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
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
CMB anisotropy power spectrum using linear combinations of WMAP maps
近年来，精确估计不同宇宙学参数的目标为精确测量宇宙微波背景辐射的角功率谱提出了新的挑战。这就需要可靠和精确地去除前景污染以及探测器噪声偏差。最近，一种新的{ \em model-independent}方法，用于仅从多频率观测估计CMB角功率谱已经被Saha等人提出并实施了第一年的WMAP数据。以往对CMB功率谱的估计都是基于不同实验数据集的前景模板。然而，我们的方法表明，{ \em CMB角谱可以从WMAP数据的自包含分析中可靠地精确估计}。在这项工作中，我们提供了这种方法的详细描述。我们还研究和识别我们的功率谱估计中存在的偏差。我们应用我们的方法从WMAP的1年和3年的数据提取功率谱。
2007-06-25 astro-ph
Foreground analysis from the 1-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) data
我们提出了一个详细的分析阶段的WMAP前景（同步辐射，自由和尘埃排放）的WMAP的K-W波段，以估计的显着性的变化的光谱指数在不同的组件。我们首先提取谱指数变化的信号，通过假设不同频带之间的不变部分具有100%的相位互相关。然后，我们使用通常用于提取CMB信号的方差最小化来提取与频率无关的信号。每个前景分量中的这种公共信号对于任何种类的分量分离方法都可以起到重要作用，因为这些方法不能区分频率无关的前景和CMB。
2004-07-19 astro-ph
A Scaling Index Analysis of the WMAP three year data: Signatures of non-Gaussianities and Asymmetries in the CMB
本文利用加权尺度指数对三年期威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）观测资料进行了局部尺度特性的估计。缩放指数法（SIM）是-第一次-适应和适用于球对称的空间数据的情况下。结果进行了比较，1000蒙特卡罗模拟高斯波动的基础上，具有最佳拟合$Λ$ CDM功率谱和WMAP类光束和噪声属性。基于尺度指数的统计量，即分布和基于概率的措施的时刻被确定。我们发现大多数的测试统计显著偏离高斯假设。我们发现了明显的不对称性，这可以解释为北半球缺乏结构，这与以前的研究结果一致。此外，我们发现在南半球的本地化异常，这引起了非常显着的签名非高斯的标度指数的频谱。我们确定这个签名作为冷点，这也是已经检测到的第一年WMAP数据。我们的研究结果提供了进一步的证据，在WMAP的三年数据的非高斯性和不对称性的存在。需要进行更详细的波段和年度分析，以阐明检测到的异常的起源。在任何一种情况下，标度指数提供了强大的非线性统计分析CMB地图。
2007-02-06 astro-ph
Cosmological constraints in the presence of ionizing and resonance radiation at recombination
随着最近的测量全天空宇宙微波背景偏振从WMAP，关键的宇宙学简并已被打破，允许更严格的约束被放置在宇宙学参数推断假设一个标准的重组方案。在这里，我们考虑的宇宙约束的影响，如果额外的电离和共振辐射源存在于复合。我们发现，新的CMB数据显着改善了额外的辐射源的约束，与$\log_{10}[ε_α] < -0.5$和$\log_{10}[ε_{i}] <-2.4$在95% c. l.分别用于共振源和电离源。然而，包括广义重组的情况下，我们发现，标量谱指数$n_s$的约束被削弱到$n_s=0.98\pm0.03$，与$n_s=1$的情况下，现在在95%的c.l.。讨论了张量模、标度不变性、暗能量和中微子质量等约束的松弛。
2007-01-09 astro-ph gr-qc hep-ph
WMAP constraints on scalar-tensor cosmology and the variation of the gravitational constant
通过对CMB各向异性谱的$χ^2$检验，给出了标量张量引力理论的观测约束。我们比较了WMAP的温度功率谱与调和吸引子模型，其中标量场的调和有效势与曲率$β$在爱因斯坦共形框架和理论松弛爱因斯坦引力随时间的推移。我们发现标量耦合的当前值，即当前偏离爱因斯坦引力的水平$(α_0^2)$，有界小于$5\times 10^{-4-7β}$（$2σ$）和$0< β<0.45$的$10^{-2-7β}$（$4σ$）.这一约束比太阳系实验对大型$β$模型的约束强得多，即，$2σ$和$4σ$限值分别为$β> 0.2$和0.3。在此模型的框架内，复合时期的引力常量的变化被约束为$|G(z=z_{rec})-G_0|/G_0 < 0.05(2σ)$和$0.23(4σ)$。
2003-11-12 astro-ph gr-qc hep-ph
The Richness and Beauty of the Physics of Cosmological Recombination
描述宇宙重组时代的物理成分非常简单，也非常容易理解。这一事实使我们能够考虑各种各样的过程，仍然发现潜在的可衡量的后果。在这篇文章中，我们重点介绍了最近与宇宙学氢复合有关的一些详细的物理学研究。这些考虑的影响是双重的：（i）在这一时期相关的光子释放导致宇宙微波背景（CMB）能谱与完美黑体的有趣和独特的偏差，特别是在分米波长处，可能在不久的将来变得可观察到。观察这些扭曲，原则上将提供一种额外的方法来确定宇宙的一些关键参数（例如比熵，CMB温度和氦的星前丰度），而不受宇宙方差的限制。它还使我们能够用直接的观测证据来对抗我们对复合过程的详细理解。在这方面的贡献，我们说明了如何的理论光谱模板的宇宙复合谱可用于此目的。(ii)随着高精度宇宙微波背景数据的出现，例如使用普朗克测量者或Cmbpol可以获得的数据，对宇宙电离历史的非常精确的理论理解对于解释宇宙微波背景温度和偏振各向异性是必要的。（节略）
2008-02-06 astro-ph
Time-Dependent Corrections to the Ly-alpha Escape Probability During Cosmological Hydrogen Recombination
我们考虑的影响与详细的辐射转移在宇宙复合的时代对我们的宇宙电离历史。我们集中在氢莱曼-α共振在红移600<~ z <~ 2000的光子逃逸，这是定义宇宙复合速率的两个关键机制之一。我们在标准公式中处理这个问题，由于双光子相互作用的校正推迟到另一篇论文。作为主要结果，我们在这里表明，在非定常方法中，在红移800<~z<~1200范围内，对自由电子分数N_e的修正约为~1.6-1.8%.因此，所讨论的过程中的电离历史的最大修改之一，接近最大的埃里克森可见度函数在z~1100考虑到目前为止。我们证明了我们的结果，数值和分析，导出逃逸概率，并考虑莱曼α线发射和线吸收的方式不同的索伯列夫近似。特别是，我们给出了一个详细的推导过程中的氢复合的Sobolev逃逸概率，并解释了基本的假设。然后，我们讨论的情况下，相干散射的实验室框架中的光子逃逸，解决这个问题的解析在准静态近似，也在时间依赖的情况下。本文指出，在DP/P~5- 10%的水平上，氢复合过程中逃逸几率的Sobolev近似是不成立的。这是因为在复合过程中，电离度在特征时间Dz/z~ 10%内显著变化，使得在百分比水平精度下，光子分布不会演变（删节）。
2009-03-30 astro-ph
A cosmological test for general relativity
研究了牛顿常数的空间变化对宇宙微波背景的影响。在重组时间的强等价原理违反的约束，然后得到的帮助下，WMAP数据和大爆炸核合成的标准理论。
2005-09-26 astro-ph gr-qc
Three-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Beam Profiles, Data Processing, Radiometer Characterization and Systematic Error Limits
WMAP卫星完成了为期3年的宇宙微波背景辐射观测。3年数据产品包括几套Stokes I、Q和U参数的全天空图，涵盖23至94 GHz的5个频带，以及波束窗口函数和噪声协方差矩阵等支持项目。用于产生当前天空图和支持产品的处理代表了第一年分析的重大进步，并在此进行了描述。对指向重建、辐射计增益建模、窗函数确定和辐射计谱噪声参数化等问题进行了改进。详细描述了产生极大似然天图估计的更新数据处理，以及用于产生降低分辨率的地图和相应的噪声协方差矩阵的方法。最后给出了两种用于评估全分辨率天图噪声的方法，以及几个有代表性的年度零检验，证明了从不同观测时期的数据产生的天图是一致的。
2007-02-27 astro-ph
CMB Constraint on Radion Evolution in the Brane World Scenario
在许多版本的膜模型中，额外维度的模场（radion）可能发生宇宙学演化，导致Higgs真空期望值$<H>$发生变化，从而导致电子质量$m_e$发生宇宙学变化。因此，宇宙微波背景（CMB）各向异性的形成受到影响，导致CMB功率谱的峰位和幅度发生变化。利用Wilkinson微波各向异性探测器（WMAP）CMB三年的观测数据，将哈勃参数$H_0$固定为哈勃空间望远镜（HST）的72 km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$，得到了对$ρ$的一个约束，即CMB重组时的$<H>$值与其当前值之比为[0.97，1.02]。
2007-08-29 astro-ph
Primordial constraint on the spatial dependence of the Newton constant
在宇宙学尺度上的诺德维特效应会影响宇宙微波背景中的声学振荡。利用WMAP观测数据，在第一峰值尺度下，推导了宇宙的引力重子质量密度。在标准大爆炸核合成框架下，通过测量氘丰度独立确定惯性重子质量密度，对复合时强等效原理的可能违反提出了新的约束。
2006-10-10 astro-ph gr-qc
The N-point correlation functions of the first-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe sky maps
我们计算的两个，三个和四个点的关联函数从威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的第一年的数据，并比较这些到蒙特卡罗系综的5000实现，基于最佳拟合的WMAP运行指数谱的高斯波动。分析分三个步骤进行，包括小尺度（<72 °）、中尺度（< 5 °）和大尺度（高达180 °）。在最大尺度上，我们的结果与以前报道的半球功率不对称性是一致的：北黄道半球几乎没有大尺度的波动，而南半球表现出相对较强的波动。我们还检测到多余的相关性在W波段的差异地图相比，详细的噪声模拟产生的WMAP团队，可能指示未知的系统。虽然不太可能影响任何基于温度的结果，但这种影响可能对即将到来的偏振数据很重要。在中间的角尺度上，我们发现了类似于最大尺度上所见的功率各向异性分布的迹象，但程度不同。一般来说，模型在这些尺度上是可以接受的。最后，在本文探讨的最小尺度上也是如此。
2004-12-07 astro-ph
First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Data Processing Methods and Systematic Errors Limits
我们描述的校准和数据处理方法，用于生成全天空的宇宙微波背景（CMB）从威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）观测的第一年的地图。剩余系统误差的详细限值主要根据飞行数据的分析来确定，必要时还补充地面试验的结果。由于天文台围绕太阳的运动，使用CMB的偶极调制在飞行中校准数据。这构成了全光束校准源。一个迭代算法同时适合的时间顺序的数据，以获得校准参数和像素化的天空地图温度。通过分析减去该天空信号估计的时间排序数据来确定噪声属性。在此基础上，我们对时间排序的数据应用预白化滤波器来去除低水平的1/f噪声。我们推断和校正的两个天空输入到每个差分辐射计之间的传输不平衡小~1%，我们减去一个小的旁瓣校正23 GHz（K波段）的地图之前，进一步分析。没有其他系统误差校正应用于数据。校准和基线伪影，包括对环境扰动的响应，可以忽略不计。系统的不确定性是可比的梁响应的特性的统计不确定性。两者都在窗函数的协方差矩阵中被考虑，并被传播到最终功率谱中的不确定性。我们通过像素协方差矩阵来表征剩余系统不确定性的组合上限。
2003-02-11 astro-ph
The Reionization History at High Redshifts I: Physical Models and New Constraints from CMB Polarization
最近从WMAP数据中发现的高光学深度τ-汤姆逊散射意味着在红移z~15处发生了显著的再电离。这一发现对再电离的来源有重要的意义，并首次允许对红移z~20的物理再电离方案进行限制。使用一套新的半解析再电离模型，我们表明，高值的τ需要一个令人惊讶的高效率的第一代紫外光源注入电离光子到星系际介质的反射。我们发现，没有简单的再电离模型可以与WMAP的结果与z<6.5宇宙的数据相结合。满足这两个约束条件需要满足以下条件之一：（i）H_2分子在z~20处有效地形成，在反馈过程中存活，并且允许在维里温度低于Tvir=10^4 K的晕中的UV源对再电离做出实质性贡献;或者（ii）在Tvir> 10^4 K的晕中，在（z~20）和（z~6）之间，H_2分子的再电离效率降低约30倍。我们讨论了相关的物理问题，以产生任何一种情况下，并认为这两种选择是可行的，并允许当前的数据。在详细的再电离历史模型，我们发现，在这两种情况下的电离分数的演变具有鲜明的特点，普朗克可以区分在3西格玛的意义。在tau的高WMAP值下，普朗克也将能够对再电离模型参数提供严格的统计约束，并阐明黑暗时代结束时的大部分物理学。WMAP发现的高光学深度的来源应该可以被詹姆斯·韦伯太空望远镜直接探测到z~15。
2003-02-23 astro-ph
Dynamic Hydrogen Ionization
我们研究了动态太阳大气中氢的电离。我们发现，电离/复合的时间尺度可以估计从修改后的速率矩阵的特征值，光学厚莱曼过渡，在细致平衡已被排除。我们发现，电离/复合的时间尺度是由缓慢的碰撞泄漏从基态到第一激发态。整个色球层的时间尺度都很长（$10^3$ - $10^5$ s），除了在激波中，温度和密度的增加缩短了电离/复合的时间尺度，特别是在色球层上部。由于弛豫时间尺度比动态时间尺度长得多，氢离子化没有时间达到其平衡值，并且其波动比适合于瞬时条件的统计平衡值的变化小得多。电离状态倾向于代表冲击波的较高温度，平均电子密度比平均大气统计平衡计算的电子密度高出六倍。模拟表明，色球层的静态图像和动态图像是根本不同的，时间变化是至关重要的，我们了解色球层本身和那里形成的光谱特征。
2002-02-16 astro-ph
Cosmic Microwave Background and Supernova Constraints on Quintessence: Concordance Regions and Target Models
我们进行了详细的比较威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）测量的宇宙微波背景（CMB）的温度和偏振各向异性与经典宇宙学模型的预测暗能量。我们考虑了广泛的精髓模型，包括：一个恒定的状态方程;一个简单的参数化，随时间变化的状态方程;一类模型的早期精髓;标量场与逆幂律的潜力。我们还提供了一个联合适合的CBI和ACBAR CMB数据，和1a型超新星。使用这些选择约束，我们确定可行的，目标模型进行进一步分析。
2003-05-19 astro-ph
Observational Constraints on Dark Energy and Cosmic Curvature
Current observational bounds on dark energy depend on assumptions about the curvature of the universe. We present a simple and efficient method for incorporating constraints from CMB anisotropy data, and use it to derive constraints on cosmic curvature and dark energy density as a free function of cosmic time using current data. We show that there are two CMB shift parameters, R=sqrt{Ω_m H_0^2} r( z_{CMB} ) (scaled distance to recombination) and l_a=πr( z_{CMB} )/r_s( z_{CMB} )(angular scale of the sound horizon at recombination), with measured values that are nearly uncorrelated with each oth…
2007-10-29 astro-ph hep-ph
A Note on Noncommutative Brane Inflation
在本文中，我们详细研究了非交换KKLMMT D3/anti-D3膜膨胀的情况。结合膜暴胀和非对易暴胀可以很好地解释WMAP三年数据所显示的谱指数的大负值运行，并可以显著地释放参数$β$的微调。利用WMAP三年的观测结果（蓝倾斜谱指数，大的负运行），我们探索了参数空间，给出了在这种情况下暴胀参数和宇宙学观测量的约束和预言。我们表明，这种情况下预测一个相当大的张量/标量比，更重要的是，一个太大的宇宙弦张力（假设弦耦合$g_s$是在其可能的范围从0.1到1），以符合目前的观测范围。更详细的分析表明，根据WMAP三年结果的拟合，该模式存在一些不一致。
2006-11-07 astro-ph gr-qc hep-ph
Self-consistent Modelling of the interstellar medium
ISM中热光学薄等离子体的动态演化在很大程度上取决于加热和冷却过程。必须认识到，所有起作用的物理过程都在不同的时间尺度上运行。特别是详细的平衡经常被违反，因为例如碰撞电离的统计逆过程是离子与两个电子的复合，其作为三体碰撞通常由辐射复合主导，导致偏离碰撞电离平衡。除了原子时间尺度的这些差异之外，热等离子体通常处于动态状态，从而引入了另一个时间尺度，这可能是最短的一个。非平衡效应将在星系外流的情况下进行说明和讨论。它将显示，光谱分析的边缘上的星系的X射线数据显示出一个明确的签名的形式，“多温度”晕，这可以最自然地解释为“冻结”的高度电离的物种在流出，这有助于延迟重组的整体光谱。这自然导致非平衡冷却功能，其修改动力学，这又改变等离子体密度和热能预算，从而反馈到电离结构上。因此，需要建立自洽的模型。
2003-03-12 astro-ph
