隐藏低红移处的暗能量跃迁

隐藏在普通视线中：在本地宇宙中大量的紧凑大质量球体

Hiding in plain sight: An abundance of compact massive spheroids in the local Universe

人们普遍认为，紧凑、大质量、椭圆状的星系在高红移下非常丰富，但在今天的宇宙中非常罕见，这意味着它们在z ~ 2+/-0.6处的大小增加了3到6倍，成为今天的大质量椭圆星系。这些说法是基于测量星系的半光半径的研究，就好像它们都是单组分系统一样。在这里，我们确定了21个在90 Mpc以内的球状恒星系统，它们具有半光，长轴半径R_e < ~2 kpc，恒星质量0.7x10^{11} < M_*/M_Sun < 1.4x10^{11}，Sersic指数通常在n=2到3之间。在我们自己的后院里，有大量致密、巨大的球状体--其数密度为6.9 × 10 ^{-6} /Mpc ^3（或每单位恒星质量dex为3.5 × 10 ^{-5} / Mpc^3）--并且具有与高红移星系相同的物理性质，由于它们被包裹在恒星盘中，通常导致“星系”的大小明显大于2千秒差距，因此被忽视了。此外，该数密度是下限，因为它不是来自体积有限的样品。实际的密度可能更接近10^{-4} / Mpc^3，但需要进一步的工作来证实这一点。因此，我们得出结论，并不是所有的大规模的“球体”经历了戏剧性的结构和大小的演变，因为z ~ 2+/-0.6。由于早期盘状星系的膨胀主要由z ~ 2的老恒星组成，因此一些观测到的高红移球状体并没有像通常所主张的那样通过构建（3D）三轴包络来增加尺寸，并且（2D）盘的生长在过去的90 - 110亿年中…

Exploring the Self Interacting Dark Matter Properties From Low Redshift Observations

The small scale observations indicate that the dark matter may be self-interacting. In this paper, we calculate the shear ($η$) and bulk viscosity ($ζ$) of Self Interacting Dark Matter (SIDM) fluid, in kinetic theory formalism. Further, using the KSS bound on $η/\mathfrak{s}$, we derive a new upper limit on the ratio of dark matter self interaction cross section to its mass, $ σ/m $. Then, using the $ σ/m $ constraint, we show that KSS bound allows only sub-GeV mass of SIDM particle. Further, with the assumption of a power-law form of $η$ and $ζ$, we study its evolution in the light of low red…

用詹姆斯·韦伯太空望远镜寻找高红移暗星

Finding high-redshift dark stars with the James Webb Space Telescope

宇宙历史上的第一批恒星很可能形成于z=10-50的10^5-10^6兆太阳冷暗物质晕的密集中心区域。暗物质粒子在这些环境中的湮灭可能会导致所谓的暗恒星的形成，据预测，这些暗恒星比传统的第三星族恒星更冷，更大，质量更大，寿命可能更长。在这里，我们调查的前景检测高红移暗星与即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）。我们发现z>6的暗星本质上太暗，无法被JWST探测到。然而，通过利用前景星系团作为引力望远镜，某些种类的冷（Teff < 30000 K）暗星应该可以达到红移z=10。如果暗恒星的寿命足够长，许多这样的物体也可能聚集在第一个星系内。我们证明，这可能会引起特殊的功能，在综合光谱的星系在高红移，提供暗恒星构成至少1%的总恒星质量在这样的对象。

从CMB温度-红移关系对衰变暗能量密度模型的限制

Limits on decaying dark energy density models from the CMB temperature-redshift relation

暗能量的本质至今仍是一个谜，人们提出了几种模型来解释它，本文考虑Lima（J. Lima，Phys.Rev.D54，2571（1996））提出的一个暗能量衰变为光子和粒子的唯象模型。他研究了衰减的暗能量模型的热力学方面，特别是在连续的光子创造和/或中断的情况下。按照他的方法，我们推导出一个温度红移关系的CMB依赖于有效状态方程$w_{eff}$和“绝热指数”$γ$。比较我们的关系作为红移的函数的CMB温度的数据从Sunyaev-Zel'dovich观测和在更高的红移从类星体的吸收线光谱，我们发现$w_{eff}=-0.97 \pm 0.034$，采用绝热指数$γ=4/3$，在很好的协议与目前的估计和仍然兼容$w_{eff}=-1$，这意味着暗能量内容是恒定的时间。

利用红移漂移探测暗能量

Probing dark energy with redshift-drift

未来的红移漂移测量（也称为Sandage-Loeb信号）将是探测所谓的“红移沙漠”的关键，从而为宇宙学研究提供新的工具。在本文中，我们量化的能力，未来的测量Sandage-Loeb信号的CODEX样光谱仪约束动力学暗能量的唯象参数化，特别是通过获得$w_0$和$w_a$的约束。我们还证明，如果与CMB数据一起使用，Sandage-Loeb测量将能够打破膨胀参数之间的简并性，从而大大改善宇宙学约束。

高红移暗物质晕的放大率探测

Magnification as a Probe of Dark Matter Halos at high redshift

我们提出了一种新的方法来测量星系群和星系团的质量分布和形状，它使用遥远的背景星系的透镜放大。透镜放大的主要优点是，与透镜剪切不同，它只依赖于精确的光度红移，而不是星系的形状，因此可以研究未解析源星系的暗物质分布。我们提出了一个可行性研究，使用一个真正的人口z > 2.5莱曼Break星系作为源星系，并在那里，类似于星系星系透镜，前景透镜堆叠，以增加信号噪声比。我们发现，引力透镜作为探测高红移处暗物质晕的探测器，存在一个有趣的新观测窗口，它不需要测量星系的形状。

回看时间与红移检验对暗能量的限制

Constraints on dark energy from the lookback time versus redshift test

我们使用来自星系团的回望时间与红移数据（Capozziello等人，2004）和被动进化的星系（Simon等人，2005），并应用一个基于WMAP测量的宇宙总年龄的bavelet先验，以约束暗能量宇宙学模型参数。目前的回顾时间数据提供了有趣的和适度的限制性约束宇宙学参数。当与当前重子声学峰值和Ia型超新星视星等与红移数据结合使用时，回看时间数据收紧了对参数的约束，并有利于非相对论物质能量密度的较小值。

用CMB温度-红移关系约束衰减暗能量密度模型

Constraining decaying dark energy density models with the CMB temperature-redshift relation

讨论了密度标度为$ρ_x \propto (1+z)^{m}$的变暗能量模型的热力学和动力学性质，z为红移。这些模型导致物质和辐射的产生/破坏，这影响了宇宙中物质和辐射成分的宇宙演化。特别是，我们已经研究了辐射的温度红移关系，这已被限制使用最近收集的宇宙微波背景（CMB）温度测量高达$z \sim 3$。我们发现，在不确定性，该模型是无法区分的宇宙学常数，不交换任何粒子与其他组件。未来的观测，特别是在大红移的CMB温度的测量，将允许给出更坚实的边界上的有效状态方程参数$w_{eff}$的这种类型的暗能量模型。

用Chandra观测的高红移星系团样品中的暗物质和修正的牛顿动力学

Dark matter and Modified Newtonian Dynamics in a sample of high-redshift galaxy clusters observed with Chandra

本文比较了用修正牛顿动力学（MOND）和标准牛顿引力理论对Chandra观测到的38个高红移星系团的引力质量的测量结果。我们的分析证实了先前的发现，MOND不能解释重子质量和总质量之间的差异推断流体静力平衡的假设。我们还发现用MOND方法计算的$r_{2500}$的重子分数与用Wilkinson微波各向异性探测器（WMAP）测量的$Ω_{B}/Ω_{M}$的重子分数是一致的

高红移标准烛光的宇宙学约束

High Redshift Standard Candles: Predicted Cosmological Constraints

我们调查是否未来的测量高红移标准蜡烛（HzSC）将是一个强大的探测暗能量，相比其他类型的计划暗能量测量。活动星系核和伽马射线暴都被认为是可能的HzSC候选者。由于它们的高亮度，它们可用于探测宇宙膨胀历史中未探索的区域。来自这些区域的信息可以帮助限制暗能量的属性，特别是它是否随时间变化。我们考虑线性和分段参数化的暗能量状态方程，$w(z)$，并评估最佳的红移分布高红移标准烛光调查可以采取约束这些模型。暗能量状态方程$w(z)$的形式越普遍，高红移标准烛光就越有用。对于线性参数化的$w(z)$，HzSC只给计划的超新星和重子声学振荡测量小的改进;一个广泛的红移范围与许多低红移点是最佳的约束这个线性模型。然而，为了限制一般的、因此可能更具信息性的$w(z)$形式，具有许多HzSC可以显著改善对暗能量性质的限制。

当前暗能量的时间-红移界限

Current lookback time-redshift bounds on dark energy

我们调查观测约束暗能量模型从回望时间（LT）的估计分布在红移间隔$0.11 \leq z \leq 1.84$的32个老被动星系。为了建立我们的LT样本，我们将这32个天体的年龄测量与从当前CMB数据中获得的宇宙总年龄估计相结合。我们表明，LT数据可能提供的宇宙学参数的准确性竞争Ia型超新星方法的界限。为了打破可能的模型参数之间的简并，我们还讨论了边界时，我们的回望时间与红移的样本相结合，与最近的测量重子声振荡峰和推导出的宇宙年龄从当前的CMB测量。

高红移暗星的观测特征

The observational signatures of high-redshift dark stars

小晕中心暗物质粒子的湮灭可能导致所谓的暗星的形成，暗星比传统的第三族恒星更冷，更大，更大，可能更长寿。在这里，我们调查的前景检测高红移暗星与现有的和即将到来的望远镜。我们发现，质量低于~ 1 e3 Msolar的个别暗星本质上太暗了，即使是即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）。然而，通过利用前景星系团作为引力望远镜，某些种类的暗星应该在JWST的z=10范围内。如果更多的大质量暗星能够形成，即使在没有透镜的情况下，它们也可能被JWST探测到。事实上，最近提出的一些超大质量（~ 1 e7 Msolar）暗星在z=10时足够明亮，即使用现有的设施也可以探测到，如哈勃太空望远镜和地面上的8-10米望远镜。最后，我们认为，由于最热的暗恒星（Teff > 30000 K）可以产生自己的HII区，他们可能会大大亮于恒星大气光谱的基础上估计会建议。

用动力学暗能量解决中等红移处的哈勃张力

Solving the Hubble tension at intermediate redshifts with dynamical dark energy

本文提出在中等红移处通过引入依赖红移的系统效应使光度距离与角直径距离一致，并用动力学暗能量修正膨胀历史，从而解决哈勃张力。

Redshift space distortions in the presence of non-minimally coupled dark matter

In this paper, we fully investigate cosmological scenarios in which dark matter is non-minimally coupled to an extra scalar degree of freedom. The interaction is realized by means of conformal and disformal terms in the transformed gravitational metric. Considering linear perturbation theory, we show that the growth rate of dark matter differs from the uncoupled case and that the well-known Kaiser formula undergoes modification. As a result, redshift space distortion measurements cease to be a direct probe of the linear growth rate of total matter, since the distortion factor has an extra, cou…

冷、暖暗物质晕的质量-浓度-红移关系

The Mass-Concentration-Redshift Relation of Cold and Warm Dark Matter Halos

我们利用一套宇宙学模拟来研究暗物质晕的质量-浓度-红移关系$c({\rm M},z)$。我们的模拟包括标准的$Λ$ -冷暗物质（CDM）模型，以及与热暖暗物质（WDM）方案一致的截断功率谱的额外运行。我们发现，CDM和WDM晕的质量分布是自相似的，以及近似的Einasto配置文件。CDM晕的$c({\rm M},z)$关系是单调的：在红移不变的情况下，浓度随维里质量的增加而减小;在红移不变的情况下，浓度随维里质量的增加而减小。CDM晕的质量吸积历史（MAH）也是无标度的，可以用来直接推断浓度。这些结果并不适用于WDM晕：他们的MAH不是无标度的，因为功率谱抑制所施加的特征尺度。此外，WDM $c({\rm M},z)$关系是非单调的：浓度在截断尺度决定的质量尺度处达到峰值，并在更高和更低的质量处降低。我们表明，组装历史的晕仍然可以用来推断其浓度，只要被认为是其祖先的总质量（“崩溃的质量历史”; CMH），而不仅仅是它的主要祖先。这利用CMH的无标度性质，导出一个简单的标度，再现质量浓度红移关系的CDM和WDM晕的质量和红移的巨大范围内。因此，我们的模型提供了一个强大的帐户的质量，红移，宇宙学和功率谱依赖的暗物质晕浓度。

用高红移标准烛光识别暗能量模型

Discerning Dark Energy Models with High-Redshift Standard Candles

在Ia型超新星成功地将宇宙学限制在较低的红移$(z\lesssim2)$之后，人们一直在努力确定是否可以在较高的红移处找到类似的有用的标准烛光。{In本工作确定了恒定暗能量$Λ$ CDM宇宙学和暗能量状态方程$(z\gtrsim2)$是高红移标准烛光的红移函数的宇宙学之间可能存在的最大幅度差异。我们讨论了一些流行的参数化的$w(z)$与两个自由参数，$w_z$ CDM宇宙学，包括Chevallier-Polarski-Linder及其推广，$n$ CPL，以及Jassal-Bagla-Padmanabhan参数化。对于这些参数化，我们计算并找到$Δμ$的极值，$w_z$ CDM宇宙学和基准$Λ$ CDM宇宙学的距离模之间的差异作为红移的函数，给出68\%的似然约束的参数$P=(Ω_{m,0}, w_0, w_a)$。参数的约束使用宇宙微波背景，重子声学振荡，Ia型超新星的数据，使用CosmoMC。我们发现，没有一个测试的宇宙学可以偏离超过0.05兆，从基准$Λ$ CDM宇宙学在高红移，这意味着高红移标准蜡烛将不会帮助辨别之间的$w_z$ CDM宇宙学和基准$Λ$ CDM宇宙学。相反，这意味着如果发现高红移标准烛光与高红移下的$Λ$ CDM不一致，那么这不仅对$Λ$ CDM而且对整个$w_z$ CDM宇宙学家族都是一个问题。

Bounds on WIMP dark matter from galaxy clusters at low redshift

The study of the cross-correlation angular power spectrum between gravitational tracers and electromagnetic signals can be a powerful tool to constrain Dark Matter (DM) microscopic properties. In this work we correlate \Fermi\ diffuse \g-ray maps with catalogues of galaxy clusters. To emphasize the sensitivity to a DM signal, we select clusters at low-redshift $0<z<0.2$ and with large-halo mass $M_{500}>10^{13}M_\odot$. The analysis is performed with four catalogues in different wavebands, including infrared, optical and X-rays. No evidence for a DM signal is identified. On the other hand, we …

Cosmic Voids in Evolving Dark Sector Cosmologies: the High Redshift Universe

We compare the evolution of voids formed under the standard cosmological model and two alternative cosmological models. The two models are a quintessence model ($ϕ$CDM) and a Coupled Dark Matter-Dark Energy (CDE) model, both of which have evolving and interacting dark sectors. From $N$-body adiabatic hydrodynamical simulations of these models, we measure the statistics and quantify the properties of voids over the redshift range $z=1.5-12$: these include their population size, volumes, shapes and average densities. We find that the latter property has potential as a probe of cosmology, particu…

Redshift-space distortion from dynamical dark energy with time-dependent Lagrangian perturbation theory

We apply the Lagrangian perturbation theory with time-dependent growth functions at second and third order of perturbation with the aim to model the effect of dynamical dark energy on redshift-space distortions. Our fiducial galaxy redshift surveys are modeled after the upcoming SKA and DESI redshift surveys. We include PLANCK CMB priors and the 20\% uncertainty on the linear bias parameter, incorporating the unknown instrumentation noise. After the marginalizing, our results show that the constraints on the density parameter could potentially get better than $\sim$1\%, while the constraints o…

高红移暗物质晕的维里化

Virialization of high redshift dark matter haloes

我们提出了一个研究结果的维里态的高红移暗物质晕的N体模拟。我们发现，大多数的崩溃，束缚晕在我们的研究（$z=15-6$）中的任何红移切片没有维里化，并有多余的动能。在这样的红移下，合并仍然很猖獗，而且这些晕不能严格地被当作孤立系。为了评估这种多余的动能是否来自环境，我们在维里方程中明确地包括了表面压力项，并放松了晕边界处密度为零的假设。在包含表面项后，我们发现晕更接近于维里化，然而，它们仍然有一些多余的动能。我们报告的维里比的趋势，包括额外的表面项与三个关键的晕属性：自旋，环境和浓度。我们发现，更接近邻居的晕离开更多的维里化，以及更大的自旋参数的晕。我们的结论是，除了在最低的质量（$M < 10^6 \Msun$），暗物质晕在高红移不完全维里化。这一发现对于在这些高红移下的星系形成具有有趣的意义，因为多余的动能将影响随后的重子坍缩以及第一个盘和/或重子结构的形成。

Spherical collapse and cluster number counts in dark energy models disformally coupled to dark matter

We investigate the effects of a disformal coupling between dark energy and dark matter in the predictions of the spherical collapse and its signatures in galaxy cluster number counts. We find that the disformal coupling has no significant effects on spherical collapse at high redshifts, and in particular during matter domination epoch. However, at lower redshifts, the extrapolated linear density contrast at collapse close to redshift $z \lesssim 1$ and overdensity at virialization can be strongly suppressed by a disformal coupling between dark energy and dark matter. We also find that disforma…

高红移早期暗能量：现状与展望

Early Dark Energy at High Redshifts: Status and Perspectives

早期的暗能量模型在高红移时对暗能量密度的贡献是不可忽略的，它影响着宇宙结构的生长，并可能留下不同于标准宇宙学常数冷暗物质（$Λ$ CDM）模型的可观测特征。在本文中，我们提出了更新的约束早期暗能量使用几何和动力学探针。根据WMAP五年观测数据、重子声学振荡和Ia型超新星光度距离，我们得到了最后一个散射面（lss）$Ω_{\rm EDE}(z_{\rm lss})<2.3\times10^{-2}$（95% C. L.）处的暗能量密度上限。当我们包括更高的红移观测探测，如测量的线性增长因子，伽马射线暴（GRB）和莱曼- $α$森林（\lya），这一限制显着改善，成为$Ω_{\rm EDE}(z_{\rm lss})<1.4\times10^{-3}$（95% C.L.）。此外，我们发现，未来的测量，基于Alcock-Paczyrobski测试使用的21厘米中性氢线，伽玛暴和\lya森林，可以约束的行为的暗能量组件和区分早期的暗能量模型和纯$Λ$ CDM之间的高置信水平。在这种情况下，当与当前约束相比时，对最后散射表面处的早期暗能量的量的约束提高了十倍。我们还讨论了参数$γ$，增长率指数，它描述了在标准和修改后的重力模型的结构的增长的影响。

利用红移空间中的星系对测试暗能量

Testing dark energy using pairs of galaxies in redshift space

成对星系与视线之间的夹角分布，在真实空间中是均匀的，但由于它们的特殊运动而扭曲，并被提议作为宇宙膨胀的探测器。我们测试这个想法使用N体模拟的结构形成在一个冷的暗物质宇宙的宇宙学常数和两个不同的宇宙学与不同的暗能量模型。我们发现角分布的畸变对暗能量的性质很敏感。然而，第一次，我们的模拟也揭示了在以前的工作中被忽视的红移和宇宙学的分布的归一化的依赖性。这引入了系统学，严重限制了原始方法的实用性。在模拟的指导下，我们设计了一种新的、改进的暗能量性质的测试。我们证明，这种测试不需要背景宇宙学的先验知识，它甚至可以区分模型，具有相同的重子声学振荡和暗物质晕质量函数。我们的技术可以应用于完成的BOSS星系红移调查，以限制宇宙的膨胀历史优于2%。该方法还将产生不同的信号，暗能量和修改后的引力宇宙学，即使他们有相同的膨胀历史，通过不同的奇特的速度在这些情况下诱导。

高红移长伽马射线暴对暖暗物质模型的限制

Constraints on Warm Dark Matter models from high-redshift long gamma-ray bursts

暖暗物质（WDM）模型中的结构在一定尺度下被指数抑制，其特征在于暗物质粒子质量$m_{\rm x}$。由于结构是分层形成的，在高红移处坍缩的天体的存在可以对$m_{\rm x}$设定很强的下限。我们把强大的约束$m_{\rm x}$使用最近的结果从{ \it斯威夫特}数据库的高红移伽马射线暴（GRB）。我们参数化宇宙伽玛暴率和恒星形成率（SFR）之间的比率的红移演化为$\propto (1+z)^α$，从而允许天体物理的不确定性，部分模仿WDM模型中的宇宙学抑制结构。对两个不同的$z>4$ GRB子样本（包括$z>8$的两个爆发）使用最大似然估计，我们将$m_{\rm x} \gtrsim 1.6$限制在95% C. L.时为-1.8 keV，当在$α$中的平坦先验上被边缘化时。我们进一步估计，5年的SVOM类任务将收紧这些限制$m_{\rm x} \gtrsim 2.3 $ keV。我们的结果表明，伽玛暴是一个强有力的探针高红移结构，提供强大的和竞争性的限制$m_{\rm x}$。

LTB虚宇宙的红移漂移

Redshift Drift in LTB Void Universes

我们研究红移漂移，即，在LTB解中宇宙学红移的时间导数，其中观测者被假定位于对称中心。这个解经常被当作一个反哥白尼宇宙模型来研究，用来解释宇宙体积膨胀的加速，而不引入暗能量的概念。红移漂移被认为是LTB宇宙模型与含暗能量的哥白尼宇宙模型的决定性区别之一。在所有已知的LTB宇宙模型中，红移漂移都是负的，而在含有暗能量的哥白尼模型中，红移漂移在$z \lesssim 2$区域是正的.然而，还没有关于这个问题的详细研究。在本文中，我们证明了在LTB空洞模型的情况下，偏心源的红移漂移总是负的。我们还表明，红移漂移可以是积极的一个非常大的驼峰型不均匀性。我们的结果表明，我们可以通过观测红移漂移来确定我们是否生活在没有暗能量的大空洞中心附近。

从重子声学振荡澄清暗能量约束的预测

Clarifying Forecasts of Dark Energy Constraints from Baryon Acoustic Oscillations

通过星系红移巡天测量重子声学振荡（BAO）是探测暗能量最有前途的方法之一。在本文中，我们澄清的假设，进入预测的暗能量约束BAO。我们表明，假设一个常数nP_{0.2} /G^2（z）（其中P_{0.2}是在k= 0.2 h/Mpc和红移z的真实空间星系功率谱）给出了一个很好的近似的观测星系数密度从一个现实的流量有限的星系红移调查预期。我们发现，假设nP_{0.2} /G^2（z）=10，得到的暗能量约束与假设nP_{0.2} =3非常相似，但后者对应的星系数密度在z=2时要大70%左右。我们展示了约束暗能量的品质因数（FoM）如何依赖于假设的星系数密度、红移精度、红移范围、测量区域以及由于非线性演化和星系偏置理论中的校准和不确定性引起的系统误差。我们发现，高达0.4-0.5%的dz=0.1红移切片的加性系统噪声不会导致显着减少的BAO FoM。

普朗克数据后红移空间畸变对相互作用暗能量的宇宙学约束

Cosmological constraints on interacting dark energy with redshift-space distortion after Planck data

相互作用的暗能量模型可以提供一种有效的方法来避免符合问题。本文把暗能量看作是一种具有常数状态方程参数$w_x$的流体。在一般规范下，当暗物质或暗能量的静止坐标系中动量转移势为零时，我们可以得到两组不同的微扰方程。从唯象的角度考虑，相互作用的形式有很多种，在这里，我们选择了$Q=3Hξ_xρ_x$，它在大多数情况下具有稳定的扰动。然后，根据马尔可夫链蒙特卡罗方法，我们约束的模型，目前可用的宇宙观测，包括宇宙微波背景辐射，重子声学振荡，Ia型超新星，和$fσ_8(z)$数据点的红移空间失真。将几何检验与大尺度结构信息相结合，结果表明，与没有$fσ_8(z)$数据的情况相比，相互作用模型受到更严格的约束。我们发现在3个$σ$区域的相互作用率：$ξ_x=0.00372_{-0.00372- 0.00372-0.00372}^{+0.000768+0.00655+0.0102}$。这意味着最近的宇宙观测倾向于暗区之间的相互作用率较小，同时，红移-空间畸变的测量可以排除1 $σ$区的大相互作用率。

哈勃常数随红移变化作为演化暗能量的标志

Running Hubble Constant with the Redshift as a Marker of Evolutionary Dark Energy

本文通过分析Pantheon样本数据，提出哈勃常数随红移变化可由演化暗能量解释，并发现其与类幻影暗能量相关。

Illuminating the dark universe with a very high density galaxy redshift survey over a wide area

The nature of dark energy remains a profound mystery 20 years after the discovery of cosmic acceleration. A very high number density galaxy redshift survey over a wide area (HD GRS Wide) spanning the redshift range of 0.5<z<4 using the same tracer, carried out using massively parallel wide field multi-object slit spectroscopy from space, will provide definitive dark energy measurements with minimal observational systematics by design. The HD GRS Wide will illuminate the nature of dark energy, and lead to revolutionary advances in particle physics and cosmology. It will also trace the cosmic we…

Ia型超新星红移-距离关系中宇宙暗流的可探测性

Detectability of Cosmic Dark Flow in the Type Ia Supernova Redshift-Distance Relation

我们重新分析了大规模的暗流（或本地批量流）的可探测性相对于CMB背景的基础上红移的距离关系Ia型超新星（SN Ia）。我们做了两个独立的分析：一个是基于确定笛卡尔速度的三个分量;另一个是基于天空中哈勃流偏差的余弦依赖性。我们将这些分析应用于Union2.1 SN Ia数据和SDSS-II超新星巡天。对于这两种方法，低红移的结果，$z < 0.05$，与以前的搜索是一致的。我们发现了一个局部的整体流动的$v_{\rm bf} \sim 300$公里的$^{-1}$方向的$(l,b) \sim (270, 35)^{\circ}$。然而，在$z>0.05$寻找暗流是不确定的。基于模拟数据，我们推断在高红移下探测暗流的困难主要来自于距离模的观测误差。因此，即使它存在，暗流是无法检测到在大红移与目前的超新星Ia数据集。我们估计，探测将需要Ia型超新星到$z = 0.3$的显著天空覆盖和从0.2等到$\lesssim 0.02$等的有效距离模数误差的减小。我们估计，即使距离模数误差为$0.2$等，$\sim 10^4$ Ia型超新星的极大扩展的数据样本也可能探测到小至300 km/s的$^{-1}$到$z = 0.3$的暗流。像LSST这样的大型调查。

在暗物质主导的宇宙学模型中的红移重映和宇宙加速

Redshift remapping and cosmic acceleration in dark-matter-dominated cosmological models

宇宙学红移和宇宙标度因子之间的标准关系是几乎所有宇宙学观测的宇宙学推论的基础，导致了LambdaCDM宇宙学模型的出现。这个关系不是一个基本理论，因此观测确定这个函数（红移重映射）应该被视为在宇宙学数据分析中保持其标准形式的一个有见地的替代方案。在这里，我们提出了非参数重建的红移重新映射在暗物质为主的模型和约束的宇宙学参数的联合分析的所有主要宇宙学探测器，包括本地测量的哈勃常数，Ia型超新星，重子声振荡（BAO），普朗克观测的宇宙微波背景（CMB）辐射（温度功率谱）和宇宙计时器。重建的红移重映射指出，在宇宙演化的后期，红移的额外增加，但影响低红移观测和CMB。该模型预测实际的哈勃常数h=0.48+/-0.02与其本地测定值h_obs=0.73+/-0.02之间存在显著差异。这两个值的比值与相应的开放宇宙学模型中形成的空洞内的最大膨胀率非常接近，Ω_m=0.87+/-0.03，而哈勃常数的实际值意味着宇宙的年龄与普朗克λ CDM宇宙学相一致。新的暗物质为主的模型与红移重新映射提供了良好的适合所有的数据，并消除了最近报道的普朗克LambdaCDM宇宙学，本地确定的哈勃常数和BAO测量从Ly-alpha森林的高红移类星体之间的紧张关系。

标准再电离与暗物质模型的区别

Distinguishing standard reionization from dark matter models

威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）实验已经探测到$5.5 σ$水平的再电离，并报告了平均光学深度为$0.088 \pm 0.015$。大角度$EE$偏振功率谱是再电离的一个强有力的探测器，它现在（从WMAP的第一个五年数据开始）是$2\le l \le6$的宇宙方差限制。在这里，我们考虑部分再电离引起的WIMP暗物质湮灭，并计算预期的偏振功率谱。我们比较了暗物质模型与标准的2步再电离理论，并研究是否可以区分使用当前和未来的CMB观测模型。我们认为暗物质湮灭在中间红移（$z<60$）由于晕，以及湮灭在较高的红移由于自由粒子。为了研究高红移暗物质湮灭对CMB功率谱的影响，必须考虑复合后剩余电子对电离历史的贡献。红移$z<60$处的暗物质晕影响$EE$功率谱中的低多极$l<20$，而高红移$z>100$处的自由粒子暗物质的湮灭主要影响多极$l>10$。

未来红移巡天的增长因子和星系偏差：参数化研究

Growth factor and galaxy bias from future redshift surveys: a study on parametrizations

在不久的将来，许多实验将通过对物质扰动线性增长的影响来测试暗能量。在本文中，我们讨论了未来的大规模红移调查可以把三个不同的参数化的线性增长因子的约束，以及这些约束将如何帮助排除不同类别的暗能量和修改后的重力模型。我们表明，尺度无关的偏差可以估计到百分之几的红移切片结合红移失真与功率谱幅度，而不需要一个外部估计。我们发现对于每个$Δz=0.2$红移切片，增长率可以被限制在2-4%之内，而状态方程$w$和指数$γ$可以同时估计到0.02之内。我们还发现，暗能量和暗物质之间的常数无量纲耦合可以被限制为小于0.14。

用光度红移测量X射线AGN在z~1处的暗物质晕质量

Measuring the Dark Matter Halo Mass of X-ray AGN at z~1 using photometric redshifts

利用AEGIS、COSMOS和ECDFS巡天的观测数据，通过与星系的交叉关联函数，推断了中等亮度[LX（2-10 keV）= 42.9 erg s-1] X射线活动星系核在z~1处的偏差和暗物质晕质量。在对比标准的交叉关联函数估计，我们提出了一种方法，只需要光谱的活动星系核和光度红移概率分布函数的星系，以确定投影的真实空间活动星系核/星系交叉关联函数。在AEGIS、COSMOS和ECDFS联合观测场中，对活动星系核X射线的暗物质晕质量的估计值为~ 13 h-1 M_solar，与以前在类似红移和光度范围内的研究结果一致。从样品中去除5%的活动星系核与X射线选择的集团的结果减少约0.5德克斯在推断活动星系核暗物质晕质量。活动星系核在暗物质晕质量中的分布因此是偏斜的，大部分人口生活在中等质量的晕中。这一结果有利于冷气体吸积作为大部分X射线活动星系核的超大质量黑洞生长的主要通道。

暗汽笛与红移精度的影响

Dark sirens and the impact of redshift precision

本文研究暗汽笛方法中红移精度对哈勃常数测量的影响，发现光谱红移精度优于测光，但低完整度会抵消优势，建议采用混合目录。

从伽马射线暴和Ia型超新星的红移-光度距离关系约束可变暗能量模型

Constraining a variable dark energy model from the redshift-luminosity distance relations of gamma-ray bursts and type Ia supernovae

描述暗能量动力学的模型有很多种。其中，我们采用状态方程（EoS），它随时间变化。我们采用马尔可夫链蒙特卡罗方法来约束我们的模型的五个参数。因此，我们可以显示DE在宇宙演化过程中的特征行为。利用现有的伽马射线暴和Ia型超新星（SNe Ia）的红移-光度距离关系，对DE的EoS进行了约束。结果发现，DE在早期是类精粹的，而在现在或不久的将来是类幻影的，在那里$z\sim0.3$的变化相当迅速。

用宇宙视差和红移漂移区分虚模型和暗能量

Distinguishing Between Void Models and Dark Energy with Cosmic Parallax and Redshift Drift

最近提出的两种技术，涉及测量宇宙视差和红移漂移，提供了新的方法来指导探测（在几年的时间跨度）宇宙的背景度量，因此揭示了暗能量难题。前者利用即将到来的高精度天体测量来观察或严格限制偏离中心的观测者的宇宙学各向异性，而后者采用高精度光谱学来独立测试宇宙的当前加速度。在本文中，我们表明，这两种方法可以打破LTB空洞模型和更传统的暗能量理论之间的简并性。使用不久的将来的观测任务盖亚和CODEX，我们表明，这种区别可能是在十年的过程中具有高置信度。

Investigating Dark Energy Equation of State With High Redshift Hubble Diagram

Several independent cosmological data, collected within the last twenty years, revealed the accelerated expansion rate of the Universe, usually assumed to be driven by the so called dark energy, which, according to recent estimates, provides now about 70 % of the total amount of matter-energy in the Universe. The nature of dark energy is yet unknown. Several models of dark energy have been proposed: a non zero cosmological constant, a potential energy of some self interacting scalar field, effects related to the non homogeneous distribution of matter, or effects due to alternative theories of …

设计未来的暗能量太空任务：II。空间弱透镜优化巡天的测光红移

Designing Future Dark Energy Space Missions: II. Photometric Redshift of Space Weak Lensing Optimized Survey

精确的弱透镜分析不仅需要精确测量星系的形状，还需要精确和无偏地测量星系的红移。光度红移技术似乎是唯一的可能性，以确定在弱透镜分析中使用的背景星系的红移。使用光度红移质量，简单的形状测量要求，和一个适当的天空模型，我们探索什么可能是一个最佳的弱透镜暗能量任务的基础上FoM计算。我们发现，当滤波器的分辨率为R~3.2时，光度红移达到了最佳精度。我们表明，最佳任务将使用2台相机（可见光和近红外）通过8个滤波器测量天空。假设任务持续时间为5年，镜子尺寸为1.5米，FOV为0.5度2，可见像素尺度为0.15”，我们发现，均匀调查达到IAB=25.6（10西格玛），天空覆盖范围为~ 11000度2，最大化弱透镜FoM。用于WL的星系有效数密度约为45 gal/arcmin ~ 2，至少比地面测量好两倍。这项工作表明，需要充分考虑的观测策略，以适当地优化仪器参数，以最大限度地提高未来弱透镜空间暗能量任务的FoM。

Accurate Analytic Mass-Scale Relations for Dark Matter Haloes of all Masses and Redshifts

CUSP is a powerful formalism that recovers, from first principles and with no free parameter, all the macroscopic properties of dark matter haloes found in cosmological N-body simulations and unveils the origin of their characteristic features. Since it is not restricted by the limitations of simulations, it covers the whole mass and redshift ranges. In the present Paper we use CUSP to calculate the mass-scale relations holding for halo density profiles fitted to the usual NFW and Einasto functions in the most relevant cosmologies and for the most usual mass definitions. We clarify the origin …

利用CANDELS和CLASH的高红移Ia型超新星改进暗能量约束

Improving Dark Energy Constraints with High Redshift Type Ia Supernovae from CANDELS and CLASH

目标。我们调查的程度改善暗能量的限制，可以通过扩展Ia型超新星（SN Ia）的样本红移z > 1.5的哈勃太空望远镜（HST），特别是在正在进行的CANDELS和CLASH多周期国库计划。方法.使用流行的CPL参数化的暗能量，w = w 0 +wa（1-a），我们生成模拟的超新星Ia样本，可以投影到更高的红移。由此产生的合成数据集拟合CPL模型，我们评估的改进，高z样本可以添加在改善宇宙学参数的统计和系统的不确定性。结果在一个乐观但仍然非常可行的情况下，我们发现，将HST样本扩展到CANDELS+CLASH之外，达到z > 1.0时的28个Ia超新星，可以将wa参数的不确定性提高21%。品质因数（FoM）的相应改善将高达28%。最后，我们考虑使用高红移超新星Ia样本来检测超新星Ia光度与红移的非宇宙学演化，发现这种测试可以通过未来使用詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）的天基红外巡天来进行。

红移-空间畸变对暗物质状态方程的约束

Constraints on the dark matter equation of state with redshift-space distortion

本文研究了一个由宇宙学常数和状态方程参数为非零的暗物质组成的模型，称之为$Λ$ wDM。在同步规范下，我们得到了暗物质的微扰方程，并导出了暗物质和重子的生长因子演化方程。基于Markov Chain Monte Carlo方法，我们用最近的宇宙观测资料，包括宇宙微波背景辐射、重子声学振荡、Ia型超新星和红移空间畸变的$fσ_8(z)$数据点来约束这个模型。结果提出了一个更严格的约束模型比没有$fσ_8(z)$数据的情况下。在3个$σ$区域中，我们找到了暗物质状态方程参数$w_{dm}$ = $0.000111_{- 0.000701-0.00137-0.00180}^{+0.000688+0.00136+0.00181}$。在考虑一个额外的模型参数$w_{dm}$后，我们的模型和标准模型的$χ^2$的最小值之间的差为$Δχ^2_{min}=0.598$。虽然目前的宇宙观测结果倾向于非零的暗物质状态方程参数，但在1 $σ$区域没有发现与$Λ$ CDM模型的显著偏离。

利用低红移与高红移探针约束常数及层析耦合暗能量

Constraining constant and tomographic coupled dark energy with low-redshift and high-redshift probes

本文首次对耦合暗能量进行层析分析，结合CMB、弱引力透镜和星系成团等低高红移数据，未发现非零耦合证据，但表明层析耦合允许更大β值，并证明3x2pt分析可有效约束低红移耦合强度。

相互作用的暗能量宇宙学中的聚集和红移空间扭曲

Clustering and redshift-space distortions in interacting dark energy cosmologies

我们在耦合暗能量（cDE）宇宙学的框架下研究宇宙大尺度结构（LSS）的空间性质。使用公共晕目录从CoDECS模拟-最大的一套N体实验，迄今为止这样的宇宙学场景-我们估计冷暗物质（CDM）晕的聚类和偏置函数，无论是在真实的和红移空间。此外，我们调查的暗能量（DE）耦合的几何和动力学红移空间扭曲的影响，量化的差异相对于协调LambdaCDM模型。在z~0处，即使为了与最新的宇宙微波背景（CMB）数据相一致而对cDE模型进行了散射归一化处理，其CDM晕的空间性质也与LambdaCDM非常相似。在较高的红移，我们发现，DE耦合产生了显着的规模依赖的抑制晕集群和偏置功能。这种效应强烈依赖于耦合强度，在尺度r<5-10 Mpc/h时不退化为σ 8。此外，我们发现，耦合DE强烈影响的线性失真参数，β，和成对的奇特的速度色散，sigma 12。虽然在这项工作中考虑的模型被认为是所有与目前可用的观测数据一致，下一代的星系调查将能够把强大的约束DE和CDM利用红移空间聚类各向异性的形状之间的耦合水平。

暗能量的最优红移 I：形式化与解释

The optimal redshift for dark energy I: formalism and interpretation

该研究提出暗能量最优红移的概念，推导其解析表达式并建立与相关红移的关系，经多数据集验证其能更显著检验暗能量与宇宙学常数的偏离，相关原理可扩展至其他暗能量研究框架。

The effect of redshift degeneracy and the damping effect of viscous medium on the information extracted from gravitational wave signals

Considering the cosmological redshift $z_c$ , the mass of GW source extracted from GW signal is $1+z_c$ times larger than its intrinsic value, and distance between detector and GW source should be regarded as luminosity distance. However, besides cosmological redshift, there are other kinds of redshifts should be considered, which is actually ignored, in the analysis of GW data, such as Doppler redshift and gravitational redshift, so the parameters extracted from GW may deviate from their intrinsic values. Another factor that may affect GW is the viscous medium in propagation path of GW, which…

低红移下从Kretschmann标量的动力学暗能量

Dynamical dark energy from Kretschmann scalar at low redshifts

本文提出用Kretschmann标量替代宇宙学常数项，构建动力学暗能量模型，通过观测数据约束参数后，模型在低红移区能很好地拟合数据，并表现出类似现象学模型的方程状态参数行为，同时预测了虚 phantom 跨越阶段。

暗区宇宙学演化中的宇宙空洞：低红移宇宙

Cosmic Voids in Evolving Dark Sector Cosmologies: the Low Redshift Universe

我们提出了一个宇宙学的标准模型，$Λ$冷暗物质（$Λ$ CDM），和两个替代的宇宙学模型之间的空洞属性的比较与发展和相互作用的暗扇区：一个精粹模型（$ϕ$ CDM）和耦合暗物质-暗能量（CDE）模型。使用这些模型的$N$体模拟，我们得到了几个措施的空隙统计和属性，包括分布的空隙体积，椭圆率，prolateness，和平均密度。我们发现，来自CDE模拟的体积分布偏离来自$Λ$ CDM模拟的体积分布，在当今的宇宙，这表明存在一个耦合的暗扇区可以通过这个统计观察。我们还发现，分布的空洞椭圆率和prolateness实际上是难以区分的三个模型在红移范围$z=0.0-1.0$，表明简单的空洞形状统计是不敏感的暗扇区物理的微小变化。有趣的是，我们发现在三个模拟中的每一个中测量的平均空隙密度的分布是彼此不同的。特别地，平均而言，空隙在精粹模型下趋于最空，而在$Λ$ CDM模型下趋于最小。我们的研究结果表明，这是标量场存在于两种替代模型，导致空的空洞形成，而暗区的耦合减缓了物质从空洞疏散这种影响。

Reconstruction of dark energy density by non-parametric approaches

The evolution of dark energy density is a crucial quantity in understanding the nature of dark energy. Often, the quantity is described by the so-called equation of state, that is the ratio of dark energy pressure to its density. In this scenario, the dark energy density is always positive throughout cosmic history and a negative value is not allowed. Assuming a homogeneous and isotropic universe, we reconstruct the dark energy density directly from observational data and investigate its evolution through cosmic history. We consider the latest SNIa, BAO and cosmic chronometer data and reconstr…

从未来中低红移探测器看暗能量与电磁场的耦合

Dark Energy coupling with electromagnetism as seen from future low-medium redshift probes

在标准宇宙学模型之外，宇宙的晚期加速膨胀可以通过引入额外的动力学标量场来再现。在这种情况下，这个场会自然地耦合到理论的其余场，除非（仍然未知的）对称性抑制了这种耦合。因此，这可能会导致一些观测结果，例如自然界基本常数的时空变化。本文研究了动力学暗能量模型与电磁场之间的耦合，以及相应的精细结构常数（$α$）相对于标准局域值$α_0$的演化.特别是，我们得到两个动力学暗能量模型参数化（Chevallier-Polarski-Linder和早期暗能量模型）和电磁耦合$ζ$的联合约束，预测未来的中低红移观测。我们结合超新星和弱透镜测量从欧几里得实验与高分辨率光谱测量的基本耦合和红移漂移从欧洲极大望远镜，突出每个探头的贡献。此外，我们还考虑的情况下，该领域的驱动$α$的演变是不是一个负责宇宙加速和调查如何未来的观测可以约束这种情况。

红移空间畸变的分布函数方法。第五部分微扰理论在暗物质晕中的应用

Distribution function approach to redshift space distortions. Part V: perturbation theory applied to dark matter halos

数值模拟表明，红移空间畸变（RSD）在晕的功率谱中引入了很强的尺度依赖性，即使在相对较大的尺度（k<0.1h/Mpc），甚至在没有卫星的情况下（这会引起上帝的手指，FoG效应），相对于线性理论预测的偏差也有10%。如果未建模，这些影响将阻止从RSD调查中提取宇宙学信息。本文利用微扰理论（PT）和Halo偏置模型，将其应用于RSD的分布函数法，将RSD分解为若干密度加权速度矩的分解因子。我们使用PT对这些双折射器进行建模，并将结果与大范围晕质量和红移的模拟结果进行比较。我们发现，与引入物理动机的晕偏置，并使用暗物质功率谱从模拟，我们可以重现模拟结果的比例高达k~ 0.15 h/Mpc在z=0，而不需要在模型中有自由的FoG参数。

动量交换的结构形成模拟：缓解高红移和低红移宇宙学探测器之间的紧张关系

Structure formation simulations with momentum exchange: alleviating tensions between high-redshift and low-redshift cosmological probes

来自低红移探测器的宇宙学约束和从宇宙微波背景的温度和偏振各向异性获得的宇宙学约束之间持续存在的紧张关系--尽管还没有提供令人信服的证据来反对$Λ$ CDM模型--似乎一致地表明，与标准宇宙学情景的预测相比，密度扰动的增长较慢。这种行为不容易被广义相对论最简单的扩展所适应，比如f（R）模型，它一般预测增长率的增加。在目前的工作中，我们提出了一套大型N体模拟的结果进行的背景下的宇宙模型具有非零散射截面之间的暗物质和暗能量字段，两个不同的参数化的暗能量状态方程。我们的研究结果表明，这些暗散射模型对许多与大尺度结构形成和演化有关的观测量有非常温和的影响，同时提供了一个显着的抑制线性密度扰动的幅度和大量的集群。因此，我们的模拟证实，这些模型提供了一个有前途的路线，以减轻现有的紧张关系之间的低红移测量和CMB。

High-Redshift Galaxies from Early JWST Observations: Constraints on Dark Energy Models

Early observations with JWST have led to the discovery of an unexpected large density (stellar mass density $ρ_*\approx 10^{6}\,M_{\odot}\,Mpc^{-3}$) of massive galaxies (stellar masses $M_*\geq 10^{10.5}M_{\odot}$) at extremely high redshifts $z\approx 10$. We show that - under the most conservative assumptions, and independently of the baryon physics involved in galaxy formation - such abundance is not only in tension with the standard $Λ$CDM cosmology, but provides extremely tight constraints on the expansion history of the Universe and on the growth factors corresponding to a wide class of…

高红移宇宙学：暗能量的新结果及其意义

High redshift cosmography: new results and implication for dark energy

对宇宙加速膨胀的解释是当今物理学和宇宙学中最基本的问题之一。如果加速是由某种形式的暗能量驱动的，人们可以尝试使用宇宙学方法来限制参数。我们的高红移分析，使我们能够把宇宙膨胀的限制到第五阶。它是基于联盟2 Ia型超新星（SNIa）的数据集，哈勃图从一些伽马射线暴光度距离指标，高斯先验的距离重子声学振荡（BAO），和哈勃常数h（这些先验已被包括在内，以帮助打破模型参数之间的简并）。为了进行我们的统计分析和探索宇宙学参数的概率分布，我们使用马尔可夫链蒙特卡罗方法（MCMC）。最后，我们探讨了我们的结果对暗能量的影响，特别是，我们专注于暗能量状态方程（EOS）的参数化。实际上，研究暗能量本质的可能性在于高精度地测量暗能量状态方程w及其时间（或红移）依赖性。然而，由于w（z）不能直接测量，因此需要重建方法来从观测中可靠地提取它。在这里，我们调查不同的模型的暗能量，描述通过几个参数化的状态方程，通过比较宇宙学和EOS系列。