偏振。我们假设这里所考虑的理论已经通过了大尺度结构的物质功率谱检验。满足这一要求,我们表明,修改后的重力理论可以指定的参数化的时间演化的暗物质密度对比度,这是完全由暗物质应力历史控制。我们计算如何与一个给定的参数化的应力历史影响的CMB观测值,和所涉及的物理效应的定性讨论补充数值例子。研究发现,在一般情况下,替代引力理论可以有效地约束的CMB温度和偏振谱。然而,也存在一些特殊的情况,即使使用CMB和物质功率谱观测,修正引力也不能从CDM模型中区分出来,它们也不能有效地受到扰动宇宙学中其他观测量的限制。我们的结果表明,如何应力特性的暗物质,这决定了密度扰动和引力势的演变,可以有效地调查使用一般的守恒方程,而不假设任何特定的理论引力理论在一个广泛的类。
2008-05-28 astro-ph gr-qc hep-ph
Testing SUGRA Models
简要回顾了利用精密电弱实验数据、Yukawa统一约束和暗物质实验约束检验SUGRA统一模型和一类弦模型的方法。详细讨论的模型包括mSUGRA,扩展的SUGRA模型与SO(10)大统一内的非普适性,和有效的理论与通用杂合弦框架内的模块不变软破缺。本文还讨论了双曲分支对对撞机实验中发现超对称性和直接探测实验中探测暗物质的意义。
2005-03-03 astro-ph hep-ph
Testing MeV dark matter with neutrino detectors
MeV粒子在不同的背景下被认为是暗物质的候选者。这个假设可以通过寻找DM自湮灭的标准模型产物来间接检验。由于DM自湮灭的信号取决于DM密度的平方,我们可能会期望来自我们星系的湮灭产物的相当大的流量。中微子是SM中最难检测到的粒子,并且该通道中的零信号将允许在全湮灭截面上设置最保守的边界。在这里,我们表明,中微子探测器具有良好的能量分辨率和低的能量阈值,不仅可以设置界限的湮灭截面,但实际上测试的假设可能存在的MeV DM,即测试所需的截面的值来解释所观察到的DM密度。目前,超级神冈实验的(正电子)能量区间[18-82] MeV的数据已经能够对质量在~15-130 MeV之间的湮灭截面提出非常严格的限制。未来的大型实验,如百万吨水切伦科夫或大型闪烁体探测器,将改善目前的限制,如果MeV DM存在,将能够检测到它。
2007-10-29 astro-ph hep-ph
Testing the "Dark-Energy"-Dominated Cosmology via the Solar-System Experiments
“暗能量“(即爱因斯坦方程中的λ项)的影响是通过比较两种不同方法获得的月球轨道长期增长率在行星际尺度上寻求的:(1)通过激光测距直接测量和(2)独立于地球自转减速的估计。第一个量涉及众所周知的地球物理潮汐效应和λ项的科特勒效应(即一种“局部”哈勃展开),而第二个量仅与潮汐影响相关。它们之间的差异为2.2 +/- 0.3 cm/yr,这可以归因于哈勃的局部膨胀,其速率为H_0^(loc)= 56 +/- 8 km/s/Mpc。假设哈勃膨胀仅由局部均匀分布的暗能量(λ项)形成,而全局也由聚集的物质(大部分是冷暗物质)形成,总的(大尺度)哈勃常数应该是H_0 = 65 +/- 9 km/s/Mpc。这与普遍接受的WMAP结果H_0 = 71 +/-3.5km/s/Mpc和超新星Ia分布的数据都是合理一致的。上述巧合可以作为支持暗能量的另一个论据。
2006-10-08 astro-ph gr-qc hep-ph