Measuring baryon acoustic oscillations with future SKA surveys
大尺度结构中的重子声学振荡(BAO)印记可以作为绘制宇宙膨胀历史的标准标尺,从而检验宇宙学模型。在这篇文章中,我们简要地描述了BAO技术的科学背景,并预测了第一阶段和第二阶段SKA望远镜使用星系目录和强度测绘进行BAO调查的潜力,评估了它们与当前和未来光学星系调查的竞争力。我们发现,一个25,000平方米。°的在相位1阵列上的强度映射勘测将优先约束径向BAO,从而在z~2处对膨胀率提供高度竞争性的2%约束。30,000平方米°的SKA2的星系红移调查将优于所有其他计划的实验,z <1.4。
2015-01-16 astro-ph.CO
On the Validity of Cosmological Fisher Matrix Forecasts
我们提出了一个比较的Fisher矩阵预测宇宙学探针与蒙特卡罗马尔可夫链(MCMC)后验似然估计方法。我们分析了未来的暗能量任务组(DETF)的第三阶段和第四阶段暗能量调查使用超新星,重子声学振荡和弱透镜作为探针的性能。我们特别关注暗能量状态方程参数w 0和wa。对于纯粹的几何探针,特别是当边缘化超过wa,我们发现这两种方法之间存在相当大的分歧,因为在这种情况下,Fisher矩阵不能再现高度非椭圆形状的似然函数。更定量地,Fisher方法低估了30%-70%之间的纯几何探针的边缘化误差。对于包括弱透镜效应等结构形成的情况,我们发现Fisher矩阵估计的后验概率轮廓与MCMC轮廓吻合良好,预测误差仅在5%的水平上变化。然后,我们探索非线性变换导致的物理动机的参数,并调查这些参数化是否表现出高斯行为。我们的结论是,对于纯粹的几何探针,更一般地说,在不知道可能性是否接近高斯的情况下,Fisher矩阵不是产生可靠预测的适当工具。
2012-06-01 astro-ph.CO
Forecasts of cosmological constraints from HI intensity mapping with FAST, BINGO & SKA-I
本文在假设观测时间为1年的基础上,对射电望远镜中性氢强度测绘技术的宇宙学约束进行了预测。我们在这里考虑的当前和未来的射电望远镜是FAST(500米口径球面望远镜),BINGO(中性气体观测中的重子声振荡)和SKA-I(平方公里阵列第一阶段)单碟实验。我们还预测了三个射电望远镜与普朗克的联合约束。我们发现,BINGO、FAST和SKA-I的$(w_{0}, w_{a})$相对于基准值的$1 σ$误差分别为$(0.9293, 3.5792), (0.4083, 1.5878), (0.3158, 0.4622)$。这相当于相对于BINGO,FAST和SKA-I在约束$(w_{0}, w_{a})$方面对$(56.04\%, 55.64\%)$和$(66.02\%, 87.09\%)$的改进。模拟结果进一步表明,SKA-I将比FAST和BINGO更严格的约束,当每个实验与普朗克测量相结合时。对于所考虑的$9$宇宙学参数,我们发现,有一个权衡之间的SKA-I和FAST在约束宇宙学参数,与每个实验更优越的约束一组特定的参数。
2019-08-08 astro-ph.CO
SN and BAO constraints on (new) polynomial dark energy parametrizations: current results and forecasts
在这项工作中,我们介绍了两个新的多项式参数化的暗能量,并探讨其相关性质。要拟合的参数是z=0和z=0.5处的状态方程值,其具有自然的低相关性,并且已经被证明可以改进流行的Chevallier-Polarski-Linder(CPL)参数化。我们测试我们的模型与低红移天文探测:Ia型超新星和重子声学振荡(BAO),在当前和合成数据的形式。具体来说,我们提出了模拟的径向和横向BAO尺度的测量类似于那些预期在BAO高精度光谱红移调查类似EUCLID。根据贝叶斯偏差信息准则(DIC),惩罚大的错误和相关性,我们表明,我们的模型比王提出的CPL重新参数化(在z=0和z=0.5方面)。这是由于较低的相关性和较小的相对误差的组合。这同样适用于频率论的观点:我们的参数化的品质因数更大。
2012-03-07 astro-ph.CO
Forecasts on the Dark Energy and Primordial Non-Gaussianity Observations with the Tianlai Cylinder Array
天来实验是利用21厘米强度成像技术对大尺度结构进行观测的实验。在本文中,我们预测它的能力,观察或约束的暗能量参数和原始的非高斯性。从LSS数据可以利用重子声学振荡(BAO)和由红移空间畸变(RSD)导出的增长率来测量暗能量密度和状态方程。原始的非高斯性可以通过寻找功率谱中的尺度依赖偏差或通过使用双谱来约束。这里我们考虑三种情况:正在建造的天籁圆柱阵列探路者,拥有更多接收单元的探路者阵列的升级,以及全尺寸天籁圆柱阵列。利用全尺寸的天籁实验,我们期望从BAO和RSD测量中得到$σ_{w_0} \sim 0.082$和$σ_{w_a} \sim 0.21$,从具有尺度依赖偏差的功率谱测量中得到$σ_{\rm f_{NL}}^{\rm local} \sim 14$,从双谱测量中得到$σ_{\rm f_{NL}}^{\rm local} \sim 22$和$σ_{\rm f_{NL}}^{\rm equil} \sim 157$。
2014-10-28 astro-ph.CO
J-PAS: forecasts on interacting vacuum energy models
下一代星系巡天将使我们能够测试标准宇宙学模型的一些基本方面,包括暗区组成部分之间的最小耦合假设。在本文中,我们提出了Javalambre物理加速宇宙天体物理调查(J-PAS)预测一类统一的模型,冷暗物质与真空能量相互作用,考虑到未来的观测重子声学振荡,红移空间扭曲,和物质功率谱。在给出研究背景和线性微扰的一般框架后,我们着重讨论了一个考虑重子贡献的无动量交换的具体相互作用模型。我们将J-PAS的结果与DESI和Euclid调查的结果进行了比较,结果表明J-PAS与它们具有竞争力,特别是在低红移时。事实上,预测误差的相互作用参数,这措施偏离$Λ$ CDM模型,可以比较的实际误差来自当前的数据宇宙微波背景温度各向异性。
2021-02-12 astro-ph.CO
Cosmological Parameter Forecasts for a CMB-HD Survey
本文预测CMB-HD巡天对宇宙学参数的约束能力,发现其对暴胀探测灵敏度提升约两倍,可排除轻热粒子,并指出重子效应需边缘化处理,相关代码已公开。
2024-02-05 astro-ph.CO hep-ph
Forecast constraints on null tests of the $Λ$CDM model with SPHEREx
Instituto de Física Teórica (IFT) UAM-CSIC(理论物理研究所(IFT)UAM-CSIC)
SPHEREx巡天通过Fisher矩阵分析评估了对ΛCDM模型空洞测试的约束能力,并揭示了协方差矩阵对模型依赖性的挑战。
2026-02-14 astro-ph.CO
$H_0$ Reconstruction with Type Ia Supernovae, Baryon Acoustic Oscillation and Gravitational Lensing Time-Delay
在平坦$Λ$ CDM模型的背景下,在局部距离阶梯值和\emph{Planck}宇宙微波背景测量之间存在持续的$H_0$ -张力,现在处于超过$\gtrsim 4σ$水平。利用三个低红移距离探测器的最新重子声学振荡、Ia型超新星和四个引力透镜时延观测数据,以独立于宇宙模型的方式重建了$H(z)$.我们采用$H(z)$的一般参数模型,并假设在拖曳时期,$r_{\mathrm s}$,从\emph{Planck}测量的声音地平线上的高斯先验。利用Pantheon SN Ia和BAO数据重建的$H_0$与\emph{Planck}平坦$Λ$ CDM值一致。当纳入GLTD数据时,$H_0$轻度增加,但仍与$\sim 2.5σ$水平的当地测量值不一致。我们的重建是盲目的暗部门在低红移,我们重申了早期的主张,哈勃紧张是不可能解决的低红移宇宙的能量预算修改。结合DESI和LSST的GLTD数据,我们预测了未来真实模拟BAO数据的约束能力,预计$\sim 38\%$将改善所推断的$H_0$的不确定性,使其达到$σ_{H_0} \approx 0.56$不确定性水平。
2020-01-29 astro-ph.CO
Angular BAO Forecasts for the IBIS Medium-Band Survey
University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校);Lawrence Berkeley National Laboratory(劳伦斯伯克利国家实验室)
本研究通过Fisher预测探讨了IBIS中带调查在高红移下利用角BAO测量的可行性,并展示了高精度BAO测量的潜力。
2025-12-06 astro-ph.CO
Isocurvature modes and Baryon Acoustic Oscillations II: gains from combining CMB and Large Scale Structure
我们考虑在原始扰动中存在非零等曲率贡献的宇宙学参数估计。先前的分析表明,即使是微量的等曲率扰动,如果不考虑,也可能影响来自宇宙微波背景观测的标准标尺校准,例如普朗克任务提供的那些,影响重子声学振荡解释,并在恢复的暗能量属性中引入偏差,这些偏差大于未来调查预测的统计误差。在此基础上,我们采用了一种广义的基准宇宙学,它包括一个变化的暗能量状态方程参数和曲率。除了重子声学振荡测量,我们包括从星系功率谱的形状的信息,并考虑联合分析的普朗克宇宙微波背景探测器和未来的,基于空间的,大尺度结构探测器没有太大的不同,从最近提出的调查。我们发现,这使得人们能够打破影响宇宙微波背景和重子声学振荡组合的简并。因此,大多数的宇宙学参数的系统偏差所产生的不正确的假设上的等曲率分数参数$f_{iso}$,变得可以忽略不计的统计误差。我们发现,宇宙微波背景和大尺度结构的组合给出了一个统计误差$σ(f_{iso}) \sim 0.008$,即使在曲率和一个变化的暗能量状态方程,这是小于从宇宙微波背景单独获得的误差时,平坦性和宇宙学常数假设。这些结果证实了宇宙微波背景和大尺度结构之间的协同作用和互补性,以及未来和计划中的星系巡天的巨大潜力。
2011-09-22 astro-ph.CO
Model-Independent Test of Prerecombination New Physics: Measuring the Sound Horizon with Gravitational Wave Standard Sirens and the Baryon Acoustic Oscillation Angular Scale
本文提出利用引力波标准 sirens 与重子声学振荡角尺度测量,在模型无关框架下估计重子拖曳时期的声学视界,预测相对精度约 1.5%,可作为检验 ΛCDM 的一致性测试,并有望以约 4σ 显著性确认或排除再复合前的新物理。
2025-08-15 astro-ph.CO hep-ph
Forecast and analysis of the cosmological redshift drift
宇宙学红移漂移可能导致高精度宇宙几何观测的下一步,成为宇宙加速的直接和无可辩驳的测试。为了测试这种效应的可行性和可能的性质,也被称为Sandage-Loeb(SL)测试,我们生成了一个模型独立的模拟数据集,以比较其约束能力与未来的模拟数据集的Ia型超新星(SNe)和重子声学振荡(BAO)。这些数据集的性能进行了分析,通过测试几个宇宙学模型与马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法,无论是独立的,并结合所有的数据集。最终的结果表明,在一般情况下,SL数据集允许显着的约束的物质密度参数今天$Ω_m$上的每一个测试模型,也表现出很大的互补性与SNe和BAO数据关于暗能量(DE)参数。
2017-12-20 astro-ph.CO gr-qc
The effect of photometric redshift uncertainties on galaxy clustering and baryonic acoustic oscillations
在即将到来的高精度星系巡天时代,有必要了解红移不确定性对宇宙学观测的影响。本文研究了次百分光度红移误差(光- $z$误差)对星系团簇和重子声学振荡(BAO)的影响。使用解析表达式和结果从$1\,000$ $N$体模拟,我们显示了如何照片- $z$错误修改的振幅矩的二维功率谱,其方差,振幅的BAO,和宇宙学信息在其中。我们发现:a)照片- $z$误差抑制了小尺度上的聚类,增加了散粒噪声的相对重要性,从而减少了可用于BAO分析的尺度间隔; b)照片- $z$误差通过给予视线模式更少的权重来减少由于非线性红移空间失真(RSD)而引起的BAO的拖尾;以及c)光- $z$误差(和小尺度RSD)引起对以BAO尺度编码的信息的尺度依赖性,并且这降低了对哈勃参数的约束能力。利用这些研究结果,我们提出了一个模板,提取公正的宇宙学信息与照片$z$错误的情况下,没有他们的样本。最后,我们提供了解析表达式来预测测量BAO尺度的精度,表明分光光度测量将测量宇宙的膨胀历史,其精度与分光光度测量相当。
2018-04-09 astro-ph.CO
Baryon acoustic oscillations with the cross-correlation of spectroscopic and photometric samples
重子声学振荡(BAO)实验需要对具有光谱红移的大尺度结构示踪剂进行足够密集的采样,这在观测上是昂贵的,特别是在高红移$z\simgt 1$处。在这里,我们提出了一种替代路线的BAO分析,使用稀疏的光谱示踪剂与更密集的光度样本的互相关,其中光谱示踪剂可以是类星体或明亮的,罕见的星系,更容易访问光谱。我们表明,测量的互相关作为一个函数的横向共动分离,而不是角分离避免涂抹的BAO功能,而不混合不同的尺度在不同的红移的投影,即使是一个广泛的红移切片$Δz\simeq 1$。测光样本的偏差、散射和灾难性红移误差仅影响互相关的整体归一化,当约束角直径距离时,互相关可以被边缘化。作为一个具体的例子,我们通过SDSS和BOSS光谱类星体样本的互相关预测了BAO几何测试的预期准确性,其中密集的光度星系样本被假设为与SDSS/BOSS调查区域完全重叠。我们表明,如果星系的光度红移误差$σ_z/(1+z)$优于10-20%的水平,这种互相关BAO分析可以使我们在$1\simlt z\simlt 3$上的每个红移仓测量角直径距离的分数精度达到10%。
2013-05-13 astro-ph.CO
Forecasts for Dark Energy Measurements with Future HI Surveys
我们使用两种独立的方法来预测的暗能量测量可实现的结合未来的星系红移调查的基础上的无线电HI发射线与宇宙微波背景(CMB)的数据从{ \sl普朗克}卫星。在第一种方法中,我们专注于“标准尺”提供的重子声学振荡(BAO)的长度尺度。在第二种方法中,我们利用额外的信息编码的星系功率谱,包括星系的速度空间扭曲和宇宙结构的增长的偏见。我们发现,一个射电合成阵列,约10%的平方公里阵列(SKA)的收集面积,配备了广泛的($10-100 ~ {\rm deg}^2$)的视野,将有能力进行$20{,}000 ~ {\rm deg}^2$红移调查的最大红移$z_{\rm max} \sim 0.8$,从而产生暗能量的测量是有竞争力的调查可能在2015年左右进行的光学望远镜。因此,将有强有力的论据支持在这种“第一阶段”SKA中增加收集面积,因为与光学红移巡天的线性定标相比,HI巡天的巡天速度与望远镜灵敏度的平方律定标。完整的SKA望远镜,通过执行$20{,}000 ~ {\rm deg}^2$ HI红移调查$z_{\rm max} \sim 2$在2020年左右,产生一个准确的测量宇宙学参数的CMB数据集无关。结合CMB({ \sl Planck})和星系功率谱(SKA)测量将使暗能量状态方程参数$w$的误差远低于1%的水平。在这些预测的主要系统的不确定性是缺乏直接的信息,高红移HI发射星系的质量函数…
2009-09-11 astro-ph.CO
Separating Dark Acoustic Oscillations from Astrophysics at Cosmic Dawn
本文探讨了在未约束天体物理参数下,利用 $z>10$ 的21-cm功率谱测量暗物质性质,发现仅需540天 HERA 观测即可区分 CDM 与多种受抑制的暗物质模型。
2024-04-26 astro-ph.CO
Estimators for the cross-pairwise kSZ effect: forecasts for the dark energy and modified gravity parameters with Simons Observatory and CMB-S4
提出交叉成对kSZ估计量,通过将星系团与光谱巡天星系配对并叠加以降低噪声提升信噪比,结合未来CMB实验和星系巡天数据,显著改善暗能量和修改引力参数的预测精度。
2025-05-02 astro-ph.CO
Cosmology with Phase Statistics: Parameter Forecasts and Detectability of BAO
我们考虑一种替代传统的三点统计,如双谱,这是纯粹基于密度场的傅立叶相位:线相关函数。该统计量直接探测非线性聚类机制,并包含与功率谱中所含信息高度互补的信息。在这项工作中,我们确定,第一次,它的潜力约束宇宙学参数和检测重子声振荡(以下简称BAO)。我们将展示如何计算一个离散的采样的示踪剂,遵循当地拉格朗日偏置计划的线相关函数,并演示它如何打破密度波动的幅度和偏置参数的模型之间的退化。然后,我们推导出其协方差的解析表达式,并表明它可以被写为一个高斯片加非高斯校正的总和。我们比较我们的预测与一个大的合奏$N$ -身体模拟,并确认,BAO确实调制信号的尺度$50$ - $100\,h^{-1}\,\mathrm{Mpc}$的线相关函数,和特征的S形特征将在即将到来的阶段IV调查中检测到的水平$\sim4σ$。然后,我们专注于宇宙学信息的内容和计算Fisher预测的理想化的第三阶段星系红移调查的体积$V\sim 10\,h^{-3}\,\mathrm{Gpc}^3$和出$z=1$。我们表明,结合线相关函数与星系的功率谱和普朗克微波背景调查,产生的改进高达两个因素的参数,如$σ_8$,$b_1$和$b_2$,相比,只使用两点的信息。
2016-11-03 astro-ph.CO
Cosmological forecasts on thermal axions, relic neutrinos and light elements
未来宇宙微波背景和重子声学振荡测量的目标之一是提高中微子区的测量精度,提高对早期宇宙超暗辐射的灵敏度。在本文中,我们研究如何将这些改进转化为约束力的基本粒子的标准模型,涉及到量子色动力学(QCD)相变前热化的轴子散射与胶子动机良好的扩展。假设一个基准的$Λ$ CDM宇宙学模型,我们模拟了未来的数据阶段IV CMB和暗能量光谱仪(DESI)的调查和分析的混合方案的轴子和中微子热暗物质。我们还进一步说明了这些QCD轴子对大爆炸核合成预测的轻元素丰度的影响。最具约束力的预测限制的热遗迹质量是$m_{\rm a} \lesssim 0.92$ eV和$\sum m_ν\lesssim 0.12$ eV在95%的置信水平,表明未来的宇宙观测可以大大提高目前的边界,支持多信使分析的轴子,中微子和原始轻元素的属性。
2022-02-08 astro-ph.CO hep-ph
Clustering with general photo-$z$ uncertainties: Application to Baryon Acoustic Oscillations
可以使用三维相关函数$ξ_{\rm p}$来分析光度数据,以通过例如,测量重子声学振荡(BAO)。先前的研究假设高斯照片- $z$近似来建模$ξ_{\rm p} $。在这项工作中,我们改进的建模,将现实的照片- $z$分布。我们表明,在$ξ_{\rm p}$的BAO尺度的位置是由照片的$z$分布和雅可比变换。后者在分离$s_\perp $的横向尺度上发散,并且它解释了为什么$ξ_{\rm p } $跟踪$s_\perp $而不是$s$的潜在相关函数,当照片- $z$不确定性$ σ_z / (1+ z) \gtrsim 0.02$时。我们还得到了$ξ_{\rm p}$的高斯协方差。由于光- $z$混合,$ξ_{\mathrm{p}}$的协方差显示出强的非对角元素。数据的高度相关性给数据拟合带来了一些问题。尽管如此,我们发现,它可以通过抑制协方差的最大特征值来解决,或者它与BAO没有直接关系。我们使用一组模拟目录来测试我们的BAO拟合管道。该数据集专用于暗能量调查第3年(DES Y3)BAO分析,包括真实的照片- $z$分布。理论模板与模拟测量结果吻合较好。基于DES Y3模型,预测了$ξ_{\rm p}$统计量对BAO漂移参数$α$的约束为$1.001 \pm 0.023$,这与由角相关函数测量得到的相应约束一致.因此,$ξ_{\rm p}$为光度数据分析提供了一种有竞争力的替代方案…
2022-02-08 astro-ph.CO
Measuring the cosmic expansion rate using 21-cm velocity acoustic oscillations
在宇宙黎明(CD)期间,暗物质-重子相对速度场的波动在21厘米功率谱中被印记为声学振荡。这些速度声振荡(VAO)保持了同动声视界尺度的印记。在穆尼奥斯之前的工作中,已经证明这些VAO可以被视为标准标尺,通过考虑各种莱曼-维尔纳反馈强度和前景污染情景来测量高红移下的宇宙膨胀率。在这里,我们通过使用公共代码\texttt{21cmFAST}的修改版本来扩展该分析。我们使用这个代码来模拟VAO在21厘米功率谱和预测的潜力,以约束$H(z)$与HERA射电望远镜,考虑到莱曼- $α$加热的影响,莱曼-沃纳反馈和前景,对各种天体物理参数的依赖,和宇宙学参数的简并。我们发现,$H(z)$可以测量与HERA在$\sim 0.3-6\%$的相对精度范围$11 < z < 20$,在不同的天体物理和前景的情况下,与普朗克宇宙学参数设置一个$\sim 0.08-0.2\%$相对误差地板的测量中的不确定性。这种精度与大多数低红移测量相当,可以帮助测试由正在进行的“哈勃张力”激发的各种宇宙学场景。
2022-10-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
The extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS): a cosmological forecast
我们提出了一个科学预测的eBOSS调查,SDSS-IV项目的一部分,这是一个光谱调查,使用多个示踪剂的大尺度结构,包括发光红星系(LRG),发射线星系(ELG)和类星体(无论是作为一个直接探测的结构,并通过Ly- $α$森林)。我们以离散示踪剂为重点,预测了重子声学振荡(BAO)、红移-空间畸变(RSD)测量、量化原初非高斯性的$f_{\rm NL}$参数、暗能量和修正引力参数的预期精度。我们还使用Ly- $α$森林中的视线聚类来约束中微子的总质量。我们发现,eBOSS LRG($0.6<z<1.0$)(与$z>0.6$的BOSS LRG相结合),ELG($0.6<z<1.2$)和聚类类星体(CQ)($0.6<z<2.2$)可以达到1%,2.2%和1.6%的精度,分别为球平均BAO距离测量。使用相同的样本,对$fσ_8$的约束预计分别为2.5%、3.3%和2.8%。对于原始的非高斯性,eBOSS单独可以达到$σ(f_{\rm NL})\sim10-15$的精度,这取决于星系偏差的外部测量和我们模拟大规模系统误差的能力。eBOSS对CPL参数化的暗能量品质因数(FoM)最多可提高$3$,对一般状态方程参数(Abridged)可很好地约束三个本征模.
2016-02-11 astro-ph.CO
Non-Gaussian errors of baryonic acoustic oscillations
我们重新审视了重子声学振荡(BAO)预测和数据分析中的不确定性。特别是,我们研究了测量的平均膨胀尺度和相关的误差条上的不确定性受非线性密度场的非高斯性的影响。我们研究了非高斯分析的两种可能的影响:(1)我们从高斯理论中推导出距离估计量,但使用1000个N-Body模拟来测量实际误差,并将其与高斯预测进行比较,以及(2)我们计算新的最佳估计量,这需要物质功率谱的非高斯协方差矩阵的逆。获得准确和精确的反演是具有挑战性的,我们选择了应用于协方差矩阵的降噪技术。通过测量逆矩阵上的自举误差,这项工作首次量化了BAO膨胀尺度上非高斯误差校正的意义。我们发现,距离测量的方差(误差平方)可以偏离高达12%之间的估计,需要大量的模拟来解决的效果。接下来,我们应用重建算法来恢复一些被非线性演化模糊的BAO信号,并对分析进行了验证。我们发现,重建后,距离测量的均方根误差在低红移时提高了约1.7倍(与以前的结果一致),方差(σ^2)显示最佳和次佳情况之间的变化高达18%(注意,然而,这些差异可能详细取决于用于分离BAO信号的过程)。最后,我们讨论了这项工作对当前数据分析的影响。
2012-01-11 astro-ph.CO
Tension between SN and BAO: current status and future forecasts
利用真实的和合成的Ia型超新星(SNeIa)和重子声学振荡(BAO)观测数据,结合CPL模型和Wang的低相关模型,研究了在暗能量状态方程(EoS)重建中探测器之间的张力.特别是,在这里,我们提出了模拟的BAO数据从径向和横向方向。我们还探讨了先验对Omega_m和Omega_b在张力问题上的影响,通过考虑其中一个或两个的1-sigma偏差。我们的研究结果表明,对于某些先验,单个数据集(SNeIa或BAO)和它们的组合(SNeIa+BAO)之间没有紧张关系。我们的标准,以辨别存在的张力(西格玛距离)也是有用的,以建立这是最具约束力的数据集;在这方面,SNeIa和BAO数据切换角色时,考虑当前和未来的数据,预测预测和壮观的质量改善BAO数据。我们还发现,对张力的结果是盲目的CPL模型的方式是解决:有一个完美的匹配之间的原始配方和低相关性优化,但在我们详尽的探索的所有情况下,参数的误差要窄得多,从而服务于强调这种重新参数化的方便性的目的。
2011-07-07 astro-ph.CO gr-qc
Reconstruction of the dark sectors' interaction: A model-independent inference and forecast from GW standard sirens
相互作用的暗物质(DM)-暗能量(DE)模型已经在文献中进行了深入的研究,因为它们能够拟合各种数据集,以及解释$Λ$ CDM宇宙学中持续存在的一些观测张力。在这项工作中,我们采用高斯过程(GP)算法进行联合分析,通过使用几何宇宙学探针,如宇宙计时器,超新星Ia型,重子声学振荡,和H 0 LiCOW透镜样品推断的暗组件之间的耦合函数的重建在一个一般的框架,其中DE可以假设通过其状态方程的动力学字符。除了与这些数据的联合分析,我们模拟了一个目录与标准的警报事件从二进制中子星合并,在爱因斯坦望远镜预测的灵敏度,重建暗扇区耦合更准确的鲁棒的方式。我们发现,特定的情况下,其中$w = -1$是固定的DE性质,有一个统计偏好的相互作用在黑暗的部门在晚些时候。在一般情况下,在分析$w(z)$,我们没有发现这样的暗耦合的证据,和预测是兼容的$Λ$ CDM范例。当模拟事件的标准警报器被认为是提高GP预测的内核,我们发现一个偏好的相互作用在黑暗的部门在晚些时候。
2022-04-17 astro-ph.CO
Cosmological parameter forecasts for HI intensity mapping experiments using the angular power spectrum
HI强度测绘是利用氢原子21 cm发射线观测物质大尺度结构的一种新的观测技术。在这项工作中,我们模拟BINGO(BAO从综合中性气体观测)和SKA(平方公里阵列)相1碟形阵列自相关模式下运行。对于没有前景的BINGO的最佳情况,HI角功率谱与普朗克结果的组合允许以$4\%$的精度测量$w$,而BAO声学尺度与普朗克的组合给出了$7\%$的精度。我们考虑了一些潜在的复杂的影响,包括前景和红移依赖的偏见,这增加了$w$的不确定性,但并不显着,在所有情况下,最终的不确定性被发现是$Δw < 8\%$ BINGO。对于SKA-MID在自相关模式下与Planck的组合,我们发现,在理想条件下,对于红移范围$0.35 < z < 3$,可以以$4\%$的精度测量$w$(即,对于$Δν= [350, 1050]$ MHz的带宽)和对于$0 < z < 0.49$的$2\%$(即,$Δν= [950, 1421]$ MHz)。扩展模型,包括中微子质量的总和产生的$95\%$上限为$\sum m_ν< 0.24$ eV的BINGO和$\sum m_ν< 0.08$ eV的SKA阶段1,与目前的最佳约束的BINGO的情况下,并显着优于他们在SKA的情况下。
2017-10-16 astro-ph.CO
Redshift Weights for Baryon Acoustic Oscillations : Application to Mock Galaxy Catalogs
大红移巡天测量重子声学振荡(BAO)信号已被证明是测量宇宙学中距离-红移关系的一种有效方法。在Zhu et al.(2015)的工作基础上,我们开发了一种技术,可以直接从BAO测量中约束距离-红移关系,而无需将样本分成红移仓。我们参数化的距离红移的关系,相对于基准模型,作为一个二次膨胀。我们测量了它的系数,并从展开式中重建了距离-红移关系。我们将Zhu et al.(2015)中的红移加权技术应用于重建后的1000个QuickPM(QPM)模拟星系的聚类,并在$z=0.64$处实现了0.75%的角直径距离$D_A$的测量,以及在$z=0.29$处实现了哈勃参数H的相同精度。这些QPM模拟目录的目的是模仿集群和噪音水平的重子振荡光谱调查(BOSS)数据发布12(DR 12)。我们将红移方向上的关联函数压缩成一组加权的关联函数。这些估计量给出了组合样本范围内所有红移的无偏$D_A$和$H$测量值。我们证明了红移加权在提高距离和哈勃参数估计的有效性。而不是在一个单一的“有效”的红移测量在传统的分析,我们报告我们的$D_A$和$H$测量在所有的红移。$D_A$的测量分数误差范围为$z=0.2$的1.53%至$z=0.64$的0.75%。$H$的分数误差范围为0.75%($z=0.29$)至2.45%($z = 0.7$)。我们的测量结果与Fisher的预测一致,在10%到20%之间,这取决…
2016-04-04 astro-ph.CO
Exploring Alternative Cosmologies with the LSST: Simulated Forecasts and Current Observational Constraints
本文利用LSST模拟超新星数据及现有观测数据评估多种动态暗能量模型,发现LSST能提供更严格的参数约束,且除Pantheon+外各数据集均显示超过2-sigma显著性偏离LCDM模型,强调了探索替代宇宙学的必要性。
2024-06-10 astro-ph.CO
Constraining Dark Energy with Clusters: Complementarity with Other Probes
品质因数科学工作组(FoMSWG)最近预测了在联合暗能量任务(JDEM)之前,将通过利用重子声学振荡、Ia型超新星和弱引力透镜的地面实验来实现对暗能量的限制。我们表明,集群计数从正在进行的和不久的将来的调查应该提供强大的,互补的暗能量的限制。特别是,我们发现,最佳组合的光学和Sunyaev-Zel'dovich效应集群调查应提高暗能量任务组(DETF)的品质因数为前JDEM项目的两个因素,即使没有事先知道的滋扰参数的集群质量可观测的关系。在描述暗能量状态方程参数的主成分描述参数的预测精度以及生长指数γ方面都取得了比较大的改进。这些结果表明,即使相关的系统误差没有得到很强的控制,团簇计数也可以在约束暗能量和修正引力方面发挥重要的补充作用。
2009-08-28 astro-ph.CO
Forecasting the BAO Measurements of the CSST galaxy and AGN Spectroscopic Surveys
本文预测中国空间站望远镜光谱巡天在星系和活动星系核样本中的重子声学振荡测量能力,通过约束尺度参数得到高精度 BAO 信号,并展示其对暗物质、哈勃常数和暗能量状态方程的强约束。
2024-05-29 astro-ph.CO
The Rise and Fall of Acoustic Oscillations at Cosmic Dawn
New York University(纽约大学);Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学);University of Texas at Austin(德克萨斯大学奥斯汀分校);Ben-Gurion University of the Negev(内盖夫本-古里安大学)
研究宇宙黎明时期21厘米观测中声学振荡,提出分解21厘米功率谱方法,发现BAO和VAO形状有百分比级偏移及校正,展示其演化对早期星系和恒星物理的敏感性,预测SKA敏感度,为宇宙膨胀和首批恒星研究提供有力约束。
2026-07-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Revisiting model-independent constraints on spatial curvature and cosmic ladders calibration: updated and forecast analyses
Università di Roma Tor Vergata(罗马托尔维加塔大学);INFN, Sezione di Roma 2(意大利国家核物理研究所罗马第二分部);Università di Roma La Sapienza(罗马第一大学);Universitat de Barcelona (UB)(巴塞罗那大学);Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB)(宇宙科学研究所)
基于空间曲率和宇宙阶梯校准的模型无关约束,利用宇宙钟数据和高斯过程,研究宇宙学常数的有效性,并预测未来数据对H0和Ωk的约束改进。
2026-02-12 astro-ph.CO
Forecasting Constraint on the $f(R)$ Theory with the CSST SN Ia and BAO Surveys
本研究利用CSST SN Ia和BAO模拟数据,通过MCMC方法对三种$f(R)$修改引力模型进行参数约束和模型比较,发现该数据集能有效区分$f(R)$与$Λ$CDM模型,约束精度优于现有观测组合。
2024-10-14 astro-ph.CO
Fisher forecast for the BAO measurements from the CSST spectroscopic and photometric galaxy clustering
本文基于 Fisher 矩阵预测 CSST 巡天中 spec-z 与 photo-z 样本交叉相关可显著提升高红移段 BAO 尺度的角直径距离约束,并验证了其对系统效应的鲁棒性。
2023-11-23 astro-ph.CO
Strengthening interacting agegraphic dark energy DGP constraints with local measurements and multimessenger forecastings
本研究结合超新星、哈勃参数、重子声学振荡等局域观测数据与引力波标准 siren 预测,约束相互作用年龄图暗能量DGP模型的量子场种类数参数,验证该额外维度暗能量模型的可行性。
2024-05-06 astro-ph.CO gr-qc
Combining spectroscopic and photometric surveys using angular cross-correlations III: Galaxy bias and stochastisity
在本系列的第一篇文章中,我们研究了窄红移仓中重子声学振荡(BAO)、红移空间畸变(RSD)和弱透镜效应(WL)对角互相关测量的影响。第二篇论文提出了一个多示踪剂预报,作为品质因数(FoM),结合了光度和光谱第四阶段调查。来自星系偏差的不确定性,光追踪质量的方式,是预测的一个重要因素。固定偏差将使我们的FoM等效于组合约束的3.3倍大的面积。本文重点讨论了模型的偏差如何影响这些结果。在合并的预测中,透镜效应既帮助又受益于在宇宙学参数边缘化后重叠调查中改进的偏差测量。在计数剪切中添加第二透镜群体对偏置误差没有大的影响,但是移除所有计数剪切信息以显著的方式增加偏置误差。我们还讨论了WL,放大倍率,RSD和BAO的相对影响,以及结果如何作为偏置幅度,光z误差和样品密度的函数而变化。默认情况下,我们使用一个偏置参数每个箱(72个窄箱),但我们表明,当我们使用其他参数化时,结果没有太大变化,总共至少有3个参数。偏倚随机性,即使作为一个新的自由参数添加到每个箱中,也只会使FoM适度降低。在一般情况下,我们发现,品质因数的退化所造成的知识偏差的不确定性是显着较小的重叠调查。
2015-07-31 astro-ph.CO
Dark Energy Survey: Galaxy Sample for the Baryonic Acoustic Oscillation Measurement from the Final Dataset
Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT)(能源、环境与技术研究中央中心);Université Grenoble Alpes(格勒诺布尔阿尔卑斯大学);CNRS(法国国家科学研究中心);LPSC-IN2P3(格勒诺布尔粒子与核物理实验室);Laboratoire de physique des 2 infinis Irène Joliot-Curie(伊雷娜·约里奥-居里无限物理实验室);Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);Instituto de Fisica Teorica UAM/CSIC(马德里自治大学/西班牙高等科学研究理事会理论物理研究所);Universidad Autonoma de Madrid(马德里自治大学);Institut de Física d’Altes Energies (IFAE)(高能物理研究所);The Barcelona Institute of Science and Technology(巴塞罗那科学技术研究院);Ruhr University Bochum(波鸿鲁尔大学);German Centre for Cosmological Lensing(宇宙学透镜德国中心);School of Physics and Astronomy, Sun Yat-sen University(中山大学物理学院);CSST Science Center for the Guangdong-Hongkong-Macau Greater Bay Area, SYSU(中山大学大湾区子午工程科学中心);Instituto de Física Teórica, Universidade Estadual Paulista(圣保罗州立大学理论物理研究所);Laboratório Interinstitucional de e-Astronomia - LIneA(跨机构电子天体物理学实验室);Brookhaven National Laboratory(布鲁克海文国家实验室);Department of Physics, University of Michigan(密歇根大学物理系)
本文介绍了暗能量调查Y6数据集中用于测量宇宙学声学振荡的星系样本,通过优化红移依赖的视亮度切割,提高了BAO测量精度约25%。
2026-02-18 astro-ph.CO
Constraints on neutrino mass from Cosmic Microwave Background and Large Scale Structure
我们对中微子质量本征值之和的最严格上限$M_ν$来自宇宙学观测,这些观测在不久的将来将得到实质性的改善,从而能够进行探测。利用暗能量谱仪测量的重子声学振荡特征和第四阶段宇宙微波背景实验相结合,预测将实现大气和太阳中微子振荡\citep{2013arXiv1309.5383A,2012PhRvD..86a3012F}的$M_ν$下限。在这里,我们将详细研究中微子质量对宇宙学可观测量的物理影响,使这些约束成为可能。我们还考虑如何改善这些约束,以确保至少一个$5σ$检测。
2015-09-18 astro-ph.CO
Baryon Acoustic Oscillations in tomographic Angular Density and Redshift Fluctuations
Universidade Federal do Rio de Janeiro(里约热内卢联邦大学);Instituto de Astrofı́sica de Canarias (IAC)(加那利天体物理研究所);Universidad de La Laguna(拉帕鲁纳大学)
本文研究了在二维角和红移空间中宇宙声学振荡的特性,并通过联合探测分析提高了宇宙学参数的约束精度。
2025-12-19 astro-ph.CO
Forecast Analysis on Interacting Dark Energy Models from Future Generation PICO and DESI Missions
预计下一代CMB卫星任务将以前所未有的精度对广泛的宇宙学参数提供强有力的约束。但是如果我们不把暗能量归因于一个宇宙学常数,这些对参数的限制就会减弱。涉及暗能量和暗物质相互作用的宇宙学模型可以在当前时代产生可比的能量密度,从而缓解所谓的宇宙符合问题。在本文中,我们进行了预测分析,以测试未来一代高灵敏度的宇宙微波背景(CMB)和重子声学振荡(BAO)实验的能力,约束的唯象相互作用暗能量模型。我们认为宇宙方差有限的未来CMB偏振实验PICO以及从DESI实验的BAO信息约束相互作用的暗扇区的参数。基于宇宙学扰动的稳定性,我们考虑了两种可能的相互作用方案。研究了耦合常数和暗能量状态方程参数对CMB温度功率谱、物质功率谱和$fσ_8$的影响。我们已经使用了模拟温度和极化数据从PICO的多极范围内($\ell = 2 - 4000$),正如预期的那样,我们确实看到PICO单独产生更好的约束比普朗克的$Λ$ CDM参数。随着PICO和DESI任务的集成,我们观察到对几个宇宙学参数的约束有了显著的改善,特别是暗能量的状态方程参数。然而,我们注意到,需要额外的数据来约束一个小的正耦合常数。
2022-12-05 astro-ph.CO gr-qc
Probing the constancy of the speed of light with future galaxy survey: the case of SKA and Euclid
文[1]介绍了一种利用重子声学振荡测量光速的新方法。在这里,我们更详细地描述了该方法的理论基础,其实施,并给出了一些最新的更新结果,其应用于预测数据。特别是,我们将表明,SKA将能够检测到1%的变化(如果有的话)在3 $σ$水平的光的速度。较小的信号将很难被已经计划好的未来星系巡天探测到,但我们给出了一些迹象,说明为了成功,巡天应该满足什么样的灵敏度要求。
2016-04-12 astro-ph.CO
Cosmological distance forecasts for the CSST Galaxy Survey using BAO peaks
本研究针对CSST星系巡天的红移误差问题,采用两点相关函数楔形方法,基于模拟样本预测BAO距离测量精度,验证了其在宇宙学参数约束上的稳健性。
2025-01-15 astro-ph.CO
Measuring neutrino masses with large-scale structure: Euclid forecast with controlled theoretical error
本文用马尔可夫链蒙特卡罗(MCMC)方法预测了类欧几里德星系团巡天中中微子质量和宇宙学参数测量的精度。我们使用一个完整的微扰理论模型来计算星系的单圈功率谱和树能级双谱,其中包括了偏压、红移空间畸变、重子声学振荡的红外修正和紫外抵消项。后者包含了各种影响的短尺度动力学,不能在微扰理论建模。我们的MCMC程序一致地计算非线性功率谱和双谱,因为我们扫描不同的宇宙学。我们的方法的第二个组成部分是理论误差协方差,它捕获了由于我们的模型中省略了高阶非线性校正而导致的不确定性。具有特定的特征的欧几里德光谱调查,我们生成和拟合模拟星系的功率谱和双谱的可能性。我们的研究结果表明,即使在非常不可知的假设下,非线性和短尺度物理学的未来欧几里德的调查将能够测量中微子质量的总和与28 meV的标准偏差。当与普朗克宇宙微波背景可能性相结合时,这种不确定性降低到13 meV。过于乐观地减少双谱的理论误差下降到两个环路的水平,这将限制在11毫电子伏。此外,我们表明,未来的大尺度结构(LSS)光谱数据将大大改善其他宇宙学参数的约束,例如,达到百分之(千分之一)的误差与LSS单独(LSS+普朗克)的哈勃常数。
2019-11-04 astro-ph.CO hep-ph
Forecasts on interacting dark energy with standard sirens
本文利用LISA和ET标准汽笛数据,结合BAO和SNIa,对四类相互作用暗能量模型进行MCMC分析,发现H_0精度提升一个数量级,并改善了对暗区耦合参数的约束。
2023-11-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A measurement of the Hubble constant using galaxy redshift surveys
在一个平坦的$Λ$ CDM模型框架下,利用最新的6 dFGS、SDSS DR 7主星系样本、BOSS DR 12样本和eBOSS DR 14类星体样本的重子声振荡(BAO)测量结果,对哈勃常数$H_0$进行了测量.基于Kullback-Leibler(KL)分歧,我们检查了来自不同数据集的$H_0$值的一致性。我们发现,我们的测量是一致的,从普朗克和本地测量的$H_0$使用造父变星和Ia型超新星。我们进行预测$H_0$从未来的BAO测量,并发现,$H_0$的不确定性确定的未来BAO单独的数据,包括完整的eBOSS,DESI和欧几里得类,是可比的,从本地测量。
2017-09-21 astro-ph.CO
Little Red Dot Cosmology: A Matter-Era Baryon Acoustic Oscillations Probe of $Λ$CDM
University of Chicago(芝加哥大学);Fermi National Accelerator Laboratory(费米国家加速器实验室);University of Hawai’i(夏威夷大学)
利用JWST发现的小红点(LRDs)作为高红移(4<z<9)物质主导时期的示踪体,通过Fisher预测表明宽视场光谱巡天可实现百分之一精度的BAO距离测量,为检验ΛCDM模型提供新途径。
2026-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological Fisher forecasts for next-generation spectroscopic surveys
本文对下一代光谱巡天进行Fisher矩阵分析,评估其在BAO、RSD、非高斯性及中微子质量约束上的精度,并提出优化宇宙学约束的巡天策略。
2024-01-10 astro-ph.CO
Forecast for weighing neutrinos in cosmology with SKA
我们研究SKA中性氢(HI)强度映射(IM)巡天观测将在宇宙学中衡量中微子的作用。我们利用基于SKA 1和SKA 2的HI IM巡天的重子声学振荡(BAO)模拟数据进行了分析。对于当前的观测,我们使用普朗克2015年宇宙微波背景(CMB)各向异性观测,光学BAO测量,Ia型超新星(SN)观测(Pantheon汇编)和最新的$H_0$测量。我们考虑了三种大质量中微子的质量排序情况,即,正常层次(NH)、倒置层次(IH)和退化层次(DH)情况。研究发现,SKA观测值可以显著改善$Ω_{\rm m}$和$H_0$的约束条件.与当前观测相比,SKA 1数据可以将对$Ω_{\rm m}$的约束改善约33%,对$H_0$的约束改善约36%; SKA 2数据可以将对$Ω_{\rm m}$的约束改善约58%,对$H_0$的约束改善约66%。研究还发现,SKA观测只能略微改善对$\sum m_ν$的约束.与当前观察相比,SKA 1数据可以分别针对NH、IH和DH情况将对$\sum m_ν$的约束改善约4%、3%和10%; SKA 2数据可以分别针对NH、IH和DH情况将对$\sum m_ν$的约束改善约7%、7%和16%。
2020-04-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Scalar field dark energy models: Current and forecast constraints
本研究提出名为$w_ϕ$CDM的解冻标量场暗能量模型,结合多组观测数据得到其状态方程当前值与$Λ$CDM存在显著偏差,且贝叶斯证据更支持该模型,同时预测未来巡天可进一步以高置信度区分二者。
2025-07-29 astro-ph.CO
Constraining Recent Oscillations in Quintessence Models with Euclid
欧几里德是未来的太空任务,将以前所未有的精度限制暗能量。它的光度组件是优化弱透镜研究,而光谱组件是专为重子声学振荡(BAO)分析。我们使用Fisher矩阵形式主义的两个精髓暗能量模型的动力学状态方程,导致宇宙的膨胀率的后期振荡作出预测。我们发现,弱透镜将比BAO更强的约束,能够通过测量$1σ$精度为5至$20\%$的相关参数来区分振荡模型。严格的约束表明,欧几里得数据可以识别宇宙膨胀率中甚至非常小的后期振荡。
2014-04-16 astro-ph.CO
Squeezing Full-Shape Dynamical Dark Energy Constraints with Galaxy Alignments
针对暗能量可能为动力学的观测迹象,该研究引入星系内禀取向增强全形状星系成团性的暗能量约束,经费雪预测验证可显著提升约束精度,凸显其作为互补宇宙学探针的价值。
2025-05-16 astro-ph.CO
Scalar fields with barotropic equation of state: quintessence versus phantom
我们利用WMAP 7的CMB功率谱、SDSS DR 7和WiggleZ的星系空间分布中的重子声学振荡、Ia超新星的光变曲线等数据,结合正压状态方程和其他宇宙学参数,对动力学暗能量的参数进行了约束。SDSS(SALT 2和MLCS 2k2光曲线拟合)、SNLS 3和Union2.1。所考虑的一类模型涉及典型和幻影子类。分析表明,体模模型通常是首选的观测数据。我们讨论了允许非零质量的活动中微子,非零曲率或非零贡献的张量微扰模式的暗能量参数估计的精度的影响。我们还进行了预测的普朗克模拟数据。
2013-11-11 astro-ph.CO
Status on bidimensional dark energy parameterizations using SNe Ia JLA and BAO datasets
本文利用目前预测Ia型超新星(SNe Ia)的观测资料,结合光变曲线分析(JLA)和重子声学振荡(BAO),研究了六种二维暗能量参数化,以探讨哪种参数化更具有约束力。我们的研究结果表明,参数化包含$z^2$ -条款,这些数据集之间的张力($σ$ -距离)似乎减少,其行为是$<$ 1 $σ$兼容$Λ$ CDM。此外,通过执行其贝叶斯证据获得的结果显示出一个惊人的证据,有利于$Λ$ CDM模型,但只有一个参数化可以区分约$1\%$从其他模型时,数据集的组合被认为是。
2016-08-12 astro-ph.CO gr-qc