Dust in the early Universe: Evidence for non-stellar dust production or observational errors?
观测结果显示，在高红移星系中有大量的尘埃，其来源仍有很大争议。Valiante等人（2009，MNRAS，397，1661）提出类星体宿主星系SDSS J1148+5251的净恒星尘埃生产可能足以解释在这个星系中检测到的大量尘埃质量，尽管在一些非常特殊的假设下（例如，“封闭箱”演化和相当高的气体质量）。在这里，它表明，由于吸积基本上原始的材料可能会降低尘埃形成的效率显着，和观测得出的尘埃气体比这些高红移星系是非常高的，恒星尘埃生产可能是不够的。一个模型，包括金属依赖，非恒星尘埃形成（“二次尘埃”）。然而，这种非恒星尘埃成分的贡献似乎太大了。如果所有的观测限制都得到满足，那么尘埃与金属的比例接近于1，这意味着几乎所有的星际金属都以尘埃的形式存在。这是一个非常不可能的情况，并建议在高红移的大尘埃与气体的比例可能是由于观测的不确定性和/或不正确的校准转换因子的气体和尘埃示踪剂。
2011-02-02 astro-ph.CO
A scalar field dark matter model and its role in the large scale structure formation in the Universe
在这项工作中，我们提出了一个暗物质模型的基础上标量张量引力理论。利用这个标量场暗物质模型，我们研究了宇宙中大尺度结构的非线性演化。支配宇宙尺度因子演化的方程与适当的牛顿方程一起导出，以遵循结构的非线性演化。结果给出的功率谱，给出定量信息的大尺度结构的形成。我们所使用的初始条件与所谓的协调$Λ$ CDM模型是一致的。
2012-03-27 astro-ph.CO
Young ages and other intriguing properties of massive compact galaxies in the Local Universe
我们描述了附近宇宙中一个大质量致密星系样本的运动学、形态学、恒星星族和恒星形成历史，这可能会提供对它们高红移（z> 1.0）大质量对应物性质的更近距离的观察。我们发现，附近的紧凑的大质量的对象显示细长的形态和快速旋转。新的高质量长缝光谱表明，它们的平均光度加权年龄（<2Gyr）和太阳金属丰度（[Z/H]> 0.0）都很年轻。没有发现明显的恒星星族梯度。对它们的恒星形成历史的分析表明，这些天体最近经历了巨大的爆发，在某些情况下，这些爆发代表了它们总恒星质量的前所未有的大部分。这些星系似乎是真正独特的，因为它们不遵循现代大质量椭圆星系，螺旋星系甚至矮星的特征运动学和恒星星族模式。
2012-03-12 astro-ph.CO
Galaxy Formation Efficiency and the Multiverse Explanation of the Cosmological Constant with EAGLE Simulations
极早期宇宙的模型，包括暴胀模型，被认为会产生具有不同基本常数和宇宙参数值的不同宇宙域。利用Eagle合作组的宇宙流体动力学模拟程序，我们研究了宇宙学常数对星系和恒星形成的影响。我们模拟的宇宙的宇宙学常数的值范围从Lambda = 0到Lambda_0 = 300，其中Lambda_0是我们宇宙中的宇宙学常数的值。由于我们宇宙中的恒星形成速率在t = 3.5 Gyr时达到峰值，在加速膨胀开始之前，即使λ增加一个数量级，对恒星形成历史和宇宙效率的影响也很小。我们使用我们的模拟来预测观测值的宇宙学常数，给定的措施的多重宇宙。宇宙学常数能否被成功预测，关键取决于测量。宇宙学常数对宇宙结构形成的影响似乎并不是一个足够尖锐的λ函数来单独解释它的观测值。
2018-04-09 astro-ph.CO
The impact of dark energy on galaxy formation. What does the future of our Universe hold?
我们研究了宇宙学常数$Λ$引起的宇宙加速膨胀对宇宙恒星形成率的影响。我们利用流体动力学模拟从EAGLE套件，比较一个$Λ$ CDM宇宙的爱因斯坦-德西特模型与$Λ=0$。尽管结构的增长速度不同，我们发现，暗能量，在其观测值，对宇宙中的恒星形成的影响可以忽略不计。我们通过允许模拟向前运行到未来（$t>13.8$ Gyr）来研究这些影响。我们表明，只有当宇宙已经产生了大部分恒星质量时，$Λ$的影响才会变得显着，只会减少${\approx}15\%$形成的恒星的总同向运动密度。我们开发了一个简单的分析模型的宇宙恒星的形成率，捕获的抑制，由于宇宙学常数。这两个模型之间相似的主要原因是，来自吸积黑洞的反馈极大地减少了宇宙恒星在后期的形成。有趣的是，没有来自吸积黑洞反馈的模拟预测，由于大质量（$ > 10^{11} \mathrm{M}_{\odot}$）星系的复兴，$t>15$ Gyr的宇宙恒星形成率会上升。我们简要地讨论了宇宙恒星的形成对$Λ$在人择原理的背景下的弱依赖性的含义。
2018-05-10 astro-ph.CO
The stellar populations of massive galaxies in the local Universe
我简要回顾了大质量星系的恒星星族特性，特别关注早期类型星系，重点是ATLAS 3D Survey的最新结果。我讨论的年轻恒星年龄的发生，冷气体，并正在进行的早期型星系的恒星形成，这些星系的演化路径的存在提供了重要的线索。考虑经验恒星形成的历史给出了一个有意义的图片星系恒星星族属性，并允许人口和动力学的质量估计进行准确的比较。这一点最近为国际货币基金组织的非普遍性提供了有力的证据，最近的其他证据也支持这一点。对恒星星族的空间分辨研究对于将星系内不同的组成部分与其他波长或参数下看到的空间结构联系起来也至关重要。对于观测者来说，早期类型星系暗淡外层包层中的恒星星族是一个令人生畏的前沿，但它有望限制吸积恒星质量与“原位”形成的恒星质量的比率--这是最近星系形成模型的一个关键特征。星系环境似乎在控制低质量星系的恒星星族性质方面起着关键作用。然而，模拟提醒我们，当今的星系是复杂的组装和环境历史的产物，这引起了我们所看到的趋势。这对我们对环境趋势的解释有很大的影响。
2012-11-10 astro-ph.CO
The Stellar Phase Density of the Local Universe and its Implications for Galaxy Evolution
本文介绍了这样一种思想，即演化的恒星相密度所服从的一般混合不等式可能对整个星系人口的可能历史产生有用的约束。我们构建简单的模型，星系的磁盘和球状组件的完整的恒星相空间分布，并重现众所周知的结果，椭圆星系的最大相位密度太高，产生无碰撞的磁盘系统，虽然我们也表明，包括在磁盘中的凸起组件消除了这种进化的障碍。为了得出更普遍的结论，星系人口的演变，我们使用千年星系目录构建一个模型的整个相位密度分布的恒星在一个有代表性的样本的本地宇宙。在这样一个复合人口，我们表明，混合不等式排除了一些进化路径，不禁止单独考虑的最大相密度，从而表明，在这个人口中的大规模椭圆形不可能形成纯粹的碰撞合并的低质量星系人口一样，在本地宇宙中发现。虽然在这种情况下，对混合不等式的破坏是相当小的，因此在合并过程中可以避免少量的非碰撞恒星形成，但它确实证实了这种方法的潜力。未来在更高的红移下测量恒星相密度将使这种潜力得到充分利用，提供一种新的方式来看待星系演化的可能途径，并通过这种相空间随着时间的推移变得充满的方式来了解恒星形成的环境。
2010-08-25 astro-ph.CO
Stellar black holes at the dawn of the universe
已经确定的是，在大爆炸后的38万到10亿年间，银河系间介质（IGM）经历了一次“相变”，从寒冷和完全中性到温暖（~10^4 K）和电离。这种相变是否完全由年轻热恒星的光电离驱动和完成，是宇宙学中一个热门的问题。目标。在这里，我们建议，除了来自大质量恒星的紫外线辐射，反馈吸积黑洞的高质量X射线双星（BH-HMXB）是一个额外的，重要的加热和再电离的IGM在区域的低气体密度在大距离恒星形成星系。方法.我们使用目前的理论模型的形成和演化的原始大质量恒星的低金属丰度，并在近距离和远距离的宇宙中的紧凑的恒星残骸的观测，推断的第一代大质量恒星的一个显着的部分最终作为BH-HMXB。在HMXB中，来自吸积恒星黑洞的高能电离光子总数与其祖先恒星的电离光子总数相当。然而，由吸积黑洞发射的X射线光子能够产生几个二次电离，并且所产生的黑洞的电离功率可能大于其祖先。大量BH-HMXB的反馈将IGM加热到约10^4 K的温度，并使其在大距离尺度上保持电离状态。BH-HMXB决定了宇宙的早期热历史，并使其在低密度区域的大体积空间中电离。这直接影响到高红移最暗星系的性质、局部宇宙中最小的矮星系，以及早期宇宙中氢原子射电波长的现有和未来调查。
2011-02-09 astro-ph.CO
Non-Parametric Cell-Based Photometric Proxies for Galaxy Morphology: Methodology and Application to the Morphologically-Defined Star Formation -- Stellar Mass Relation of Spiral Galaxies in the Local Universe
（摘要）我们提出了一种非参数细胞为基础的方法，选择高纯度和大部分完整的样本的螺旋星系使用光度和结构参数提供的标准光度管道和简单的形状拟合算法，证明优于常用的代理。此外，我们发现，使用通带的$g$带的longwards和老恒星的人口，特别是恒星的质量表面密度$μ_*$和$r$带的有效半径$r_e$，执行至少同样好的参数，更传统的螺旋形识别年轻的恒星星族。特别是在参数$μ_*$中的独特双峰性，与螺旋星系和椭圆星系的不同演化路径的预期一致，代表了一个经常被忽视但在区分螺旋星系和非螺旋星系/椭圆星系方面的强大参数。我们调查的内在特定的恒星形成率-恒星质量关系（$ψ_* - M_*$）的局部宇宙螺旋星系的形态定义的体积有限的样本，定义使用基于细胞的方法与适当的参数组合。该关系被认为是很好地描述了$ψ_* \propto M_*^{-0.5}$的范围内的$10^{9.5} M_{\odot} \le M_* \le 10^{11} M_{\odot}$与平均四分位数范围的$0.4\,$ dex。这比以前基于恒星形成星系的颜色选择样本的测定要陡峭一些，主要是因为样本中包含红色静止盘。
2013-11-19 astro-ph.CO
Stellar mass Primordial Black Holes as Cold Dark Matter
原始黑洞（PBH）可能是在早期宇宙中由于密度涨落的坍缩而形成的。PBH可能是最近观测到的某些引力波的源。我们考虑了QCD相变的可能影响，探讨了恒星质量PBH的形成情况，我们考虑了三种不同的模型：交叉模型（CM），袋模型（BM），晶格拟合模型（LFM）。对于涨落，我们考虑了一个运行倾斜幂律谱，当这些涨落穿过$\sim 10^{-9}$ - $10^{-1}\mathrm{~s}$宇宙视界时，它们产生0.05-500~M $_{\odot}$ PBH，这些PBH可以：i）提供一个类似于与所有已知引力波源相关的双星上存在的恒星质量PBH的群体; ii）构成宇宙中所有冷暗物质（CDM）的$\sim 76\%$的宽质谱。
2020-05-20 astro-ph.CO
The local and distant Universe: stellar ages and $H_0$
我们银河系中最古老的恒星天体的年龄为当前的宇宙学模型提供了一个独立的测试，因为它们给出了宇宙年龄的下限。盖亚空间飞行任务最近进行的精确测量、通过个别元素丰度对恒星金属丰度的精确测量以及恒星演化建模方面的进展，为银河系中最古老的恒星星族：球状星团和金属丰度极低的恒星提供了新的、更高精度的年龄估计。宇宙年龄的限制，$t_U$，这样得到的确定从本地宇宙和晚的时间。众所周知，另一个与宇宙年龄密切相关的宇宙学参数--哈勃常数$H_0$--的局部和早期宇宙测定显示出一种$\gtrsim 3 σ$张力。在标准宇宙学模型中，$Λ$ CDM、$t_U$和$H_0$通过物质密度参数$Ω_{m,0}$联系起来。我们建议在$Λ$ CDM框架中将局部$t_U$约束与后期$Ω_{m,0}$估计相结合，以获得不依赖于早期宇宙物理的低红移$H_0$确定。这种方法与目前的数据的原理证明$H_0= 69.3 \pm 2.7$（$H_0= 69.3 \pm 2.7$）公里秒$^{-1}$ Mpc $^{-1}$从球状星团（极低金属丰度恒星）具有良好的前景，在不久的将来改进的约束。
2019-03-29 astro-ph.CO astro-ph.SR
Spatially Resolved Spectroscopic Star Formation Histories of Nearby Disks: Hints of Stellar Migration
我们使用米切尔摄谱仪（以前的VIRUS-P）观察12个附近的盘星系。我们成功地测量了六个系统的外盘年龄。在三种情况下（NGC 2684，NGC 6155，和NGC 7437），我们发现，在磁盘表面亮度轮廓的向下突破对应的变化，在占主导地位的恒星人口与内部被占主导地位的活跃的恒星形成和外部的老恒星星族是最适合的恒星形成历史，随着时间的推移下降。观测到的平均恒星年龄超过轮廓突变的增加与理论模型相似，理论模型预测表面亮度突变是由恒星迁移引起的，外盘由分散的旧内部恒星构成。在另外三个例子中（IC 1132、NGC 4904和NGC 6691），我们发现当穿过破裂半径时，恒星星族没有显著的变化。在这些星系中，内外盘都由活跃的恒星形成和年轻的恒星星族所主导。虽然径向迁移可能有助于突破后的恒星星族，但似乎需要不止一种机制来解释我们观察到的所有恒星轮廓突破。
2012-03-30 astro-ph.CO
Numerical Simulations of Bubble-Induced Star Formation in Dwarf Irregular Galaxies with a Novel Stellar Feedback Scheme
为了研究恒星的形成和反馈机制，我们采用一种新的恒星反馈方案模拟了一个孤立的矮不规则星系（dIrr）在一个类似于WLM大小的固定暗物质晕中的演化.我们使用我们原来的N体/光滑粒子化学动力学代码的新版本，GCD+，它采用了改进的流体力学，气体粒子之间的金属扩散和新的恒星形成和恒星风和超新星（SNe）反馈的建模。通过比较有和没有恒星反馈效应的模拟，我们证明了强反馈产生的气泡碰撞可以在更广泛的区域诱导恒星形成。我们还表明，在恒星形成区的金属丰度保持低，由于富金属气泡和贫金属星际介质的混合。我们的模拟还表明，气泡诱导的恒星形成导致许多反向旋转的恒星。气泡诱导的恒星形成可能是维持dIrrs恒星形成的主要机制，这与较大的螺旋星系不同，其中非轴对称结构，如螺旋臂，是恒星形成的主要驱动力。
2013-11-21 astro-ph.CO
Structure formation in a $Λ$ $viscous$ CDM universe
暗物质作为耗散成分的可能性代表了标准观点的一种选择，其中冷暗物质（CDM）粒子在大尺度上表现为理想流体。通过在暗物质的描述中加入一个物理机制，比如粘性，我们构建了一个更现实的宇宙模型。此外，标准CDM模型的已知小尺度病理学消失或变得不那么严重。我们研究了$Λ$类CDM模型的成簇性质，其中暗物质被描述为一种大体积粘性流体。给出了线性功率谱、非线性球“顶帽”坍缩和质量函数。我们使用这样的结构形成工具的分析，以放置在暗物质的粘度的大小的上限。
2014-10-12 astro-ph.CO
Effects of Bound Diprotons and Enhanced Nuclear Reaction Rates on Stellar Evolution
氘是宇宙中唯一的同位素，原子质量数为$A=2$。受其他宇宙的可能性的启发，在那里强力可能更强，本文考虑了束缚双质子和双中子对恒星的影响。我们发现，额外的稳定核与$A=2$的存在对宇宙的影响相对温和。以前的研究表明，大爆炸核合成（BBN）产生更多的氘，但不会导致灾难性的重元素生产。本文回顾了BBN的考虑，并证实宇宙中有足够的氢和其他轻核的供应典型的宇宙学参数。利用$MESA$数值计算软件包，我们对具有稳定双质子的宇宙进行了恒星演化计算，其核截面被大因子$X$增强。这项工作的重点是$X=10^{15}-10^{18}$，但探讨了更广泛的范围$X$ = $10^{-3}-10^{18}$。对于一个给定的恒星质量，稳定的双质子的存在会导致一些更亮的恒星，其半径和光球温度与红巨星大致相当。中心温度从氢燃烧的特征值$T_c\approx1.5\times10^7$ K降低到氘燃烧的特征值$T_c\approx10^6$ K。对于给定的质量，恒星的寿命较小，但随着可能的质量范围的扩大，最小的恒星寿命为数万亿年，远远超过目前的宇宙年龄。最后，增强的横截面允许质量为$M_\ast=1-10M_J$的小的、部分简并的物体产生显著的稳态光度，从而起到恒星的作用。
2021-03-29 astro-ph.CO
The Observed Relation between Stellar Mass, Dust Extinction and Star Formation Rate in Local Galaxies
在这项研究中，我们使用SDSS DR7中的~150，000个恒星形成星系来研究恒星质量，尘埃消光和恒星形成率（SFR）之间的关系。我们发现，尘埃消光和SFR之间的关系随恒星质量的变化。对于相同恒星质量的星系，当恒星质量<10^10 M_solar时，尘埃消光与SFR反相关。当恒星质量为10^10太阳质量时，这种关系有一个急剧的转变。在较大的恒星质量的尘埃消光是正相关的SFR在相同的恒星质量的星系。在这项研究中所观察到的恒星质量，尘埃消光和SFR之间的关系有助于确认类似的趋势，恒星质量，金属丰度和SFR之间的关系。在这项研究中报告的关系提供了重要的新的约束的物理过程中控制的化学演化的星系。恒星质量> 10^10 M_solar的星系的SFR和尘埃消光之间的相关性被证明可以扩展到静止星系的种群，这表明负责观察到的恒星质量，尘埃消光和SFR之间的关系的物理过程可能与导致星系中恒星形成的过程有关。
2013-06-06 astro-ph.CO
Cosmology of self-replicating universes in black holes formed by dark matter-seeded stellar collapse
研究具有最基本性质的暗物质在百万亿年内将星系重子转化为黑洞的过程，探讨其对黑洞内部新宇宙产生及宇宙自然选择范式的启示，并提出宇宙熵产生时间尺度与黑洞产生动态相关。
2024-08-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stellar Helium Burning in Other Universes: A solution to the triple alpha fine-tuning problem
受其他宇宙可能存在的启发，不同的基本常数的值，本文考虑恒星模型在宇宙中，$^8$是稳定的。许多以前的作者已经注意到，在我们宇宙中的恒星在没有众所周知的7.6 MeV的$^{12}$ C共振的情况下很难产生碳和其他重元素。这种共振是必要的，因为$^8$ Be在我们的宇宙中是不稳定的，所以碳必须通过三重α反应产生，以达到必要的丰度。虽然共振能量的适度变化（200 - 300 keV）确实会影响碳的产生，但铍的结合能（$\sim100$ keV）的更小变化将使$^8$ Be稳定。具有$A=8$的稳定同位素通常会消除三α过程的需要，特别是用于碳生产的$^{12}$ C共振。本文探讨了$^8$ Be在其他宇宙中稳定存在的可能性。简单的核考虑表明，如果基本常数变化$\sim {\rm few}-10$ %，则可以实现结合能为$\sim0.1-1$ MeV的束缚态。在这种情况下，$^8$ Be可以通过氦燃烧合成，而$^{12}$ C可以随后通过铍的核燃烧产生。这篇论文的重点是将氦燃烧成铍的恒星模型;一旦所讨论的宇宙有稳定的铍供应，碳的产生就可以在同一颗恒星或以后的恒星世代的后续演化中发生。使用半解析恒星结构模型以及一个国家的最先进的恒星演化代码，我们发现，可行的恒星配置，产生铍存在于一个广泛的参数空间。最后，我们证明了碳可以在以后的进化阶段产生。
2016-12-06 astro-ph.CO astro-ph.SR nucl-th
Prevalent elongated galaxies in the early Universe evidenced by stellar kinematics
School of Physics and Electronics, Hunan University（湖南大学物理与电子学院）；Department of Astronomy, School of Physics, Peking University（北京大学物理学院天文学系）
研究通过恒星动力学揭示早期宇宙中存在大量扁长星系，挑战了传统观点，表明银河系等盘状星系的形成可能经历了维度转变。
2026-03-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Stellar and dark matter density in the Local Universe
我们计算的平均密度分布的发光物质和暗物质的距离尺度$D \sim(1 - 100)$ Mpc我们周围使用最近的全天空星系群的目录。在局域体积$( D < 11 ~\rm Mpc)$中，我们导出了以临界密度为单位的平均恒星密度$Ω_*= 0.44\%$和平均总物质密度$Ω_m = 0.17$。在半径为40 Mpc的球体中，这些量下降到$Ω_* = 0.24 - 0.32\%$和$Ω_m = 0.09 - 0.14$。在$D\sim135$ Mpc的较大体积中，所讨论的密度变得更加不确定：$Ω_* = 0.20 - 0.24\%$和$Ω_m = 0.05 - 0.16$。我们总结了宇宙暗物质的主要部分位于星系团和星系团的维里区和坍缩区之外。
2018-10-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fuel Efficient Galaxies: Sustaining Star Formation with Stellar Mass Loss
我们研究长期恒星质量损失的重要性，为燃料正在进行的恒星形成在盘星系在其演化的后期阶段。对于一个星系的一个给定的恒星质量，我们计算的总质量损失率的整个恒星星族使用恒星形成的历史来自观察到的演变的M*-恒星形成率的关系，随着预测的标准恒星演化模型的恒星质量损失的各种初始恒星质量函数。我们的模型表明，恒星质量损失产生的再循环气体可以提供大部分或所有维持晚期星系恒星形成所需的燃料。因此，恒星的质量损失可以消除来自观测的低气体流入率和盘星系中相对快速的恒星形成之间的紧张关系。对于冷气体的星系，已经估计，我们明确地表明，恒星质量损失可以占大部分的赤字之间的恒星形成和下降率。
2011-04-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Influence of a quasi-molecular mechanism of recombination on the formation of hydrogen in the early universe
在准分子理论框架下，对宇宙演化过程中复合前阶段氢原子的形成进行了定量分析。绝热多级表示的计算使得能够估计辐射跃迁的概率。复合的准分子机制允许氢分子离子$H_2^+$在其基态下形成。这个过程的概率与氢原子产生的概率相当。第二个质子参与复合增加了电子的结合能，降低了氢的复合速率。
2020-08-03 astro-ph.CO physics.atom-ph
The star-formation history of the Universe with the SKA
射电波长提供了追踪星系中恒星形成总速率的独特可能性，无论是模糊的还是清晰的。因此，它们可以提供宇宙恒星形成历史的最可靠的测量。在本章中，我们强调了SKA可以对宇宙的恒星形成历史的演变，所需的调查区域，以克服样本方差，空间分辨率的要求，以及多波长的辅助数据，将发挥重要作用，在最大限度地提高SKA的科学承诺。所需的深度和分辨率的组合意味着，追踪宇宙中恒星形成的调查应该使用分辨率至少为~ 0.5角秒的设施进行，在< 1 GHz时具有高灵敏度。我们还提出了一个战略，将使新的参数空间进行探索的SKA扩展在未来十年。
2014-12-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Stellar Archaeology -- Exploring the Universe with Metal-Poor Stars
星系晕和小矮星系中最贫金属恒星的丰度模式为我们提供了关于早期宇宙的丰富信息。特别是，这些古老的幸存者使我们能够研究第一颗恒星和超新星的性质，负责形成和演变的元素，早期恒星和星系形成过程的相关核合成过程，以及很久以前矮星系的恒星晕的组装过程。这篇综述介绍了“恒星考古学”领域的现状--利用贫金属恒星探索高红移宇宙及其组成的多样性。特别是，早期恒星形成的条件进行了讨论，这些最终如何导致化学演化，以及最贫铁的恒星的作用是什么，了解第三星族超新星的产量。在贫金属恒星中发现的快速中子捕获特征可以用来获得恒星年龄，但也可以通过观测测量来限制这种复杂的核合成过程。此外，不同类型矮星系中极贫金属恒星的化学丰度可以用来推断晕形成情景的细节。以及矮星系作为银河系基石的作用。最后，我展望了未来十年这一领域的发展方向。一个表的~1000贫金属星和他们的丰度收集的文献中提供的电子格式。
2010-06-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic voids and the kinetic analysis. III. Hubble tension and structure formation in the late Universe
本文采用 Vlasov 动力学自洽场方法，引入含宇宙学常数排斥项的修正引力势，研究晚期宇宙结构形成，给出半周期引力结构的形成判据与尺度预测，并解释哈勃张力及局域纤维结构的确定性形成机制。
2023-09-21 astro-ph.CO gr-qc
The Correlation Between Halo Mass and Stellar Mass for the Most Massive Galaxies in the Universe
我们目前的测量星系团作为其恒星质量的函数在重子振荡光谱调查。我们使用12种不同的方法来估计恒星质量，隔离的方法，在固定的晕质量具有最小的散射样本的聚类进行比较。在这个测试中，具有最小误差的恒星质量估计在固定数量密度下产生最高的聚类幅度。我们发现Chen et al（2012）的PCA恒星质量与晕质量的相关性最强。PCA质量使用了整个星系光谱，与其他仅使用光学光度信息的估计不同。使用PCA质量，我们测量的大尺度偏差作为Mgal的函数与logMgal>=11.4的星系，校正在我们的测量的低质量端的不完整性。使用丰度匹配的分析来连接暗物质晕质量恒星质量，我们构建的理论模型b（Mgal）匹配相同的恒星质量函数，但有不同的数量的散射在固定的晕质量，sigma_logM的恒星质量。使用这种方法，我们发现sigma_logM=0.18^{+0.01}_{-0.02}。这个值包括内在散射以及恒星质量的随机误差。为了部分去除后者，我们使用重复的光谱来估计恒星质量的统计误差，产生的上限为0.16德克斯的内在散射。
2016-07-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Formation of Population III Stars in a flat FLRW Universe
与一般人的看法不同的是，基于爱因斯坦广义相对论的一阶宇宙学扰动理论解释了在平坦的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克宇宙中，在物质和辐射解耦后，无论是否存在冷暗物质，大质量原始恒星的形成。密度扰动的增长率取决于收缩过程中扰动的热损失，但与粒子质量无关。相对论性的金斯质量确实依赖于粒子的质量。如果冷暗物质粒子的质量等于质子的质量，那么相对论性的金斯质量就等于3500个太阳质量，而经典金斯质量则要大145倍。
2010-09-20 astro-ph.CO gr-qc
Exploring the Dark Age: Star and Galaxy formation in the Early Universe
本研究探讨了宇宙黑暗时代的星系际介质热力学、分子氢冷却与引力坍缩，分析了Ly$α$和[C II]发射线作为早期星系演化诊断手段的作用，为解释高红移观测提供了理论框架。
2024-12-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Structure formation in the local Universe and the cosmological constant
本文在含宇宙学常数的弱场修正广义相对论框架下研究局部宇宙结构形成，解释哈勃张力源于局部与全局两种流，并预言局部纤维结构的半周期性，同时探讨宇宙学常数在共形循环宇宙学中的作用。
2025-02-05 astro-ph.CO gr-qc
Structure Formation in the Early Universe
研究了平坦Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker宇宙在辐射占优时代和物质与辐射退耦后时代的能量密度和粒子数密度扰动的演化.对于大规模的扰动的结果是根据文献中的治疗。对于小尺度扰动，差别是显著的。首先，在辐射主导的时代，小尺度扰动的增长与时间的平方根成正比。其次，由于引力的作用，冷暗物质粒子数密度的扰动与总能量密度的扰动耦合在一起。这意味着只有在物质和辐射解耦之后，结构的形成才可能成功地开始。最后，在解耦后，密度扰动是非绝热演化的，即，它们与周围的环境交换热量。这种热交换可能提高了它们质量的增长率，足以解释早期宇宙中的结构形成，这是一种无法从绝热密度扰动中理解的现象。
2021-03-07 astro-ph.CO gr-qc
Supersonic Gas Streams Enhance the Formation of Massive Black Holes in the Early Universe
早期宇宙中超大质量黑洞的起源仍然知之甚少。大质量原始气体云的引力坍缩是一个很有前途的初始过程，但理论研究很难使黑洞足够快地成长。我们报道了从现实宇宙学条件开始的早期黑洞形成的数值模拟。大爆炸留下的超音速气体运动阻止了早期气体云的形成，直到在原星系晕中触发快速气体凝聚。一颗原恒星在稠密、湍流的气体云中形成，它通过零星的质量吸积成长，直到获得34,000个太阳质量。这颗大质量恒星以灾难性的坍缩结束了自己的生命，留下一个黑洞--这是形成一个巨大的黑洞的一颗有希望的种子。
2017-10-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Soliton foam formation in the early Universe
该研究通过数值模拟暴胀后阶段的标量场演化，基于暴胀期量子涨落得到的初始条件，发现早期宇宙可无需热相变形成由闭合畴壁、宇宙弦边界畴壁和标量辐射构成的“孤子泡沫”结构，并探讨了其宇宙学意义。
2025-01-13 astro-ph.CO hep-th nlin.PS
Dark stars: structure, evolution and impacts upon the high-redshift Universe
最引人注目和流行的暗物质模型预测，它应该在恒星核心聚集和湮灭。湮灭对总能量收支有很大贡献的恒星看起来与我们熟悉的恒星非常不同。在这里，我解释了一般的特点修改的恒星的暗物质湮灭的帮助下，一系列的网格的“暗”恒星演化模型，并描述了公共代码与它们的计算。我继续讨论暗恒星对高红移宇宙的可能影响，包括再电离的历史。这里重现的初步再电离计算是基于暗恒星大气层和暗恒星所属的恒星星族的专用模型。
2011-02-13 astro-ph.CO hep-ph
The Emergence of Bulges and Disks in the Universe
本论文利用哈勃空间望远镜（HST）的先进巡天相机（ACS）在宇宙演化巡天（COSMOS）和深河外可见光遗产巡天（DEVILS）领域的成像数据。我们提供了44，000个星系的视觉形态分类红移$z = 1$和以上的恒星质量$10^{9.5} M_\odot$（D10/ACS样本）。我们进行了一个强大的贝叶斯膨胀盘分解分析的D10/ACS样品。本研究形成了迄今为止该领域最大的形态分类和结构分析目录之一。利用这些星表，我们分别探讨了星系的恒星质量函数（SMF）和恒星质量密度（SMD）以及星系的恒星质量-尺寸关系（$M_*-R_e$）随星系形态类型以及星系盘和星系球的演化。我们量化了目前宇宙中三分之一的恒星质量是在过去的8 Gyr期间形成的。我们发现，高质量端的SMF的适度增长是由椭圆系统的增长和宇宙的绝大多数恒星质量被锁定在磁盘+隆起系统在所有的时代，他们增加了他们的总SMD的贡献。纯盘形态的贡献随着时间的推移逐渐减少（$\sim40\%$），而椭圆形增加了一个因素$1.7$，因为$z = 1$的贡献。通过将星系分解成盘和凸起，我们量化了宇宙总恒星质量的平均$\sim50\%$在所有时期都处于盘结构中，自$z \sim 0.6$以来，这种贡献相对不变。随之而来的是更快速的增长的假凸起和球状体（凸起和椭圆）的质量。此外，虽然宇宙的恒星形成历史正在下降，但宇宙正在从盘主导的时代过渡到.....…
2022-03-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Palatini-Born-Infeld Gravity, Bouncing Universe, and Black Hole Formation
我们考虑Born-Infeld引力的Palatini形式。在Palatini形式中，传播模仅为引力子，这与度规形式中的情形不同。我们利用一个有效势讨论了FRW宇宙学。特别是我们考虑的条件，反弹可能发生。我们还对黑洞的形成作了一些推测
2016-01-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Einstein's Universe: Cosmological structure formation in numerical relativity
我们进行大规模的宇宙学模拟，直接通过数值相对论求解爱因斯坦方程。从宇宙微波背景采样的初始条件开始，我们跟踪宇宙网的出现，而不需要背景宇宙学。我们测量了物质主导宇宙中大尺度结构对平均量演化的反作用。虽然我们的结果是初步的，我们发现全球的逆反应能量密度是$10^{-8}$的顺序相比，在我们的模拟物质的能量密度，因此不太可能解释加速膨胀根据我们的假设。在我们选择的规范中，在宇宙均匀性尺度（$100-180\,h^{-1}$ Mpc）以上的采样尺度，我们发现局部空间曲率的$2-3\%$变化。
2019-02-25 astro-ph.CO gr-qc
Inferences on the Relations Between Central Black Hole Mass and Total Galaxy Stellar Mass in the high-redshift Universe
在最高的红移z>6时，已经探测到数十个发光类星体。在深X射线测量中寻找较暗的活动星系核，已经证明不太成功，迄今为止几乎没有候选者。如果假设恒星的总质量可以很好地代表球核质量，那么对黑洞（BH）和球核质量之间的关系进行外推，可以预测z>6的星系样本中存在相对大质量的黑洞（> 1 e6 Msun）。这些BH中至少有一些应该足够发光，以便在4 M CDFS中可以检测到。然而，在低质量星系中，BH和恒星质量之间的关系由局部中等光度AGN定义，与BH-凸起质量关系相比，具有大约低一个数量级的归一化。我们将探讨这种缩放如何改变在高z宇宙AGN的解释。尽管有很大的不确定性，驱动的恒星质量函数，并在当地的关系外推，可以解释目前未检测到中等亮度活动星系核在莱曼Break星系，如果低于1 e11 Msun的星系的特点是由低归一化标度，更是如此，如果他们的爱丁顿比也是典型的中等亮度活动星系核，而不是发光类星体。由于遮蔽或固有的X射线弱点，活动星系核被X射线搜索错过的可能性也仍然存在。
2016-02-18 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Impact of galactic and intergalactic dust on the stellar EBL
目前的理论认为，恒星河外背景光（恒星EBL）的低强度主要是由宇宙的有限年龄造成的，因为有限的年龄限制了星系泵入太空的光子数量，因此天空在夜间是黑暗的。我们反对这一观点，并指出两个主要因素是造成观测到的恒星EBL强度极低的原因：（1）星系的低平均表面亮度，这导致了本地宇宙的低光度密度，（2）由于星系和星系际尘埃的吸收而导致的光消光。尘埃造成星系和宇宙的部分不透明。星系的不透明度降低了来自更遥远的背景星系的光的强度，这些背景星系被前景星系所遮挡。通过星系的光的有效消光AV为0.2 mag.这导致遥远的背景星系对EBL的贡献不显着。此外，遥远星系的光由于星系际尘埃的吸收而变暗。即使是1 × 10 ^（-2）星等/Gpc的微小星系际不透明度也足以对EBL产生重大影响。被吸收的星光加热了银河系和星系际尘埃，并在红外、远红外和微波光谱上进一步再辐射。假设宇宙是静止的无限大，没有星系和星系际尘埃，恒星的EBL应该与恒星表面亮度一样高。然而，如果考虑尘埃，预测的恒星EBL约为290 nWm^（-2）sr^（-1），仅比观测值高5倍。因此，灰尘的存在对EBL的影响比目前假设的要大。在膨胀的宇宙中，EBL的计算值进一步降低，因为当物质集中在比现在更小的体积时，遮蔽效应和星系际吸收在高红移处变得更加明显。
2016-05-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Is Dark Energy Simulated by Structure Formation in the Universe ?
宇宙学的标准模型假设宇宙可以被描述为围绕爱因斯坦广义相对论的各向同性解。这种描述需要（有时是隐藏的）限制一般性的假设，而放松这些限制是宇宙学新物理方法的标题，它重新定义了宇宙学框架。将齐次几何视为现实中高度非齐次宇宙的模板几何，必须被视为一种强理想化。揭开标准模型的局限性为广义相对论的丰富结果打开了大门，产生了有效的（即空间平均的）宇宙学模型，甚至可以解释暗能量和暗物质的长期问题。本文探讨了结构形成对宇宙平均性质的影响，主要讨论了：（1）为什么要考虑平均性质，宇宙学标准模型的非守恒曲率和整体引力不稳定性等问题;（ii）通过平均爱因斯坦方程的标量部分而产生的宇宙学方程的一般集合，结构形成的一般性质与宇宙的平均性质以尺度依赖的方式相互作用，以及用有效标量场描述宇宙学的反作用。
2018-11-14 astro-ph.CO gr-qc
Exploring the dusty star-formation in the early Universe using intensity mapping
在过去的十年中，人们已经清楚地看到，尘埃笼罩的恒星形成对早期星系演化有着重要的贡献。因此，探测尘埃对于确定高红移宇宙中星系的性质至关重要。这需要在（亚）毫米波长下进行观测。不幸的是，一方面单碟观测的灵敏度和背景混淆，另一方面干涉仪的测绘效率，对观测者提出了独特的挑战。克服这些困难的一个有希望的途径是利用混淆限制制度和措施的集体光发射从所有来源，包括未解决的微弱星系的波动强度映射。在这篇文章中，我们讨论了如何通过宇宙红外背景（2D）和[CII]精细结构跃迁（3D）的各向异性，2D和3D强度映射可以测量在高红移的尘埃恒星形成。
2018-01-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Galaxy formation with cold gas accretion and evolving stellar initial mass function
星系-恒星质量函数的演化对检验当前的星系形成模型特别有用。观测数据揭示了与$Λ{\rm CDM}$模型预测的一些不一致之处。例如，大多数大质量星系已经在非常高的红移下被观测到，并且从那时起它们只经历了温和的演化。与此相矛盾的是，星系形成的半解析模型预测高红移的大质量星系数量不足，并且在红移1和0之间快速演化。此外，对于恒星形成星系，恒星形成速率和恒星质量之间存在很强的相关性，这可以用模型粗略地再现，但在高红移下归一化太低。此外，从宇宙恒星形成历史的积分得到的恒星质量密度比测量值高2倍。在本文中，我们研究了这些问题，使用半解析模型，其中包括：1）冷气体吸积在大规模的晕在高红移; 2）恒星质量从卫星星系潮汐剥离;和3）不断变化的恒星初始质量函数（底光）与更高的气体再循环分数。结果表明，1）和2）的组合效应可以在高红移处预测足够大质量的星系，并在低红移处再现星系的温和演化;而1）和3）的组合效应可以在宽的红移范围内再现恒星形成星系的恒星形成速率与恒星质量之间的相关关系。底部轻/顶部重的恒星IMF可以部分解决恒星质量密度和宇宙恒星形成历史之间的矛盾。
2010-03-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Age of the Universe with Globular Clusters IV: Multiple Stellar Populations
Berkeley Center for Cosmological Physics and Department of Physics, University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；ICC, University of Barcelona（巴塞罗那大学）；ICREA（加泰罗尼亚高级研究学院）；Dipartimento di Fisica e Astronomia “Augusto Righi Università di Bologna（博洛尼亚大学）；INAF - Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna（意大利国家天体物理研究所波洛尼亚天文与空间科学观测站）；Lawrence Berkeley National Lab（劳伦斯伯克利国家实验室）
通过分析球状星团的多星族Population，研究发现宇宙年龄为13.81±0.25Gyr，同时测量了金属含量和氦含量。
2026-03-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
On the inconsistency between cosmic stellar mass density and star formation rate up to $z\sim8$
本文利用大量的观测数据样本，检验了恒星质量密度与恒星瞬时形成率在红移范围$0<z<8$内的差异。我们首先收集了直到$z\sim 8$的恒星质量密度的测量结果。将观测到的恒星质量密度与瞬时恒星形成历史的时间积分进行比较，发现观测到的恒星质量密度低于由$z<4$恒星形成历史所暗示的质量密度。我们还利用马尔可夫链蒙特卡罗方法从观测到的恒星质量密度数据中推导出最佳拟合的恒星形成历史。在$0.5<z<6$，观测到的恒星形成率密度大于最佳拟合值，特别是在$z\sim2$，大约是2倍。然而，在较低的（$z<0.5$）和较高的红移（$z>6$），推导出的恒星形成历史与观测结果一致。这是第一次使用马尔可夫链蒙特卡罗方法和变化的再循环因子来测试观测到的恒星质量密度和瞬时恒星形成率之间的差异，直到非常高的红移$z\approx8$。讨论了造成这种差异的几种可能原因，如恒星质量密度、初始质量函数和宇宙金属丰度演化的低估。
2016-02-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Formation, Gravitational Clustering and Interactions of Non-relativistic Solitons in an Expanding Universe
研究了膨胀宇宙中自相互作用非相对论性标量场中孤子的形成、引力成团和相互作用。大量孤子的快速形成是由场的吸引自相互作用驱动的，而孤子的缓慢聚集是由引力驱动的。在引力的驱使下，我们看到了孤子“气体”中丰富的动力学过程，包括合并、散射和孤子双星的形成。数值模拟的补充分析计算和估计（i）相关的不稳定性长度和时间尺度，（ii）个人孤子的配置文件和他们的稳定性，（iii）产生的孤子的数密度，和（iv）两个点的关联函数的孤子位置作为证据的引力集群。
2019-08-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Separate Universes Do Not Constrain Primordial Black Hole Formation
卡尔和霍金证明了被平坦的FRW宇宙包围的球形过密区域的适当大小不可能是任意大的，否则该区域会自我封闭并成为一个独立的宇宙。从这个结果中，他们得出了一个连接过密区域的大小和密度的条件，确保它是我们宇宙的一部分。卡尔利用这个条件得到了密度波动幅度的上限，并得出了这样的结论：对于较小的幅度，原始黑洞的形成是可能的，而较大的幅度则表明存在一个独立的宇宙。相比之下，我们发现，最大值的出现并不是避免分离宇宙的结果，而是自然产生于所选切片的几何形状。用一个体积涨落变量代替密度揭示了涨落是一个独立的宇宙当且仅当这个变量在超视界尺度上发散。因此，卡尔和霍金的条件并没有对密度涨落造成物理约束。原始黑洞形成的初始曲率波动幅度大于对应的最大密度波动幅度的动力学以前没有被详细考虑，所以我们比较它的振幅较小的著名的情况下，通过提出嵌入和共形图的两种类型的尘埃时空。
2011-06-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The universe formation by a space reduction cascade with random initial parameters
在这篇论文中，我们讨论了创造我们的宇宙使用额外的维度的想法。初始的多维拉格朗日量只包含度量张量。我们已经发现了许多套拉格朗日参数的数值，对应于我们宇宙中观测到的低能物理。通过适当选择降维级联，不同的初始参数可以得到相同的基本常数值。这一结果减少了寻找"唯一的"初始拉格朗日量的意义。我们还获得了大量的低能真空，这在弦论中被称为"景观"。
2012-01-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observational Support for Massive Black Hole Formation Driven by Runaway Stellar Collisions in Galactic Nuclei
在这里，我们探讨了大规模的黑洞形成恒星碰撞驱动的星系核的情况下，提出了一个新的形成制度的全球不稳定性的核星团失控恒星碰撞触发。使用数量级估计，我们发现，观察到的核星团避免恒星碰撞的制度是动态相关的整个系统，而解决检测大规模黑洞是这样的碰撞为主的制度。我们解释这一结果的大质量黑洞和核星团是一个共同的形成机制不同的演化路径，统一的标准术语下，都是中心的大质量物体。我们提出了一个形成的情况下，中央大质量的物体质量比$\rm \sim 10^8 \, Msun$，这也有弛豫时间长，他们的碰撞时间，将过于密集（维里平衡）是全球稳定的恒星碰撞和大部分的质量将崩溃对形成一个大规模的黑洞。实际上，这只会发生在密度较低的中心质量天体的核心，导致形成具有低得多的黑洞效率$\rm ε_{BH} = \frac{M_{BH}}{M_{CMO}}$的黑洞，对于质量比$\rm \sim 10^7 \, Msun$大的中心质量天体，这些效率$\rm ε_{BH}$急剧增加，接近$\rm M_{CMO} \sim 10^8 \, Msun$周围的1。我们表明，提出的方案成功地解释了大质量黑洞和核星团之间质量、效率和标度关系的相对趋势。
2020-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
