Analytic study of the effect of dark energy-dark matter interaction on the growth of structures
大尺度结构已被证明是区分和约束暗能量模型的一个很有前途的宇宙探针。利用生长指数参数化，得到了能量动量交换与暗能量密度成正比的耦合暗能量模型中结构生长速率的解析表达式.我们发现，只要我们知道了耦合、暗能量状态方程、暗能量密度参数的当前值和暗物质涨落的当前平均振幅，就可以解析地确定$f σ_8$的演化.在通过相互作用模型中的连续性方程校正了与速度场对应的生长函数后，我们使用我们的分析结果将模型的预测与大尺度结构观测进行了比较。
2016-10-20 astro-ph.CO gr-qc
Dark Energy and Modified Gravity in the Effective Field Theory of Large-Scale Structure
我们开发了一种方法来计算超出一般的暗能量和修改后的重力模型的暗物质扰动的线性制度的可观测量。我们通过结合暗能量的有效场论和大尺度结构的有效场论方法来实现这一点。特别是，我们参数化的线性和非线性效应的暗能量对暗物质集群的拉格朗日条款介绍了在同伴的文件，专注于Horndeski理论和假设的准静态近似。暗物质的欧拉方程来源于牛顿势，由修正的引力引起的新的非线性顶点，以及在纯暗物质的情况下，由有效应力张量的发散形式的短尺度物理效应。有效流体在物质连续性和欧拉方程的解中引入了一个反项，它允许在轻度非线性尺度上控制聚类统计的扩展。我们使用这种设置来计算单圈暗物质功率谱。
2020-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Modified scaling in $k$-essence model in interacting dark energy - dark matter scenario
\textit{Scherrer and Putter et.al}已经表明，当暗能量的动力学由均匀的$k-$本质标量场$ϕ$驱动时，具有$L = V_0F(X)$形式的拉格朗日量，具有恒定的势$V_0$和$X = \frac{1}{2}\nabla^μϕ\nabla_μϕ= \frac{1}{2}\dotϕ^2$，人们得到一个标度关系$X(dF/dX)^2 = Ca^{-6}$，其中$C$是常数，$a$是宇宙的FRW标度因子。在暗能量部分中的单独能量守恒和$k-$本质势的恒定性有助于获得这样的缩放。在本文中，我们已经表明，即使在考虑暗能量和暗物质之间的依赖于时间的相互作用时，$k-$本质势的恒定性可能会导致一种修改形式的标度。我们已经获得了这样的标度关系的一个特定的类的参数化的源项发生在连续性方程的暗能量和暗物质的相互作用的情况下。我们使用JLA分析的光度距离和超新星Ia观测的红移数据的输入，以获得修改后的形式的标度。
2022-11-23 astro-ph.CO gr-qc
Probing interaction and spatial curvature in the holographic dark energy model
在本文中，我们放置在全息暗能量模型的相互作用和空间曲率的观测约束。我们考虑全息暗能量与物质之间的三种唯象相互作用，即，相互作用项$Q$与暗能量（$ρ_Λ$）、物质（$ρ_{m}$）和物质加暗能量（$ρ_m+ρ_Λ$）的能量密度成比例。为了探讨全息暗能量模型中的相互作用和空间曲率，我们使用了最新的观测数据，包括Ia型超新星（SNIa）的组成数据、威尔金森微波各向异性探测器（WMAP 5）5年观测给出的宇宙微波背景（CMB）的位移参数和斯隆数字巡天（SDSS）的重子声学振荡（BAO）测量.结果表明，全息暗能量模型中的相互作用和空间曲率都很小。此外，有趣的是发现在全息暗能量模型中，唯象相互作用与空间曲率之间存在着显著的简并。
2009-11-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spatial Distribution of Intracluster Light versus Dark Matter in Horizon Run 5
本文利用Horizon Run 5模拟和加权重叠系数，发现BCG+ICL的空间分布能有效追踪星系团暗物质分布，并提出通过缩放其径向轮廓恢复暗物质轮廓的新方法。
2024-02-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Are dark matter and dark energy omnipresent?
本文提出一类满足质能守恒和强能量条件的时间奇点，以连续近似解释宇宙膨胀和大尺度结构形成，并认为其罕见且极快而不可观测，可能是暗物质和暗能量未被发现的原因。
2025-03-11 astro-ph.CO gr-qc
CCDM Model with Spatial Curvature and The Breaking of "Dark Degeneracy"
在爱因斯坦场方程的背景下，冷暗物质（CCDM）的产生导致了负的创造压力，这可以用来解释宇宙的加速膨胀。最近的研究表明，这种模型的膨胀动力学不能与协调$Λ$ CDM模型区分开来，甚至在更高阶的密度扰动演化中也是如此，导致了所谓的“暗简并”。然而，取决于CDM创建速率的形式，当与$Λ$ CDM相比时，包括空间曲率导致CCDM的不同行为，即使在背景水平。用一个简单的形式的创造率，即，$Γ\propto\frac{1}{H}$，我们表明，这个模型可以区分从$Λ$ CDM，提供宇宙有一定的空间曲率。然而，从观测上看，目前CMB对空间平坦度的限制表明，两种模型都没有明显的优势，至少在背景水平上是如此。
2015-03-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Role of Spatial Curvature in a Dark Energy Interacting Model
本文研究暗能量-暗物质相互作用模型中空间曲率的影响，利用多种观测数据发现曲率影响哈勃常数和结构增长参数，缓解早期与晚期宇宙观测张力，并暗示宇宙可能是开放的。
2025-01-25 astro-ph.CO gr-qc
BBN constraints on dark radiation isocurvature
在早期宇宙中，与标准模型完全解耦的暗辐射的存在为相关的暗辐射等曲率模式留下了可能性。我们表明，暗辐射等曲率的存在下，导致空间变化的原始丰度的氦和氘由于空间变化的$N_{\rm eff}$在大爆炸核合成。我们使用的结果来限制存在这样的isocurvature模式的规模下降到$\sim 1$兆个人电脑规模。通过测量不同星系中原始氦氢比和氘氢比的超额方差，在95%的置信度下，我们将星系平均等曲率的方差限制在小于$0.13/Δ\bar{N}_{\rm eff}$。这里，$Δ\bar{N}_{\rm eff}$是由于额外的暗辐射分量而导致的$N_{\rm eff}$的空间平均增加。
2020-10-08 astro-ph.CO hep-ph
Non-linear dark energy clustering
考虑具有任意声速和状态方程的暗能量流体，在非线性水平上讨论其成团效应对冷暗物质分布的影响。我们写的连续性，欧拉和泊松方程的系统在牛顿近似。然后，利用时间重整化群方法计算了各阶微扰修正，计算了总的团簇功率谱和物质功率谱。在线性水平上，暗能量的声速不同于光的声速，这会改变观测上感兴趣的尺度上的功率谱，比如那些与重子声波振荡相关的尺度。我们发现，改变暗能量的声速对物质功率谱的非线性修正的影响低于百分之一的水平，因此，这些修正可以很好地模拟他们的对应物在宇宙学的情况下，光滑的暗能量。我们还表明，物质增长指数的非线性效应可以高达10- 15%的小尺度。
2011-11-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Statistical interpretation of the spatial distribution of current 130 GeV gamma-ray line signal within the dark matter annihilation scenario
最近，几个研究小组从费米-LAT数据中发现了银河系中央的能量为$\sim 130$ GeV的$γ$射线信号。形态学研究表明，该信号与暗物质湮灭相一致，但与银河系中心Sgr A $\sim 220$的中心偏移了%，这样的$γ-$射线线可以解释为暗物质湮灭信号。然而，从银河系中心Sgr A $^{\star}$的最突出的信号区域的中心的偏移$\sim 220$ pc（$1.5^{\circ}$）被认为是挑战暗物质湮灭的解释。考虑到这样一个130 GeV的$γ$ -射线线信号仅由$\sim14$光子组成的事实，我们认为这些光子与预期的暗物质分布的“不完美”一致性是由于有限的统计。随着在不久的将来收集到更多的信号光子，偏移将更小。我们的蒙特卡罗模拟支持上述推测。
2012-07-23 astro-ph.CO hep-ph
Spatial Ricci scalar dark energy model
受全息原理的启发，我们提出了暗能量的密度与空间Ricci标量曲率（SRDE）成正比。这种模型在现象学上是可行的。在68%置信水平下，其参数的最佳拟合值为：$Ω_{\rm m0}=0.259\pm0.016$和$α=0.261\pm0.0122$，由397个SNIa的Union+ CFA 3样本和BAO测量约束。我们发现SRDE的状态方程在$z\simeq-0.14$处穿过-1。SRDE的减速参数$q(z)$的当前值为$q_{z=0}\sim -0.85$。SRDE宇宙从减速到加速的相变发生在红移$z_{q=0}\sim 0.4$处。通过对宇宙各组分微扰的研究，我们发现，与$Λ$ CDM相比，SRDE对宇宙微波背景温度各向异性和物质功率谱的影响较小。
2014-05-27 astro-ph.CO gr-qc
Holographic dark energy in a universe with spatial curvature and massive neutrinos: a full Markov Chain Monte Carlo exploration
本文报道了基于马尔可夫链蒙特卡罗整体拟合技术，用空间曲率和大质量中微子约束全息暗能量模型的结果。宇宙观测数据包括WMAP 7年的温度和偏振数据、Union 2.1样品的Ia型超新星数据、SDSS DR 7和WiggleZ暗能量巡天的重子声振荡数据以及HST最新的$H_0$测量数据。为了处理暗能量的微扰，我们采用了参数化后Friedmann方法。我们发现，对于没有空间曲率和大质量中微子的最简单全息暗能量模型，唯象参数$c<1$在大于$4σ$的置信水平.空间曲率的引入增大了误差条，导致$c<1$仅在大约$2.5σ$范围内;相反，大质量中微子的引入对$c$没有显著影响。我们还发现，对于具有空间曲率但没有大质量中微子的全息暗能量模型，当前分数曲率密度$Ω_{k0}$的$3σ$误差棒仍为$10^{-2}$的量级;对于具有大质量中微子但没有空间曲率的模型，中微子总质量的$2σ$上界为$\sum m_ν < 0.48$ eV.此外，全息暗能量模型中空间曲率与大质量中微子之间存在明显的简并，这使得$\sum m_ν$的上界扩大了2倍以上。此外，我们证明，利用完整的WMAP数据可以给全息暗能量模型更好的约束，与使用WMAP "距离先验“的情况相比。
2013-01-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on dark energy dynamics and spatial curvature from Hubble parameter and baryon acoustic oscillation data
我们使用所有可用的重子声学振荡距离测量和哈勃参数数据来约束宇宙学常数$Λ$，动力学暗能量和空间曲率在简单的宇宙学模型。我们发现，共识空间平坦的$Λ$ CDM模型提供了一个合理的拟合数据，但根据哈勃常数先验和宇宙学模型，它可以是一个多一点的$σ$远离最佳拟合模型，这可能有利于温和的暗能量动力学或非平坦的空间超曲面。
2018-06-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Comparison of spatial distributions of Intracluster light and Dark Matter
在星系团中，暗物质、成员星系、气体和团内光的相对空间分布可能暗示着它们在星系团演化过程中的相互作用。然而，这是一个具有挑战性的问题，提供一个定量的措施，两个多维标量分布之间的形状匹配。我们提出了一种新的方法，命名为{ \em加权重叠系数（WOC）}，量化的相似性的2维空间分布。我们将WOC与标准方法（称为修正Hausdorff距离（MHD））进行比较。我们发现，我们的方法是强大的，并执行良好，即使存在多个子结构。我们应用我们的方法来寻找一个可见的组成部分，其空间分布类似的暗物质。如果这样一个组件可以找到跟踪暗物质分布与高保真度更宽松的星系团，然后分布的相似性也可以被用来作为集群的动力学阶段估计。我们将该方法应用于GRT模拟中不同动力学阶段的六个星系团，GRT模拟是使用星系替换技术的N体模拟。在各种成分（恒星粒子、星系、ICL）中，ICL+最亮星系团（BCG）成分最忠实地跟踪了暗物质的分布。在样本星系团中，松弛星系团的暗物质和ICL+BCG的空间分布比动态年轻的星系团具有更强的相似性。而磁流体动力学结果随动力学阶段的变化趋势较弱。
2022-05-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Baryon acoustic oscillation, Hubble parameter, and angular size measurement constraints on the Hubble constant, dark energy dynamics, and spatial curvature
在本文中，我们使用所有可用的重子声学振荡，哈勃参数，和类星体的角尺寸数据来约束六个暗能量宇宙学模型，空间平坦和非平坦。根据所考虑的模型和数据组合，这些数据温和地支持闭合空间超曲面（与$1.7σ$一样多）和暗能量动力学（最多略高于$2σ$）超过宇宙学常数$Λ$。根据模型和数据的组合，在$1.8σ$到$3.4σ$处，数据也支持比从局部膨胀率测量的更低的哈勃常数。
2019-07-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observational constraints on the cosmological expansion rate and spatial curvature
过去几十年的观测表明，宇宙的膨胀正在加速。在宇宙学的标准模型中，这种加速膨胀被归因于以宇宙学常数形式存在的暗能量。然而，我们可以想象，暗能量呈现出温和的动力学（因此它的能量密度随时间而变化，而不是具有一个恒定的值），或者宇宙的加速膨胀是由暗能量以外的某种机制引起的。在这项工作中，我将调查这两种可能性，通过使用观测数据的动态暗能量以及宇宙学模型没有暗能量的简单模型的参数的约束。我发现，这些数据有利于标准模型，而留下一些空间的动态暗能量。标准模型还认为宇宙在大的空间尺度上是平坦的。用于测试暗能量动力学的相同观测数据可以用来约束宇宙的大尺度曲率，这些数据通常有利于空间平坦性，在某些数据组合中对空间曲率有一定的偏好。
2021-04-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Using Pantheon and DES supernova, baryon acoustic oscillation, and Hubble parameter data to constrain the Hubble constant, dark energy dynamics, and spatial curvature
我们使用Pantheon Ia型超新星（SN Ia）的视星等、DES-3年分仓的SN Ia视星等、哈勃参数和重子声学振荡测量来约束六个空间平坦和非平坦的宇宙学模型。这些数据集提供了相互一致的宇宙学约束，在我们研究的六个宇宙学模型。对这些数据集的联合分析提供了独立于模型的哈勃常数$H_0=68.8\pm1.8\ \rm{km \ s^{-1} \ Mpc^{-1}}$和非相对论物质密度参数$Ω_{\rm m_0}=0.294\pm0.020$的估计。虽然联合约束更倾向于温和的暗能量动力学和一点空间曲率，但它们并不排除暗能量是一个宇宙学常数和平坦的空间超曲面。我们还添加类星体的角尺寸和H II星暴星系的测量组合的数据集，并找到更多的限制性约束。
2021-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Dark Side of Using Dark Sirens to Constrain the Hubble-Lemaître Constant
该研究针对暗汽笛空间定位错误对哈勃-勒梅特常数测量精度的影响展开，通过贝叶斯框架模拟未来观测，明确了误差显现的样本量阈值，提出检验方法并指出环境影响对高精度测量的关键意义。
2023-05-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The spatial distribution of Milky Way satellites, gaps in streams and the nature of dark matter
银河系暗晕的空间分布为检验宇宙学模型提供了一组重要的观测量。这些包括发光卫星的径向分布，平面配置，以及大量的暗晕，其存在与否是区分暗物质模型的关键。我们利用COCO $N$ -体方法对冷暗物质（CDM）和3.3keV热遗迹暖暗物质（WDM）进行模拟，在重子物理影响最小的极限下，预测了卫星的空间分布。我们证明了当形成星系的最小前晕质量为$>10^{8.5}\mathrm{M}_{\odot}$时，CDM和3. 3 keV-WDM发光卫星的径向分布是相同的。暗subhaloes的分布是显着更集中在WDM由于没有低质量，最近吸积的子结构，通常居住在CDM的MW晕的外部。我们发现，质量$[10^{7},10^{8}]\mathrm{M}_{\odot}$和中心的30千秒差距内的subhalo是剥离的两个模型中较大的晕的残余。因此，它们在WDM中的丰度$3\times$高于从总体WDM晕下种群中预期的丰度。我们估计，CDM和WDM浓度质量关系之间的差异，可以探测到的subhalo流的碰撞参量$<2$ kpc。最后，我们发现WDM对卫星平面的影响可能可以忽略不计。与观测结果的全面比较将需要进一步开展高分辨率、自洽的流体动力学模拟工作。
2023-02-08 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Planck 2015 constraints on spatially-flat dynamical dark energy models
通过分析普朗克2015年宇宙微波背景（CMB）各向异性数据和重子声学振荡（BAO）距离测量，确定了空间平坦倾斜动力学暗能量XCDM和$ϕ$ CDM暴胀模型的约束条件. XCDM是一个简单而广泛使用的动力学暗能量的物理不一致的参数化，而$ϕ$ CDM模型是一个物理上一致的模型，其中一个具有逆幂律势能密度的标量场$ϕ$为当前加速的宇宙膨胀提供动力。与标准$Λ$ CDM相比，这两个模型都具有一个附加参数，并且与标准倾斜平坦- $Λ$ CDM模型相比，这两个模型都更好地拟合TT +低P+透镜+ BAO数据，其中$Δχ^2 = -1.26\ (-1.60)$用于XCDM（$ϕ$ CDM）模型相对于$Λ$ CDM模型。虽然这比标准$Λ$ CDM提高了1.1 $σ$（1.3 $σ$），因此并不显著，但不能排除动态暗能量模型。此外，这两个动力学暗能量模型都减少了普朗克2015 CMB各向异性和弱透镜$σ_8$约束之间的张力。
2019-10-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spectral and Spatial Distortions of PeV Neutrinos from Scattering with Dark Matter
我们研究了由于与银河系内外的暗物质的散射对高能中微子的光谱和分布的影响，重点是IceCube实验观察到的能量高达几个PeV的中微子。如果这些中微子来自银河系外的天体物理源，那么在传输过程中与暗物质粒子的散射将延迟它们到达地球。这导致了它们的光谱在散射截面所设定的能量处截止，这使得我们可以对截面$σ$设置一个上限，对于质量为m的暗物质粒子，在$σ$ < 10^{-17} x（m / GeV）x（E / PeV）^2 cm ^2的水平上，截面$σ$随能量E增加。一旦这些中微子进入我们的银河系，大的暗物质密度会导致进一步的散射，特别是朝向银河系中心。有趣的是，我们发现对于$σ$ ~ 10^{-22} x（m / GeV）x（E / PeV）^2 cm ^2，天空中中微子的分布有一小簇事件朝向星系中心，这可能解释了冰立方在这个区域看到的~2 sigma过量，而不需要星系源。
2015-05-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Flatness without CMB - the Entanglement of Spatial Curvature and Dark Energy Equation of State
宇宙空间曲率参数$Ω_k$主要受宇宙微波背景（CMB）数据的限制，非常小。对宇宙距离阶梯和大尺度结构的观测可以提供对宇宙平坦性的独立检验。然而，$Ω_k$的这种宇宙晚期约束对暗能量的性质的假设是敏感的。对于暗能量的最小耦合标量场模型，状态方程$w$对宇宙空间曲率$Ω_k$具有非平凡的依赖性（Miao和Huang，2018）。在以往关于未来观测项目的研究中没有考虑到这种依赖性。本文采用Miao和Huang提出的$w$参数化方法，对$w$对$Ω_k$的依赖关系进行编码，并对三个基准项目的模拟数据进行Fisher预测：一个类似于WFIRST的Ia型超新星巡天，一个类似于EUCLID的光谱红移巡天，以及一个类似于LSST的光度红移巡天.我们发现，$Ω_k$和$w$之间的相关性主要是由数据，而不是由理论先验。因此，我们验证了将$Ω_k$和$w$作为独立量处理的标准方法。
2018-12-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observational constraints on the tilted spatially-flat and the untilted nonflat $ϕ$CDM dynamical dark energy inflation models
我们利用普朗克2015年宇宙微波背景（CMB）各向异性测量和最近的重子声学振荡距离观测、Ia型超新星视星等数据、哈勃参数测量和增长率数据，约束空间平坦倾斜和非平坦非倾斜标量场（$ϕ$）动力学暗能量膨胀（$ϕ$ CDM）模型.我们假设一个逆幂律标量场势能密度$V(ϕ)=V_0 ϕ^{-α}$。我们发现，CMB数据与四个非CMB数据集的组合显着提高了参数的约束，并加强了非平坦的非倾斜$ϕ$ CDM的情况下，从$1.8σ$的CMB测量仅超过$3.1σ$的组合数据的非平坦性的证据。在非平坦非倾斜的$ϕ$ CDM模型中，目前的观测倾向于一个空间封闭的宇宙，其空间曲率贡献了目前宇宙学能量预算的三分之二。平坦倾斜的$ϕ$ CDM模型比标准的平坦倾斜的$σ$ CDM模型更适合数据：当前的数据允许暗能量是动态的。非平坦倾斜的$ϕ$ CDM模型更符合暗能量巡天关于质量涨落均方根振幅（$σ_8$）作为非相对论物质密度参数（$Ω_m$）的函数的界限，但它不能像标准平坦倾斜的$Λ$ CDM模型那样很好地拟合更大的多极普朗克2015 CMB各向异性数据。一些宇宙学参数值的测量显着不同时，确定使用倾斜的平面和非倾斜的非平面$ϕ$ CDM模型，包括冷暗物质密度参数和再电离光学深度。
2018-10-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining dynamical dark energy with a divergence-free parametrization in the presence of spatial curvature and massive neutrinos
本文利用7年WMAP温度和偏振数据、SDSS DR 7的LRGs功率谱、Union 2样品的Ia超新星数据和HST的$H_0$新观测数据，采用MCMC全局拟合方法，在存在空间曲率和大质量中微子的情况下，用无发散参数化$w(z) = w_{0} + w_{a}(\frac{\ln(2+z)}{1+z}-\ln2)$约束动力学暗能量.我们的重点是在这样一个动态的暗能量的情况下，空间曲率，$Ω_k$，和中微子的总质量，$\sum m_ν$，以及这些因素对暗能量参数，$w_0$和$w_a$的约束的影响。我们表明，$Ω_k$和$\sum m_ν$可以很好地约束在这个模型中，95%的CL限制是：$-0.0153<Ω_k<0.0167$和$\sum m_ν<0.56$ eV。与平坦宇宙的情况相比，$w_0$的误差放大了25.51%，$w_a$的误差放大了0.14%;与中微子质量为零的情况相比，$w_0$的误差放大了12.24%，$w_a$的误差放大了1.63%.
2012-06-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
