Validating dark energy models using polarised Sunyaev-Zel'dovich effect with large-angle CMB temperature and E-mode polarization anisotropies
本文提出利用全天CMB温度和E模偏振各向异性的低多极矩与星系团视角的CMB四极矩相关性，结合偏振Sunyaev-Zel'dovich效应层析成像来约束暗能量本质，蒙特卡洛模拟显示可将暗能量状态方程参数约束改善约17%。
2023-01-31 astro-ph.CO
Leverage on small-scale primordial non-Gaussianity through cross-correlations between CMB $E$-mode and $μ$-distortion anisotropies
多场暴胀模型和非Bunch-Davies真空初始条件都预测了宇宙微波背景（CMB）黑体的相当大的非高斯原始扰动和各向异性$μ$型光谱畸变。虽然CMB各向异性允许我们探测波数$k\simeq 0.05\,{\rm Mpc^{-1}}$处的非高斯性，但$μ$失真各向异性与具有大得多的波数$k\simeq 740\,{\rm Mpc^{-1}}$的原始扰动模式的非高斯性有关。通过CMB和$μ$ -失真各向异性之间的互相关，人们因此可以阐明上述通货膨胀模型。我们调查的能力，未来的CMB卫星成像仪，如LiteBIRD测量$μT$和$μE$交叉功率谱之间的各向异性$μ$ -失真和CMB温度和$E$模式的偏振各向异性的前景的存在下，并获得LiteBIRD预测${f_{\rm NL}^μ(k\simeq 740\,{\rm Mpc^{-1}})}$。我们发现，在前景的存在下，与CMB偏振的$μE$互相关对$f_{\rm NL}^μ$提供了比$μT$互相关更多的约束力，并且$μT$和$μE$观测量的联合组合进一步增加了对小尺度原始非高斯性检测的杠杆作用。我们发现LiteBIRD在去除前景后能在$5σ$显著性上检测${f_{\rm NL}^μ}=4500$，并通过结合CMB温度和偏振在68% CL下实现最小误差${σ(f_{\rm NL}^μ=0) \simeq 800}$。由于CMB和$μ$失真各向…
2022-02-22 astro-ph.CO
Small-scale CMB anisotropies induced by the primordial magnetic fields
宇宙早期产生的原始磁场（PMF）被认为是大尺度宇宙磁场的起源。由于电磁力和引力的相互作用，保偏光纤在宇宙微波背景（CMB）各向异性上留下了足迹。在本文中，我们研究了保偏光纤如何影响的CMB各向异性在较小的尺度比平均自由程的CMB光子。我们用保偏光纤产生的洛伦兹力求解重子欧拉方程，证明了保偏光纤产生的矢量型微扰在Silk尺度下诱导出了$\ell>3000$形式的CMB各向异性.基于我们的计算，我们把一个约束的组合CMB温度各向异性的普朗克和南极望远镜（SPT）获得的PMF。我们发现，在$\ell \lesssim 8000$的SPT 2017带功率的高分辨率温度各向异性有利于PMF模型具有小的尺度依赖性。因此，普朗克和SPT的联合分析将PMF谱指数限制为$n_B<-1.14$，置信水平为95%（C.L.），并且这比仅普朗克约束$n_B<-0.28$更严格。我们表明，PMF强度归一化的共同移动1兆秒差距规模也严格限制为$B_{1\mathrm{Mpc}}<1.5$ nG与普朗克和SPT在95% C. L。而$B_{1\mathrm{Mpc}}<3.2$ nG仅与95%C. L.的Planck数据有关。我们还讨论了包括SPT数据和由PMF引起的CMB各向异性对宇宙学参数估计的影响。
2021-05-14 astro-ph.CO
Evolution of CMB spectral distortion anisotropies and tests of primordial non-Gaussianity
宇宙微波背景（CMB）频谱畸变的各向异性可以通过早期宇宙中空间变化的加热过程产生。例如，小尺度声学模式的耗散确实会产生失真各向异性，特别是对于非高斯原始扰动。在这项工作中，我们推导出近似，允许描述相关的失真场。我们提供了一个系统的制定使用傅立叶空间窗口函数的问题，澄清和推广以前的近似。我们的表达式突出了这样一个事实，即由非高斯性引起的频谱失真波动的幅度也取决于这些失真的齐次值。因此，需要绝对测量来获得对原始非高斯性的模型无关的失真约束。我们还包括一个简单的描述通过光子扩散的扭曲的演变，表明这些修正通常可以忽略不计。我们的配方提供了一个系统的框架计算高阶关联函数的失真与CMB温度各向异性，并可以扩展到描述相关的偏振各向异性。
2016-12-30 astro-ph.CO
Probing pre-Recombination Physics by the Cross-Correlation of Stochastic Gravitational Waves and CMB Anisotropies
研究了预复合物理对引力子通过大尺度密度微扰传播引起的随机引力波背景各向异性的影响及其与宇宙微波背景（CMB）温度和E模偏振的互相关.作为早期宇宙扩展的$Λ$ CDM模型的例子，我们考虑流行的模型具有额外的相对论自由度，一个无质量的非最小耦合标量场，和早期暗能量组件。假设探测到SGWB，我们进行Fisher分析，以定量的方式评估未来的引力波干涉仪（GWI）的能力，结合未来的大规模CMB偏振实验来约束这种变化。我们的研究结果表明，CMB和SGWB各向异性的互相关将有助于收紧与CMB单独获得的约束，与改进，显着依赖于特定的模型，以及最大角分辨率$\ell_{\rm max}^{\rm GW}$的GWI，其设计的灵敏度，和幅度$A_*$的SGWB的反射。
2022-06-16 astro-ph.CO
CMB anisotropies from acausal scaling seeds
我们调查模型的结构形成启动的缩放种子：我们认为迅速扩大的相对论壳的能量，并表明，他们可以适合当前的CMB和大尺度结构的数据，如果他们与超光速的速度扩大。这些因果膨胀的壳层提供了一个可行的替代膨胀宇宙结构的形成与相同的最小数量的参数来表征初始波动。单纯的因果膨胀壳不能拟合目前的数据。混合因果壳和通货膨胀的混合模型也提供了良好的拟合。
2009-03-30 astro-ph.CO
Characterizing CMB noise anisotropies from CMB delensing
本文解析量化了CMB去透镜化引入的噪声平均场偏差，表明其对二次估计器影响显著（可达15%），但在似然估计器中可安全忽略，只需适当重归一化透镜图。
2025-10-22 astro-ph.CO
Amplitudes of thermal and kinetic Sunyaev-Zel'dovich signals from small-scale CMB anisotropies
弧分尺度的宇宙微波背景（CMB）各向异性是由于次级效应，点源占主导地位的总各向异性功率谱。在高频率下，点源主要是以尘埃的形式，恒星形成的星系。Herschel和Planck最近测量了由尘埃、恒星形成星系产生的宇宙红外背景（CIB）的各向异性功率谱，从度到亚弧分角标度，包括这些星系在3000到6000多极的非线性成团，与CMB次级各向异性研究有关。我们将CIB角功率谱缩放到CMB频率，并解释WMAP-7年和角分规模的阿塔卡马宇宙学望远镜（ACT）和南极望远镜（SPT）的组合功率谱测量，以限制Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应。允许的CIB集群振幅变化，我们限制在150 GHz的热和动力学SZ功率谱的振幅。
2012-02-29 astro-ph.CO
Primordial Gravitational Waves Measurements and Anisotropies of CMB Polarization Rotation
在B模（BB）功率谱中寻找原初引力波信号是宇宙微波背景（CMB）极化实验的关键科学目标之一。然而，这可能很容易受到几个前景问题的污染，例如热粉尘排放。在本文中，我们研究了另一种机制，宇宙双折射，它可以引入的CPT破坏之间的相互作用CMB光子和外部标量场。这种相互作用可以引起CMB光子线偏振态的旋转，从而产生CMB BB功率谱，这种功率谱可以在大尺度上模拟原初引力波的信号。利用BICEP 2的最新偏振数据以及BICEP 2/Keck阵列和Planck的联合分析数据，考虑偏振旋转角对张量标量比$r$的约束，进行了全局拟合分析。由于BICEP 2和Keck阵列实验的数据已经用“自校准”方法进行了校正，因此本文主要研究CMB偏振旋转角各向异性的影响。我们发现，包括在分析中的各向异性可以稍微削弱$r$的约束，当使用当前的CMB偏振测量。我们还模拟了模拟CMB数据与BICEP 3的敏感性。非常有趣的是，我们发现，如果各向异性的偏振旋转角的影响不能在分析中考虑适当的，对$r$的约束将显着偏差。这意味着要准确测量原初引力波信号，必须打破CMB偏振旋转角各向异性与CMB原初张量扰动之间的简并性。
2015-06-11 astro-ph.CO
CMB Lensing Beyond the Power Spectrum: Cosmological Constraints from the One-Point PDF and Peak Counts
目前正在进行的和不久的将来进行的宇宙微波背景第三和第四阶段调查预计将提供前所未有的精确宇宙微波背景数据，这些调查将产生有效分辨率接近几弧分的重构宇宙微波背景透镜图。小尺度的CMB透镜涨落在晚期密度场的非线性结构中有不可忽略的贡献。传统的两点统计（如功率谱）并不能完全表征这些波动。在这里，我们使用$N$体射线跟踪模拟CMB透镜映射检查两个高阶统计：透镜收敛一点概率分布函数（PDF）和峰值计数。我们表明，这些统计数据包含了两点函数没有捕获的重要信息，并为正在进行的第三阶段先进阿塔卡马宇宙学望远镜（AdvACT）实验提供了具体的预测。仅考虑基于温度的重建估计器，我们用AdvACT预测了这些统计量的9个$σ$（PDF）和6个$σ$（峰值）检测。我们的仿真流水线充分考虑了透镜重构噪声的非高斯性，这是重要的，不能忽视。与单独使用功率谱相比，结合功率谱、PDF和AdvACT的峰值计数将使$Ω_m$ - $σ_8$平面中的宇宙学约束收紧$\approx 30\%$。
2016-11-01 astro-ph.CO
Cosmic microwave anisotropies in an inhomogeneous compact flat universe
本文计算了半圈空间E_2的宇宙微波背景（CMB）各向异性。E_2代表宇宙的紧致平坦模型，即有限体积模型。这个模型是不均匀的，在这个意义上，CMB的统计特性取决于观察员的基本细胞内的位置。结果表明，半圈空间比无限体积的协调模型更好地描述了大尺度上观测到的CMB各向异性。对于大多数观察者的位置，它匹配的温度关联函数，甚至略好于研究的3-环面拓扑结构。
2011-02-25 astro-ph.CO
Secondary CMB anisotropies from bulk motions in the presence of stochastic magnetic fields
在退耦后的再电离宇宙中，电子沿视线的大量运动会引起二次温度波动。在存在磁场的情况下，不仅标量模式而且矢量模式充当体运动的源。在一个简单的再电离模型下，计算了宇宙微波背景温度各向异性的角功率谱，包括标准绝热模、曲率模和非螺旋磁场的贡献。对于大于$\ell \sim 10^4$的多极子，由于场强为nG阶和负磁谱指数的磁场的贡献变得重要。
2014-05-30 astro-ph.CO
Cosmic Topology of Prism Double-Action Manifolds
研究了具有非平凡拓扑的球面三维空间中的宇宙微波背景（CMB）各向异性。本文讨论了一类特殊的所谓双作用流形，这是第一次分析其CMB各向异性。的CMB各向异性计算的所有棱镜双作用流形产生的二元二面角和循环群的组阶高达180导致33个不同的拓扑结构。几个空间被发现，表现出抑制的CMB各向异性大的角距离，因为它是发现在真正的CMB天空。事实证明，这些空间中的两个具有狄利克雷域，这些域与柏拉图或阿基米德等高度对称的多面体并不遥远。
2012-07-25 astro-ph.CO
Constraints on Patchy Reionization from Planck CMB Temperature Trispectrum
通过测量普朗克2015年宇宙微波背景（CMB）温度各向异性的三谱，我们提出了对补丁再电离的约束。斑片状再电离导致CMB光学厚度的各向异性，并且改变了所观察到的CMB各向异性的统计。我们估计的三谱的CMB温度各向异性约束的光学深度的空间变化。我们表明，测量的三光谱是一致的，从标准的透镜CMB模拟在$2σ$。虽然在普朗克2015温度三谱中没有发现斑片状再电离的证据，但对斑片状再电离的CMB约束比以前的工作有了显着改善。假设Wang和Hu（2006）的解析气泡晕模型，在这项工作中获得的约束排除了在$\sim0.5$的电离分数为$R\gtrsim 10$ Mpc的典型气泡尺寸。此外，我们的约束意味着，如果Dvorkin等人（2009）描述了由斑片再电离引起的$B$模，则来自斑片再电离的大尺度$B$模在探测$r\gtrsim0.001$的原始引力波时不是一个显著的污染。CMB三谱数据开始对斑片状再电离提供有意义的约束。
2018-03-01 astro-ph.CO
Lecture notes on the physics of cosmic microwave background anisotropies
本文回顾了宇宙微波背景（CMB）辐射的温度各向异性和偏振理论，并描述了我们从当前的CMB观测中所学到的东西。特别是，我们将讨论如何使用CMB提供可观测宇宙的组成和几何的精确测量，并约束早期宇宙的物理。我们还简要回顾了物理的小尺度CMB波动期间和之后的时代的再电离，这是一个新品种的弧分分辨率仪器的目标。
2009-03-30 astro-ph.CO
Cosmology from weak lensing of CMB
宇宙微波背景（CMB）的弱透镜效应导致CMB各向异性的空间斑图发生畸变，CMB各向异性的统计特性成为弱非高斯场。首先总结了标量、矢量和张量扰动对CMB的弱透镜效应。然后，我们重点讨论了透镜效应对CMB统计量的影响以及偏转角及其功率谱的估计方法。最后，我们总结了最近的观测进展和未来的展望。
2014-03-14 astro-ph.CO
The Cosmic Microwave Background -- Secondary Anisotropies
本文综述宇宙微波背景次级各向异性的物理机制、观测现状及其在精密宇宙学中的潜力，强调其作为基础物理和天体物理探针的作用。
2025-01-23 astro-ph.CO
Constraining cosmological vorticity modes with CMB secondary anisotropies
观测搜索大尺度涡度模式在晚时间宇宙的探索不足。在标准的$Λ$ CDM模型中，考虑到观测到的宇宙微波背景（CMB）的性质，这是很好的动机。然而，这意味着对宇宙涡旋模式的搜索可以作为我们宇宙学模型的一个强有力的一致性测试。我们表明，通过结合CMB测量的动力学Sunyaev-Zel'dovich和移动透镜效应与星系巡天数据，我们可以约束涡度场独立于大尺度宇宙速度场。这种方法可以提供严格的限制，最大规模的模式，并可以通过一个简单的改变标准估计。或者，如果假设没有宇宙涡模，这个估计可以用来测试系统的偏差，在现有的动力学Sunyaev-Zel'dovich效应的分析类似于卷曲透镜的方式。
2023-01-26 astro-ph.CO
Large scale alignment anomalies of CMB anisotropies: a new test for residuals applied to WMAP 5yr maps
我们分析了WMAP 5 yr版本的各种地图的低多极子（四极和八极）的对齐：用ILC和MCMC方法获得的CMB地图，前景减少后的V波段的CMB地图，以及用于比较的（未清理的）V波段地图。我们研究有多少这种对齐是污染的银河系地区的残差。在所考虑的地图，WMAP-ILC原来是最干净的地图，从所提出的测试的角度来看。研究对准估计器的概率分布函数的每个箱的再分布（由于掩蔽过程）已经发现了该结果。通过构造，我们的方法通过蒙特卡罗模拟是可行的，适用于在分析来自当前和即将到来的CMB各向异性实验的数据中采用的任何可能的掩模，并且它只能排除所考虑的映射是干净的。
2009-07-11 astro-ph.CO
Unlocking the synergy between CMB spectral distortions and anisotropies
对宇宙微波背景（CMB）光谱畸变（SD）的测量将为研究极早期宇宙打开一扇新的窗口，为从CMB温度和偏振各向异性收集到的信息提供新的补充。在本文中，我们研究了它们的协同作用作为所考虑的实验的特性的函数。特别是，我们研究了广泛的灵敏度可能SD测量，从FIRAS到噪声水平比PIXIE好1000倍，并研究其约束力时，结合当前或未来的CMB各向异性实验，如普朗克或LiteBIRD加CMB-S4。我们考虑了一些不同的宇宙学模型，如$Λ$ CDM，以及它的扩展与运行的标量谱指数，衰变或湮灭的暗物质（DM）粒子。虽然即将到来的CMB各向异性实验将能够减少膨胀参数，如$A_s$和$n_s$的不确定性约2倍的$Λ$ CDM的情况下，我们发现，SD实验100倍更敏感比PIXIE（相当于拟议的超级PIXIE卫星）可能进一步有助于限制这些参数。这在标量谱指数的运行的情况下甚至更显著。此外，正如预期的那样，对DM粒子在SD探测的红移处衰变的约束将提高几个数量级，即使实验比PIXIE差10倍，与CMB各向异性或大爆炸核合成边界相比。相反，DM湮没约束将不会显着改善CMB各向异性测量。最后，我们预测可获得的约束与灵敏度可从地面或气球。
2022-01-11 astro-ph.CO
CMB Mode Coupling with Isotropic Polarization Rotation
本文提出通过CMB模耦合测量各向同性偏振旋转的新方法，推导了由宇称破坏引起的模耦合新贡献，并证明其在未来实验中的约束力与EB交叉功率谱相当，可用于交叉检验。
2021-05-07 astro-ph.CO
Late time CMB anisotropies constrain mini-charged particles
对宇宙微波背景辐射光通过宇宙晚期的大尺度结构所引起的温度各向异性的观测是对光子在这种环境中相互作用的敏感探测。在标准模型的扩展中，产生了微型带电粒子，通过横向磁场传播的光子可能会丢失，从而产生这种粒子。当宇宙微波背景辐射的光子穿过星系团的磁场时，就会发生这种光子通量的减少。因此，后期CMB各向异性可用于约束微小带电粒子的性质。我们概述了这个测试是如何构建的，并提出了新的约束，从观察的Sunyaev-Zel'dovich效应的后发座星系团的迷你带电粒子。
2009-09-03 astro-ph.CO hep-ph
Machine learning approach to the detection of point sources in maps of the CMB temperature anisotropies
我们提出了一种机器学习的方法来盲检测河外点源的宇宙微波背景的温度各向异性的地图。使用普朗克所看到的微波天空的真实模拟，我们训练一个卷积神经网络（CNN），将源检测作为图像分割问题来解决。我们将天空划分为银河前景强度逐渐增加的区域，并为每个区域独立地训练专门的CNN。这种策略导致了有希望的完整性和可靠性水平，我们的CNN大大优于传统的检测方法，如在接近银河平面的区域的匹配滤波器。
2023-02-28 astro-ph.CO
Bias to CMB Lensing Reconstruction from Temperature Anisotropies due to Large-Scale Galaxy Motions
宇宙微波背景（CMB）的引力透镜被认为是正在进行和即将进行的CMB实验中最强大的宇宙学工具之一。在这项工作中，我们调查的偏见，CMB透镜重建温度各向异性由于运动学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）的效果，即，多普勒频移的CMB光子康普顿散射引起的运动电子。kSZ信号由于其自身固有的非高斯性及其与CMB透镜场（以及跟踪大尺度结构的其他场）的非零互相关而产生偏差。这种kSZ引起的偏差影响CMB透镜自功率谱及其与低红移示踪剂的互相关。此外，它不能通过多频前景分离技术去除，因为kSZ效应保留了CMB的黑体光谱。虽然在统计上可以忽略不计，目前的数据集，我们表明，这将是重要的，即将到来的调查，并没有考虑到它可能会导致大的偏见，在中微子质量或暗能量的属性的约束。对于第四阶段的CMB实验，当重建中使用的最高温度多极子为$\approx$时，与LSST星系透镜会聚图或星系过密度图的互相关偏差分别可达15%或12%，而当使用$\ell_{\rm max} = 3000$时，偏差约为一半。类似地，我们发现CMB透镜自功率谱可以有高达百分之几的偏差。这些偏差比预期的统计误差大很多倍。减小$\ell_{\rm max}$可以以降低整体透镜化重建信噪比为代价来显著减轻偏差。仅极化重建可能是最稳健的减缓策略。
2018-01-25 astro-ph.CO
Cross-Correlation of Far-Infrared Background Anisotropies and CMB Lensing from Herschel and Planck satellites
宇宙红外背景辐射（CIB）各向异性和宇宙微波背景（CMB）透镜效应是研究宇宙学和天体物理问题的有力手段。在这项工作中，我们测量的CIB各向异性的自相关功率谱的赫歇尔-SPIRE赫耳墨斯大模巡天（HeLMS）领域，和交叉功率谱与CMB透镜测量普朗克卫星。HeLMS场的覆盖范围超过270 deg^2，这比之前的分析要大得多。我们使用Herschel Level 1时间流数据合并250、350和500 um波段的CIB图，并屏蔽通量大于3-sigma（~50 mJy/束）或没有测量数据的区域。在考虑光束函数、模式耦合、传递函数等影响的情况下，得到了100<ell<20000的CIB功率谱，并在CIB发射率服从红移高斯分布的假设下，计算了CIB和CMB透镜的理论CIB自功率谱和互功率谱。我们发现，对于CIB自动功率谱，我们获得的信噪比（SNR）为15.9，15.7，和15.3在250，350，和500 μ m，和CIBxCMB透镜功率谱，SNR为7.5，7.0，和6.2在250，350，和500 μ m，分别。与以往的研究相比，本研究中对相关CIB参数的约束条件提高了2~5倍。
2020-08-07 astro-ph.CO
Implications of mirror dark matter kinetic mixing for CMB anisotropies
镜像暗物质是一种耗散的、自相互作用的多粒子暗物质候选者，它可以解释DAMA、CoGeNT和CRESST-II直接探测实验。这种解释需要强度为$ε\sim 10^{-9}$的光子-镜光子动力学混合。具有这种动力学混合的镜像暗物质可能会在CMB各向异性谱上留下独特的特征。我们发现，动力学混合对CMB各向异性的最重要的影响是第三和更高的奇峰的高度的抑制。如果是$ε\stackrel{>}{\sim} 10^{-9}$，那么普朗克飞行任务在不久的将来就可以观测到这一特征。
2013-01-29 astro-ph.CO hep-ph
Motion induced second order temperature and y-type anisotropies after the subtraction of linear dipole in the CMB maps
宇宙微波背景的y型光谱畸变使我们能够探测星系团和星系群、热气丝和温暖炽热的星系际介质中的不均匀性。几个CMB实验（小面积的天空）和理论组（全天空）最近发表了y型失真图。我们建议在这样的y型图中寻找两个人造热点，这两个热点是由于不完全减去运动诱导偶极子对宇宙微波背景天空的影响而产生的。该偶极子在二阶引入了振幅为几μK的附加温度和y畸变各向异性，这可以通过普朗克HFI和Pixie实验来测量，并且可以用作CMB实验的交叉通道校准源。这种y型失真存在于每个像素中，并且不是平均整个天空的结果。如果需要，可以从最终的y型图中减去根据已知线性偶极子精确计算的这种失真。
2013-02-26 astro-ph.CO
Non-Gaussianity in WMAP Data Due to the Correlation of CMB Lensing Potential with Secondary Anisotropies
测量了宇宙微波背景（CMB）各向异性的偏度功率谱，并对CMB透镜势与积分Sachs-Wolfe效应和Sunyaev-Zel'dovich效应的相关性产生的次级双谱进行了优化。我们的测量的协方差产生的蒙特卡罗模拟的高斯CMB字段与噪声特性与威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的5年数据一致。在解释多频测量时，我们还考虑到未解决的无线电点源造成的混乱。我们分析了Q，V和W波段WMAP 5年的原始和前景清洁的地图使用KQ 75掩码到l_max=600。我们没有发现来自所有三个波段中的透镜-次级相关的非零非高斯信号的显著证据，并且我们将CMB透镜势与SZ和ISW波动之和之间的互功率谱的总体幅度限制为0.42 \pm 0.86和1.19 \pm 0.86，这是由WMAP团队提供的组合V和W波段原始和前景清洁地图，分别用这种偏度功率谱测量的双谱水平的点源振幅高于以前的点源非高斯性测量。我们还考虑了一个分析，我们也占原始的非高斯性，除了透镜二次双谱和点源。本文的重点是二次各向异性。因此，估计器没有针对原始非高斯性进行优化，并且当在点源和透镜ISW/SZ对流上边缘化到总双谱时，我们从前景清理的V+W图中发现的局部非高斯性的限制是f_NL = -13 \pm 62。
2009-09-09 astro-ph.CO
WMAP 7 year constraints on CPT violation from large angle CMB anisotropies
我们利用WMAP 7年数据中的大角度尺度（可达$\sim 4^\circ$）信号来约束CMB光子线偏振的旋转角$α$。在这些尺度上，CMB偏振模式探测的主要是再电离时代。一个真正的旋转可以解释为宇宙学双折射，这是一个众所周知的新物理的示踪剂，通过基本对称性的崩溃。我们的分析提供了$α= -1.6^{\circ} \pm 1.7^{\circ} (3.4^{\circ})$，其C.L.为68%（95%）。对于多极范围$Δ\ell = 2-47$，不包括WMAP小组估计为$\pm 1.5^\circ$的仪器系统不确定性。这改进了WMAP团队获得的边界（Komatsu等人，2010年）。此外，我们表明，第一次在低多极，角功率谱$α_\ell$在搜索一个可能的尺度依赖的双折射效应。我们的研究结果是兼容的，没有检测到在所有角度尺度探测这里。最后，我们预测了普朗克在收紧现有约束方面的能力。
2012-01-23 astro-ph.CO
CMB Anisotropies by Collapsing Textures
宇宙微波背景辐射光子穿过一个坍缩的纹理结时会接收到能量转移，从而在天空中形成特征性的冷点和热点。我们计算的各向异性图案产生的任意形状的纹理节点崩溃。纹理动力学数值求解闵可夫斯基背景。
2013-02-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A CMB Gibbs sampler for localized secondary anisotropies
除了主要的波动，CMB温度图还包含了大量的次级各向异性形式的额外信息。次级效应，可以确定与个别对象，如热和动力学的Sunyaev-Zel'dovich（SZ）的影响，由于星系团，是很难明确地从前景的污染和主CMB然而。我们开发了一个贝叶斯形式主义，严格表征的各向异性是本地化的天空中，以TSZ和KSZ效应为例。使用吉布斯抽样方案，我们能够有效地从联合后验分布的天空与成千上万的相关物理参数的多分量模型进行采样。然后，后验可以被精确地边缘化，以估计次级各向异性的性质，充分考虑到与CMB图中的其他信号的简并。我们表明，这种方法是计算上易于处理的，使用一个简单的实现现有的指挥官组件分离代码的基础上，还讨论了其他类型的二次各向异性可以容纳在我们的框架内。
2015-10-15 astro-ph.CO astro-ph.IM
Magnetic fields from inflation: The CMB temperature anisotropies
研究了宇宙微波背景温度的各向异性。除了已知的被动和补偿模式，我们讨论了膨胀的曲率扰动的磁模式，目前当磁场在膨胀过程中产生。如果生成机制是因果性的，例如相变，则不存在该模式。我们计算并讨论了这种模式对所观测到的CMB各向异性谱的影响，并与被动和补偿的模式进行了比较。我们发现，它占主导地位的CMB各向异性，并因此导致更强的约束的振幅$B_{1\,{\rm Mpc}}$和频谱指数$n_B$的磁场比通常发现在CMB分析从补偿模式。这种情况特别发生在光谱指数$n_B>-3$：暴胀磁模式总是尺度不变的，因此通过这种模式，即使是一个磁场的光谱是不是尺度不变的可以留下一个可检测的信号在大尺度的CMB。
2013-10-24 astro-ph.CO gr-qc
CMB anisotropies at all orders: the non-linear Sachs-Wolfe formula
我们得到了描述CMB温度各向异性的Sachs-Wolfe +积分Sachs-Wolfe（ISW）公式的非线性推广。我们的公式是有效的，在所有订单微扰理论，也是有效的，在所有的规范，包括标量，矢量和张量模式。我们的结果的一个直接后果是，对数温度各向异性的地图比通常的CMB地图更清晰，因为它们自动删除了许多次级各向异性。例如，这可以促进在未来的作品中寻找原始的非高斯性。它还将非线性ISW与其他效应分开。最后，我们提供了一种方法，可以迭代地使用，以获得在所需的顺序的透镜解决方案。
2017-08-14 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
CMB anisotropies induced by tensor modes in Massive Gravity
我们研究引力波（GWs）的背景下，大规模引力，广义相对论（GR）的度量的波动有一个非零的质量，并专门调查张量模式的影响上的宇宙微波背景（CMB）各向异性。我们首先研究了大质量引力中张量模的时间演化，证明了存在引力子质量极限$m_l=10^{-66}g\sim 10^{-29}cm^{-1}$，使得对于质量$m\leq m_l$，大质量引力中的张量扰动与GR中相应的张量扰动是不可区分的，同时，我们还证明了短波长的大质量模与无质量模的行为几乎是不可区分的.随后，我们证明了质量在$m= 10^{-27}cm^{-1}$ - $m=10^{-26}cm^{-1}$范围内的大质量引力子会在CMB各向异性功率谱的低多极子（$\ell< 30$）上留下清晰的信号。因此，我们的结果表明，CMB各向异性测量可能是决定性的，以显示是否张量模式是大规模或没有。
2009-08-26 astro-ph.CO gr-qc
Inflation, Quantum Field Renormalization, and CMB Anisotropies
我们指出，如果考虑到量子场重整化，标量和张量功率谱的慢卷暴胀的预测对于今天在可观测尺度上的波长有显着变化
2010-05-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The synergy between CMB spectral distortions and anisotropies
CMB的光谱畸变和各向异性为研究早期宇宙的能量注入过程提供了独立和互补的探针。在这里，我们讨论了这些观测之间的协同作用，并显示了有前途的未来的光谱失真任务，以约束外来和非外来的能量注入。我们表明，传统的探针，如大爆炸核合成和CMB各向异性可以受益于，甚至超越未来的光谱失真实验。为此，我们在玻尔兹曼代码CLASS中实现了一个统一的框架，以一致地处理光子和重子的热演化。此外，我们给出了一个广泛的和教学的介绍到整个宇宙的热历史的光谱扭曲和能量注入的主题，突出了它们的一些独特的功能和潜力，作为一个新的宇宙学和粒子物理学的探测。
2020-02-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB anisotropies and linear matter power spectrum in models with non-thermal neutrinos and primordial magnetic fields
计算了在初始随机磁场存在下，三个具有非热相空间分布的轻中微子模型的宇宙微波背景（CMB）的温度各向异性和极化的角功率谱以及线性物质功率谱.非热相空间分布函数被假定为费米-狄拉克分布和高斯分布之和。据发现，已知的有效的描述的非热模型在一个额外的相对论自由度的双热模型，也可以扩展到包括一个随机磁场的模型。数值解的范围内得到的磁场参数。
2021-11-23 astro-ph.CO hep-ph
Combining ILC and moment expansion techniques for extracting average-sky signals and CMB anisotropies
多频图加权相加法，通常称为{ \it内线性组合}（ILC），已广泛应用于宇宙微波背景（CMB）各向异性及其二次散射的测量，并在21 cm数据分析中得到了类似的应用。在这里，我们认为，并证明，ILC方法也可以适用于绝对校准的CMB实验的数据，以提取平均天空信号，除了传统的CMB各向异性。然而，简单的ILC方法的性能是有限的，但可以通过添加物理和现有经验信息告知的约束来显着改善。在最近的工作中，一个时刻的描述已被引入作为一种技术进行高精度建模的前景中存在的不可避免的平均效应。我们结合这两种方法来构建一个严格约束的形式的ILC，被称为\milc，它可以用来恢复微小的单极频谱失真信号中存在的现实前景和仪器噪声。这是第一次演示的单极和各向异性频谱失真信号的测量使用ILC和扩展的时刻的方法。我们还表明，CMB各向异性测量可以得到改善，减少前景的偏见和信号的不确定性时，使用的\milc。虽然这里我们关注CMB频谱失真，但范围扩展到21 cm的UWB信号和$B$模式分析。我们简要讨论了需要进一步研究以充分发挥该方法潜力的增强。
2020-06-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark photon constraints from CMB temperature anisotropies
本研究借助 FLAMINGO 大体积宇宙学模拟分析轻质量暗光子对 CMB 温度各向异性功率谱的影响，并表明完整 Planck 数据可将暗光子混合参数约束提升一个数量级。
2024-05-08 astro-ph.CO hep-ph
Towards efficient and optimal analysis of CMB anisotropies on a masked sky
高分辨率CMB数据中的强前景污染需要掩蔽，这引入了统计各向异性并使得完全极大似然分析在数值上难以处理。标准的分析方法，如伪C_l框架，由于估计器次优而导致信息损失。我们提出并验证了一种方法，数值上有效的估计一个掩蔽的天空，恢复几乎尽可能多的信息作为一个完整的极大似然程序。除了标准的伪C_1统计量外，该方法还引入了一个增广基，用来考虑由于天空遮蔽而引起的模式耦合。我们通过描述协方差矩阵的基本结构来激励这个基础的选择。我们证明，增强估计可以实现近最佳的结果，在存在的WMAP现实的面具。
2013-12-31 astro-ph.CO astro-ph.IM
Secondary CMB temperature anisotropies from magnetic reheating
空间波动的原始磁场（PMF）在复合之前在视界深处消散时会不均匀地重新加热宇宙。这样的能量注入变成了额外的光子温度扰动。我们研究了由这种机制引起的次级宇宙微波背景（CMB）温度各向异性，我们称之为{ \it不均匀磁再加热}。我们发现，它可以为我们提供保偏光纤与由$b_{\rm NL}$参数化的原始曲率扰动之间的非线性耦合的信息，这对于探索保偏光纤的产生机制具有重要意义.事实上，通过使用当前的CMB观测，我们得到了一个上限的非线性参数为$\log (b_{\rm NL} (B_λ/{\rm nG})^2) \lesssim {-36.5n_{B} - 94.0}$与$B_λ$和$n_{\rm B}$是磁场振幅平滑过$λ=1\; {\rm Mpc}$规模和谱指数的PMF功率谱，分别。我们的约束比以前基于未来CMB谱畸变各向异性测量的预测强得多，因为不均匀的磁再加热覆盖了更广泛的尺度范围，即，$1\; {\rm Mpc}^{-1} \lesssim k\lesssim 10^{15}\; {\rm Mpc}^{-1}$。
2019-11-27 astro-ph.CO gr-qc
Compensation for large tensor modes with iso-curvature perturbations in CMB anisotropies
最近，BICEP 2报道了在度尺度下观测到的宇宙微波背景（CMB）B模的大张量标量比$r=0.2^{+0.07}_{-0.05}$。由于张量模不仅诱导CMB B模，而且诱导大尺度上的温度涨落，为了实现与Planck结果一致的温度涨落，需要考虑相应大尺度上标量扰动的抑制。为了实现这样的抑制，我们考虑反相关的等曲率扰动，可以实现在简单的曲率模型。
2014-04-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Extracting foreground-obscured $μ$-distortion anisotropies to constrain primordial non-Gaussianity
宇宙微波背景（CMB）温度、偏振和光谱畸变各向异性之间的相关性可以作为原初非高斯性的一个探针。在这里，我们进行重建的$μ$失真各向异性的存在下，银河系和河外前景，应用所谓的约束ILC组件分离方法模拟拟议的CMB空间任务（PIXIE，LiteBIRD，CORE，PICO）。我们的天空模拟包括银河尘埃，银河同步加速器，银河自由，热Sunyaev-Zeldovich效应，以及初级CMB温度和$μ$ -畸变各向异性，后者被添加为相关场。约束ILC方法允许我们在重建的$μ$图中消除CMB温度各向异性（反之亦然），此外还可以减轻天体物理前景和仪器噪声的污染。在前景去除和分量分离之后，我们计算重构的（无CMB的）$μ$失真图和（无$μ$的）CMB温度图之间的互功率谱。由于互功率谱与原始非高斯参数$f_{\rm NL}$成比例，在尺度$k\simeq 740$ Mpc $^{-1}$上，这允许我们推导出$f_{\rm NL}$ -检测限，用于上述未来的CMB实验。我们的分析表明，前景降低了理论检测限（主要基于仪器噪声）超过一个数量级，PICO站在最好的机会，在规模依赖的非高斯上限。我们还讨论了信道灵敏度和所选频带的约束的依赖性。与$B$模式极化测量一样，频率$ν\lesssim 40\,{\rm GHz}$和$ν\gtrsim 400\,{\rm GHz}$的扩展覆盖范围比增加的通道灵敏度提供了更…
2018-04-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
CMB statistical anisotropies of classical and quantum origins
我们研究了不同的各向异性文物对通货膨胀的影响，特别是对密度扰动的预测。这些遗迹可能是宇宙微波背景大尺度异常的来源。有两种不同类型的背景遗物，一种来自物质部门，另一种纯粹来自度量。虽然在这两种情况下的统计各向异性的角度依赖性是简并的，尺度依赖性是观测上不同的。此外，我们还证明了非Bunch-Davies真空态可以将统计各向异性扩展到更短的尺度上，并留下对不同背景不敏感但对初始量子态敏感的尺度依赖性.
2014-08-09 astro-ph.CO hep-th
Non-Gaussianity and the Cosmic Microwave Background Anisotropies
本文从教学角度综述了非高斯性对宇宙微波背景各向异性影响的研究现状。我们首先展示了如何设置初始条件在二阶（规范不变）CMB各向异性时，一些原始NG存在。然而，在CMB各向异性中，除了原始各向异性之外，还有许多NG源，其可以污染原始信号。我们主要研究了大、小角尺度下微扰理论中CMB各向异性在暴胀后的二阶演化过程中产生的NG，如在复合时期产生的NG。我们将展示如何推导出方程来研究二阶CMB各向异性，并提供分析计算来评估其污染原始NG（补充数值例子）。我们还提供了其他次要影响的简要总结。这篇评论需要在线性水平上的宇宙学扰动理论的基本知识。
2010-01-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Multi-Scale Pipeline for the Search of String-Induced CMB Anisotropies
本文提出了一种多尺度边缘检测算法，用于在各向异性的宇宙微波背景（CMB）上寻找宇宙弦网络的Gott-Kaiser-Stebbins印记。采用Curvelet分解和扩展Canny算法来提高字符串的检测能力。各种统计工具，然后应用到量化的CMB地图有宇宙弦的贡献相对于纯高斯各向异性的暴胀起源的偏差。这些统计度量包括各向异性的单点概率密度函数、加权两点关联函数（TPCF）、峰和上交叉图的未加权TPCF以及它们的互相关。我们使用这种算法上的一百模拟南部-后藤CMB平面天空图，覆盖约$10\%$的天空，并为不同的字符串张力$Gμ$。在无噪声的天空地图与$0.9'$的角分辨率，我们表明，我们的管道检测CS与$Gμ$低至$Gμ\gtrsim 4.3\times 10^{-10}$。在相同的分辨率下，但具有CMB-S4阶段II实验的典型噪声水平，检测阈值将为$Gμ\gtrsim 1.2 \times 10^{-7}$。
2017-09-30 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.data-an
CMB $μ$ distortion from primordial gravitational waves
提出了一种新的产生宇宙微波背景辐射$μ$畸变的机制，该机制起源于原初引力波。这种$μ$失真是由温度各向异性通过汤姆逊散射的阻尼产生的，即使在比Silk阻尼更大的尺度上也是如此。这种机制与原始曲率（标量）扰动形成鲜明对比，其中温度各向异性主要通过Silk阻尼效应衰减。我们估计的$μ$失真的大小从新的机制，它可以用来限制振幅的原始引力波在较小的尺度上独立于CMB各向异性，给出更宽的范围内的限制其频谱指数的CMB各向异性的振幅相结合。
2014-06-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB distortion anisotropies due to the decay of primordial magnetic fields
本文研究了宇宙微波背景辐射（CMB）由于原初磁场衰减而产生的畸变功率谱。我们知道有两种类型的CMB失真，即所谓的μ型和y型，并且我们发现y型失真的信号变得比μ型失真的信号大。我们还讨论了由于原始磁场的存在而自然产生的CMB畸变和CMB温度各向异性之间的互功率谱。我们发现，这样的交叉功率谱有较小的振幅相比，自功率谱的CMB失真，因为丝绸阻尼效应的温度各向异性。我们还研究了在未来的CMB实验中检测到这种信号的可能性，不仅包括绝对校准的实验，如PIXIE，而且还包括相对校准的实验，如LiteBIRD和CMBpol。
2013-10-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Semianalytic calculation of cosmic microwave background anisotropies from wiggly and superconducting cosmic strings
我们研究了世界片电流的存在如何影响宇宙弦网络的演化，以及它们对这些网络产生的宇宙微波背景（CMB）各向异性的预测的影响。我们提供了一个一般性的描述弦网络的电流和明确调查详细的两个物理动机的例子：摆动和超导宇宙弦网络。通过使用修改后的版本的CMBact代码，我们定量地显示了在这两种情况下的相关网络参数如何影响预测的CMB信号。我们的分析表明，以前的研究高估了摆动弦的各向异性的幅度。对于超导弦，各向异性的幅度取决于目前还不为人所知的参数，但这些参数可以在未来的高分辨率数值模拟中测量。
2020-10-20 astro-ph.CO hep-ph
Large Scale Traces of Solar System Cold Dust on CMB Anisotropies
我们探索微波各向异性在大角度尺度上产生的冷和大的尘埃颗粒，预计存在于太阳系的外部部分，使用一个简单的玩具模型，这种diuse发射。它的振幅在远红外线的COBE数据的约束，并与文献中发现的模拟兼容。我们分析的模板后，减去我们的模型从WMAP ILC 7年的地图和宇宙学意义上的这种可能的前景进行调查。与角功率谱的低四极、两点关联函数、宇称和黄道面信号过剩有关的异常明显减轻。这一前景的影响，一些宇宙学参数表征的原始密度扰动，相关的正在进行的和未来的CMB各向异性实验的频谱，被发现。
2011-04-08 astro-ph.CO astro-ph.EP
Exploring compensated isocurvature perturbations with CMB spectral distortion anisotropies
我们发展了一个线性微扰理论的光谱$y$ -扭曲的宇宙微波背景（CMB）。在复合时期产生的$y$ -失真通常是可以忽略的，因为能量转移由于康普顿散射强烈抑制在那个时候，但他们可以是显着的，如果有相当数量的补偿等曲率扰动（CIP），这是不严格限制从目前的CMB观测。线性$y$ -畸变明显依赖于重子密度涨落，因此$y$各向异性可以完全解决重子等曲率扰动和冷暗物质扰动之间的简并性.这种新颖的方法是免费的透镜污染，可以影响以前的方法的CIP的基础上的非线性调制的CMB各向异性。我们计算了$y$ -畸变与CMB温度和$E$模偏振各向异性的互相关函数。它们对由$f'\equiv\mathcal P_{\rm CIPζ}/\mathcal P_{ζζ}$参数化的相关CIP敏感，其中$\mathcal P_{ζζ}$和$\mathcal P_{\rm CIPζ}$是绝热扰动的自相关以及它们与CIP之间的互相关。我们调查如何以及$y$各向异性将约束$f'$在未来的观测，如提供的PIXIE和PRISM类调查，LiteBIRD和宇宙方差有限（CVL）调查，考虑到由于存在的Sunyaev Zel'dovich效应从星系团的约束力的退化。例如，我们的预测表明，有可能在68% C. L.时达到$f'< 2 \times 10^{5}$的上限。LiteBIRD和$f'<2\times 10^{4}$与CVL观察。
2018-09-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB in a box: causal structure and the Fourier-Bessel expansion
本文提出两点。首先，我们表明，在傅立叶空间中的宇宙微波各向异性的视线解决方案，即使正式定义为任意大的波长，导致位置空间的解决方案，只依赖于过去的光锥内的观察者的各向异性源。这在可见度$γ=e^{-μ}$的幂的级数展开中逐阶发生，其中$μ$是到汤普森散射的光学深度。我们表明，CMB各向异性的时空窗口函数，只有在过去的光锥的观察点的支持。其次，我们表明，傅立叶-贝塞尔展开的物理场（包括温度和偏振动量）是一种替代通常的傅立叶基础作为一个框架来计算各向异性。在该展开式中，对于每个多极$l$，都有一个离散的动量塔$k_{i,l}$（不是连续体），它可以影响物理观测量，最小的动量是$k_{1,l} ~ l$。傅里叶-贝塞尔模式精确地考虑了从初始值表面传播到观测点的各向异性源的信息--不多不少。我们还表明，物理观测量（温度和偏振图）以及角功率谱不受基的选择的影响。这意味着傅里叶-贝塞尔展开是计算CMB各向异性的最佳方案。（节录）
2010-05-04 astro-ph.CO gr-qc
Cosmic Microwave Background temperature and polarization anisotropies from the large-N limit of global defects
我们确定了由自发破缺的全局O（N）-理论的大N极限模拟的源产生的CMB中的温度和偏振各向异性的完整C_1谱和关联函数。本文指出了用源能量动量张量不等时子的本征向量插值处理辐射-物质跃迁的标准方法中存在的问题。这影响了CMB对所有类型宇宙缺陷的预测。我们提出了一种方法来克服这一困难，并发现，在大N的全球模型，我们研究，最终CMB功率谱幅度的差异达到25%，相比，实现的特征向量插值技术。我们还讨论了如何在普朗克、COrE和PRISM等实验中最佳地搜索来自宇宙缺陷等活动源的CMB贡献。
2014-03-10 astro-ph.CO hep-ph
CMB anisotropies from patchy reionisation and diffuse Sunyaev-Zel'dovich effects
宇宙微波背景（CMB）中的各向异性可以在宇宙演化的后期阶段，特别是在再电离时期和之后产生。在电离部分的不均匀性，而且在重子密度，在速度场和引力势预计将产生相关的CMB扰动。我们提出了一个完整的相对论处理所有这些影响，到二阶微扰理论，我们解决使用数值玻尔兹曼代码宋。所有二阶项的物理起源和相关性进行了仔细讨论。除了碰撞和引力的贡献，我们确定的模糊和动力学的Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应的扩散模拟。我们的方法自然包括从补丁再电离和扩散SZ效应的印记之间的相关性，从而使我们能够得到可靠的估计诱导温度和极化CMB角功率谱。特别地，我们证明了在中等长度尺度（l~100）下产生的B模与张量标量比r=10^{-4}的原始引力波产生的B模具有相同的振幅。
2018-01-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
