Cosmological constraints from current CMB and SN 1a data: a brute force 8 parameter analysis
我们描述了一个“标准”的8参数开放冷暗物质（CDM）模型从最新的CMB和SN 1a数据的约束。我们的参数是CDM的密度，重子，真空能量和曲率，再电离光学深度，以及标量和张量涨落的归一化和倾斜。我们发现，虽然再电离和重力波的可能性大大削弱了CDM和重子密度，倾斜，哈勃常数和曲率的约束，允许例如一个封闭的宇宙，开放的模型与消失的宇宙学常数仍然强烈不赞成。
1999-02-02 astro-ph
Strangeness, Cosmological Cold Dark Matter and Dark Energy
现在认为宇宙是由少量的正常发光物质、大量的不发光物质（冷暗物质：CDM）和大量的平滑能量（暗能量：DE）组成的。CDM和DE似乎都需要超越粒子相互作用的标准模型的思想。在这项工作中，我们认为，CDM和DE可以产生完全从强相互作用物理的标准原则相同的机制。
2005-01-18 astro-ph
Modelling Self-Interacting CDM Haloes with a Cosmological Boltzmann Code
我们研究了弱自相互作用冷暗物质晕的密度分布和演化，使用基于碰撞玻尔兹曼方程的数值代码。这种方法是替代N体技术在以下的动态演化的晕在宇宙学的背景下，并考虑到粒子的自相互作用。与碰撞粒子的相对速度成反比的截面的物理情况下，建模与前所未有的分辨率，跨越五个数量级的半径为每个晕。模拟的晕覆盖了从矮星系到星系团的质量范围。我们发现，对于σ v_{100} \approx 10^{-24} cm ^2/GeV，其中σ是单位质量的碰撞截面，v_{100}是单位为100 km/s的碰撞速度，得到的软核与银河系和星系团尺度上的观测结果符合得很好.值得注意的是，所观察到的晕中心密度与质量几乎不变性的再现。
2000-10-24 astro-ph
Clumping of CDM from the cosmological QCD transition
宇宙学QCD跃迁影响原始密度扰动。如果QCD跃迁是一阶跃迁，则声速在跃迁过程中消失，密度扰动自由下降。对于尺度低于哈勃半径的过渡的原始哈里森-泽尔多维奇频谱的密度波动发展大的峰值和下降。对于辐射流体和冷暗物质（CDM），这些峰值随波数增长。在中微子退耦过程中，辐射流体中的峰值消失了。对于在QCD跃迁时动力学解耦的冷暗物质（例如轴子），这些峰导致质量$10^{-20} M_\odot< M < 10^{-10} M_\odot$的CDM团块的形成。
1999-03-22 astro-ph hep-ph
Non-BBN Constraints On The Key Cosmological Parameters
由于重子-光子比eta目前还不确定，我们忽略了大爆炸核合成（BBN）对eta的约束，将三个关键的宇宙学参数（h，Omega_M，eta）拟合到另外四个观测约束：哈勃参数、宇宙年龄、团簇气体（重子）分数和有效形状参数γ。我们考虑了开放的平坦CDM模型和平坦的“Lambda”-CDM模型，用Delta-chi^2方法检验了拟合的拟合优度并绘制了置信区域。CDM模型与Omega_M = 1（SCDM模型）被接受，只是因为我们允许一个大的误差h，允许h < 0.5。开放CDM模型仅适用于Omega_M \gsim 0.4。Lambda CDM模型给出了类似的结果。在所有这些模型中，大的eta（\gsim 6）比小的eta更受青睐，支持了一些类星体视线上低氘丰度的报道，并表明原始4 He的观测测定可能受到系统误差的污染。只有当我们放弃关键的Gamma约束时，才允许Omega_M和eta的值更低。
1998-02-24 astro-ph
Current cosmological constraints from a 10 parameter CMB analysis
我们计算“标准”的10参数冷暗物质（CDM）模型的约束条件，从最近的CMB和数据和其他观测，探索3000万离散模型和两个连续参数。我们的参数是CDM的密度，重子，中微子，真空能量和曲率，再电离光学深度，以及标量和张量涨落的归一化和倾斜。我们最强的约束是空间曲率，-0.24 < Omega_k < 0.38，以及CDM密度，h^2 Omega_cdm <0.3，两者都是95%。包括SN 1a的约束给出了一个高显著性的正宇宙学常数。我们探索我们的结果的鲁棒性，各种假设。我们发现，三个不同的数据子集给出了定性一致的约束。影响最大的一些技术问题包括校准误差、封闭模型、重力波、再电离、核合成约束和10维似然插值。
2000-10-03 astro-ph
A Physical Bias in Cosmological Simulations
数值模拟在宇宙结构形成的研究中起着重要的作用。然而，目前模拟中的质量分辨率仍然很差。由于技术上的困难，必须同时使用大大降低的颗粒数密度和大大提高的单位颗粒质量。因此，在宇宙学模拟中使用的粒子质量大约是粒子物理学中$Gev$候选者的$10^{70}$倍。这是一个巨大的物理偏差，在解释模拟结果时不能忽视。在这里，我们讨论如何影响这样的偏见冷暗物质（CDM）的宇宙学模拟。我们发现CDM粒子系统的小尺度性质在两个方面发生了变化。1)对模拟结果的空间分辨率施加上限。2)最重要的是，一个意想不到的短的平均自由程产生，相应的两体散射截面是接近的自相互作用暗物质（SIDM）模型中预期的值。由于真实CDM粒子系统的平均自由程比模拟中的长得多，我们的结果意味着：1）真实CDM粒子系统中可能不存在“尖点问题”; 2）真实CDM粒子系统中形成新的维里化晕所需的时间比模拟中的长得多。最后一个结果可以帮助我们理解“子结构问题”。我们的讨论也可以解释为什么模拟中的大质量晕可能具有较小的浓度系数。
2004-12-21 astro-ph
Gravitational lensing by the truncated isothermal sphere model for cosmological halos. I. Individual lens properties
宇宙晕的引力透镜特性取决于每个晕内的质量分布。描述的晕作为非奇异的，截断的等温球，一个特殊的解决方案的等温莱恩-埃姆登方程（适当修改为λ不等于0），已被证明是一个有用的近似的晕形成从现实的初始条件在CDM宇宙。在这里，我们推导出这种晕的基本透镜性质，包括图像分离，放大，剪切和时间延迟。我们还提供了临界曲线和焦散线的解析表达式。我们展示了如何无标度的结果，我们得到的产量依赖于宇宙背景宇宙和质量和崩溃红移的透镜晕的尺度依赖的透镜性质，根据截断等温球（TIS）模型的CDM晕在其他地方。我们简要地描述了这些结果的应用，目前青睐的Lambda CDM宇宙。
2002-07-29 astro-ph
Disk Galaxies as Cosmological Benchmarks: Cold Dark Matter versus Modified Newtonian Dynamics
我们讨论了在由冷暗物质（CDM）主导的宇宙和由修正的牛顿动力学（MOND）给出的力定律中形成盘星系的模型的比较。我们的主要目的是解决McGaugh和de Blok提出的CDM存在严重的微调问题的问题，这些问题在MOND下被规避。正如我们所示，CDM确实需要一定量的反馈效率的调整，以获得塔利-费舍尔关系（TFR）的陡峭观察。然而，同样的模型与各种各样的额外观察结果非常一致。因此，所需的适度反馈量不应被视为微调问题。相反，它的要求应被认为是一个通用的预测CDM，这可能是测试与未来的观察和反馈过程的详细建模。我们还表明，在MOND宇宙中的星系形成不能同时再现TFR和缺乏高表面亮度的矮星系。因此，我们得出结论，CDM是比MOND更可行的盘星系形成理论。
2000-07-10 astro-ph
Velocity dispersion in N-body simulations of CDM models
本文研究了宇宙学N体模拟（OCDM和Lambda-CDM模型）中空间粗粒速度色散随时间（红移z=0-4）和粗化长度（0.6-20 Mpc/h）的变化。主要结果是发现了粗化细胞的速度-弥散动能密度I_1和它们的质量密度rho之间的多方关系I_1 ~ rho^{2-eta}。依赖于时间和粗化尺度的指数eta是与朴素维里预测eta_virial=0的偏差的紧凑度量。这种关系支持了“多方对称”，它被用于引力不稳定性导致的宇宙结构增长的理论模型中。
2003-10-23 astro-ph
Testing Cosmological Models Against the Abundance of Damped Lyman-Alpha Absorbers
我们计算的阻尼莱曼-α吸收体的数量预计在各种流行的宇宙学模型作为红移的函数，并比较我们的预测与观测到的丰度。Press-Schechter形式主义是用来获得在不同的宇宙学圆速度晕的分布，我们校准圆速度和吸收截面之间的关系，使用详细的气体动力学模拟的“标准”的冷暗物质（CDM）模型。由于这种校准，我们的方法比以前的阻尼莱曼α丰度的分析计算更切合实际的假设塌陷物体的吸收特性。CDM模型与Ω_0 =1，H_0=50，重子密度Ω_b=0.05，和标度不变的原始波动再现观察到的发病率和红移的阻尼莱曼-α吸收的观测不确定性内的演变，为COBE归一化（σ_8 =1.2）和较低的归一化（σ_8 =0.7），更好地匹配所观察到的集群丰度在z=0。倾斜的（n=0.8，σ_8 =0.7）CDM模型倾向于产生不足的吸收，特别是在z=4处。通过COBE归一化，具有Omega_0=0.4、Omega_{Lambda} =0.6的CDM模型给出了与观察到的吸收的可接受拟合;如果Omega_0至少为0.4，则开放CDM模型勉强可接受，并且如果Omega_0=0.3，则与z=4的数据强烈不一致。混合暗物质模型往往不会产生足够的吸收，如果Omega_{nu} = 0.2，则与倾斜CDM模型大致相当，如果Omega_{nu} = 0.3，则会严重失败。
1997-05-16 astro-ph
The Evolution of Dark-Matter Dominated Cosmological Halos
采用自适应SPH和N体模拟方法，研究了引力不稳定性和宇宙薄饼碎裂导致的暗物质晕平衡结构的演化.这样的晕类似于那些从CDM宇宙中的现实初始条件下形成的层次聚类，因此，作为研究晕动力学的试验台模型。暗物质密度分布接近于先前从CDM中结构形成的N体模拟中识别的通用晕分布，其总质量和浓度参数随比例因子a线性增长。当包括气体时，该浓度参数略大于纯N体结果。我们还发现，暗物质的速度分布是各向同性和更多的径向比发现的N体模拟的CDM。
2001-04-02 astro-ph
The Central Mass and Phase-Space Densities of Dark Matter Halos: Cosmological Implications
目前的数据表明，在当前宇宙中的宇宙晕的中心质量密度$ρ_0$和相空间密度$Q\equivρ_0/σ_V^3$与它们的速度色散$σ_V$在一个非常宽的范围内，从小于10到大于1000 $\rm km s^{-1}$。这种相关性是CDM模型中维里化物体的形成时期与其质量之间的统计相关性的预期结果;质量较小的晕通常首先形成，然后合并形成质量较大的晕。我们推导了不同CDM宇宙学的$Q-σ_V$和$ρ_0-σ_V$相关性，并将预测的相关性与观测到的一个从矮球状星系到星系团的低红移晕样本的性质进行了比较。我们的预测一般与数据一致，与当前青睐的，平坦的$Λ$ CDM模型的偏好。这样的比较，以测试基本的CDM范式，同时限制背景宇宙学和功率谱的原始密度波动，包括更大的波数比以前被约束。
2001-12-21 astro-ph
Gravitational Lensing by CDM Halos: Singular versus Nonsingular Profiles
宇宙晕的引力透镜特性取决于每个晕内的质量分布。描述的晕作为非奇异的，截断的等温球，一个特定的解决方案的等温莱恩-埃姆登方程（适当修改为λ非零），已被证明是一个有用的近似的晕形成从现实的初始条件在CDM宇宙。非奇异TIS模型再现了CDM晕的N体结果的许多定量特征，除了在最中心，CDM N体晕显示密度分布随rho ~ r^（-α）变化，α>1，而不是一个小的扁平核。CDM N体模拟的这些尖状晕预测与矮和LSB盘星系根据其旋转曲线和星团根据强透镜测量的内部质量分布观测之间可能存在的差异导致了对其他诊断的搜索。在这方面，TIS晕透镜的描述将是有用的，作为一个自洽的模型CDM晕在适当的宇宙学背景下，非奇异的，但在其他方面与CDM N体的结果一致。我们在这里得到的基本透镜性质的个人TIS晕。为了比较，我们还考虑了三个奇异的配置文件：Navarro-Frenk-White密度配置文件，奇异的等温球，和史瓦西透镜。对于所有的配置文件，我们计算的临界曲线和焦散线，图像分离，放大率和亮度比，剪切，时间延迟，和潮汐半径内的平均剪切。这为研究TIS和其他透镜在宇宙结构形成理论背景下的透镜效应的统计特性提供了工具。
2003-06-01 astro-ph
The Equilibrium Structure of Cosmological Halos: Dwarf Galaxies to X-ray Clusters
本文描述了一个解析模型，它描述了从宇宙学背景宇宙中凝聚出来的维里化物体的坍缩后平衡结构，并与宇宙学晕的观测和模拟进行了比较。该模型是基于这样的假设，即维里化晕是等温的，这导致一个独特的非奇异的等温球的平衡结构的预测，与核心密度成正比的平均背景密度在崩溃的时代。这些预测的非奇异等温球与暗物质占主导地位的晕从矮星系到X射线集群的内部结构的观测结果吻合得很好。我们的模型还再现了许多平均性能的光环在CDM模拟良好的精度，这表明它是一个有用的分析近似的光环，从现实的初始条件。虽然CDM N-体模拟发现与中央尖点的配置文件，我们的非奇异模型匹配的最里面的区域以外的模拟晕。这个模型也可能是一个有趣的描述晕在非标准的CDM模型，如自相互作用的暗物质，已被提出来消除标准CDM模拟的尖状晕和观察到的晕均匀密度的核心之间的差异。
2000-06-13 astro-ph
Parameter extraction by Planck for a CDM model with broken scale invariance and cosmological constant
我们考虑一类空间平坦的冷暗物质（CDM）模型，该模型具有一个宇宙学常数和一个破标度不变（BSI）阶跃状的绝热扰动原始谱，以前发现与观测结果非常吻合.执行Fisher矩阵分析，我们表明，在一个大的引力波（GW）的贡献的情况下，我们的BSI模型的一些自由参数（定义的步骤）可以提取具有显着的精度由普朗克卫星，由于偏振各向异性测量。此外，尽管自由参数的数量比最简单的暴胀模型要多，宇宙学参数仍然可以很精确地找到。
1999-04-05 astro-ph gr-qc hep-th
Cosmological Perturbation Theory in the Synchronous and Conformal Newtonian Gauges
本文系统地讨论了同步规范和共形牛顿（或纵）规范中标量引力摄动的线性理论。它不同于其他文献中，我们给，在这两个规范，一个完整的讨论，所有粒子的物种是相关的任何单位冷暗物质（CDM），热暗物质（HDM），或CDM+HDM模型（包括一个可能的宇宙学常数）。考虑的粒子包括CDM，重子，光子，无质量中微子，和大质量中微子（HDM候选人），其中CDM和重子被视为流体，而详细的相空间描述的光子和中微子。特别注意的是适用于大质量的中微子分量，这已被忽略或近似粗糙在以前的工作。推导了超视界尺度上的等熵初始条件。耦合，线性化的玻尔兹曼，爱因斯坦和流体方程，管理的度量和密度扰动的演变，然后在两个规范的标准CDM模型和两个CDM+HDM模型与中微子质量密度$\onu=0.2$和0.3，假设一个尺度不变，绝热谱的原始波动数值求解。我们还给出了宇宙微波背景各向异性的全部细节，并提出了第一次精确计算的角功率谱在两个CDM+HDM模型，包括光子偏振，更高的中微子多极矩，和氦复合。两种压力计的数值程序可在http://arcturus.mit.edu/cosmics/上获得。
1995-06-11 astro-ph hep-ph
Halo Properties in Cosmological Simulations of Self-Interacting Cold Dark Matter
本文对无碰撞冷暗物质（CDM）和自相互作用暗物质（SIDM）在一系列暗物质截面下的晕性质进行了比较。我们发现，在协议与不同的作者，CDM产生尖状晕过于集中相比，观察。相反，使用蒙特卡罗N体技术的SIDM模拟产生中心密度显著降低的晕和截面增加的更平坦的核。我们引入了一个浓度参数的基础上封闭的质量，我们预计将是直接确定观测，不像纳瓦罗，弗伦克和怀特，并提供预测SIDM和CDM。SIDM也比CDM产生更多的球形晕，这可能是SIDM最强的观测测试。我们讨论了我们的研究结果与各种相关的观察以及SIDM模拟的其他群体。考虑到模拟的局限性，我们发现单位质量的暗物质截面σ_DM ~= 10^{-23}-10 ^{-24} cm ^2/GeV与目前所有的观测约束是一致的。
2000-06-15 astro-ph hep-ph
Cosmological dark energy from the cosmic QCD phase transition and colour entanglement
最近的天体物理观测表明，宇宙是由大量的暗能量（DE）负责宇宙的加速膨胀，以及相当数量的冷暗物质（CDM），负责结构的形成。目前，对CDM和DE的起源或性质的解释似乎需要超越基本粒子相互作用的标准模型的思想。在这里，我们第一次表明，CDM和DE可以完全产生于强相互作用物理和量子纠缠的标准原则。与目前的数据获得定量协议，而不需要任何可调参数。
2005-02-03 astro-ph hep-ph
CDM models with a BSI steplike primordial spectrum and a cosmological constant
一类具有冷暗物质（CDM）、宇宙学常数和破标度不变（BSI）阶跃状绝热扰动的原始（初始）谱的空间平坦模型，产生于一个精确可解的暴胀模型，其中暴胀子势在某点具有其一阶导数的快速变化，面对现有的关于CMB温度角涨落的观测数据，星系团和星系特有的速度。如果我们把Abell星系团的初始光谱中的阶跃定位在k= 0.05h/Mpc处，在那里发现了一些能反映初始光谱性质的特征，如果把谱的大尺度平坦平台根据COBE数据进行归一化，谱的唯一剩余参数是P -小尺度和大尺度平坦平台之间的度规扰动的振幅比。当p位于（0.8-1.7）范围内时，在参数（Ω =1-Ω_λ，H_0）平面上找到了满足所有数据的允许区域。当初始谱在小尺度上具有稍大的功率时，对于倒置阶跃（p<1，p=0.7-0.8），该模型中的当前功率谱的形式与集群功率谱的形式特别好地一致。
1997-11-12 astro-ph gr-qc hep-ph
Deviation from $Λ$CDM: Pressure Parametrization
大多数暗能量的参数化都涉及到暗能量的状态方程$w$。在这项工作中，我们选择的暗能量的压力参数化。由于$p = constant$本质上给出了一个宇宙学常数，我们使用围绕这个行为的泰勒展开$p = -p_{0} + (1-a)p_{1} + ....$来研究与宇宙学常数的微小偏差。在我们的模型中，偏离宇宙学常数的行为已经被建模的额外的K-本质领域的存在，而保持宇宙学常数项不变。该模型类似于辅助暴胀场景，在某种意义上，对于泰勒级数展开的任何高阶偏差，都需要多个K本质场。我们还测试了我们的模型与最近的观测数据来自Ia型超新星的测量，重子振荡峰（BAO）和气体的质量分数的星系团从X射线观测推断，并获得我们的模型参数的约束。
2008-01-14 astro-ph gr-qc hep-ph
Stochastic backgrounds of relic gravitons, T$Λ$CDM paradigm and the stiff ages
在没有对轻核元素形成之前宇宙的热历史进行任何间接测试的情况下，研究在核合成之前等离子体的声速大于$c/\sqrt{3}$，最多等于光速$c$的情况是合理的。在这个当前宇宙学范式的合理扩展中，被称为张量- $Λ$ CDM（即T $Λ$ CDM）场景，高频引力子被大量产生。不与三个标准宇宙学数据集的联合分析所产生的张量标量比的界限相冲突（即宇宙微波背景各向异性、大尺度结构和超尺度），在T $Λ$ CDM方案中，残余引力子的谱能量密度有可能被宽带干涉仪观测到（在它们的高级版本中）在范围在几Hz和几kHz之间的频率窗口中操作。
2008-07-11 astro-ph gr-qc hep-ph
