Secondary infall model and dark matter scaling relations in intermediate redshift early - type galaxies
暗物质与恒星数量之间的标度关系是制约星系形成和演化的重要工具。然而，大多数DM属性实际上不是直接测量的，而是通过模型相关的质量映射程序导出的。因此，采用理论和观测上有充分依据的模型至关重要。在这里，我们使用更新版本的二次下落模型（SIM）来预测的晕密度分布，考虑到角动量，耗散摩擦和重子崩溃的影响。由此产生的家庭的晕配置文件只依赖于一个参数，维里质量，很好地适合投影质量和孔径速度色散的样本中红移透镜星系。我们推导了DM相关量（即柱密度和牛顿加速度），并研究了它们与恒星质量、光度、有效半径和维里质量的相关性。
2011-06-02 astro-ph.CO
Magnetic Field of Cosmic Strings in the Early Universe
宇宙弦是一种拓扑缺陷，它可以在早期宇宙中由自发对称性破缺的相变形成。本文分析了在大统一能量标度（GUT标度）下，早期宇宙中的宇宙弦在解除禁闭相变结束后立即产生磁场的可能性。研究发现，在由带电π介子组成的赝标物质的真空中，弦周围会感应出一个沿弦方向的环形电流和磁场。我们还研究了早期宇宙中环绕弦的磁通量管（弦磁层）与宇宙等离子体的相互作用。分析了弦周围的宇宙等离子体由于与弦磁场相互作用而磁化的可能性。
2013-04-30 astro-ph.CO
Galaxy Clusters at the Edge: Temperature, Entropy, and Gas Dynamics at the Virial Radius
最近，朱雀已经产生了多个星系团的温度和熵分布，以及气体密度，气体分数和质量的分布，到~r_200（~=维里半径）。在本文中，我们比较了这些新的X射线观测结果从N体+流体动力学自适应网格细化宇宙学模拟使用恩佐代码。有很好的协议之间的温度，密度和熵的样本27个大规模的集群的模拟体积和观察到的集群无子结构。这支持了我们先前的论点，即星系团具有“普遍的”外部温度分布。此外，在这些恩佐模拟中使用的最简单的绝热气体物理似乎足以模拟这些星系团的外部区域，而无需其他机制（例如，非重力加热、冷却、磁场或宇宙射线）。然而，这些集群的外围并不处于流体静力平衡状态。有显着的整体流动和湍流的外部集群内的介质所产生的吸积从细丝。因此，气体不完全由热压力支撑。从X射线数据的质量估计的影响进行了讨论。
2010-04-20 astro-ph.CO
On the tilt of Fundamental Plane by Clausius' virial maximum theory
Secco（2000，2001，2005）提出的用于解释基本面的克劳修斯维里极大值理论是基于早型星系（ETG）恒星组分完全嵌入暗物质（DM）晕时存在克劳修斯维里（CV）势能极大值。在一阶近似下，通过用两个核心幂律密度分布对两个组分进行建模来发展理论。当恒星成分由具有截止值的King模型建模时，现在通过发展相同的理论来考虑更高水平的近似。即使DM晕密度仍然是核心幂律，内部分量现在对于ETG更现实。新的公式使我们能够更深入地理解什么是FP倾斜的动力学原因，以及CV理论如何真正成为产生FP主要特征的引擎。FP相对于初始密度扰动谱的简并性现在可以在CDM宇宙学方案中得到充分理解。一种可能的方法来比较的FP预测的理论与观测得到的也举例说明。
2009-03-16 astro-ph.CO
Probing the Early History of Cosmic Reionization by Future Cosmic Microwave Background Experiments
宇宙再电离在宇宙微波背景（CMB）的温度和偏振各向异性上留下了自己的印记。CMB望远镜的进步已经对再电离的历史施加了重大的限制。由于不久的将来CMB望远镜的目标是最大的灵敏度，或仅受宇宙方差（CV）限制的观测，我们在此预测未来CMB观测在约束再电离历史方面的潜力。在这项研究中，我们进行马尔可夫链蒙特卡罗分析CV有限的E-模式偏振观测，如LiteBIRD（光卫星的研究B-模式偏振和膨胀从宇宙背景辐射探测），基于几种不同的方法，不同的方式采样再电离历史。我们特别关注于估计非常早期的历史，发生在红移$z>15$，这是量化的部分CMB光学深度由于自由电子在$z>15$，$τ_{z>15}$。我们发现，$τ_{z>15} \sim 0.008$的再电离，这是远远低于目前的上限$τ_{z>15} \sim 0.02$，是可以实现的再电离模型在早期阶段与minihalo的优势，并可以区分与$τ_{z>15} \lesssim 5\times 10^{-4}$通过CV有限的CMB偏振观测。然而，对$τ_{z>15}$的准确估计仍然有些难以捉摸。我们调查是否resscribe有限球谐模式的E模式偏振数据可以解决这个缺点。
2022-02-09 astro-ph.CO
Relation between the Turnaround radius and virial mass in $f(R)$ model
本文在$Λ$ CDM模型和修正引力的$f(R)$模型（即Hu-Sawicki模型）中研究了宇宙结构的转向半径（$R_t$）和维里质量（$M_v$）之间的关系. $R_t$是从宇宙结构的中心到在给定时间从哈勃流分离的壳层的距离，而$M_v$被定义为，对于这项工作，密度为$200$乘以背景密度的体积内封闭的质量。我们认为，引力约束的天体物理系统遵循Navarro-Frenk-White密度轮廓，而超过维里半径（$R_v$）的轮廓近似的2晕项的物质相关函数。通过将它们与从解决结构的球形坍缩中获得的信息结合在一起，我们能够连接两个可观测量：$R_t$和$M_v$。我们表明，在$Λ$ CDM中，$z=0$处的转向质量（$M_t$）与$M_t \simeq 3.07 \, M_v$相同结构的$M_v$相关，而就半径而言，我们有$R_t \simeq 3.7 \, R_v$（对于$10^{13} \, h^{-1} \, M_\odot$的$M_v$）。在$f(R)$模型中，我们有$M_t \simeq 3.43 \, M_v$和$R_t \simeq 4.1 \, R_v$，用于$|f_{R0}|=10^{-6}$和相同的质量标度。因此，$Λ$ CDM和$f(R)$之间的差异在这些可观察到的关系是$\sim 10-20\%$级，即使是相对温和的强度的重力修正（$|f_{R0}|=10^{-6}…
2018-09-27 astro-ph.CO
Galaxy-galaxy lensing constraints on the relation between baryons and dark matter in galaxies in the Red Sequence Cluster Survey 2
我们提出的弱引力透镜的星系使用的成像数据，获得的第二次红色序列星系团巡天（RCS 2）的一部分的研究结果。为了与透镜的重子性质进行比较，我们在这里关注与SDSS的DR 7重叠的~300平方度。RCS 2的深度和图像质量使我们能够显着改善z>=0.3的发光星系的早期工作。从SDSS的动力学质量的比较显示出良好的相关性与透镜质量的早型星系。对于低光度（恒星质量）的早型星系，我们发现一个卫星的分数约为40%，迅速减少到10%以下的光度（恒星质量）增加。晚型的卫星部分具有在0- 15%范围内的值。我们发现在10 ^10 <L_r<10 ^11.5 Lsun范围内的早期型星系的维里质量大约是晚期型星系的5倍，质量标度为M_200 \propto L ^2.34 + 0.09\-0.16。我们还测量了维里质光比，发现当L_200<10^11 Lsun时，早期类型的值为M_200/L_200=42+-10，随着光度的增加，这个值增加到与星系群和星系团的观测值一致的值。对于晚型星系，我们发现M_（200）/L_（200）=17+-9。我们的测量还表明，当恒星质量M_*<10^11 Msun时，早型和晚型星系的晕质量相当，而当恒星质量较大时，早型星系的维里质量较高。最后，我们确定重子转换成恒星的效率。我们对早型星系的研究结果表明，当恒星质量为M_*，200 =10^12 Msun时，效率的变化最小约…
2011-07-20 astro-ph.CO
Early-Matter-Like Dark Energy and the Cosmic Microwave Background
类早期物质暗能量是指早期状态方程接近冷暗物质（CDM）的暗能量成分。这种成分是统一暗物质（UDM）模型的一个组成部分，它将冷暗物质和LambdaCDM和谐模型的宇宙学常数统一到一个单一的暗流体中。幂级数展开的共形时间的各种组件的扰动与早期物质的暗能量模型提供。它们允许计算的宇宙微波背景（CMB）的各向异性从原始的初始值的扰动。对于一个唯象的UDM模型，它符合本地宇宙的观测，CMB各向异性的计算和比较与CMB数据。结果表明，如果类早期物质暗能量分量的有效声速c_eff非常接近于零，则与CMB观测结果相匹配是可能的。研究了有效声速变化对CMB温度谱和偏振功率谱的影响。
2016-01-18 astro-ph.CO
Cosmic Reionization On Computers II. Reionization History and Its Back Reaction on Early Galaxies
我们比较了几组宇宙学模拟宇宙再电离的结果，宇宙再电离计算机（CROC）项目下产生的，与现有的观测数据的高红移Ly-alpha森林和丰富的Ly-alpha发射体。我们发现很好的一致性与观测测量和以前的模拟工作。由于每一组数值参数都有几个独立的实现，我们能够探索宇宙方差对可观测量的影响。我们被迫得出的一个意想不到的结论是，宇宙方差在z>6时异常大，我们的模拟和观测测量（很有可能）仍然没有完全收敛，即使是平均冈恩-彼得森光学深度或体积加权中性分数等基本量。我们还发现，再电离对早期星系或全球宇宙恒星形成历史的影响很小，因为其气体含量受光电离影响的星系首先不包含分子（即恒星形成）气体。特别是，由JWST的星系光度函数的暗端的测量是不太可能提供一个有用的约束再电离。
2014-08-04 astro-ph.CO
Distinguishing different scenarios of early energy release with spectral distortions of the cosmic microwave background
宇宙微波背景（CMB）频谱与纯黑体的偏离讲述了一个关于我们宇宙热历史的令人兴奋的故事。在本文中，我们将说明如何以及未来的CMB测量可能会破译这个故事，设想一个PIXIE样的光谱仪，这可以改善与COBE/FIRAS约20年前获得的失真约束至少三个数量级。这打开了一个巨大的发现空间，为粒子和早期宇宙物理学提供了深刻的见解，这些机会不应该再被忽视。具体来说，我们考虑的情况下，湮灭和衰变的遗迹粒子，以及原始的小尺度功率耗散的签名。PIXIE可以潜在地排除不同的早期宇宙场景，而且在许多考虑的情况下将允许明确的检测，正如我们在这里展示的那样。我们还讨论了稍微更未来的实验，提高了几倍的灵敏度，以突出这个新窗口的巨大潜力的预复合宇宙。
2013-10-01 astro-ph.CO
The size - virial radius relation of galaxies
星系的大小是星系形成模型的一个重要参数。在这项研究中，我使用的丰度匹配的ANEQUALITY，这已被证明是成功的复制星系聚类和其他统计数据，得到的维里半径，R200，不同形态类型的星系和广泛的恒星质量的估计。我表明，在8个数量级以上的恒星质量星系的所有形态类型遵循的三维半质量半径的恒星分布，半和维里半径，半~ 0.015 R200与分散度~0.2德克斯之间的近似线性关系。这样的缩放是在显着的协议与预期的模型，假设星系的大小是由晕角动量控制，这意味着半\propto lambda R200，其中lambda是星系母晕的自旋。如果星系的平均大小为z~1-2，则该关系的分散度与从$λ$分布中预期的分散度相当，并且该关系的归一化与Mo，Mao和White（1998）的模型预测的一致。此外，本文还指出，当半径r_n= 0.015 R_（200）重新标度不同形态类型星系的恒星和气体面密度分布时，重新标度后的面密度分布近似服从普适指数分布（晚期型）和deVaucouleurs分布（早期型），在R~1-3r_n处的散射仅为30-50%。值得注意的是，在R>r_n时，晚型星系和早型星系具有相似的平均星面密度分布。因此，它们的恒星分布之间的主要差异在于R<r_n。研究结果表明，星系的大小和重子的径向分布主要受母晕性质的影响，晚型盘和早型球状体的大小受母晕角动量的控制。
2012-12-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Observational evidence for Early Dark Energy as a unified explanation for Cosmic Birefringence and the Hubble tension
Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）；Shanghai University（上海大学）；Sogang University（西江大学）；National Institute of Science Education and Research（国家科学教育与研究研究所）
本文通过CMB的EB模式观测和局部膨胀率测量，检验了n=3超轻类轴子EDE模型，发现其能同时拟合观测数据并提供统一解释宇宙双折射与哈勃张力的首个证据。
2024-12-31 astro-ph.CO
Where are the missing baryons in clusters?
对星系团的观测表明，它们包含的重子（气体加恒星）比宇宙重子分数少得多。这种“重子缺失”之谜对于那些被认为是宇宙中宇宙物质（重子和暗物质）代表的最大质量的星系团来说尤其令人惊讶。在这里，我们表明，重子实际上可能不会从集群中丢失，而是扩展到比通常观察到的更大的半径。重子缺陷通常在星系团的中心区域（维里半径约为0.5）观察到。然而，所观察到的气体密度分布是显着浅于质量密度分布，这意味着气体是更多的扩展比质量和气体分数随半径增加。我们使用观察到的星系团中气体和质量的密度分布来外推测量的重子分数作为半径的函数和作为星系团质量的函数。我们发现，重子分数达到宇宙值附近的维里半径的所有集团和集群5e13太阳质量以上。这表明重子并没有消失，它们只是位于星系团的外围。导致气体膨胀的加热过程（星团内气体的冲击加热，加上超新星和活动星系核的反馈）可能是这些结果的解释。接下来的观测应该能够探测到这些重子。
2010-07-12 astro-ph.CO
Generation of gravitational waves during early structure formation between cosmic inflation and reheating
在预加热时期，在宇宙暴胀和辐射支配之前，能量密度可能由振荡的大质量标量凝聚体支配，例如二次混沌暴胀的情况。我们在以前的一篇论文中发现，在此期间，大范围的亚哈勃尺度扰动受到预热不稳定性的影响，导致密度扰动的增长，最终坍缩形成非线性结构。我们在这里计算的引力波信号，由于这些结构中的线性限制和目前的估计排放的非线性限制，由于各种影响：崩溃的晕，潮汐相互作用，蒸发过程中的暴胀冷凝物转化为辐射，最后随之而来的湍流级联。引力波信号可能相当大，并且可能被未来的探测器测试。
2010-02-17 astro-ph.CO
Cosmic Chemical Evolution with an Early Population of Intermediate Mass Stars
我们探讨的后果，早期人口的中等质量的恒星在2 - 8 M \odot范围内的宇宙化学演化。我们讨论这个人口的影响，因为它涉及到几个宇宙学和天体物理学观测。例如，一些非常贫金属的星系恒星显示出碳的大量增强，这是典型的低质量恒星富碳喷出物，但不是超新星;此外，晕星的碳和氧丰度显示出广泛的分散，这意味着广泛的恒星形成和核合成历史有助于第一代恒星。此外，最近的分析表明，在金属贫乏的河外H II区的4 He丰度升高的丰度Yp \simeq 0.256的质量，高于预测的结果从大爆炸核合成假设的重子密度确定的WMAP，Yp = 0.249。虽然有很大的不确定性，在4 He的观测测定，这种偏移可能表明，在早期的金属贫结构的4 He迅速初始富集。我们还讨论了中等质量恒星对全球宇宙演化、宇宙再电离、白矮星密度以及高红移下SNII和SNIa速率的影响。并对D和7 Li的早期发现作了评述。我们的结论是，如果中等质量的恒星与第III族恒星，其相关性是有限的（主要是从观察到的丰度模式），以低质量的结构，涉及有限的一部分，宇宙的重子总含量。
2010-10-27 astro-ph.CO
Enhanced global signal of neutral hydrogen due to excess radiation at cosmic dawn
我们重新审视了全球21厘米信号的计算，在早期加入了可能的无线电背景，发现全球21厘米信号显示出更强的吸收特征，这可能会增强未来21厘米实验的探测前景。根据最近的报告，一个可能的低频过剩的无线电背景，我们建议，详细的21厘米计算应包括一个可能的早期无线电背景。
2018-02-21 astro-ph.CO
Cosmic flow around local massive galaxies
目的。我们使用关于本星系群周围星系的距离和径向速度的精确数据，以及周围14个其他大质量的邻近星系群，来估计它们的零速度表面$R_0$的半径，该表面将任何星系群与全球宇宙膨胀分开。方法.我们的$R_0$估计是基于拟合数据的速度场预期从球形落体模型，包括宇宙学常数的影响。所报告的不确定性是通过蒙特卡罗模拟得出的。结果测试各种假设的组重心的位置，我们发现的半径的最佳估计是$0.91\pm0.05$ ~Mpc的本地组，和$0.93\pm0.02$ ~Mpc的合成组堆叠从14个其他组在本地体积。在标准普朗克模型参数下，这些量对应于$\sim (1.6\pm0.2) 10^{12} M_{\odot}$群的总质量。因此，我们面临着矛盾的结果，总质量估计的规模$R_0 \approx (3- 4) R_{vir}$是只有$~60$ %的维里质量估计。无论如何，我们的结论是，附近星系群的外围并不包含大量位于其维里半径之外的隐藏质量。
2017-09-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
How large are the globular cluster systems of early-type galaxies and do they scale with galaxy halo properties?
众所周知，星系的球状星团系统具有很大的银河系中心半径。在这里，我们量化的GC系统的大小使用的半数半径的22 GC系统周围的早型星系的文献。我们将GC系统的大小与其宿主星系的大小和质量进行比较。我们发现，GC系统通常扩展到4 $\times$的主机星系的大小，但这个因素随着星系恒星质量从约3 $\times$的M $^{\ast}$星系5 $\times$的最大质量的星系在宇宙中。GC系统的大小与维里半径（R $_{200}$）和晕质量（M $_{200}$）的1/3次方近似线性地成比例。银河系的GC系统遵循与早型星系相同的关系。对于超扩散星系，它们的GC系统大小与晕质量和维里半径成比例，对于更大质量的星系。UDG表明，GC系统的大小与恒星质量的线性标度的大质量星系的低恒星质量的星系。我们的缩放与Hudson \& Robison（2017）最近报告的缩放不同。
2017-10-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
The physical nature of the cosmic accretion of baryons and dark matter into halos and their galaxies
暗物质和重子的宇宙吸积成晕通常是用一些演化的维里关系来测量的，但最近的工作表明，大多数晕在宇宙晚期（z < 2）的增长不是物理的，而是维里半径演化的副产品（“伪演化”）。使用Omega 25，一套宇宙学模拟，将暗物质和气体动力学与不同的处理气体冷却，恒星形成，和热反馈，我们系统地探索物理学，管理宇宙吸积成晕和它们的星系。物理上有意义的暗物质和重子的宇宙吸积发生在z > 1的整个晕质量范围：M_200 m = 10^{11-14} M_sun。然而，暗物质，因为它是无耗散的，在> R_200 m（z）以壳状的方式沉积（在时间平均意义上），使得暗物质质量和密度在z < 1的晕内的任何半径处几乎没有物理增长。相比之下，气体，因为它能够辐射冷却，经验在所有半径的吸积显著，在一个速度，大致跟踪吸积率在R_200米，在所有的红移。进入的气体在~2 R_200 m处开始与暗物质分离，并继续吸积到更小的半径，直到在~ 0.1 R_200 m处出现强角动量支持。因此，虽然暗物质的增长是受伪演化，重子的增长不是。星系尺度上的气体吸积率跟踪R_200 m附近的吸积率，这一事实提供了深入了解星系的质量/大小和它们的宿主晕在宇宙时间之间的紧密关系。
2015-07-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Imprints of an early matter-dominated era arising from dark matter dilution mechanism on cosmic string dynamics and gravitational wave signatures
本研究在最小左右对称模型框架下，探究由暗物质稀释机制引发的早期物质主导时代对宇宙弦动力学及随机引力波的影响，发现其会在引力波谱高频区产生特征抑制，为未来地面干涉仪实验提供可检验信号。
2025-07-29 astro-ph.CO hep-ph
Early structure formation from cosmic string loops
我们研究宇宙弦结构的形成和宇宙的电离历史的影响。虽然已知来自暴胀的高斯扰动对宇宙的大尺度结构有主要贡献，但由于弦引起的密度扰动是高度非高斯的，可以在很早的时候产生非线性结构。这可能导致早期恒星形成和宇宙再电离。我们改进了早期的研究，这些影响占高回路速度和所产生的晕的conventary形状。我们发现，当弦能量标度Gμ> 10^{-7}时，弦对CMB温度和偏振功率谱的影响是显著的，并且可能被普朗克卫星探测到。我们提到了星系形成的标准宇宙学模型的缺点，这些缺点可以通过加入宇宙弦来弥补，并评论了弦早期结构形成的其他可能的观测意义。
2012-04-09 astro-ph.CO hep-th
Constraints on Superconducting Cosmic Strings from Early Reionization
来自超导宇宙弦环的电磁辐射可以在宇宙的极早期使宇宙中的中性氢还原，并影响大角度尺度下的宇宙微波背景（CMB）温度和极化关联函数。我们约束弦的张力和电流使用WMAP7数据，并与早期的约束，采用CMB频谱失真。在弦的张力范围很广的情况下，弦上的电流必须小于10^7 GeV。
2012-04-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The progeny of a Cosmic Titan: a massive multi-component proto-supercluster in formation at z=2.45 in VUDS
[摘要]我们使用VIMOS超深巡天（VUDS）的光谱红移，并辅以zCOSMOS-Deep样本和高质量的光度红移，在COSMOS场中揭示了z~2.45的原超星系团的复杂形状。该方法依赖于一个2D Voronoi镶嵌重叠红移切片转换成3D密度场。星系分布是使用光谱和光度红移的统计处理。我们发现了一个原超星系团，因其巨大的尺寸和质量而被称为“X”，它的体积约为60 × 60 × 150 Mpc ^3，估计总质量约为4.8 × 10^15 M_sun。这个极其复杂的结构包含至少7个密度峰，在2.4 < z < 2.5范围内，由细丝连接。根据峰值的平均物质密度，我们估计了它们的总质量M_tot，并发现质量范围从~0.1x10^14 M_sun到~2.7x10^14 M_sun。通过使用光谱成员的每个峰，我们得到的速度色散的星系在峰，然后他们的维里质量M_vir（在强烈的假设下，他们是维里化）。考虑到几乎所有的峰可能还没有维里化，M_vir和M_tot之间的一致性令人惊讶地好。根据球形坍缩模型，这些峰已经开始或即将开始坍缩，并且它们都被预测为红移z~0.8-1.6的维里化。最后，我们进行了仔细的比较与文献，因为这个原超星系团的较小的组件以前已被确定使用异质星系样本。通过VUDS，我们获得了这个大型结构的全景图，它包含，连接并以均匀的方式大大扩展了所有以前检测到的各种子组件。这为我们研究正在形成…
2018-09-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Galaxy-halo size relation from Sloan Digital Sky Survey Data Release 7 and the ELUCID simulation
根据斯隆数字巡天数据第7版中的星系（SDSS DR 7）和暗物质中的暗物质晕，宇宙学和约束ELUCID模拟，我们研究了恒星质量为$\gtrsim 10^{8} h^{-2}{\rm M}_\odot$的中心星系的观测半径与维里质量为$\gtrsim 10^{10.5} h^{-1}{\rm M}_\odot$的宿主暗物质晕的维里半径之间的关系，以及星系晕大小关系对晕自旋和晕浓度的依赖性。采用一种新的邻域暗物质暗物质晕丰度匹配方法，将观测到的暗物质与ELUCID模拟中的暗物质晕进行了匹配。对于星系的二维半光半径$R_{50}$，我们发现早型和晚型星系有相同的幂律指数0.55与$R_{50} \propto R_{\rm vir}^{0.55}$，虽然早型星系有较小的二维半光半径比晚型星系在固定的晕维里半径。当将二维半光半径$R_{50}$转换为三维半质量半径$r_{1/2}$时，早型和晚型星系都显示出与$\log r_{1/2} = 0.55 \log (R_{\rm vir}/210 h^{-1}{\rm kpc}) + 0.39$相似的星系晕尺寸关系。我们发现星系晕的大小比$r_{1/2}/ R_{\rm vir}$随晕质量的增加而减小。在固定的晕质量，有没有显着的依赖于晕自旋或浓度的星系晕的大小比。
2022-11-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Early-Universe-Physics Insensitive and Uncalibrated Cosmic Standards: Constraints on $Ω_{\rm{m}}$ and Implications for the Hubble Tension
为了进一步阐明预重组模型是否可以解决哈勃张力，我们探索了对早期宇宙物理不敏感的宇宙背景演化的约束。宇宙微波背景（CMB）各向异性的分析一直被认为高度依赖于早期宇宙物理学。然而，我们表明，事实上，在重组的声音视界接近年底的拖曳时代是不敏感的早期宇宙物理。这使我们能够将两个视界的绝对大小联系起来，并将它们视为自由参数。CMB峰值角尺寸、重子声学振荡（BAO）和Ia型超新星可以共同作为“早期宇宙物理学不敏感和未校准的宇宙标准”，用于测量从复合到今天的宇宙历史。它们可以对复合后的宇宙背景，特别是用$Ω_{\rm{m}}=0.302\pm0.008$（$68\%$ C.L.）假设在重组之后是平坦的$Λ$ CDM。当我们将这些与其他非局部观测相结合时，我们得到了对$H_0$的几个约束，这些约束对早期宇宙物理的敏感性显著降低。这些都比基于造父变星的局部测量结果更符合普朗克2018结果。这意味着复合后的非局域观测和局域测量之间存在着张力，而这种张力无法通过修改复合前的早期宇宙物理学来解决。
2021-07-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Early dark energy triggered by spacetime dynamics that encodes cosmic radiation-matter transition
提出一种基于标量-张量引力的新早期暗能量模型，由编码辐射-物质转变的时空动力学自然触发，无需参数调节，并可在物质-暗能量转变期产生新成分，可被低红移观测检验。
2024-02-06 astro-ph.CO gr-qc
Probing the pre-BBN universe with gravitational waves from cosmic strings
标准模型的许多有动机的扩展预言了宇宙弦的存在。源自宇宙弦网络动力学的引力波，有能力探测早期宇宙的许多无法探测的性质。在这项研究中，我们展示了如何从宇宙弦网络的引力波的频谱可以用来测试大爆炸核合成（BBN）之前的早期宇宙的状态方程。我们还证明，目前和计划中的引力波探测器，如LIGO，LISA，DECIGO/BBO和ET/CE，有可能探测到非标准的前BBN状态方程和早期宇宙演化的信号（例如，早期的非标准物质支配或动能支配）或在早期宇宙中活跃的新的自由度，其灵敏度超出了陆地对撞机实验和宇宙微波背景测量的灵敏度。
2019-01-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
D-term inflation in braneworld models: Consistency with cosmic-string bounds and early-time Hubble tension resolving models
我们重新审视了D项暴胀与引力波观测的宇宙弦张力的界限，并考虑了光谱指数与$Λ$ CDM模型的哈勃张力的预复合分辨率相比可能存在的偏差。在这些约束条件下，D项暴胀需要非常小的耦合常数。我们表明，自然耦合常数（$g=λ=0.1$）可以实现的情况下，D-项膨胀膜。
2022-11-07 astro-ph.CO hep-ph hep-th
N-Body Simulation of Early Structure Formation from Cosmic String Loops
本研究利用N体模拟，结合Zeldovich近似解析位移，发现宇宙弦环主导高红移晕质量函数，且总晕质量函数近似为宇宙弦与标准ΛCDM贡献之和。
2024-02-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic Archaeology with Gravitational Waves from Cosmic Strings
宇宙弦是粒子物理学标准模型的许多扩展的一般宇宙学预测，例如早期宇宙中的$U(1)^\prime$对称破缺相变或超弦理论的残余。与其他拓扑缺陷不同，宇宙弦可以达到一个标度状态，从很早的时代直到今天，它在宇宙总能量密度中保持一个小的固定比例。如果存在的话，它们将振荡并产生引力波，其频谱在整个宇宙历史中留下了宇宙总能量密度的主要来源。我们证明，当前和未来的引力波探测器，如LIGO和LISA，可以测量宇宙弦引力波的频谱，并在原始核合成和宇宙微波背景之前辨别宇宙的能量组成，其中标准宇宙学尚未得到测试。这项工作建立了一个基准案例，即引力波可能为探索非常早期宇宙的演化历史提供前所未有的强大工具。
2017-11-08 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic Reionization and Early Star-Forming Galaxies: A Joint Analysis of New Constraints from Planck and Hubble Space Telescope
我们讨论了新的宇宙再电离时代的限制和测试的假设，即大多数的电离光子负责产生高红移恒星形成星系。通过对z~6-8类星体、伽马射线暴和可能有莱曼α辐射的星系的光谱研究，在绘制再电离结束图方面取得了很好的进展。然而，最严格的限制，其持续时间来自集成的光学深度，τ，汤姆逊散射的宇宙微波背景。利用哈勃空间望远镜观测到的遥远星系丰度和光度分布的最新数据，我们同时匹配了普朗克合作组最近报道的约化值τ =0.066 +/- 0.012和具有6 <~ z <~ 10范围内再电离历史的星系际介质的演化中性，从而减少了对大量非常高红移（z>>10）星系的需求。我们的分析加强了恒星形成星系主导再电离过程的结论，并对即将到来的21厘米实验和詹姆斯韦伯太空望远镜寻找早期星系具有重要意义。
2015-03-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Phantom scalar field cosmologies constrained by early cosmic measurements
本文利用早期CMB及局部观测数据约束幻影标量场宇宙学，发现其对哈勃常数$H_0$的统计张力小于3σ，有望缓解哈勃常数问题。
2024-03-25 astro-ph.CO gr-qc
Lessons on early structure formation from a mature galaxy cluster observed at cosmic noon
以XLSSC 122星系团为例，提出了一种通过成熟星系团在宇宙正午（z~2）间接约束早期恒星和结构形成的新方法.利用标准的Press Schechter公式，我们根据XLSSC 122星暴后星系中恒星的年龄分布（假设没有尘埃消光，用HST测光法测量），推断出恒星形成效率（恒星质量与晕质量之比）在z~20-13期间从10^-4迅速演化到0.01。在这里，我们考虑所有低质量的晕，包括迷你晕，它们是第一批恒星和星系的宿主（5*10^5 Msun < M_halo < 10^10 Msun）。我们还根据XLSSC 122中大量的z > 13的恒星形成星系，对超轻玻色子质量的模糊暗物质模型（m_a < 5*10^-21 eV/c^2）提出了新的限制。我们的探索性结果与现有的限制是一致的。如果我们的方法扩展到大样本的集群或场后星暴星系在宇宙中午，与改进的模拟晕和恒星星族，将获得更全面的结果。
2020-05-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Early-time thermalization of cosmic components? A hint for solving cosmic tensions
我们研究了一个非相对论性暗物质和辐射在一定时间内相互作用并建立近似热平衡的膨胀双流体模型。这种在背景水平上产生有效体积粘性压力的相互作用预计与从辐射到物质主导的过渡有关。我们量化了在物质辐射相等时期周围$1 {\rm eV} \lesssim m_χ \lesssim 10 {\rm eV}$范围内的暗物质粒子质量的压力大小（即，红移$z_{\rm eq}\sim 3400$），并证明了瞬态体积粘度的存在具有可能与解决标准宇宙学模型的当前张力相关的后果：（一）附加（负）压力贡献修改了$z_{\rm eq}$附近的膨胀率，产生较大的$H_0$值，和ii）大-尺度结构的形成是通过抑制物质过密度增长的幅度，通过一个新的粘性摩擦项贡献的Mészáros效应的影响。结果，当前标准宇宙学模型的$H_0$和$S_8$张力都得到了显著的缓解。
2021-08-16 astro-ph.CO gr-qc
Isotropic cosmic birefringence from early dark energy
在宇宙微波背景（CMB）偏振数据的$E B$互功率谱中发现了一个诱人的各向同性宇宙双折射的暗示，其统计显著性为$3σ$。通过陈-西蒙斯项耦合到CMB光子的赝标量场可以解释这种观察。同样的场也可能是早期暗能量（EDE）的原因，它解释了所谓的哈勃张力。由于EDE场在复合时期显着演变，因此将$E B$与$E$和$B$模式自动功率谱之间的差异联系起来的传统公式不再有效。求解玻尔兹曼方程的偏振光子和动力学的EDE场一致，我们发现，目前青睐的参数空间的EDE模型产生各种形状的$EB$频谱，这可以通过CMB实验进行测试。
2023-01-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The role of cold and hot gas flows in feeding early-type galaxy formation
我们研究了大规模模拟星系中气体成分的演化，并表明它们的早期形成是由冷的低熵气体流推动的。在z<3的较低红移下，模拟星系的质量足以支持稳定的维里冲击，导致从冷到热的气体吸积转变。早期型星系的气体吸积历史与其恒星成分的形成直接相关，在两个阶段的形成情景中，星系的中心部分通过原位恒星形成迅速聚集，而后期的聚集主要由次要的恒星合并所主导。
2014-10-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Imprint of Early Dark Energy in Stochastic Gravitational Wave Background
早期缓解哈勃张力的暗能量在起源于宇宙弦网络的原始随机引力波（GW）背景中留下了指纹。该信号不仅可以通过未来计划的GW实验检测到，而且可以与GW频谱中的其他天体物理和宇宙学信号区分开来。我们发现宇宙弦GW谱可以探测到大爆炸后核合成中影响宇宙的其他新物理，这扩展了GW宇宙考古学的研究范围。
2021-11-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Entire Virial Radius of the Fossil Cluster RXJ1159+5531: II. Dark Matter and Baryon Fraction
在第二篇论文中，我们对松弛化石星团RXJ 1159 +5531的整个维里区进行了热的团内介质（ICM）的流体静力学分析。对于ICM，恒星质量从中央星系（BCG），和NFW的暗物质（DM）晕组成的模型，我们得到了很好的描述ICM发射率和温度的投影径向轮廓。在M_star/L_K = 0.61 +/-0.11太阳能下，可以清楚地观测到BCG恒星质量，这与Milky-Way IMF的恒星星族合成模型相一致。我们得到晕的浓度为c_200 =8.4 +/- 1.0，维里质量为M_200 = 7.9 +/- 0.6 x 10^13 M_sun。对于它的质量，推断的浓度大于普朗克参数宇宙学模拟中产生的大多数弛豫晕，与RXJ 1159 +5531形成于一般晕群之前一致。在r_200，f_b，200 = 0.134 +/- 0.007处的重子分数略低于宇宙的普朗克值（0.155）。当我们考虑到与非中心星系相关的恒星重子和不确定的团内光时，f_b，200增加了~0.015，与宇宙值一致。在MOND的背景下进行我们的分析仍然需要一个大的DM分数（85.0% +/- 2.5%，r=100 kpc）类似于使用标准牛顿方法获得的。在总引力势中检测到一个与NFW DM晕不同的看似合理的恒星BCG质量分量，表明~10^14 M_sun代表了这样一个质量尺度，在该尺度以上，耗散对星系团中心区域的形成并不重要。（节录…
2016-06-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
The effect of early radiation in N-body simulations of cosmic structure formation
在过去的几十年中，牛顿N体模拟已经成功地用于宇宙学大尺度结构的模拟。这种模拟通常忽略了辐射扰动（光子和无质量中微子）和背景膨胀之外的广义相对论（GR）的影响。这种近似可以放松，我们讨论了三种不同的方法，是准确的领导秩序在GR。对于模拟开始在红移小于约100，我们发现，早期辐射的存在通常会导致在大尺度上的数值功率谱的π-水平的影响。我们的数值结果同意在这三种方法，我们的结论是，所有这三种方法都适合在一个标准的宇宙学模拟。其中两种方法直接修改N体演化，而第三种方法可以作为后处理处方应用。
2017-07-06 astro-ph.CO gr-qc
Effect of the Early Reionization on the Cosmic Microwave Background and Cosmological Parameter Estimates
早期再电离（ERE）被认为是发生在复合之后，但在第一代恒星引起的瞬时再电离之前的一个物理过程。研究了大尺度电离辐射对宇宙微波背景（CMB）的温度谱和偏振谱的影响，并采用主成分分析（PCA）方法对大尺度电离辐射过程中的电离历史进行了模型独立重建。此外，我们还讨论了ERE对宇宙学参数估计的影响，发现在目前实验的灵敏度范围内，ERE对张量标量比$r$和中微子质量没有明显影响.更好的CMB偏振数据可以用来给一个更严格的约束的ERE，并可能是重要的更精确地约束宇宙学参数在未来。
2017-05-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Early Structure Formation from Cosmic String Loops in Light of Early JWST Observations
本文计算宇宙弦环播撒的暗物质晕与恒星质量函数，发现 Gμ=10^-8 可解释 JWST 早期高红移质量密度及最重星系观测，并给出更高红移预测。
2023-04-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Early-time cosmic dynamics in $f(R)$ and $f(|\hatΩ|)$ extensions of Born-Infeld gravity
我们考虑两种类型的修改Born-Infeld引力在Palatini公式，并探讨其在早期宇宙的动力学。其中一个家庭认为$f(R)$修正的玻恩-因菲尔德拉格朗日，这可以被看作是修改的动力学所产生的量子效应的物质，而另一个由不同的权力的基本构建块的玻恩-因菲尔德拉格朗日，我们表示为$|\hatΩ|$。我们发现，两种类型的非奇异的解决方案，出现在原来的玻恩-因菲尔德理论也存在于这些扩展，弹跳解决方案的稳定和强大的分支。奇异的解决方案，一个近似的德西特通货膨胀时期发现，即使在宇宙占主导地位的辐射。
2014-11-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Virial halo mass function in the ${\it Planck}$ cosmology
我们研究晕质量函数的高分辨率$N$体模拟下的$Λ$ CDM宇宙学。我们的模拟采用的宇宙学模型是一致的宇宙微波背景的${\it Planck}$卫星最近的测量。我们校准了$10^{8.5} \lower.5ex\hbox{$\; \buildrel <\over \sim\; $} M_\mathrm{vir} / (h^{-1}M_\odot) \lower.5ex\hbox{$\; \buildrel <\over \sim\; $} 10^{15.0 - 0.45 \, z}$的晕质量函数，其中$M_\mathrm{vir}$是位力球超密度质量，红移范围从$0$到$7$。在我们的模拟中，晕质量函数可以在很宽的晕质量和红移范围内由四参数模型拟合，而我们需要一些红移演化的拟合参数。新的质量函数拟合公式除了在$z\le 7$处的最高质量外，其精度达到5%.我们的模型预测Sheth $\&$ Tormen的分析预测将高估在$z=6$与$M_\mathrm{vir} = 10^{8.5-10}\, h^{-1}M_\odot$的晕丰度由$20-30\%$。我们的校准晕质量函数提供了一个基线模型，以约束温暖的暗物质（WDM）的高$z$星系数计数。我们比较了在$z=6$星系的累积光度函数与总晕丰度基于我们的模型和最近提出的WDM校正。我们发现，WDM的质量轻于$2.71\, \mathrm{…
2021-08-25 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Joint constraints on cosmic birefringence and early dark energy from ACT, Planck, DESI, and PantheonPlus
Shanghai University（上海大学）；Northeastern University（东北大学）
利用ACT、Planck、DESI和PantheonPlus数据联合分析，研究早期暗能量与宇宙双折射的约束，得出更高的哈勃常数和较大的EDE分数。
2026-08-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
