Magnetic field generation from cosmological perturbations
本文讨论了由宇宙学扰动产生磁场的问题。我们考虑了三组分等离子体（电子、质子和光子）的演化，计算了电子和光子之间的碰撞项。碰撞项被示为感应电流，然后产生磁场。有三个贡献，其中两个可以从一阶量，而另一个是流体涡，这是纯粹的二阶评估。我们估计了前一种贡献的大小，并表明在10 Mpc的同动尺度下，在复合时产生的磁场的幅度约为$\sim 10^{-19} {\rm G}$。与种子场生成的天体物理和暴胀机制相比，我们的研究对未知的物理和/或过程的模糊性要少得多。
2005-08-03 astro-ph
Generation of magnetic field from cosmological perturbations
讨论了由宇宙学扰动产生的磁场。我们考虑了三组分等离子体（电子、质子和光子）的演化，计算了电子和光子之间的碰撞项。碰撞项被示为感应电流，然后产生磁场。有三个贡献，其中两个可以从一阶量，而另一个是流体涡，这是纯粹的二阶评估。数值计算表明，在目前10 kpc同步运动尺度下，产生的磁场的幅度约为$\sim 10^{-19} {\rm G}$。与种子场生成的天体物理和暴胀机制相比，我们的研究对未知的物理和/或过程的模糊性要少得多。
2006-01-12 astro-ph
Generation of Primordial Cosmological Perturbations from Statistical Mechanical Models
描述标准宇宙学模型中结构形成的种子涨落的初始条件，即Harrison-Zeldovich分布，具有非常典型的“超级涨落”性质：它们在统计上是平移不变的，各向同性的，在体积为V的区域中，质量涨落的方差比V增长得慢。我们讨论了${\bf R}^3$中点分布的几何结构，在平铺和统计物理学中遇到的性质，例如在均匀背景（OCP）中带电粒子的单组分系统的吉布斯分布。对OCP的修改可以产生宇宙学背景下假设的那种平衡相关。然后，我们描述了如何使用这样的系统在重力$N$体模拟的初始条件的产生。
2002-12-13 astro-ph cond-mat.stat-mech hep-ph
On the Generation of a Scale-Invariant Spectrum of Adiabatic Fluctuations in Cosmological Models with a Contracting Phase
在前大爆炸和Ekpyrotic宇宙学中，今天宇宙尺度上的扰动是由宇宙收缩阶段的量子真空涨落产生的（在爱因斯坦框架中观察）。迄今为止所研究的背景并没有产生绝热涨落的标度不变谱。在这里，我们提出了一个新的收缩背景模型（既不是前大爆炸也不是Ekpyrotic形式），涉及一个单一的标量场耦合到重力，其中的曲率波动和引力波的结果的标度不变的频谱。这个标量场的状态方程对应于冷物质。我们证明，如果这个收缩阶段可以通过一个非奇异的反弹到一个扩展的弗里德曼宇宙学匹配，保持曲率波动的标度不变性。我们还发现了新的背景解决方案，前大爆炸和Ekpyrotic宇宙学，其中涉及两个标量场的指数潜力与背景值的演变时间。我们评论的困难，获得一个标度不变的光谱绝热起伏背景的解决方案，在过去的研究。
2002-11-19 astro-ph gr-qc hep-ph
Inflation, quantum fluctuations and cosmological perturbations
这些讲座的目的是给一个教学介绍的主要目前的图片非常早期的宇宙。在对广义相对论和标准大爆炸模型作了初步的回顾之后，本文讨论了下列问题：暴胀、经典相对论性宇宙学扰动理论和暴胀过程中由标量场量子涨落产生的扰动。
2004-05-07 astro-ph gr-qc hep-ph
Cosmic Shear with Next Generation Redshift Surveys as a Cosmological Probe
宇宙的膨胀导致时空弯曲，区分沿着视线和横向视线测量的距离。这些距离的比值，例如由阿尔科克和帕钦斯基提出的观测大尺度结构所定义的球体的宇宙剪切变形，提供了一种探索膨胀作为红移函数的方法。理论上的宇宙学参数，包括暗能量状态方程的敏感性，提出。值得注意的是，对暗能量状态方程随时间变化的敏感性最好通过红移z<1的观测来实现。虽然系统误差大大降低了理论灵敏度，但这种探测器仍然可以提供有用的参数估计，特别是与SNAP实施的Ia型超新星方法等距离测量互补。未来可能的观测阿尔科克Paczynski失真的KAOS项目上的8米地面望远镜被认为是。
2002-12-12 astro-ph
Cosmological Bang within Matter Era. Is the Generation of Galactic-Scale Mass Possible?
提出了玻色-爱因斯坦统计在早期宇宙中占支配地位的一个启发性假设。本文讨论了原初重子-反重子对的玻色-爱因斯坦凝聚（BEC）的可能性。根据这一假设，在宇宙尺度内可能会积累起银河系质量量级的巨大质量。当物质密度达到一定阈值时，结构玻色子衰变为费米子，粒子的量子力学对称性波函数发生急剧破坏。然后，由于泡利不相容原理，由于物质的巨大压力跃变而发生大尺度相变。这一现象可能导致物质时代初期的宇宙大爆炸。作为比结构玻色子位形大得多的星系质量积累的一种机制，还讨论了一种假设的基本玻色子（规范玻色子$W^{\pm}$和$Z^{0})$）的BEC。
2007-11-19 astro-ph
Magnetic Field Spectrum at Cosmological Recombination
研究了由宇宙学密度扰动产生的磁场。在宇宙重组之前的原始等离子体中，宇宙中除了暗物质以外的所有物质都以光子、电子和质子（以及少量轻元素）的形式存在。由于光子从电子和质子的不同散射性质，不可避免地感应出电流和电场，并且因此产生磁场。我们在宇宙学扰动理论的基础上，提出了一个详细的宇宙磁场产生的形式。我们数值计算得到的磁场功率谱的范围很广的尺度，从$k\sim 10^{-5}$ Mpc $^{-1}$到$k\sim 2\times 10^{4}$ Mpc $^{-1}$，并提供其解析解释。这些宇宙学产生的磁场的影响进行了讨论。
2007-01-11 astro-ph
Cosmological Perturbations of Quantum Mechanical Origin and Anisotropy of the Microwave Background Radiation
本文讨论了宇宙学扰动的量子力学产生理论。研究结果表明，如果宇宙微波背景辐射中的大角度尺度各向异性是由量子力学起源的长波宇宙学扰动引起的，那么它们很可能是引力波，而不是密度扰动或转动扰动。澄清了与以前出版物的一些分歧。这篇论文是以参考文献[34]为基础的。
1994-10-18 astro-ph gr-qc
Producing a Scale-Invariant Spectrum of Perturbations in a Hagedorn Phase of String Cosmology
我们研究弦气体宇宙学哈格多恩相期间宇宙学扰动的产生。利用弦热力学的工具，我们提供的迹象表明，它可能会获得一个几乎尺度不变的宇宙学波动的尺度，这是宇宙学的兴趣今天的频谱。在我们的宇宙学方案中，弦气体宇宙学的早期哈格多恩阶段平稳地过渡到标准宇宙学的辐射主导阶段，而没有宇宙学暴胀时期。
2005-12-16 astro-ph gr-qc hep-ph
Lectures on the Theory of Cosmological Perturbations
宇宙学扰动理论已经成为现代定量宇宙学的基石，因为它是一个框架，提供了早期宇宙模型之间的联系，如暴胀宇宙的情况（产生波动的因果机制）和最近的高精度观测数据的财富。在这些讲座中，我提供了宇宙学涨落的经典和量子理论的概述。在当前的早期宇宙暴胀范式和一些提出的替代方案中，关键点是，首先，微扰是在微观尺度上作为量子真空涨落产生的，其次，通过背景几何的加速膨胀（或通过背景的收缩），涨落的波长在宇宙演化的长时期内变得比哈勃半径大得多。因此，为了理解涨落的产生和演化，需要量子力学和广义相对论。在回顾了牛顿的微扰理论之后，我首先讨论经典的相对论涨落理论，然后讨论它们的量子化。本文简要介绍了宇宙学涨落理论的两个新的应用：暴胀宇宙学的trans-Planckian "问题“和宇宙学涨落对背景时空几何的反作用的研究。
2003-06-09 astro-ph gr-qc hep-ph
Galactic Bars in Cosmological Context
星系盘可以在聚集的暗物质（DM）晕的不对称势中形成，从而产生第一代富气棒。这些酒吧的属性不同于迄今为止分析的典型酒吧。此外，盘的快速增长与沿大尺度丝团DM和重子的流入有关。这种子结构和圆盘之间的后续相互作用可以触发一代又一代的酒吧，这可以解释它们在宇宙中的普遍存在。我提供了一个简短的总结，这样的酒吧的属性，并认为他们自然适合在广泛的宇宙学背景下，在宇宙中的层次结构建设。
2008-12-03 astro-ph
Generation of cosmological large lepton asymmetry from a rolling scalar field
我们提出了一个新的方案，同时解释一个大轻子不对称性和一个小重子不对称性。本文考虑一个滚动标量场及其与轻子数流的导数耦合。标量场的有效非零时间导数的存在导致了$CPT$破坏，从而如Cohen和Kaplan所指出的，即使在热平衡中也能产生轻子不对称性.在这个模型中，轻子不对称性随时间而变化。特别是，我们考虑的情况下，它随时间增长。最终的轻子不对称性由轻子数破坏相互作用的退耦决定，并且可以大到单位阶。另一方面，如果退耦发生在电弱相变之后，则通过sphaleron效应从当时的小轻子不对称性获得小的重子不对称性。我们构造了一个模型，在这个模型中，一个滚动的标量场被等同于一个精粹场。
2003-09-09 astro-ph hep-ph
Fine-structure constant variability: surprises for laboratory atomic spectroscopy and cosmological evolution of quasar spectra
狄拉克氢原子光谱的计算框架中的动态精细结构常数（α）的变化揭示了一个小偏离索末菲的精细结构的变化，今天可能测量的公式在实验室中。对于宇宙中的遥远物体，谱线的波长移动特别归因于宇宙学的α变化被发现与传统观点不同地依赖于量子数。最后一个结果与传统观点相冲突，即原子的光谱只能通过能量本征值公式中的α参数的演化而随着宇宙学时间而变化，从而影响了韦伯组对类星体吸收线精细结构间隔的分析（据称揭示了宇宙学的α演化）。特别是，一起分析来自不同精细结构多重态的类星体吸收线的混合可以使宇宙学α变化的估计产生偏差。
2003-01-29 astro-ph gr-qc hep-th
Early Cosmological HII/HeIII Regions and Their Impact on Second-Generation Star Formation
（摘要）我们提出的三维辐射流体动力学模拟的结果的形成和演化的早期HII/HeIII区周围的第一批恒星。冷却（通过H2和HD）和残余HII区域的气体的快速消失也在完整的宇宙学背景下进行，直到第二代恒星形成。一个大的HII区与几个千秒差距的直径形成，其中一个较小的HeIII区嵌入。辐射反馈效应抑制了光环内恒星的进一步形成，持续了一亿年。在残余黑洞上的吸积将是低效的。HII区的电离辐射很弱，但持续了5000万年。我们还跟踪了遗迹HII区光电离气体的热演化和化学演化。气体通过HD线冷却到几十开尔文。在高红移（z>10）处，最低气体温度受到T_CMB的限制。由于温度较低，金斯不稳定气体团的特征质量约为40兆太阳能，明显小于早期原始气体云的典型团质量。我们没有发现这个时代的分裂证据。再加上小的星云质量，这一结果表明，大质量，而不是非常大质量，原始恒星可能形成在遗迹HII地区。这些恒星可能是星际介质早期金属富集的原因，最近发现的贫金属恒星就是从这些星际物质中诞生的。
2007-03-15 astro-ph
Structure formation by cosmic strings with a cosmological constant
最终出版版本。
1998-06-08 astro-ph
Generation of the Primordial Magnetic Fields during Cosmological Reionization
我们调查的产生磁场的Biermann电池在宇宙学电离锋，使用新的模拟宇宙的再电离的恒星在原星系。两种机制主要负责磁生：i）从原星系爆发的I-前线，和ii）通过高密度中性丝，这是宇宙网的一部分，I-前线的传播。第一种机制在电离区域（z ~ 7）重叠之前占主导地位，而第二种机制甚至在该时期之后继续运行。然而，在重叠之后，场强的增加主要是由于宇宙结构形成时发生的气体压缩。因此，z ~ 5处的磁场紧密地跟踪气体密度，并且在兆秒差距尺度上是高度有序的。模拟箱中的平均质量加权场强为B_0 ~ 10^{-19} G。B_0与维里化天体的重子质量之间存在一个相对明确的、接近线性的相关关系，在我们的模拟中，质量最大的天体（M ~ 10^9 M_sun）的B_0 ~ 10^{-18} G。这是一个下限，因为缺乏数值分辨率使我们无法跟踪可能放大原星系场的小尺度动力学过程。虽然我们计算的磁场强度可能足以作为银河发电机的种子场，但磁场太小，不会对星系形成、热传导或星系际介质中的宇宙射线传输产生重大影响。不过，可以通过基于伽马射线暴光子到达时间分析的创新方法，在星系际介质中观测到它。
2000-03-23 astro-ph
Cosmological Variation of the Fine Structure Constant versus a new Interaction
我们展示了为什么动态变化的精细结构常数不影响Webb组的分析建议贝肯斯坦。我们还提供了一个限制的大小可能的修正狄拉克哈密顿量所造成的扰动，由于动态变化的α氢。
2004-08-24 astro-ph hep-th physics.atom-ph
Cosmological Inflation, Microwave Background Anisotropies and Large Scale Structure of the Universe
宇宙暴胀提供了最简单和最有希望的机制，产生结构形成的波动。使用强大的Hamilton-Jacobi方法，我将描述（1）如何计算密度涨落和宇宙微波各向异性引起的通货膨胀，（2）改进的Zel'dovich近似描述引力坍缩。我将这些结果与最新的宇宙学观测结果进行了比较。
1994-12-06 astro-ph gr-qc hep-ph
Cosmological Shock Waves in the Large Scale Structure of the Universe: Non-gravitational Effects
宇宙学激波是由宇宙中非线性结构的等级聚集引起的超音速流动运动引起的。这些冲击通过气体的热化和非热的宇宙射线（CR）粒子的加速来控制宇宙等离子体的性质。我们研究了一致性$Λ$ CDM宇宙的宇宙学模拟中形成的冲击的统计和能量学，特别强调非引力过程的影响，如辐射冷却，光电离/加热，和银河系超风反馈。采用基于非线性扩散激波加速计算的气体热化和CR加速效率的改进模型，估算了宇宙历史中气体热能和CR在激波处耗散的能量.由于激波可以作为产生涡的场所，我们也研究了在宇宙学模拟中应该主要在弯曲激波处产生的涡。我们发现，动力学和能量的冲击主要是由物质的引力，所以其他的非引力过程并不影响显着的全球能量耗散和涡度的产生在宇宙冲击。我们的研究结果加强的情况下，在集群内介质和温暖的热星系际介质包含积极的显着人口的非热粒子和湍流运动。
2007-04-12 astro-ph
Magnetic amplification in cylindrical cosmological structure
我们导出了与引力结构形成有关的宇宙磁场的放大。在线性和非线性区域计算磁流体动力学方程的自相似解。我们发现，相对快速的磁场增强变得显着的非线性阶段。
2004-04-17 astro-ph
Scaling Relations for self-Similar Structures and the Cosmological Constant
宇宙中各种自相似结构的质量、角动量和其他性质的标度关系被认为具有普遍的特征。由于在早期的论文中阐述的想法，这些关系可以连接到一个由主导宇宙动力学的宇宙学常数给出的背景常曲率。
2008-01-08 astro-ph
Multiscale Gaussian Random Fields for Cosmological Simulations
本文介绍了宇宙学数值模拟的初始条件的产生与多层次的分辨率，或多尺度模拟。我们提出了自适应网格细化的高斯随机场的理论，然后执行此细化称为GRAFIC 2的计算机代码包的实施和测试。这个软件包可在http://arcturus.mit.edu/grafic/或作者的电子邮件中向计算宇宙学社区提供。
2001-03-20 astro-ph
Time-Varying Fine-Structure Constant Requires Cosmological Constant
韦伯等人提出了随时间变化的精细结构常数的初步证据。我们表明，泰勒的公式，这种变化被排除在爱因斯坦-德西特宇宙，然而，它是兼容的宇宙学，需要一个大的宇宙学常数。
1999-08-31 astro-ph
Peculiar Velocities into the Next Generation: Cosmological Parameters From Large Surveys without Bias from Nonlinear Structure
我们调查的方法，以最好的估计归一化的质量密度波动功率谱（sigma_8）使用特殊的速度数据从一个调查，如六度场星系速度调查（6dFGSv）。我们专注于两个潜在的问题（i）偏差从非线性增长的结构和（ii）大量的速度在调查中。LambdaCDM类模型的模拟被用来测试的方法。我们计算的可能性，从一个完整的协方差矩阵的速度平均在网格单元。这同时减少了数据点的数量，并消除了在小尺度上占主导地位的非线性。我们展示了如何平均可以考虑在预测中以一种实际的方式，并显示的效果的选择的细胞大小。我们发现，可以选择一个细胞的大小，显着降低非线性，而不会显着增加宇宙学参数的误差条。我们将我们的结果与Watkins等人（2002）和Feldman等人（2003）的主成分分析结果进行比较，以选择一组由对非线性尺度最不敏感的特殊速度的线性组合构建的最佳矩。我们的结论是，平均在网格单元执行同样好。我们发现，对于一个调查，如6dFGSv，我们可以估计sigma_8与小于3%的非线性偏差。在对Omega_m进行边缘化之后，sigma_8上的预期误差约为16%。
2008-11-03 astro-ph
The great disk of Milky-Way satellites and cosmological sub-structures
我们发现，所观察到的银河系（MW）卫星分布的形状是不一致的，从宇宙学的子结构人口与99.5%的置信度。因此，大多数MW卫星不能与暗物质占主导地位的卫星。
2004-10-18 astro-ph
Cosmological Parameters, Dark Energy and Large Scale Structure
本文从理论和观测的角度综述了宇宙学参数、暗能量和大尺度结构的研究现状。我们首先介绍了基本的宇宙学参数，并讨论了它们是如何测量不同的观测技术。然后，我们描述了最近的证据，暗能量从Ia型超新星。动力学模型的暗能量，精髓，然后描述，以及他们如何与理论的引力和粒子物理学。然后回顾了通过引力不稳定性形成结构的基本理论。最后，我们描述了新的观测探测宇宙的大结构，以及它们如何约束宇宙学参数。
2002-07-13 astro-ph
Cosmological Studies with Gamma-Ray Bursts
来自第一代恒星的伽马射线暴（GRB）爆炸为探索再电离时代提供了一个令人兴奋的机会。关于星系际介质是如何以及何时被电离的线索可以从它们的紫外发射光谱中读出。大约百分之一的伽玛射线暴应该受到介入恒星的强烈引力透镜。利用微透镜光变曲线反演伽玛暴像的表面亮度轮廓，可获得微弧秒的分辨率。
2001-06-25 astro-ph
Cosmological Perturbation Theory and Structure Formation
这些课堂讲稿讨论了宇宙结构形成物理学中的几个主题，从辐射主导时代的小振幅波动的演化开始。内容包括相对论性宇宙学扰动理论与标量-矢量-张量分解、绝热和等熵初始涨落的演化、微波背景各向异性、空间和角功率谱、冷暗物质线性传递函数、Press-Schechter理论和数值模拟方法简介。
2000-12-31 astro-ph
Quasar Structure and Cosmological Feedback
类星体和活动星系核的反馈在几个宇宙学背景中经常被调用。目前，风和“模糊环面”结构的数量级或更多的不确定性使预测高度不确定。为了使这种“宇宙反馈”的模型可检验，有必要充分了解活动星系核的详细结构，以便在所有红移下预测它们在整个类星体群中的性质。在这两个领域的进展是迅速的，我描述的短期前景，以减少这些不确定性的“慢”（非相对论）AGN风和模糊的环面。
2006-06-05 astro-ph
Large Scale Structure and Cosmological Waveguides
宇宙学中的一种引力波导效应可以解释一些用现有的引力透镜模型所不能理解的反常现象，即在大角距的天空中存在光谱和红移相似的“孪生”天体。此外，类星体的巨大光度可以用作为波导的平行或平面宇宙学结构来解释。我们描述了引力波导理论，然后讨论了宇宙学中可能的实现。
1998-12-11 astro-ph
Cosmological Structure Formation Creates Large-Scale Magnetic Fields
本文研究了由于宇宙学扰动的增长而产生的种子磁场。在辐射时代，光子散射的不同速率导致离子和电子密度和速度场的局部差异。由于这些流体的相对运动而产生的电流在所有宇宙学尺度上都产生了磁场，在复合时期达到峰值约10^{-24}高斯。以这种方式产生的磁场为目前在银河系和河外尺度上观察到的磁场的种子提供了一个有希望的候选者。
2006-06-22 astro-ph
CPPA -- a New Hydrodynamical Code for Cosmological Large-Scale Structure Simulations
我们提出了一种新的欧拉编码，能够跟踪宇宙中大尺度结构在弱非线性区域的演化。我们比较测试结果与N体代码和分析结果。
1996-09-05 astro-ph
Large-Scale Structure in the Distribution of Galaxies as a Probe of Cosmological Models
在过去的20年里，我们对附近宇宙中星系的大规模分布和运动的理解发生了爆炸。该领域已经从对星系分布中所见结构的定性和形态描述，转向了丰富且日益严格的统计描述，这使我们能够约束宇宙学模型。刚刚开始的新调查在统一性和调查量方面将是前所未有的。研究大尺度结构随时间的演化已经成为可能。
1998-07-20 astro-ph
CP noninvariance and an effective cosmological constant: the energy density in a pseudoscalar field which arises from a cosmological, spontaneously-broken chiral symmetry
给出并讨论了一个具有自发破缺手征对称性的宇宙学模型的性质和主要结果。该模型包含并动态地关联两个自旋零场。标量场可以为早期宇宙的暴胀提供动力学基础。戈德斯通赝标量场可以提供早期的、小的残余真空能量密度，我们估计其绝对值与目前经验上的小真空能量密度相似。这个有效的宇宙学常数的小能量标度是单独估计的，通过将其动态地与中微子质量的经验小标度相关联。CP不变性被自发地破坏。这提供了一个自然的基础，早期生成的反中微子中微子的中微子不对称性，其幅度，我们估计，并发现是显着的。
2004-12-02 astro-ph
Cosmological model: from initial conditions to structure formation
观测宇宙学即将有新的发现，这些发现将改变我们世界观的本质。该问题涉及初始条件和暗物质物理的起源。
2007-12-20 astro-ph
Magnetic field generation from non-equilibrium phase transitions
我们研究了磁场的产生过程中产生的粒子生产阶段的失稳引起的相变的平衡。其主要前提是驱动相变的长波长不稳定性导致强烈的非平衡电荷和电流波动，从而产生电磁场。我们提出了一个配方的基础上的非平衡Schwinger-Dyson方程，导致一个精确的表达的频谱的电磁场有效的一般理论和宇宙学背景，其主要成分是横向光子偏振的平衡。该公式包括介质中电导率的耗散效应。作为宇宙学的前奏，我们研究磁在闵可夫斯基时空中的理论，N带电标量场的规范耦合的最低阶和领导秩序在大N在两个场景的宇宙学相关性。明确地获得了在相变结束时电场和磁场的长波长功率谱。由此可见，电场和磁场之间的均分并不是不平衡的。在从高温相转变的情况下，介质的导电性严重阻碍了磁场的产生，然而所产生的磁场在畴尺寸的量级上相关，畴尺寸远大于磁扩散长度。的结果的启示宇宙相变驱动的调幅不稳定性进行了讨论。
2002-11-14 astro-ph hep-ph
Constraints on the neutrino mass and the cosmological constant from large scale structure observations
宇宙大尺度结构（LSS）的观测数据被用来确定绝热暴胀模型中中微子含量的上限。它表明，2 $σ$上限中微子含量可以表示为$Ω_νh^2/N_ν^{0.64}\le0.042$的形式，或通过中微子质量，$m_ν\le4.0$ eV。
2000-11-02 astro-ph hep-ph
