Cosmology with a Decaying Vacuum Energy Parametrization Derived from Quantum Mechanics
在衰变问题的量子力学处理中，人们发现在晚期$t$，不稳定状态的生存概率不可能具有时间的指数递减函数$t$的形式，但它具有逆幂的形式。这是根据量子理论的基本原理得出的不稳定态的一般性质。这一性质的结果是，在假真空态的情况下，宇宙学常数变得依赖于时间：$Λ- Λ_{\text{bare}}\equiv Λ(t) -Λ_{\text{bare}} \sim 1/t^{2}$。为了解决宇宙学常数问题和符合问题，我们构造了真空能量密度和物质衰减的宇宙学模型。我们证明了所提出的衰变假真空宇宙学与$Λ(t)$宇宙学（$Λ(t)$ CDM模型）的等价性。讨论了衰减真空能量（暗能量）模型的宇宙学意义。我们用天文数据来约束衰减真空模型的参数。为此目的，我们使用远距离Ia型超新星的观测，$H(z)$，BAO，CMB和其他的测量。分析的模型与观测数据符合得很好，并解释了今天宇宙学常数的一个小值。
2015-02-16 astro-ph.CO
Decaying Domain Walls in an Extended Gravity Model and Cosmology
我们研究了一个扩展的引力模型的宇宙学后果，该模型属于Accetta和Steinhardt在扩展的暴胀情景中研究的同一类。但是我们并不担心我们模型中的暴胀;相反，我们关注的是在宇宙学相变过程中形成的拓扑对象。虽然畴壁出现在一级相变，如QCD转变，他们衰减在相变结束。因此，在合适的参数范围内不存在“畴壁问题”，相反，畴壁的“碎片”可能成为暗物质的种子。本文还讨论了与Morikawa等人提出的“振荡宇宙”模型的可能联系。
2013-10-26 astro-ph.CO
Current observations with a decaying cosmological constant allow for chaotic cyclic cosmology
我们使用相平面分析技术的马德森和埃利斯考虑一个宇宙的真正的宇宙学常数以及宇宙学“常数”是衰减。暴胀时代的时间对称动力学允许永远反弹的模型发生。考虑到标量场的动力学演化，我们发现，如果暗能量在未来衰减，混沌循环宇宙存在的空间曲率是积极的。根据目前的观测，这一点特别有趣，因为目前的观测还没有排除封闭宇宙或宇宙学常数演化的可能性。我们只提出了一个原理性的证明，并没有明确的要求，对目前的暗能量衰变所需的物理机制。
2016-04-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
String Cosmology in LRS Bianchi Type-II Dusty Universe with Time Decaying Vacuum Energy Density $Λ$
用大质量弦形成的云模型作为具有时间衰减真空能量密度$Λ$的LRS Bianchi II型源。为了构造弦宇宙学模型，我们使用了勒特列（1983）给出的这种弦的能量-动量张量。求解了两类弦的高非线性场方程：（i）大质量弦和（ii）南部弦。假设模型中的膨胀$θ$与剪切$σ$成比例。该条件导致$A=βB^{m}$，其中$A$和$B$是度量系数，$m$是常数，$β$是积分常数。我们的模型处于加速阶段，这与最近对Ia型超新星的观测相一致。这些模型的物理和几何行为进行了讨论。
2010-11-28 astro-ph.CO gr-qc
Spherical Collapse and Halo Formation in a Cosmology with Decaying Dark Matter and a Semi-Cosmographic Dark Energy
Birla Institute of Technology and Science, Pilani（比拉理工学院，皮拉尼）
研究结合单粒子衰变暗物质与半宇宙学重构暗能量的宇宙学模型中非线性结构形成，利用DESI DR1数据约束背景演化，通过球状坍缩和晕丰度计算揭示暗物质衰变和动态暗能量对结构增长的影响。
2026-06-26 astro-ph.CO hep-ph
Can decaying dark matter scenarios alleviate both $H_0$ and $σ_8$ tensions?
目前宇宙学中的紧张局势，包括$H_0$和$σ_8$，提供了一个强有力的理由来怀疑存在超越宇宙学标准模型（$Λ$ CDM）的物理学。在本文中，我们调查，如果有这些紧张局势之间的关系，并超越冷暗物质的情况。为了模拟非CDM，我们假设一个衰变的暗物质（DDM）是不稳定的，可能会衰变成两个子粒子，冷暗物质，温暖的暗物质，和暗辐射的组合，探索一个广阔的时代的可能性。我们根据CMB数据检查了我们的模型，可以表明衰变的暗物质似乎不是解决宇宙学紧张局势的有希望的候选者。
2022-03-17 astro-ph.CO
Gravitino/Axino as Decaying Dark Matter and Cosmological Tensions
在超对称轴子模型中，如果一个引力伴子或一个轴子是最轻的超对称粒子（LSP），另一个通常是次轻粒子（NLSP）。我们调查这样一个场景的宇宙学，并指出，NLSP的寿命自然成为可比的宇宙在一个可行的参数区域的年龄。这是所谓的衰变暗物质模型的一个很好的例子，该模型最近被认为是$Λ$ CDM模型的扩展，以放松一些宇宙学的紧张局势。
2017-07-11 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic age, Statefinder and $Om$ diagnostics in the decaying vacuum cosmology
作为$Λ$ CDM的扩展，衰变真空模型（DV）将暗能量描述为一个变化的真空，其能量密度随后期的哈勃参数$ρ_Λ(t) \propto H(t)$线性衰减，并产生物质分量。我们研究了DV模型中的高$z$宇宙年龄问题，并与$Λ$ CDM和Yang-Mills凝聚体（YMC）暗能量模型进行了比较。在没有采用暗能量的动态标量场的情况下，这三个模型具有相似的晚期演化行为。发现DV模型与YMC模型一样，也能容纳高$z$类星体APM 08279+5255，从而大大简化了高$z$宇宙年龄问题.我们还计算模型中的Statefinder $(r,s)$和{ \it Om}诊断。研究发现，DV模型中的$r(z)$和$s(z)$的演化轨迹与kinessence模型中的演化轨迹相似，但与$Λ$ CDM和YMC中的演化轨迹不同. DV中的${\it Om}(z)$具有负斜率，其高度取决于物质分数，而YMC具有相当平坦的${\it Om}(z)$，其大小敏感地取决于耦合。
2009-07-19 astro-ph.CO gr-qc
Extragalactic Proper Motions: Gravitational Waves and Cosmology
河外自行可以在一定的角尺度范围内揭示各种宇宙学和局部现象。这些包括由太阳辐射引起的自行，例如由太阳绕银河系中心加速引起的长期像差漂移，以及由我们相对于宇宙微波背景静止坐标系的运动引起的长期河外视差。宇宙学效应包括各向异性膨胀、由大尺度结构引起的横向奇异速度以及重子声学振荡的实时演化。长周期的引力波可以使光线发生偏转，从而产生明显的四极自行信号。我们回顾这些影响，它们对全球相关河外自行的影响，它们的预期振幅，目前最好的测量（如果有的话），以及对盖亚的预测。最后，我们描述了一个可能的长基线ngVLA计划来测量或约束这些自行信号。在大多数情况下，ngVLA可以超过或补充盖亚任务的预期任务结束性能。
2018-10-14 astro-ph.CO
Padé semi-cosmographic reconstruction of residual dark energy in decaying dark matter cosmology: DESI DR2 BAO constraints and mock 21 cm forecasts
Birla Institute of Technology and Science（比拉理工学院）
本文通过半宇宙学方法结合衰变暗物质模型，利用DESI DR2 BAO和21厘米强度映射数据约束宇宙学参数，推导暗能量方程状态和衰变暗物质参数。
2026-09-16 astro-ph.CO
Baryonic matter perturbations in decaying vacuum cosmology
我们考虑宇宙重子流体的微扰动力学，并确定了$Λ(t)$ CDM模型的相应功率谱，在该模型中，宇宙学项随哈勃速率线性衰减为暗物质。该模型进行了测试，从Ia型超新星（SNIa）（宪法和联盟2.1），重子声振荡（BAO），各向异性谱的宇宙微波背景（CMB）和大尺度结构（LSS）数据（SDSS DR 7）的第一个峰值的位置的数据的联合分析。虽然均匀和各向同性的背景动力学是由重子只有轻微的影响，有微扰水平上的修改，如果一个单独的保守重子流体包括在内。考虑到当前的重子分数作为一个自由参数，我们重现了观测到的$5\%$的数量级的丰度独立的暗物质的数量级为$32\%$的这个模型。一般来说，背景和微扰动力学之间的一致性得到改善，如果明确考虑重子。
2014-07-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Extragalactic Proper Motions: Gravitational Waves and Cosmology
河外自行可以在一定的角尺度范围内揭示各种宇宙学和局部现象。这些包括由太阳引力引起的自行，例如由太阳绕银河系中心的加速引起的长期像差漂移，以及由我们相对于宇宙微波背景静止坐标系的运动引起的长期河外视差。宇宙学效应包括哈勃膨胀的各向同性、大尺度结构引起的横向奇异速度、重子声学振荡的实时演化和长周期引力波使光线偏转，在天空中产生明显的四极自行图案。我们回顾这些影响，它们对全球相关河外自行的影响，它们的预期振幅，目前最好的测量（如果有的话），以及对盖亚的预测。最后，我们描述了关键的地面和空间为基础的观测要求，以测量或约束这些自行信号的幅度$\sim$ 0.1 $μ$作为年$^{-1}$，或$\sim$ 0.7%的$H_0$。
2019-03-28 astro-ph.CO astro-ph.IM
Visible in the laboratory and invisible in cosmology: decaying sterile neutrinos
本文研究低再加热温度宇宙中 keV 量级惰性中微子的产生与约束，指出其经 $Z^\prime$ 或新标量暗衰变可规避宇宙学限制、缓解哈勃张力，并有望被实验室实验探测。
2023-12-05 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmology with decaying cosmological constant -- exact solutions and model testing
我们研究了$Λ(t)$宇宙学模型的动力学，该模型是标准宇宙学模型（$Λ$ CDM模型）的自然推广。我们考虑一类模型：具有指定形式的$Λ(t)=Λ_{\text{bare}}+\frac{α^2}{t^2}$的模型。这种类型的$Λ(t)$参数化是由不同的宇宙学方法激发的。我们解释运行λ模型（$Λ(t)$）作为一个特殊的模型的相互作用宇宙学与相互作用项$-dΛ(t)/dt$，其中能量转移是暗物质和暗能量部门之间。对于具有指定形式的$Λ(t)$的$Λ(t)$宇宙学，我们找到了贝塞尔函数形式的精确解.我们的模型表明，在宇宙的早期演化过程中，暗能量$Ω_e$的分数密度是恒定的，接近于零。我们还利用SNIa、BAO、CMB、$H(z)$的观测数据和Alcock-Paczy{\displaystyle {\frac {f在这种情况下，我们制定了一个简单的标准$Λ$相对于$t$的变化的加加速度或符号的估计$(1-Ω_{\text{m},0}-Ω_{Λ,0})$。通过对模型的实例研究，我们找到了一个上限$α^2 < 0.012$（$2σ$ C.L.）描述的变化从宇宙学常数，而LCDM模型似乎是符合各种数据。
2015-10-29 astro-ph.CO
Warm Decaying Dark Matter and the Hubble Tension
如果一部分暗物质不稳定，在物质辐射相等的时候衰变成暗辐射，它可能会影响宇宙的膨胀历史，从而有助于改善哈勃常数的本地测量值与从宇宙微波背景和重子声学振荡的测量结果（假设标准的$Λ$ CDM宇宙学）推断的值之间长期存在的紧张关系。然而，如果衰变的暗物质的这一成分是冷的，它将改变引力势的演化，导致与这些相同的数据集不一致。考虑到这一点，我们在这里考虑一个组件的衰变温暖的暗物质，与自由流的长度是足够长的，以保持与现有的数据一致。我们研究了暖衰变暗物质的背景和微扰演化，并利用宇宙学数据来约束这种粒子的质量、丰度和衰变率。我们发现，温暖的衰变暗物质的一个组成部分，可以显着降低本地和宇宙学测定的哈勃常数之间的紧张关系。
2020-06-03 astro-ph.CO hep-ph
The FLAMINGO project: the coupling between baryonic feedback and cosmology in light of the $S_8$ tension
本研究针对$S_8$张力问题，通过FLAMINGO模拟发现重子反馈与宇宙学存在耦合，其与非重子抑制机制的联合效应超二者之和，给出重子抑制的拟合公式，同时指出相关模型仍受膨胀历史约束挑战。
2025-01-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Searching for Decaying and Annihilating Dark Matter with Line Intensity Mapping
谱线强度测绘（IM）是一种新兴的河外天文学和宇宙学工具，其目的是测量星系和星系际介质发射的谱线沿视线的积分发射。然后，观测到的线的频率提供距离确定，允许映射发射器的三维分布。在这里，我们讨论的可能性，使用这些测量寻求辐射衰变或湮灭的暗物质粒子。来自单能衰变的光子将与质量分布相关，质量分布可以通过星系巡天、弱透镜巡天或IM映射实验本身来确定。我们将讨论如何寻求这种互相关，然后估计各种IM实验中的暗物质质量寿命参数空间的灵敏度。我们发现，在针对IM实验的频带中，对衰减/湮灭暗物质的灵敏度提高了十个数量级。
2018-06-28 astro-ph.CO hep-ph
Quantum Weyl Invariance and Cosmology
宇宙演化方程的外尔不变形式主义制定考虑到可能的外尔异常。在二维附近，重整化的宇宙学项导致一个非定域的能量-动量张量和一个缓慢衰减的真空能量。自然地推广到四维意味着在长距离上对爱因斯坦场方程的量子修正。它提供了一个新的角度对时间的依赖性的耦合和自然的潜在深远影响的宇宙学常数问题，通货膨胀和暗能量。
2015-11-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Decaying warm dark matter and structure formation
我们从结构形成的角度研究了暖暗物质（WDM）的宇宙学，包括稳定和衰变。我们比较了与WDM质量为1.5 keV和0.158 keV的物质功率谱，与稳定的冷暗物质$Λ$ CDM $\equiv$ SCDM范式的预期，作为我们的参考模型。我们仔细研究了与暗物质的温暖性质相关的影响，以及它衰变的事实。衰变的暖暗物质（DWDM）的情况是动机良好的，出现在一个广泛的粒子物理理论类中微子质量产生的连续的全球轻子数对称性的自发破缺。大强子以南部-戈德斯通玻色子的形式出现，并从引力效应中获得质量，这明显违反了全局对称性。majoron必然衰变为中微子，其幅度与它们的微小质量成正比，这通常使它具有宇宙学上的长寿命。使用N体模拟，我们表明，我们的DWDM图片导致一个可行的替代方案的$Λ$ CDM的情况下，预测，可以在小尺度上有很大的不同。
2018-12-17 astro-ph.CO hep-ph
Particle physics and cosmology with high-scale SUSY breaking in five-dimensional supergravity models
在$S^1/Z_2$上讨论了五维超引力模型中含维诺暗物质的高尺度超对称性破缺情形。轨道投影破缺的额外U（1）对称性控制了超对称性软破缺参数的味结构和Yukawa耦合，而U（1）向量多重态的额外维分量所产生的模多重态的标量分量导致了慢卷暴胀.由于超对称模量稳定性和模量膨胀，我们发现正确的暗物质遗迹丰度是由引力子衰变到维诺的非热产生的。
2015-10-07 astro-ph.CO hep-ph hep-th
From quantum unstable systems to the decaying dark energy: Cosmological implications
我们考虑一个具有衰减的亚稳态暗能量的宇宙学，并假设这个亚稳态暗能量的衰减过程是一个量子衰减过程。这样的假设意味着宇宙的演化是不可逆的，违反了时间反演对称性。我们证明，如果用哈勃宇宙尺度时间代替描述宇宙演化的方程中的宇宙时间$t$，则得到了以哈勃参数$H$的偶次幂级数形式的含时$Λ(t)$：$Λ(t) = Λ(H)$ .我们的特别注意力集中在放射性的指数形式的衰变过程的暗能量和这种类型的衰变的后果。
2018-04-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark Dimension and Decaying Dark Matter Gravitons
该研究在线性扰动框架下分析Dark Dimension图景中KK引力子暗物质的衰变效应，结合多类观测数据约束反冲速度与维度尺度，证实该图景与现有观测一致且具备可探测的未来实验信号。
2023-11-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Axion Cosmology with Early Matter Domination
早期宇宙学的默认假设是，后暴胀宇宙在47000年前都是辐射主导的。辐射主导时代的直接证据可以追溯到核合成，核合成开始于第一秒。然而，有理论上的理由倾向于在核合成之前的一段较早的物质支配时期，例如，由于后期衰变的大质量粒子需要解释重子生成。轴子宇宙学在数量上受到早期物质支配的影响，在小尺度上产生不同的轴子质量范围和更大的不均匀性。在这项工作中，我们表明，这种增加的不均匀性可能会导致形成的轴子miniclusters的轴子参数范围是不同于通常假设的。如果再加热温度低于$58$ MeV，即使在膨胀期间存在轴子场并且先前已经均匀化，也可以形成轴子微团簇。典型的初始轴子微团质量的上限从$10^{-10} M_{\odot}$提高到$10^{-7} M_{\odot}$，其中$M_{\odot}$是太阳质量。这些结果可能会对轴子微团的间接探测产生影响，并且可以想象地探测核合成之前宇宙的热历史。
2018-07-26 astro-ph.CO hep-ph
The Megamaser Cosmology Project VIII. A Geometric Distance to NGC 5765b
作为巨脉泽宇宙学计划（MCP）的一部分，我们在这里提出了一个新的几何距离测量的巨脉泽星系NGC 5765 b。通过一系列的VLBI观测，我们证实了水脉泽跟踪一个薄的，亚秒差距的开普勒盘周围的核，这意味着一个封闭的质量为4.55 $\pm$ 0.40 $\times~10^{7}M_\odot$。同时，通过两年多来对脉泽光谱的单碟监测，我们测量了脉泽特征在星系系统速度附近的长期漂移，其速率在0.5 - 1.2 km s $^{-1}$ yr $^{-1}$之间。拟合扭曲，薄盘模型，这些测量，我们确定的哈勃常数$H_{0}$为66.0 $\pm$ 6.0 km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$的角直径距离NGC 5765 b的126.3 $\pm$ 11.6 Mpc。除了距离测量外，我们还研究了NGC 5765 b中与脉泽盘有关的一些物理性质。高速特征在空间上分布成几个团块，这可能表明存在与吸积盘相关的螺旋密度波。对于红移特征，峰值脉泽强度所定义的包络随半径的增加而增加。NGC 5765 b的系统脉泽轮廓是平滑的，在两年的监测时间内几乎没有结构变化，这与NGC 4258的变化较大的情况不同。
2015-11-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Light Higgsino Dark Matter from Non-thermal Cosmology
我们研究的情况下，higgsino暗物质的背景下，一个非标准的宇宙学与大爆炸核合成之前的一段时间的物质统治。如果物质主导通过再加热到低于higgsino热冻结温度的温度而结束，那么它会改变暗物质遗迹的丰度。我们进行了一个独立的模型分析的希格西诺暗物质生产在这样的情况下。我们表明，轻higgsino型暗物质是可能的再加热温度接近1 GeV。我们研究的影响，暗物质间接检测和对撞机物理在这种情况下。我们表明，费米-LAT数据排除了非热希格斯玻色子的质量低于300 GeV。未来从费米-LAT和CTA进行的间接暗物质搜索将能够基本上覆盖整个参数空间。与热的情况相反，来自100 TeV对撞机的对撞机信号可以完全测试非热higgsino。在本文的第二部分中，我们讨论了这种非热宇宙学的动机从弦论的角度与后期衰减的KKLT和LVS模量稳定机制的模量。我们描述了嵌入暗物质希格西诺在这些情况下的影响。
2016-11-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmology of strongly interacting fermions in the early universe
鉴于人们对早期宇宙中产生原初黑洞的长程标量力越来越感兴趣，我们详细研究了宇宙学中费米气体与标量场相互作用的广义相对论表述。我们的主要发现是，汤川相互作用导致的解决方案，标量场振荡周围的零费米子质量和所有的能量密度衰减的辐射。一方面，我们表明，如果费米气体开始相对论，它可以保持相对论。另一方面，如果费米子一开始是非相对论性的，那么它们在所有的实际用途中仍然是非相对论性的。我们发现，在这两种情况下，费米子和标量场的能量密度作为辐射衰减。在非相对论的情况下，这是由于振荡和衰减的有效质量。这样的背景动力学问题是否有一个实质性的增强费米子密度波动在非相对论性的情况下。我们的工作可以很容易地扩展到更一般的场依赖费米子质量。对宇宙学扰动的分析将在后续工作中提出。
2021-04-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Degenerate Sub-keV Fermion Dark Matter from a Solution to the Hubble Tension
我们提出了一个黑暗的部门模型解决哈勃的紧张局势和核心尖点的问题。该模型是基于一个隐藏的阿贝尔规范对称性群与一些手征费米子所需的异常取消条件，产生一个候选人的衰变费米子暗物质作为解决方案的哈勃张力。此外，亚千电子伏的质量制度和暗扇区的热历史帮助暗物质候选人解决标准$Λ$ CDM宇宙学中出现的核心尖点问题。
2020-04-21 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Decaying Massive Particle in Matter and Radiation Dominated Eras
根据宇宙学的标准模型，早期宇宙在其历史的几个时代中一直由辐射或非相对论性物质主导。然而，许多涉及粒子过程的宇宙学计算通常使用闵可夫斯基结果来完成，尽管为了更精确的处理，需要弯曲时空中的量子场论。本文旨在填补这一空白，提出衰变率的物质和辐射占主导地位的宇宙在这个更精确的治疗。本文研究了共形耦合的大质量标量场衰变为无质量标量粒子的过程的平均衰变率。它被发现，弯曲时空的存在下修改闵可夫斯基的结果大大早期的时间，但渐近只有一个添加剂项成正比的质量和相互作用时间的倒数。因此，对于大的时间尺度，校正是小的，但是在$m\sim t$量级的时间尺度上，相对校正项可能是重要的。
2018-01-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Saxion Cosmology for Thermalized Gravitino Dark Matter
在所有的超对称理论中，质量被普朗克尺度抑制的引力子是暗物质的明显候选者;但是如果引力子达到热平衡，这样的暗物质显然要么太丰富，要么太热，被排除在外。然而，在轴子理论中，一个轴子凝聚体是在宇宙历史的早期产生的，它的晚期衰变稀释了暗物质。我们表明，这种稀释允许先前热化的引力子占观察到的暗物质在非常宽的范围内的引力子质量，千电子伏< $m_{3/2}$ < TeV，轴子衰变常数，$10^9$ GeV < $f_a$ < $10^{16}$ GeV，和saxion质量，10兆电子伏< $m_s$ < 100 TeV。这个参数空间上的约束条件进行了研究，从BBN，超对称性破缺，引力子和轴子生产冻结和萨克逊衰变，并从轴子生产错位和参数共振机制。$(m_{3/2}, f_a, m_s)$的大的允许区域仍然存在，但是对于DFSZ和KSVZ理论是不同的。在对撞机上产生的超伴子可能会导致顶点位移和扭结的事件，并且可能包含衰变为$(WW,ZZ,hh), gg, γγ$或一对标准模型费米子的萨克斯子。冻结可能导致引力子暗物质的次主导暖成分，而萨克逊衰变为轴子可能导致暗辐射。
2017-03-28 astro-ph.CO hep-ph
Future 21cm constraints on dark matter energy injection: Application to ALPs
本文利用HERA的21cm功率谱Fisher预测约束衰变暗物质能量注入，并给出ALP-光子耦合在10 keV至1 MeV质量区间的未来界限。
2024-04-17 astro-ph.CO hep-ph
The Hubble tension from the standpoint of quantum cosmology
本文在量子宇宙学框架下分析哈勃张力，发现量子玻姆势产生类似刚性物质的额外能量密度，可消除哈勃常数测量差异，并将标准宇宙学扩展至量子领域。
2024-02-11 astro-ph.CO gr-qc
Cosmology with Type II Supernovae
随着II型超新星研究的进展，我们试图研究是否存在超越标准宇宙学范式的新物理，即，宇宙学常数$Λ$加上冷暗物质（$Λ$ CDM）。在$1σ$置信水平下，用标准色法标定的II型超新星、Ia型超新星、重子声学振荡、宇宙微波背景辐射和宇宙计时器的数据组合约束四种不同的宇宙学模型，我们发现：（i）非平坦$Λ$ CDM模型支持空间平坦宇宙;（ii）对于$ω$为自由参数的$ω$ CDM模型，暗能量$ω$的约束状态方程与$Λ$ CDM假设一致;（iii）对于衰变真空模型，没有证据表明宇宙暗区中暗物质与暗能量之间存在相互作用;（iv）对于暗能量密度参数化方案，也没有动力学暗能量的暗示。很明显，如果我们希望得出关于宇宙形成和演化的明确结论，就需要更大的II型超新星样本。
2019-03-21 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Does relativistic cosmology software handle emergent volume evolution?
最近开发了几个相对论宇宙学模拟软件包，但这些软件包并不完全实现爱因斯坦方程。其中两个免费许可的是inhomog和gevolution。一个关键的问题是，是否全球紧急体积演化速度比弗里德曼参考模型的结果从结构形成的平均效应。因此，需要检查包是否正确地模拟了紧急体积演变。我们数值取代软件的默认随机实现的初始种子波动的波动空间恒定振幅在模拟的初始条件。扰动模型的平均体积演化应遵循弗里德曼膨胀历史，其对应于通过插入空间常数扰动而修改的原始弗里德曼参考解。我们推导了从扰动参考解到有效解的转换方程。我们发现，inhomog允许紧急体积演化正确地在一阶通过当前的时代。对于具有$N = 128^3$粒子分辨率和初始非零非本征曲率不变量$I_i = 0.001$的初始条件，inhomog将精确的弗里德曼解匹配到-0.0058%（Einstein-de Sitter，EdS）或-0.0033%（LCDM）。我们发现gevolution模型的衰减模式，以公平的准确性，并排除了增长模式的建设。对于$N = 128^3$和初始标量势$Φ$ = 0.001，gevolution对于衰减模式精确到0.012%（EdS）或0.013%（LCDM）。我们的结论是，这种特殊情况下的精确的非线性解的扰动弗里德曼模型提供了一个强大的校准相对论宇宙学模拟。
2022-07-06 astro-ph.CO gr-qc
Scalar field power-law cosmology with spatial curvature and dark energy-dark matter interaction
利用WMAP 5 +BAO+SNIa组合数据集和WMAP 5数据集的观测数据，研究了尺度因子是时间的幂函数的晚期闭合宇宙. WMAP 5数据给出了幂律指数，$α= 1.01$与以前研究的$H(z)$数据一致，而组合数据给出了$α=0.985$。考虑标量场暗能量和尘埃流体在幂律宇宙中的演化，我们得到了场势、场解和状态方程参数。除了非相互作用的情况，暗物质衰变为暗能量也是允许的。在标量场势中，运动学膨胀项对尘埃项和曲率项的支配作用的时间尺度约为5.3 ~ 5.5 Gyr。相互作用的影响是略微降低标量势的高度和略微向右移动势曲线到稍后的时间。发现相互作用拉格朗日项的质量势函数是指数衰减函数。
2012-08-13 astro-ph.CO
How Effective is $N_{eff}$ at Discovering Dark Radiation in a Cosmology with Heavy Particle Decay?
本文研究了重粒子衰变如何通过稀释轻粒子能量密度来放宽 $N_{eff}$ 对超出标准模型轻粒子的限制，并以引力子为例，利用当前 $N_{eff}$ 界限对不同再加热温度下的引力子质量与分支比施加了约束。
2023-09-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Decaying Dark Matter and the Hubble Tension
本文研究了衰变暗物质模型对哈勃张力的影响，发现部分暗物质早期衰变为暗辐射的场景能在不破坏晚期宇宙学的前提下修改有效状态方程，利用当前数据估计得到 $H_0=68.73^{+0.81}_{-1.3}$，仍与局部测量值存在 $2.7\sigma$ 张力，需进一步测试更复杂的衰变场景。
2023-07-01 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology with extragalactic proper motions: harmonic formalism, estimators, and forecasts
我们对利用天体测量方法测量大尺度星系关联自行的可行性进行了深入的研究。基于自旋加权球谐函数，提出了一种分析球上自行及其关联函数的调和形式，并研究了由大尺度结构引起的横向速度场的统计特性.我们使用的可能性形式主义，以获得最佳估计的长期视差，由于太阳系的运动相对于遥远的物体，并计算的方差和偏差，由于特殊的速度和相对论性畸变。我们使用模拟目录的星系自行径向分布和噪声特性类似的预期从盖亚预测的自行偶极子，其幅度可以被认为是代理的哈勃常数的可探测性。我们发现宇宙方差是这种测量的噪声的限制源，预测$1$ - $2σ$在局部速度的单个分量上的可检测性，如果CMB偶极子作为先验信息被包括在内，则增加到$2$ - $4σ$（相当于哈勃常数的25%-50%测量）。我们进行了深入的研究到径向依赖的信号噪声，发现大部分的信息来自星系接近于几百Mpc。我们预测，特殊的横向速度的幅度可以潜在地测量与10 $σ$的意义，这样的测量将提供一个独特的宇宙流的探测和宇宙学模型的一个有价值的测试。
2019-06-13 astro-ph.CO
Structure formation in a mixed dark matter model with decaying sterile neutrino: the 3.5 keV X-ray line and the Galactic substructure
我们在一个混合暗物质（MDM）模型中进行了一系列结构形成的宇宙学模拟。我们的模型是由最近发现的$3.5\,{\rm keV}$ X射线线，这可以解释为非共振产生的无菌中微子占$20$ - $60\%$的暗物质在宇宙中的衰变。这些非共振产生的无菌中微子具有相当大的自由流长度，因此有效地表现为温暖的暗物质（WDM）。假设其余的暗物质是由一些冷的暗物质（CDM）粒子，我们遵循一个混合WDM加CDM宇宙学的共同演化。具体来说，我们考虑的模型与温暖的成分分数的$r_{\rm warm}=0.25$和$0.50$。我们的MDM模型预测在物质辐射相等时的同动Jeans长度接近于粒子质量为$m_{\rm WDM}=2.4\,{\rm keV}$的热产生暖暗物质模型，但在涨落功率谱上的抑制较弱。我们进行了大的$N$体模拟研究MDM模型中的非线性暗晕的结构。在MDM模型中，子结构的丰富程度显著降低，因此所谓的小规模危机得到缓解。MDM模型中至少一个晕的累积最大圆速度函数（CVF）与银河系和仙女座星系中观测卫星的CVF吻合得很好。我们认为，MDM模型打开了一个有趣的可能性，以调和报告的$3.5\,{\rm keV}$线和星系的内部结构。
2015-12-25 astro-ph.CO hep-ph
Cosmology from the EoR/Cosmic Dawn with the SKA
SKA将建立在早期探测EoR的基础上，如MWA，PAPER和LOFAR，以及计划中的仪器，如HERA，对再电离和宇宙黎明的21厘米亮度温度波动进行首次高信噪比测量。这将允许在红移z = 6 - 27的21厘米信号的成像和统计图，并限制基本的宇宙学和密度场的演化。这个时代包括了宇宙（原则上）近60%的可观测体积和比CMB更多的线性模式，为SKA带来了一个新的精确宇宙学水平的机会。由于需要理解和消除天体物理学的影响，这种乐观的图景变得复杂起来，因此系统论而不是统计学将限制约束。本章描述了SKA可用的宇宙学信息，而不是天体物理学信息。讨论的关键领域包括：使用21厘米波动作为密度场示踪剂的宇宙学参数约束; 21厘米信号的透镜效应;通过诸如衰变或湮灭暗物质等外来物理学对加热的约束;诸如非高斯性或暖暗物质等基本物理学对源群的影响;以及在z = 1000处重子和光子的退耦引起的对体流的约束。本章探讨了从天体物理学中分离宇宙学的途径，例如通过速度空间扭曲和红移分离。我们讨论了SKA第1阶段的灵敏度所带来的提取宇宙学的新机会，并探讨了SKA 2所能实现的进展。
2015-01-18 astro-ph.CO
Decaying Dark Matter and the Deficit of Dwarf Haloes
在λ-CDM宇宙学中固有的等级聚集似乎产生了许多观测到的大尺度结构的特征。但是仍然存在一些突出的问题，包括对本星系群中矮星系数量的过度预测（超过10倍）。已经提出了几种次级效应来解决这个问题。然而，我们仍然不清楚主要的解决方案是否取决于天体物理过程，例如超新星的早期反馈，或者可能是暗物质本身尚未确定的性质。在本文中，我们进行了一个详细的计算的矮晕演化的影响，包括一个假设的暗物质衰变，D -> D '+ l，其中D是不稳定的粒子，D'是更大质量的子粒子和l是另一个，更轻（或可能无质量）的子粒子。这一过程优先加热较小的晕，使它们在演化过程中膨胀，并降低了它们现在的圆周速度。我们发现，当dm/m_D' ~ 5-7 × 10^{-5}（dm是初态和终态的质量差）时，这种机制可以很好地解释速度为10- 20 km/s的系统的观测数目比数值模拟预测的数目少4倍的原因.相应的寿命τ不能长于~30 Gyr，但可以短至几Gyr。
2008-06-03 astro-ph astro-ph.CO gr-qc
Galaxy Mergers in a Fractal Cosmology
本文研究星系并合对抛物线型LTB分形宇宙学演化的影响，通过引入并合率幂律修正分形计数分布，数值解表明该模型在特定分形维数和并合率指数下与观测一致，成功将并合纳入宇宙学动力学。
2025-04-13 astro-ph.CO gr-qc
Highlights and Conclusions of the Chalonge 14th Paris Cosmology Colloquium 2010: `The Standard Model of the Universe: Theory and Observations'
第14届巴黎宇宙学学术讨论会于2010年7月22日至24日在巴黎天文台举行，讨论宇宙的标准模型：来自WMAP 7、BICEP、QUAD、SPT、AMI、ACT、普朗克、QUIJOTE和赫歇尔的新闻;暗物质搜索和星系观测;相关理论和模拟。%的目标是合成、进展和澄清。P Biermann、D Boyanovsky、A Cooray、C Destri、H de Vega、G Gilmore、S Gottlober、E Komatsu、S McGaugh、A Lasenby、R Rebolo、P Salucci、N Sanchez和A Tikhonov在此介绍了他们在学术讨论会上的主要发言。拐点出现：LambdaWDM（温暖DM）出现令人印象深刻的LambdaCDM，其银河系规模的问题不断增加。H的总结和结论。J. de Vega，M. C. Falvella和N. G. Sanchez强调：（i）原始CMB高斯性得到证实。暴胀有效理论预测在下一次CMB观测的到达/边界线处张量与标量的比率为0.05-0.04，早期的快速滚动暴胀提供最低的多极萧条。SZ振幅小于预期：CMB和X射线数据一致，但群内模型需要修订和放松/非放松集群的区别。(ii)宇宙射线正电子过剩是由天体物理过程自然解释的，湮灭/衰变的暗物质需要越来越多的剪裁。(iii)核心（非尖）DM晕和暖（千电子伏尺度质量）DM越来越受到理…
2010-09-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Origin of Delta N_eff as a Result of an Interaction between Dark Radiation and Dark Matter
威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）、阿塔卡马宇宙学望远镜（ACT）和最近南极望远镜（SPT）的结果表明，除了粒子物理学标准模型预测的众所周知的三种中微子之外，还可能存在额外的辐射成分。在这篇文章中，我们探讨了视在的额外暗辐射与冷暗物质（CDM）物理直接相关的可能性。特别是，我们考虑一个通用的情况下，暗辐射，作为相互作用的结果，直接产生的一部分暗物质密度有效地衰减成暗辐射。在早期，当暗物质密度可以忽略不计时，作为一个明显的结果，暗辐射的密度也非常小。当宇宙接近物质辐射相等时，暗物质密度开始占主导地位，从而增加了暗辐射的含量，改变了宇宙的膨胀率。由于这种暗辐射含量的增加在大爆炸核合成（BBN）之后自然发生，它可以放松可能的张力，与CMB相比，从轻元素丰度测量的辐射自由度值较低。我们用WMAP+ACT和WMAP+SPT数据数值模拟了这种情况，并推导出了暗物质衰变为暗辐射的允许分数的上限。
2012-09-28 astro-ph.CO hep-ph
Unveiling the Universe with Emerging Cosmological Probes
对宇宙加速膨胀的探测是现代宇宙学的重大突破之一。几个宇宙学探测器（CMB，SNe Ia，BAO）已经被深入研究，以更好地理解驱动这种加速的机制的性质，它们目前正在被推向极限，获得显着的限制，使我们能够塑造标准的宇宙学模型。然而，与此同时，最近实现的精确度百分比显示了不同方法获得的测量结果之间的明显紧张关系。这些要么表明了一些未被考虑的系统效应，要么指向了新的物理学。随着CMB、SNe和BAO宇宙学的发展，扩展我们的宇宙学探测器的选择是至关重要的。新型探针可用于验证结果，控制或减轻系统效应，最重要的是，提高结果的准确性和鲁棒性。这篇评论的目的是提供一个国家的最新进展，新兴的超越标准的宇宙学探测器的最新进展的最先进的基准。我们介绍了几种不同的方法如何成为观测宇宙学的关键资源。特别是，我们审查宇宙计时器，类星体，伽马射线暴，标准警报器，透镜时间延迟与星系和星系团，宇宙空洞，中性氢强度映射，表面亮度波动，恒星年龄的最古老的对象，长期红移漂移，和集群的标准蜡烛。该评论描述了方法，系统学，和结果，每个探头在一个同质的方式，给读者一个清晰的画面，可用的创新方法，近年来已经推出，以及如何应用它们。该评论还讨论了各种探测器之间的潜在协同作用和互补性，探索它们将如何为现代宇宙学的未来做出贡献。
2022-12-19 astro-ph.CO
Testing decaying dark matter models as a solution to the $S_8$ tension with the thermal Sunyaev-Zel'dovich effect
本文通过引入暗物质衰变扩展标准宇宙学模型，结合CMB、SZ功率谱等数据检验了两种暗物质衰变方案，发现暗物质衰变为温暗物质和暗辐射的模型能以约137 Gyr的衰变寿命更好地调和$S_8$张力。
2023-06-15 astro-ph.CO
Exact nonlinear inhomogeneities in $Λ$CDM cosmology
在星系巡天和其他观测达到前所未有的天空覆盖率和精度的时候，研究广义相对论非线性动力学对结构生长和观测的影响似乎是及时的。解析非均匀宇宙学模型是在简化的背景下研究和理解这些效应的不可或缺的方法。在本文中，我们开发了精确的非均匀解的广义相对论与无压物质（尘埃，描述冷暗物质）和宇宙学常数$Λ$，它可以用来模拟一个任意的初始物质分布沿一条视线。特别地，我们考虑了具有$Λ$的第二类Szekeres模型，并将其动力学分解为平坦的$Λ$ CDM背景和精确的非线性不均匀性，得到了几个新的结果。一个单一的度量函数$Z$描述了与背景的偏差。我们表明，$F$，时间依赖的部分$Z$，满足熟悉的线性微分方程的$δ$，一阶密度扰动的尘埃，通常的增长和衰减模式。在小扰动的极限下，$δ\approx F$如预期的那样，以及不均匀性的增长与标准扰动理论完全一致。我们提供了精确的非线性$δ$和我们的模型中的增长因子的解析表达式。对于过密度的情况下，我们发现，根据初始条件，增长模式可能会或可能不会导致一个煎饼奇点，类似于泽尔多维奇煎饼。这与$Λ=0$纯爱因斯坦-德-西特背景形成对比，其中，在共动（拉格朗日）坐标中的任何给定点处，煎饼总是会发生。
2011-06-23 astro-ph.CO gr-qc
Formation of the hydrogen line 21-cm in Dark Ages and Cosmic Dawn: dependences on cosmology and first light
本文计算黑暗时代、宇宙黎明和再电离时期氢21厘米全球差分亮温，揭示其对宇宙学参数、非标准物理及首批光源光谱能量分布的依赖。
2023-09-26 astro-ph.CO
