Secondary CMB Anisotropies from Cosmological Reionization
利用宇宙学再电离的数值模拟方法,计算了一个典型的平坦低密度宇宙学模型中的次级CMB各向异性。我们发现,动力学Sunyaev-Zel'dovich效应(电离星系际介质中移动电子的散射)主要是由密度和速度场的非线性流体动力学和引力演化,而不是电离分数(“补丁再电离”)在所有角尺度上的详细分布。将我们的结果与Springel等人最近对次级CMB各向异性的计算相结合,我们能够准确地预测几乎所有角尺度上的动力学SZ效应的功率谱。
2000-11-15 astro-ph
CMB Anisotropies: Their Discovery and Utilization
本文是2007年8月在意大利威尼斯圣塞沃洛举行的“宇宙学的世纪”会议上发表的演讲的书面和修改版本。谈话的重点是一些宇宙学的历史,导致发现和利用宇宙微波背景(CMB)辐射各向异性。我们已经取得了巨大的进步,首先是在技术的发展,以观察这些各向异性和观察和解释他们提取其包含的宇宙学信息。CMB各向异性现在是我们理解宇宙和我们未来在该领域取得进展的基石。这是丹尼斯·西亚马希望和鼓励的结果。
2008-01-16 astro-ph
CMB Anisotropies from Outflows in Lyman Break Galaxies
在红移2-8的Lyman Break Galeries(LBG)中,宇宙微波背景(CMB)对运动电子的汤姆逊散射导致了小尺度CMB各向异性。每一次外流产生的净效应取决于其偏离球面对称的程度,这要么是由核星暴或类星体活动的各向异性能量注入造成的,要么是由不均匀的星系际环境造成的。我们发现,合理的外流参数与光谱观测的LBG一致,诱导CMB各向异性弧分钟尺度上达到$\sim 1 μ$ K,相当于再电离时期产生的水平。
2006-09-14 astro-ph
Separation of instrumental and astrophysical foregrounds for mapping CMB anisotropies
我们解决扩展的问题时,天体物理和仪器组件的混合物中存在的观测CMB应用程序的组件分离,并显示如何标准的方法可以适应处理这个更复杂的反演问题。
2001-09-12 astro-ph
Skewness of CMB Anisotropies in an Inflationary Isocurvature Baryon Model
本文研究了暴胀模型中宇宙微波背景(CMB)各向异性偏斜度的宇宙变化,并由此导出了宇宙结构形成的重子等曲率方案。在这个模型中,重子数涨落由随机高斯场的正弦函数给出。我们发现,与服从高斯统计的波动相比,偏度非常小。
1994-07-15 astro-ph
Topological Defects and CMB anisotropies : Are the predictions reliable ?
我们考虑一个拓扑缺陷网络,它可以部分衰变为中微子、光子、重子或冷暗物质。我们发现,度标度振幅的宇宙微波背景(CMB)的各向异性以及形状的物质功率谱可以大大修改时,考虑到这样的衰减。我们的结论是,目前的预测结构形成的缺陷可能是不可靠的。
2000-02-01 astro-ph
Open inflation models and gravitational wave anisotropies in the CMB
本文在单泡开放暴胀模型下研究了微波背景引力波扰动的大尺度功率谱。我们计算的比例张量标量的贡献CMB各向异性的$Ω_0$,光谱指数$n_S$和隧道参数$2πGS_1/H$的函数。我们发现,引力波的各向异性可以很大,在这个隧道参数的值很小。我们还考虑了超曲率和泡壁模的贡献,并从观测到的CMB温度各向异性中找到了对开放暴胀模型参数的约束。我们表明,诱导重力和开放的混合场景是兼容的,目前的观测参数的合理范围。
1997-07-02 astro-ph
Foreground Contributions to 0.2-2 Degree CMB Anisotropies
我们研究在何种程度上银河系和河外前景可以阻碍检测原始宇宙微波背景(CMB)的各向异性。我们限制我们的讨论,中间的角度尺度,$10^{\prime}\lsim θ\lsim 2^{\circ}$,因为许多当前以及未来的实验已经被设计成在这些角度尺度映射CMB各向异性。事实上,$\gsim 10^{\prime}$的尺度对于检验早期宇宙的条件和当前的引力坍缩理论都至关重要。
1994-10-12 astro-ph
Constraining Born-Infeld models of dark energy with CMB anisotropies
本文研究了两种不同拉格朗日量的标量场描述的暗能量模型,即Klein-Gordon场和Born-Infeld场的CMB约束。在这两种理论中,场涨落的声速不同,因此对CMB和结构形成的预测也不同。利用CMB的WMAP数据,我们在理论模型网格上进行了似然分析。我们约束模型的参数,并计算状态方程的概率分布函数。我们表明,不同的声速的影响影响的低多极的CMB各向异性,但在这里研究的模型类最边际。
2004-05-03 astro-ph
Overview of Secondary Anisotropies of the CMB
虽然对宇宙微波背景(CMB)各向异性的主要贡献是在最后散射表面产生的原始波动,但其他效应在较低的红移处产生次级波动。这些次级波动必须仔细计算,以便分离出原始波动。此外,它们本身也很有趣,因为它们提供了关于宇宙几何和局部性质的丰富信息。在这里,我调查次级各向异性和银河系外的CMB前景的不同来源。我在多极频率平面上显示了它们的相对重要性。我特别讨论他们的影响,在未来的CMB任务MAP和普朗克测量。
1999-04-19 astro-ph
Correlated Isocurvature Fluctuation in Quintessence and Suppressed CMB Anisotropies at Low Multipoles
我们考虑了宇宙微波背景的各向异性,在模型中考虑了等曲率起伏。结果表明,如果本征涨落与绝热密度涨落相关,则在不影响$C_l$的情况下,可以抑制低多极子下的CMB角功率谱$C_l$.讨论了产生经典涨落和绝热涨落的关联混合的可能方案。
2004-01-09 astro-ph
CMB anisotropies due to cosmological magnetosonic waves
研究了螺旋随机宇宙磁场引起的标量模扰动(磁声波),并解析地导出了相应的宇宙微波背景(CMB)温度和偏振各向异性角功率谱。我们表明,随机磁场,或均匀的磁场的存在下,影响的CMB各向异性功率谱的声学振荡模式,有效地作为重子分数的减少。我们发现,标量磁能密度扰动的CMB温度各向异性的贡献是小的CMB $E$ -极化各向异性的贡献相比。
2006-12-15 astro-ph
CMB Anisotropies and the Determination of Cosmological Parameters
回顾了绝热冷暗物质宇宙学中宇宙微波背景各向异性的基本理论。对CMB功率谱的最新观测结果与最简单的暴胀模型一致,表明宇宙在空间上接近平坦,具有几乎尺度不变的波动谱。我们也开始看到CDM密度的有趣约束,最佳拟合值ω_c = ω_c h^2约为0.1。CMB的限制,当与遥远的Ia型超新星的观测相结合时,正在收敛于一个以λ为主的宇宙,Ω_m约为0.3,Ω_λ约为0.7。
2000-02-11 astro-ph
Testing Inflation with Small Scale CMB Anisotropies
我们讨论了CMB角功率谱中峰值的谐波模式检验暴胀的能力。通过研究其他模型的鲁棒特征,这些模型在本质上必须都是等曲率的,我们揭示了通货膨胀所特有的特征。因此,暴胀可以通过下一代实验来验证。
1996-06-21 astro-ph
CMB Anisotropies at Second Order I
本文给出了描述光子、重子和冷暗物质流体演化的完整的二阶玻尔兹曼方程组的计算。这些方程允许遵循的时间演化的宇宙微波背景(CMB)的各向异性在第二阶在所有的角度尺度从早期的时代,当宇宙学扰动产生,到现在通过重组时代。本文为计算所有尺度下的全二阶辐射传递函数和指定原始非高斯性水平的一组通用初始条件奠定了基础。在一个配套文件中,我们将提出的三点关联函数在重组,这是如此相关的非高斯性的问题,在CMB各向异性的计算。
2006-05-05 astro-ph
CMB Anisotropies, Cosmological Parameters and Fundamental Physics: Current Status & Perspectives
我简要地介绍了宇宙微波背景(以下简称CMB)的物理解释了为什么高精度的观测其空间结构是一个独特的观测工具,无论是确定全球宇宙学参数和观测约束的早期宇宙的物理。我还简要地回顾了许多测量CMB各向异性的实验,这些实验导致了观测宇宙学的重大进展。这一系列有点疯狂的新结果最近以WMAP卫星的结果而达到高潮,该卫星证实了早期的结果,设定了新的准确性标准,并表明宇宙可能比预期更早地重新电离。更多的CMB实验目前正在获取数据或正在计划中,2007年地平线上的普朗克卫星准备提取温度各向异性中的所有宇宙学信息,并深入探索偏振。
2004-01-08 astro-ph
Secondary CMB anisotropies in a universe reionized in patches
在宇宙中,自由电子汤姆逊散射产生的多普勒效应会产生次级宇宙微波背景(CMB)各向异性。对于一个简单的模型,小补丁和后期再电离,我们解析计算的各向异性功率谱。原则上,片状再电离可能是角分尺度上各向异性的主要来源。在更大的角度尺度上,它对CMB功率谱的贡献是主信号的一小部分,即使是理想的,即宇宙方差有限的,实验和再电离的极端模型,在功率谱中也只能勉强检测到。因此,斑片状再电离不太可能影响宇宙学参数估计的声学峰的CMB。在小角度上探测它将有助于确定宇宙的电离历史,特别是电离区域的典型大小和再电离过程的持续时间。
1998-03-17 astro-ph
Secondary anisotropies of the CMB
宇宙微波背景起伏通过与宇宙再电离和结构生长有关的次级各向异性的印记提供了对宇宙黑暗时代的有力探测。我们回顾了在极早期宇宙中由量子涨落直接产生的次级各向异性和初级各向异性之间的关系。二次波动的物理描述,重点是电离的历史和结构的演变。我们讨论了不同的签名所产生的二次效应在其引起的温度波动,极化和统计。次级各向异性是目前正在积极追求的,我们回顾了未来和目前的观测状况。
2007-11-04 astro-ph
The Damping Tail of CMB Anisotropies
通过将CMB各向异性的阻尼尾分解成一系列代表个体物理效应的传递函数,我们提供了有助于从小尺度CMB各向异性数据重建宇宙学模型的成分。我们准确地校准模型无关的扩散和再电离阻尼的影响,提供潜在的最强大的背景宇宙学的信息。去除这些影响,我们发现模型相关的过程,如声峰调制和引力增强,可以帮助区分结构形成的替代模型,并提供窗口到波动在其生长的各个阶段的演变。
1996-09-10 astro-ph
Second-order gravitational effects of local inhomogeneities on CMB anisotropies and non-Gaussian signatures
基于非零Λ平坦宇宙学模型的二阶非线性微扰理论,研究了局域不均匀性对宇宙微波背景(CMB)各向异性的引力效应.作为局部不均匀性,我们首先考虑我们周围星系的大尺度偶极和四极分布,然后考虑孤立星系团尺度的物质分布。结果发现,由于二阶积分萨克斯-沃尔夫效应,南北不对称的CMB各向异性和非高斯签名(在尺度相关的峰度估计)在一个斑点状物体是由这些物质分布沿光路。我们的理论结果似乎与Hansen等人最近的各种观测结果一致,Eriksen等人,Vielva等人和Cruz等人
2006-01-06 astro-ph
CMB Spectral Distortions from the Scattering of Temperature Anisotropies
CMBR温度各向异性的汤姆逊散射将导致CMBR的光谱不同于黑体,即使当解决所有的各向异性。根据温度分布的洛伦兹不变中心矩,导出了计算强度和偏振的各向异性和非均匀光谱畸变的形式。形式主义是非微扰的,既不需要小的各向异性,也不需要小的度量或物质不均匀性;但它确实假设了冷电子。低阶矩不耦合到高阶矩,允许一个截断的方程没有任何损失的准确性。这种形式主义是适用于一个标准的Lambda-CDM宇宙学再电离后,温度各向异性占主导地位的多普勒效应的体积运动的气体相对于CMBR帧。由此产生的谱失真由u ~ 3e-8参数化,其中在这种情况下,u是用Sunyaev-Zel'dovich(SZ)y参数观测退化的。相比之下,来自热IGM的预期热SZ y-变形预期大>30倍。然而,在z >5时,这里描述的效应将是光谱失真的主要来源。在非标准宇宙学中,这种影响可能要大得多。
2007-03-20 astro-ph
A Complete Treatment of CMB Anisotropies in a FRW Universe
将计算宇宙微波背景各向异性的总角动量方法推广到任意几何的Friedman-Robertson-Walker(FRW)空间。这统一了温度和偏振各向异性产生的标量,矢量和张量扰动的流体,种子,或标量场,在一个恒定的共动曲率的宇宙中的治疗。由此产生的形式主义概括和简化的各向异性的计算,并在其积分形式,允许快速计算模型预测的线性理论的任何FRW度量。
1998-05-26 astro-ph
A possible contribution to CMB anisotropies at high l from primordial voids
我们提出了分析原始空洞对宇宙微波背景(CMB)影响的初步结果。我们表明,膨胀气泡模型的空洞形成预测多余的权力在CMB角功率谱之间的峰值2000 < l < 3000。因此,存在于最后一个散射表面上或附近的空隙,在去耦的时期,可以显着地促进宇宙背景成像仪(CBI)最近检测到的这些尺度上的功率的明显上升。
2002-10-24 astro-ph
CMB anisotropies on circular scans
我们解决的问题,地图制作与数据从普朗克测量高频仪器,重点是对仪器的影响,特别是旁瓣杂散光的理解和建模。我们提出了一个地图制作方法,利用了非常特殊的性质,普朗克扫描战略沿圆形扫描。
1998-04-17 astro-ph
Second-order power spectra of CMB anisotropies due to primordial random perturbations in flat cosmological models
基于相对论性平坦宇宙模型中微扰的二阶理论和Mollerach和Matarrese导出的宇宙微波背景(CMB)各向异性的二阶公式,研究了物质占优阶段由随机原始微扰引起的CMB各向异性的二阶功率谱.到目前为止,二阶积分萨克斯-沃尔夫效应的分析都是用三点相关或双谱方法。本文利用温度涨落的两点关联导出了功率谱的二阶项。与一阶扰动相比,二阶扰动很小。而CMB各向异性的二阶功率谱与一阶功率谱相比并不小,这是因为在初始阶段,一阶积分的Sachs-Wolfe效应很小,二阶积分的Sachs-Wolfe效应可能比一阶积分的Sachs-Wolfe效应占优势。因此,通过未来的精确观测,可以测量它们的特征行为,并为我们未来的宇宙结构和演化提供有用的信息。
2008-06-04 astro-ph
CMB Anisotropies in the Weak Coupling Limit
本文提出了一种新的、更强有力的、更精确的弱耦合区宇宙微波背景(CMB)各向异性的解析处理方法。提出了三种应用:引力红移在时间相关的潜力,多普勒效应在再电离的情况下,和Vishniac效应。维什尼亚克效应可以主导初级各向异性在小角度,即使在后期和最低限度的再电离模型在平坦的暗物质为主的宇宙与哈里森-泽尔多维奇初始条件。这里开发的技术完善以前的计算产生更大的相干角的Vishniac效应,而且可以应用到非平凡的电离历史。这些解析表达式可以用来修改标准冷暗物质模型的结果,它的宇宙学常数和再电离扩展没有详细和耗时的重新计算。
1995-07-14 astro-ph
Efficient Computation of CMB anisotropies in closed FRW models
本文采用有效的视线方法计算了具有正空间曲率的准Friedmann-Robertson-Walker模型中标量模和张量模的宇宙微波背景的各向异性和极化。我们提出了新的结果,在这样的模型中的偏振功率谱。
2000-06-01 astro-ph
The Standard Cosmological Model and CMB Anisotropies
这是一门关于标准宇宙学模型中的宇宙微波背景(CMB)各向异性的课程,为研究生和高年级本科生设计。"标准宇宙学模型“在这里指的是一个由某种形式的冷暗物质(CDM)主导的宇宙,在某个初始时期产生绝热扰动,例如,暴胀,并让它在重力作用下演化(这使它与缺陷模型不同)。这门课程主要是理论性的,并关注在这种背景下的CMB各向异性的物理学及其与结构形成的关系。本文简要介绍了统一大爆炸模型和观测到的宇宙大尺度结构。大部分课程的重点是小扰动的演变,以统一的模式,并在CMB的温度各向异性的产生。理论发展是在(伪)牛顿规范中进行的,因为它通过提供对经典(牛顿)概念的快速参考来帮助直观理解。本课程的基本目标不是对各向异性进行高度精确或详尽的计算,而是对进行此类计算的基本物理学有很好的理解。
1999-03-17 astro-ph
Antimatter from the cosmological baryogenesis and the anisotropies and polarization of the CMB radiation
在自发重子生成的框架下,讨论了早期宇宙中由标量场的相变产生宇宙学重子不对称性和熵的假设。我们发现,在宇宙学氢复合过程中,物质-反物质云的湮灭会使复合延迟,从而扭曲宇宙微波背景的各向异性和极化。在类星体形成和星系形成之前,反重子云(ABC)和重子物质的复合湮灭可以在高红移处产生峰状再电离。我们讨论了最近的WMAP CMB各向异性和极化数据的自发重子生成方案的参数的约束条件,并在即将到来的普朗克数据的反物质云的可能表现。
2004-03-20 astro-ph
Anisotropies in the Cosmic Microwave Background: Theoretical Foundations
对宇宙微波背景(CMB)各向异性的分析已成为研究宇宙学的一个非常有价值的工具。我们甚至希望,计划中的CMB各向异性实验可能会彻底改变宇宙学。与CMB光谱的测定一起,它们代表了第一次宇宙学精确测量。这在Anthony Lasenby的演讲中得到了说明。CMB各向异性的价值很大程度上在于理论分析的简单性。宇宙微波背景辐射的涨落几乎完全可以用线性宇宙学扰动理论来确定,并且不会受到复杂的非线性物理的严重影响。在这方面的贡献不同的物理过程引起或影响各向异性的CMB进行了讨论。最后一次散射时和散射后的几何微扰,复合前重子-光子-等离子体中的声学振荡,以及复合过程中的扩散阻尼。波动引力场引起的扰动,即所谓的Sachs-Wolfe贡献,用扰动几何的Weyl张量以非常一般的形式描述。
1996-10-29 astro-ph
CMB anisotropies caused by gravitational waves: A parameter study
研究了由重力波引起的宇宙微波背景辐射的各向异性。在暴胀时期,可能会产生一个初始的重力波谱。我们研究了这种光谱在热暗物质和冷暗物质、辐射和(可能的)宇宙学常数的弗里德曼背景中的传播。我们最终计算出它在宇宙微波背景上的各向异性印记。我们还考虑了无质量粒子可以通过它们的各向异性应力产生重力波。我们考虑一般的混合暗物质模型,有和没有宇宙学常数。对于一个给定的,尺度不变的输入谱的重力,我们确定的依赖性所产生的谱的CMB各向异性对不同的模型参数。
1998-05-26 astro-ph
CMB Anisotropies, Large-Scale Structure and the Future
我们现在开始从物质的形状和辐射功率谱以及它们的相对归一化来了解有关宇宙学参数的详细信息。随着从星系巡天和微波各向异性中收集到更多高质量的数据,预计允许的模型范围将逐渐缩小。从高分辨率卫星实验中可能获得的信息量应该允许确定基本上{ \it all}目前讨论的宇宙学参数小于~ 10%。
1995-09-07 astro-ph
ATCA and CMB anisotropies
澳大利亚望远镜紧凑型阵列(ATCA)的天空区域的观测选择是低前景混乱已被用来推断在总强度和偏振的弧分尺度CMB各向异性的限制。这些深入的搜索,迄今为止,使用东西ATCA在一个超紧凑的1-D阵列配置,并在最高的可用频带在3厘米波长。ATCA正在升级,以在毫米波长和2-D阵列配置的操作:增强的能力提出了一个新的机会,追求CMB各向异性相关的观测,减少前景混乱和在较小的角度尺度。
2001-08-27 astro-ph
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}。
2007-08-08 astro-ph
Sub-degree CMB anisotropies from inflationary bubbles
众所周知,一阶相变过程可能发生在暴胀时期。如果一个或多个发生在膨胀结束之前,有核气泡被拉伸到大尺度,原始功率谱包含由气泡的残余物提供的尺度相关的非高斯分量。我们预言了暴胀气泡在宇宙微波背景中引起的各向异性。我们建立了一个通用的分析模型来描述一个气泡扰动;我们发展每个傅立叶模式使用的线性理论的扰动从再加热,直到去耦;我们得到的CMB各向异性,通过考虑气泡扰动相交的最后散射表面。暴胀气泡的宇宙微波背景像是一系列不同颜色的同心等温环(符号为$δT/T$),在退耦时的声视界尺度上(天空中的$\le 1^{o}$);因此,所产生的各向异性是强烈非高斯的。尺寸为$L$的气泡的$δT/T$的平均振幅遵循线性扰动的已知估计值$δT/T\simeqδρ/ρ\cdot (L/H^{-1})^{2}$。特别是,气泡与所观察到的大规模的空隙(数十个共动Mpc)的种子大小相对应的诱导一个有趣的模式的CMB各向异性的次度角尺度上,进一步研究和比较即将到来的高分辨率CMB地图提供的MAP和普朗克实验。
1997-11-10 astro-ph
Searching For Integrated Sachs-Wolfe Effect Beyond Temperature Anisotropies: CMB E-mode Polarization-Galaxy Cross Correlation
宇宙微波背景(CMB)温度各向异性和星系分布所追踪的大尺度结构(LSS)或不同波长的源之间的互相关现在是众所周知的。这种相关性是由宇宙暗能量成分晚期产生的CMB各向异性中的综合萨克斯-沃尔夫(ISW)效应引起的。在再电离宇宙中,ISW四极子再散射并对大尺度极化信号有贡献。因此,原则上,E模式中的大尺度偏振凸起也应该与星系分布相关。与CMB温度-LSS相关性在低红移处达到峰值的示踪剂不同,这种相关性主要在1和3之间的红移处达到峰值。在某些条件下,主要涉及低光学深度的再电离,如果宇宙在红移约6时再电离,交叉偏振源信号是勉强可检测的,尽管具有挑战性,因为它需要在红移1和3之间的大尺度结构的全天图。如果宇宙的再电离红移大于10,即使没有仪器噪声的全天图,这种相关性也不太可能被探测到。虽然我们的估计不能保证检测到与暗能量相关的未知物理,以及与大角度尺度CMB和偏振各向异性相关的仍然不确定的问题,但可能会激励尝试使用即将到来的CMB偏振E模式图来测量这种相关性。
2005-11-04 astro-ph
The full contribution of a stochastic background of magnetic fields to CMB anisotropies
研究了原始磁场(PMF)随机背景(SB)对宇宙微波背景辐射(CMB)温度和偏振各向异性的贡献。一个SB的PMF建模为一个完全不均匀的组件诱导非高斯标量,矢量和张量度量线性扰动。我们给出了这样的SB的相关能量-动量分量的傅立叶谱的精确表达式,给出了由谱指数$n_B$参数化的幂律依赖性,用于在阻尼尺度$k_D$切割的磁场功率谱。对于这里考虑的所有$n_B$值,由这样的SB对CMB温度模式的贡献由标量贡献主导,然后由矢量贡献主导。我们也给出了一个解析估计的标量贡献的CMB温度模式。
2009-05-22 astro-ph
On the Numerical Study of the Complexity and Fractal Dimension of CMB Anisotropies
研究了宇宙微波背景辐射各向异性斑的Kolmogorov复杂度和分形维数的数值计算问题。也就是说,我们描述了一个算法的复杂性的点给定的像素配置在一个网格上的估计和代表的一系列结构的不同复杂性的计算结果。因此,我们证明了这样一个抽象的描述符的可计算性,作为CMB数字化地图的柯尔莫哥洛夫复杂性。揭示了各向异性斑点的复杂性与其分形维数的相关性。在分析即将进行的空间实验的数据时,这种技术可能特别重要。
1999-10-19 astro-ph
Cosmic Microwave Background anisotropies: the power spectrum and beyond
从宇宙微波背景中提取的大部分宇宙学信息都是通过功率谱获得的,但从温度随机场的统计分布中还有更多的信息需要了解。我们回顾了宇宙微波背景(CMB)各向异性研究的一些最新进展,并介绍了用于分析功率谱以外的CMB各向异性特性的新工具。
2006-10-05 astro-ph
Small-angle anisotropies in the CMBR from active sources
我们考虑了光子扩散对有源模型引起的小角微波背景各向异性的影响。我们发现,就在最后一次散射的时间之前创建的波动允许各向异性创建的尺度比标准丝绸阻尼所允许的要小得多。使用简单的模型字符串和纹理结构功能为例,我们说明了在几个弧分的尺度的角功率谱的差异。特别地,我们发现多普勒峰值高度被修改了10-50%,并且小角度衰减是幂律而不是指数。
1996-10-24 astro-ph
Archeops: A High Resolution, Large Sky Coverage Balloon Experiment for Mapping CMB Anisotropies
Archeops是一种球载仪器,专门用于以高角分辨率(8弧分)在毫米域的大部分天空(25%)测量宇宙微波背景(CMB)温度各向异性。基于普朗克高频仪器(HFI)技术,冷却测辐射热计(0.1 K)在总功率模式下以恒定高度的大圆圈扫描天空。在24小时的北极夜气球飞行过程中,Archeops将在以143,217,353和545 GHz为中心的四个频带中观察天空上的完整环形,对于9万个20弧分平均像素中的每个像素,对CMB波动的预期灵敏度为100 μ K。我们描述的仪器和它的性能在1999年7月从特拉帕尼(西西里岛)到西班牙的试飞。
2001-06-08 astro-ph
Recent developments in the calculation of CMB anisotropies
我们讨论了CMB各向异性计算方面的三个最新进展。首先,我们考虑对Sunyaev-Zel'dovich效应的相对论修正。通过将Kompaneets方程推广到相对论域,我们能够导出SZ谱畸变的简单解析形式。其次,我们讨论了协变动力学理论方法的规范不变计算的CMB各向异性。我们提出了一个协变版本的玻尔兹曼方程,我们用它来推导协变和规范不变方程描述的CDM模型,这是独立的背景曲率和扰动类型(标量,矢量或张量)。通过沿视线积分的协变玻尔兹曼方程,并使用瞬时复合近似,我们得到的大尺度各向异性同意最近由Dunsby导出的表达式的表达式。第三,我们讨论了最近精确计算的宇宙结构形成的全球缺陷模型中的CMB各向异性。在这样的模型中,矢量模式的影响是显着的,当与退相干的影响相结合时,导致多普勒峰值的抑制。结果是,全局缺陷模型可能已经与CMB和大尺度结构数据的增长量不一致。
1997-11-21 astro-ph
Secondary CMB anisotropies from the kinetic SZ effect
我们提出了一个分析模型,根据以前的工作,解决了宇宙的再电离历史,这使我们能够描述由于动力学SZ效应的二次CMB各向异性的产生。我们考虑到“补丁模式”的再电离(HII泡沫),这些电离区域的互相关,小尺度的物质密度场的波动和塌陷物体的贡献。对于一个开放的宇宙,我们发现,功率谱$l(l+1)C_l/(2π)$表现出高度$10^{-13}$在范围$10^3 < l < 10^6$的平台。我们发现,对于大的波数$l > 10^4$的信号是占主导地位的贡献,从崩溃的晕,而$l < 10^4$,它是由大规模的相关性的HII气泡。这意味着人们不能区分恒星的再电离和类星体驱动的情况,因为电离区域的大小从来不会主导各向异性的行为。此外,次级宇宙微波背景的各向异性来自于大范围的红移(IGM为7.5<z<10,星系晕为0<z<7)。在我们的模型中预期的信号可能会使来自CMB实验(如普朗克)的宇宙学参数估计产生偏差,并且可以被未来的毫米波长干涉仪(例如,ALMA)。
2001-03-06 astro-ph
CMB Anisotropies: A Decadal Survey
我们回顾了过去十年的CMB各向异性测量的理论影响,最终在最近检测的功率谱中的第一个功能,并讨论了测试提供给下一个十年的实验。目前的数据已经表明,密度扰动起源于暴胀时代,宇宙在空间上是平坦的,需要重子暗物质。我们讨论了这些主张的基本假设,并概述了确保其稳健性所需的测试。最关键的测试--在预测的位置是否存在第二个特征--应该很快就可以实现。在未来,次级各向异性和偏振应该会为早期和低红移宇宙打开新的窗口。
2000-02-29 astro-ph
Anisotropies in the Cosmic Microwave Background
宇宙微波背景(CMB)辐射温度的线性各向异性及其偏振提供了大爆炸后约370 kyr宇宙波动的清晰图像。简单的物理学将这些涨落与超高能宇宙中存在的涨落联系起来,这使得CMB各向异性成为约束负责产生结构的基础物理学的强大工具。后期效应也留下了痕迹,使宇宙微波背景辐射的温度和偏振成为暗能量和再电离天体物理学的有用探针。在这篇综述中,我们讨论了简单的物理过程原始微扰的线性温度和偏振各向异性。我们还描述了CMB在约束宇宙学参数中的作用,并回顾了从最近的观测中提取的一些科学亮点及其对基础物理学的影响。
2004-03-15 astro-ph
The Scalar, Vector and Tensor Contributions to CMB anisotropies from Cosmic Defects
最近的工作强调了矢量和张量的贡献的重要性,大尺度微波各向异性波动产生的宇宙缺陷。在本文中,我们提供了一个一般性的讨论,这些贡献,以及它们的大小是如何约束的因果关系,标度和统计各向同性的基本假设。我们讨论了一个分析模型,说明和解释如何确定各向同性和各向异性的标量,矢量和张量微波各向异性的比率。这提供了一个检查的结果,从大规模的数值模拟,确认的数值发现,矢量和张量模式提供了大量的贡献,大角度各向异性。这导致标量归一化的抑制,并因此导致多普勒峰值的抑制。
1997-07-01 astro-ph
Cross-Correlation Studies between CMB Temperature Anisotropies and 21 cm Fluctuations
在从中性宇宙到完全再电离宇宙的过渡过程中,宇宙微波背景(CMB)光子通过自由电子的散射导致了对温度分布的新的各向异性贡献。如果再电离过程是不均匀和不均匀的,那么再电离的时代也可以通过中性氢的红移21厘米线发射中的亮度温度波动来观察。由于包含电子和中性氢的区域预计将追踪相同的底层密度场,因此两者是(反)相关的,并且预计这将通过弧分尺度CMB温度和21 cm背景之间的相关性反映在各向异性图中。就角互功率谱而言,不幸的是,由于与二阶CMB各向异性相关联的几何抵消,这种相关性是微不足道的。然而,电离区和中性区之间的相同的互相关性,可以研究使用双谱涉及大规模的速度场的电离区的多普勒效应,弧分规模的CMB各向异性在再电离,和21厘米的背景。虽然部分地避免了几何抵消,但由于与由多普勒效应追踪的速度波动相关的大的宇宙方差,与该双谱相关的信噪比降低。除非能够独立建立再电离过程中的速度场,否则不太可能通过涉及CMB和21 cm波动的联合研究来获得与电离电子和含中性氢区域的相对分布相关的相关信息。
2004-05-26 astro-ph
Doppler peaks and all that: CMB anisotropies and what they can tell us
宇宙微波背景(CMB)中涨落的功率谱依赖于大多数关键的宇宙学参数。因此,未来对该功率谱的精确测量可能使我们能够以前所未有的精度确定h、Omega、Omega_b、Lambda、n、T/S等。在这些课堂讲稿中,我回顾了产生CMB波动的各种物理过程,重点是参数的变化如何改变功率谱的形状。我还讨论了前景和现实世界的数据分析问题,以及这些问题如何影响参数测量的准确性。
1995-11-30 astro-ph
Gravitational Time Delay Effects on CMB Anisotropies
研究了引力时滞对宇宙微波背景(CMB)温度和偏振各向异性的功率谱和双谱的影响。时间延迟效应调制的空间表面上观察到的温度各向异性的复合,通常由~1兆秒差距。虽然这是一个相对较大的偏移,但其在温度场和偏振场中的可观察到的影响受到几何考虑的抑制。首阶效应来自于与之密切相关的引力透镜效应。温度-偏振交叉功率谱的变化为0.1%量级,因此与l~1000附近多极子中功率的宇宙方差相当。虽然不太可能从数据中提取其本身的权利,它在建模中的遗漏将产生一个系统误差可比的限制统计误差,原则上,是相关的未来的高精度实验。对双谱的贡献主要来自与萨克斯-沃尔夫效应的相关性,在低密度宇宙中可以安全地忽略。
2000-07-31 astro-ph
Morphology of the Secondary CMB Anisotropies: the Key to "Smoldering" Reionization
我们展示了如何的二次CMB各向异性的地图的形态分析可以检测到一个延长期的“阴燃”再电离,在此期间,宇宙仍然部分电离。无论是对红移21厘米谱线的射电观测,还是对红移莱曼α森林的红外观测,都无法探测到这样的周期。对这种非高斯参数最敏感的是偏移集中的区域数量、偏移集的周长和最大(按面积)区域的亏格。例如,如果宇宙在z=6时完全再电离,但自z=20起保持约1/3的平均电离分数,则具有500 × 500像素分辨率和信噪比S/N=1/2的2弧分图允许以优于99%的置信水平检测由于再电离引起的非高斯性。
2002-06-13 astro-ph
CMB Anisotropies and Theories of the Early Universe
我目前最近的工作,旨在显示如何目前竞争的早期宇宙的理论留下自己的印记的温度各向异性的CMB辐射。我们认为3点关联函数,以及与之相关的固有的理论不确定性,我们推导出明确的解析公式。我们将它们应用于研究在大尺度上出现的非高斯特征的框架内的通货膨胀和拓扑缺陷模型。对于通货膨胀,我们开发了一个微扰分析的背景下,通货膨胀的随机方法的空间相关性的研究。我们还包括一个特定的几何形状的分析,所谓的“崩溃”的3点功能,在重组后的综合效应的情况下,产生一般只要考虑到微扰的轻度非线性增长。我们还专门的论文的一部分,最近提出的拓扑缺陷的分析模型的研究,并实现它们在分析的CMB过剩峰度(宇宙弦)和CMB崩溃的3点函数和偏度(纹理)。最后,我们提出了一个研究的CMB各向异性的角度尺度的框架内的全球纹理的情况下,并显示出现的相关功能,其中,多普勒峰。
1995-12-26 astro-ph
Searching for the non-gaussian signature of the CMB secondary anisotropies
在第一篇论文(Forni & Aghanim 1999)中,我们开发了几个统计鉴别器来测试信号的非高斯性质。这些测试是基于小波分解基础上的系数的研究。在本文中,我们应用它们在宇宙学的背景下,宇宙微波背景(CMB)的各向异性的性质的研究。后者代表了初始密度扰动的主要各向异性印记和由于光子相互作用后重组的次要印记的叠加。在具有高斯分布涨落的暴胀情形(标准冷暗物质)中,我们研究了次级效应的统计特征。更具体地说,我们调查宇宙电离区的CMB光子康普顿散射所产生的主导效应:星系团的Sunyaev-Zel 'dovich效应和空间不均匀的宇宙再电离的影响。我们的研究指定和预测的非高斯签名的二次各向异性引起这些散射效应。我们发现,我们的统计鉴别器,使我们能够区分和突出的非高斯签名的过程中,即使它是一个更大的高斯相结合。我们调查的二次各向异性非高斯签名的背景下,未来的CMB卫星(MAP和普朗克勘测)的可检测性。
1999-05-11 astro-ph
Archeops: CMB Anisotropies Measurement from Large to Small Angular Scale
Archeops是一个气球实验,由于其大的天空覆盖范围(30%),高角分辨率(10角分),以及高灵敏度100 mK冷却测辐射热计的高信噪比,将提供从大到小角度尺度的CMB各向异性测量。因此,我们将能够对宇宙学参数的值施加强有力的限制。Archeops已经进行了两次飞行,一次是1999年在西西里岛进行的技术飞行,另一次是2001年1月从瑞典进行的首次科学飞行。我在这里描述Archeops的主要特征,科学飞行的初步结果,这次飞行的功率谱测量的预期精度,以及今年冬天下一次飞行的前景。
2001-12-09 astro-ph
Relativistic second-order perturbations of nonzero-Λflat cosmological models and CMB anisotropies
首先,在同步规范下,利用Lifshitz方法的非线性形式,导出了空间坐标为任意势函数的非零-Λ宇宙学模型的二阶微扰。它们的表达式是本文作者以前导出的Einstein-de Sitter模型中二阶微扰的推广(到非零Λ情形)。其次,利用Mollerach和Matarrese给出的规范不变公式,导出了宇宙微波背景辐射的二阶温度各向异性。此外,泊松规范中相应的扰动导出使用二阶规范变换公式的Bruni等人。在第二阶中,它被发现,尽管规范,张量(引力波)扰动和矢量(剪切)扰动没有涡诱导从一阶标量扰动。这些结果将有助于分析局域非均匀性对宇宙微波背景各向异性的非线性效应。
2005-05-02 astro-ph