Self-Interacting Dark Matter with Mass Segregation: A Unified Explanation of Dwarf Cores and Small-Scale Lenses
Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）
本文提出通过自相互作用暗物质模型中的质量分层，解释矮星系核心和小尺度透镜现象，并展示其在强透镜观测中的有效性。
2026-02-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Symmetron Scalar Fields: Modified Gravity, Dark Matter or Both?
通过里奇标量耦合到引力的标量场既被认为是暗物质的候选者，也被认为是银河系动力学的一种可能的修正引力解释。最近的研究表明，在没有粒子暗物质的情况下，盘星系中重子物质的动力学可以用介导第五种力的介子标量场来解释。引力子提供了一个具体的和原型的场论，在这个场论中，我们可以探索引力的变化在银河系尺度上能发挥多大的作用。在这篇文章中，我们扩展了这些以前的工作，询问是否相同的重子场可以解释星系的重子和透镜质量之间的差异，通过修改重力。我们认为，最小的修改模型的可能性，并发现，这种差异不能完全解释的第五个力，而不扩展该模型的字段内容。相反，我们被推向一个参数空间的制度，其中一个标量场既介导第五种力，又存储足够的能量密度，它还作为暗物质成分对星系的引力势做出贡献，这一制度仍有待充分探索。
2019-04-03 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Vector Fuzzy Dark Matter, Fifth Forces, and Binary Pulsars
我们研究的长期影响，振荡的背景超轻（模糊）宇宙学矢量场的动力学的二元系统，这种影响出现时，该领域和二进制的共振。我们首先考虑场和系统之间的引力相互作用，并用振荡的背景标量场量化主要的差异。如果这样一个领域的能量密度是足够大的，如所需的，如果它应该是所有的暗物质，我们表明，长期的影响可能会产生潜在的可观察到的签名在高精度的到达时间测量的二进制双星。然后，我们分析了长期的影响时，出现的领域是直接耦合到机构的二进制。我们表明，这项研究是特别相关的模型，模糊暗物质介导重子力$B$（或$B-L$，与$L$轻子数），由于恒星的核子量存在于恒星。我们从当前数据中获得的约束条件已经与等效原理的实验室测试具有竞争力（甚至更具约束力）。
2018-07-27 astro-ph.CO hep-ph
Cold dark matter halos in Multi-coupled Dark Energy cosmologies: structural and statistical properties
最近提出的多重耦合暗能量（McDE）方案-其特征是两种不同的冷暗物质（CDM）粒子种类与暗能量标量场具有相反的耦合-在宇宙结构的小尺度动力学中引入了许多新的特征，最明显的是同时存在吸引力和排斥力。这种小尺度的特征有望在非线性宇宙结构上留下可能可观察到的足迹，这可能提供一种直接的方法来测试这种情况。为了揭示这样的足迹，我们已经进行了第一套高分辨率的N体模拟的McDE宇宙学，覆盖耦合范围$|β|\leq 1$。我们发现，对应于第五力弱于标准重力的耦合值，对结构形成的影响是非常温和的，从而显示出一种新型的屏蔽机制的远程标量相互作用。相反，对于第五力可比或强于标准重力的一些影响出现在CDM晕的统计和结构特性。坍塌的结构开始分裂成成对的较小物体，它们在不同的轨道上移动，这提供了违反弱等效原理的直接证据。因此，不同质量的晕的相对丰度被显著修改。对于足够大的耦合值，预期的集群数量被强烈抑制，这可能会缓解目前的紧张局势之间的CMB和集群为基础的宇宙学约束。最后，晕的内部结构也被修改，与一个显着的抑制内过密度，和一个渐进的隔离的两个CDM物种。
2014-03-10 astro-ph.CO
Fifth force constraints from galaxy warps
星系内的信号包含了大量关于基础物理学的信息，包括暗区和引力的性质。虽然到目前为止基本上还没有探索过，但随着即将进行的调查提供有关星系结构和动力学的前所未有的数量和质量数据，这些探测器的重要性将急剧上升。在本文中，我们使用翘曲的恒星盘测试变色龙或变色龙屏蔽的第五力一般出现时，新的领域耦合到物质。我们采取的r波段图像大多晚型星系从美国宇航局斯隆阿特拉斯和开发一个自动化的算法来量化的U形弯曲的程度，他们表现出。然后，我们将翘曲信号作为第五力强度$ΔG/G_N$和范围$λ_C$的函数，以及星系的引力环境和内部特性，包括非高斯不确定性的充分传播。卷积这个第五种力的似然函数与高斯描述天体物理和观测噪声，然后约束$ΔG/G_N$和$λ_C$的马尔可夫链蒙特卡罗，我们发现整体的可能性显着增加（$Δ\log(\mathcal{L}) \simeq 20$）通过添加一个筛选的第五种力与$λ_C \simeq 2$ Mpc，$ΔG/G_N \simeq 0.01$。$Δ\log(\mathcal{L})$随$λ_C$的变化在数量上与第五力场的大小与力的范围的相关性所预期的一样，并且没有屏蔽的类似模型在一般相对论情况下$ΔG=0$的可能性没有增加。虽然这些结果与之前使用星系恒星和气体质量质心之间的偏移对同一模型进行的分析（Desmond et al. 2018）非常一致，但我们警告说，必须彻底研究混淆重子…
2018-09-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
A local resolution of the Hubble tension: The impact of screened fifth forces on the cosmic distance ladder
从局部距离阶梯和宇宙微波背景得出的哈勃常数$H_0$值之间的差异提供了一个诱人的新物理学线索。我们探讨了一个潜在的解决方案，涉及在当地的宇宙，这改变了造父变星的超新星距离校准的第五种力量。特别是，如果造父变星与视差或水脉泽的直接距离测量被屏蔽，但在其他星系中的显着比例没有，忽略其潜在的周期-光度关系之间的差异偏置本地$H_0$测量高。这种差异来自造父变星脉动周期的缩短，以及在第五种力的作用下光度可能增加。我们量化的内部和环境的引力性质的Riess等。距离阶梯星系，以评估其程度的屏蔽下的一系列的现象学模型，并将此信息传播到$H_0$后作为第五力强度的函数。我们认为，在标量-张量引力理论，如变色龙，K-mouflage和Vainshtein，随着最近提出的重子-暗物质相互作用的基础上，筛选模型的研究是由当地的暗物质密度。我们发现，第五个力的强度$\sim5-30\%$，重力可以减轻（虽然没有解决）的$H_0$紧张局势在某些情况下，在敏感性水平的基础上，其他距离阶梯数据的测试可以限制这种强度。虽然我们的分析是探索性的，并根据筛选模型不一定实现完整的理论，我们的研究结果表明，新的物理为基础的本地决议的$H_0$紧张是可能的，补充那些已经知道的预重组时代。
2020-04-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Self-acceleration in scalar-bimetric theories
我们描述标量双度规理论，其中宇宙的动力学由两个独立的度量控制，每个度量都有一个爱因斯坦-希尔伯特项。在这种情况下，宇宙中的重子和暗物质成分与度量耦合，而度量是作为这两种引力度量的函数而构造的。与暗能量模型相反，标量场并不具有一个模拟晚期宇宙学常数的势能。在这些模型中，通过适当地选择重子和暗物质度规的维因分解中出现的耦合函数，可以很容易地在背景水平上得到宇宙膨胀的晚期加速。我们明确地展示了如何协调模型可以被检索与忽略不计的标量动能。这就要求标量耦合函数在加速膨胀时期表现出阶数单位的变化。这反过来又导致有效牛顿常数的阶数单位偏差和第五种力，它与牛顿引力具有相同的阶数，具有特殊的特征。在低红移时，重子和暗物质的自引力被放大，而重子和暗物质之间的引力被减小，甚至变成排斥力。这减缓了宇宙学尺度上重子密度扰动的增长，而暗物质扰动则增强了。在我们的局部环境中，牛顿常数随时间演化的上界需要一种有效的屏蔽机制，既能在小尺度上阻尼第五种力，又能使牛顿常数的局部值与其宇宙学值相一致。这不能通过准静态变色龙机制来实现，并且需要超越准静态机制，并且可能在小规模上使用衍生筛选，例如Kmouflage或Vainshtein筛选。
2018-10-08 astro-ph.CO gr-qc
Cosmology with Equivalence Principle Breaking in the Dark Sector
一个只作用在非重子粒子之间的长程力将与弱等效原理的严重违背相关联。我们探讨这个想法的宇宙学后果，我们标签为ReBEL（daRk打破等价原理）。重子和暗物质分布的高分辨率流体动力学模拟证实了我们以前的发现，一个ReBEL的力量相当的重力约1 Mpc/h的同向运动的尺度上导致大星系的浓度之间的空隙更接近空的，抑制星系际物质吸积到星系在低红移，并产生早期一代的致密暗物质晕。初步分析表明，ReBEL方案与Lyman-Alpha森林的一维功率谱和三维星系自关联函数是一致的。星系和星系系统中重子和DM的偏聚是ReBEL的一个强有力的预言。ReBEL自然地将星系群和星系团中的重子质量分数与系统质量相关联，与最近的测量结果一致。
2010-04-13 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Unveiling dark fifth forces with linear cosmology
本研究针对仅作用于暗物质的暗第五种力，通过线性宇宙学框架分析其背景与扰动演化效应，结合CMB和BAO数据得到迄今最强的力强度约束，并探讨其对哈勃张力等问题的意义。
2025-11-18 astro-ph.CO hep-ph
Reviving quark nuggets as a candidate for dark matter
本文讨论了一种新的机制，在夸克-胶子等离子体相中，重子和反重子的分离可以导致在早期宇宙中形成夸克和反夸克核，而不管夸克-强子相变的顺序。这是由于运动的$Z(3)$畴壁对夸克和反夸克的CP破坏散射造成的。CP破坏在这里是自发的性质，并产生于不同的$Z(3)$真空之间的背景规范场（$A_{0}$）的非平凡的轮廓。我们研究了这种自发CP破坏对重子穿越塌缩的大$Z(3)$畴壁的输运的影响（这可能出现在某些低能尺度的暴胀模型的背景下）。我们的结果表明，这种CP破坏可以导致早期宇宙中重子和反重子的大浓度。由这种交替机制形成的夸克和反夸克块金可以在不违反任何观测约束的情况下，在标准模型内提供可行的暗物质候选者。
2014-05-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The shape of the Chameleon fifth-force on the mass components of galaxy clusters
该研究在变色龙引力框架下推导了星系团多质量组分的变色龙场半解析解，验证后植入MG-MAMPOSSt代码，利用模拟晕证明结合星系成员速度位置与BCG速度弥散数据可约束变色龙模型参数，约束强度对标单质量剖面团的透镜+运动学联合分析。
2024-11-01 astro-ph.CO gr-qc
Galaxy rotation curves in modified gravity models
在这项工作中，我们调查的可能性，星系旋转曲线可以解释的框架内修改后的引力模型，引入汤川项的引力势。我们包括了暗物质，并假设第五力与暗物质和重子的耦合方式不同。我们的目标是使用来自SPARC目录的一组40条星系旋转曲线数据来约束修改后的重力参数$β$和$λ$，即汤川第五力的强度和范围。我们包括重子气体，磁盘和隆起的组件，随着一个NFW晕的暗物质。每个星系的旋转曲线除了两个整体Yukawa参数外，还用三个自由参数建模。我们发现，包括Yukawa长期改善$χ^2$从$680.75$到$536.23$的$655$自由度。作为全球最佳拟合，我们得到的$β= 0.34\pm0.04$和$λ= 5.61\pm0.91$ kpc和暗物质含量平均比没有汤川项小20\%。贝叶斯证据支持NFW配置文件加上汤川项是高于8 $σ$的标准重力参数化。
2019-07-30 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Dark Energy From Fifth Dimensional Brans-Dicke Theory
本文采用诱导物质理论的方法，研究了五维Brans-Dicke理论的宇宙学意义，并提出了解释宇宙加速的理论。在四维超曲面中引入能量-动量张量，将其分为两部分，一部分代表所有的物质（重子物质和暗物质），另一部分包含了第五维标度因子和标量场所产生的所有额外项，我们将其视为暗能量的能量-动量张量。我们还将能量动量守恒方程分解为两个守恒方程，一个是物质守恒方程，另一个是暗能量守恒方程。我们执行此程序的不同情况下，没有相互作用的条款和两个特定的（合适的）相互作用的条款之间的两个部分。假设暗能量状态方程的参数为常数，模型的方程允许幂律解。虽然，非相互作用的情况下不给任何加速宇宙，但相互作用的情况下，既给减速和加速宇宙。在相互作用的情况下，我们解析地给出了模型中某些参数的可接受范围，并进行了数据分析，检验了模型参数值与Union2.1中580 SNe Ia距离模观测数据的一致性。对于其中一种相互作用情况，最佳拟合值表明Brans-Dicke耦合常数（ω）为-7.75，然而，它也给出了暗能量的状态参数（wX）等于-0.67。此外，该模型给出了哈勃和减速参数在目前的H 0 = 69.4（km/s）/Mpc和q 0 = -0.38（在其置信区间内），其中第五维的比例因子随着时间的推移而缩小。
2013-07-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Influence of baryons on spatial distribution of matter: higher order correlation functions
重子物理过程会对宇宙物质分布格局产生不可忽视的影响。采用一系列初始条件相同的高精度模拟数据集进行了计数池（CIC）分析，包括一个N体暗物质实验、一个绝热气体实验和一个耗散过程实验。估计了暗物质和气体的方差和高阶关联函数。结果表明，在小于$1h^{-1}$ Mpc的尺度上，重子物理过程主要影响暗物质的分布。在$0.1h^{-1}$ Mpc尺度下，绝热过程使暗物质的\sim的方差增加了10%，而暗物质的$S_n$仅在几个百分比上轻微偏离纯暗物质。耗散气体运行与绝热运行在暗物质方差上没有太大差异，但呈现出显著不同的暗物质$S_n$参数，在$0.1h^{-1}$ Mpc和$z=0$处使$S_3$增强10%以上。两种流体动力学模拟中气体的分布模式有明显的不同。在$z=0$中，绝热模拟中的$\sim 30%$降低了气体的方差，而在$0.1h^{-1}$ Mpc中，非绝热模拟中的$\sim 60%$降低了气体的方差，在大尺度下衰减较弱，但在$\sim 10h^{-1}$ Mpc中仍然明显。在$< \sim 4h^{-1}$ Mpc尺度下，气体的$S_n$参数有向上的偏置，在绝热模拟中，耗散过程使$\sim 84%$从$z=0$提升到$0.1h^{-1}$ Mpc的$S_3$，而不是中等的$\sim 7%$.我们观察到的气体和暗物质之间的聚集分离可能对模拟星系分布和相关的宇宙学应用具有复杂的意义，…
2012-05-23 astro-ph.CO
Linear perturbations in K-mouflage cosmologies with massive neutrinos
我们提出了一个全面的推导线性微扰方程的不同的物质种类，包括光子，重子，冷暗物质，标量场，无质量和大量的中微子，在存在一个通用的共形耦合。从拉格朗日量开始，我们展示了共形变换如何影响动力学。特别是，我们讨论了如何将一致的标量耦合在玻尔兹曼方程的大质量中微子和随后的流体近似的层次。我们使用最近提出的K-mouflage模型作为一个例子来演示我们的线性扰动方程的数值实现。K-动量是一种新的机制，它抑制了标量耦合引起的物质粒子之间的第五种力，但在线性区域，第五种力不受抑制，并以不同的方式改变不同物质的聚集。我们展示了第五种力对宇宙微波背景辐射、透镜势和物质功率谱的影响，并找到了K-动量参数的范围，其影响可以通过观测看到。我们还发现，标量耦合可以有非平凡的影响，移动的透镜势和密度波动的功率谱的振幅在相反的方向，虽然都探测整体集群的物质。本文可供一般耦合标量场宇宙学研究者或对K-模场模型的宇宙学行为感兴趣者参考。
2015-02-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Realistic Cyclic Magnetic Universe
本文提出了一个完整的基于非线性磁场的循环宇宙学方案。它由重子物质、暗物质、辐射、中微子和宇宙磁场五种流体组成。前四种流体以标准方式处理，第五种流体，磁场，由非线性电动力学描述。自由参数由观测数据（SNIa，CMB，河外磁场等）和简单的理论考虑来拟合。由此产生了一个循环宇宙学模型，它保留了标准大爆炸模型的主要成就，并解决了初始奇点、当前加速度和大撕裂等问题。
2012-09-12 astro-ph.CO physics.gen-ph
Observational Constraints on Early Coupled Quintessence
本研究针对早期耦合精质模型，利用多类宇宙学观测数据约束模型的耦合强度与相互作用停止红移，发现二者存在严格简并且与标度制度起始时间无关。
2024-01-29 astro-ph.CO
Effective Field Theory for a Baryon-Correlated Dark Matter Profile
Tohoku University（东北大学）
本文提出了一种有效场论，通过引入介子来连接物质和暗物质领域，以解释暗物质与物质的紧密相关性，并提供了理论基础。
2026-05-21 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Observations of dark and luminous matter: the radial distribution of satellite galaxies around massive red galaxies
我们研究了在0.28<z<0.40时28，000多个发光红星系（LRG）周围卫星星系的投影径向分布，并在15<r/kpc<700的范围内追踪LRG群的引力势。结果表明，在大半径下，卫星星系数密度分布与投影NFW分布（r_s~270 kpc）吻合较好，而在小半径下，该模型低估了卫星星系数。利用以前测量的恒星光分布的LRGs从深成像堆栈，我们证明，这种小规模的过剩是一致的，一个不可忽略的重子质量的贡献，大质量的集团和集群的引力势。结合NFW+缩放的恒星轮廓提供了一个很好的适合的卫星数密度轮廓从15 kpc到700 kpc。暗物质在r>25 kpc的LRG晕的总质量分布中占主导地位，而重子在较小半径处占质量的50%以上。我们计算了总的暗重子质量比，并表明它是一致的测量从弱透镜的大规模早期型星系为主的环境。最后，我们将样本中的卫星星系分为三个光度箱，并表明所有亮度水平的卫星光剖面在大约25 kpc之外是一致的。在较小的半径，我们发现一个温和的质量分离的证据，越来越多的明亮的卫星接近中央LRG。
2012-04-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
The galaxy formation origin of the lensing is low problem
最近的分析表明，基于$Λ$的CDM模型优化再现大质量星系的集群高估了约30%的引力透镜，所谓的透镜是低的问题。使用最先进的流体动力学模拟，我们表明，这种差异反映了标准的星系晕连接模型的缺点，而不是$Λ$ CDM范式本身的紧张局势。具体地说，这个问题是由于忽略了各种各样的星系形成效应，包括组装偏差，卫星星系相对于暗物质的分离，以及重子对物质分布的影响。所有这些效应都有助于高估引力透镜，当结合起来时，解释了透镜的振幅和尺度依赖性是低的问题。我们的结论是，简单的星系晕连接模型是不足以解释集群和透镜同时，这是至关重要的，采用更复杂的模型，为即将到来的一代大规模的调查。
2023-01-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Macroscopic Dark Matter Detection with Gravitational Wave Experiments
本文推导激光干涉仪中宏观暗物质过境产生的含Shapiro效应的规范不变信号，并指出当前与未来引力波实验可探测短基线信号并约束暗物质-重子第五力。
2023-12-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Galaxy formation in the brane world I: overview and first results
我们进行“全物理”的流体动力学模拟星系形成正常分支Dvali-Gabadadze-Porrati（nDGP）braneworld模型使用新修改版本的{ \sc Arepo}代码和IllustrisTNG星系形成模型。我们模拟了两个nDGP模型（N5和N1），分别代表，弱和中度偏离GR，在盒子的大小$62\,h^{-1}{\rm Mpc}$和$25\,h^{-1}{\rm Mpc}$使用$2\times512^3$暗物质粒子和初始气体细胞。这使我们能够探索，第一次，重子物理学对银河系尺度的braneworld模型的修改引力和预测暗物质晕和星系演化的恒星内容，通过宇宙时间在这些模型。我们发现GR和NDGP模型之间的显着差异的气体，恒星和暗物质的功率谱和关联函数高达$\sim 25$ %的大尺度。与标准宇宙学模型（$Λ$ CDM）中重子效应的影响类似，重子效应可以对整体物质分布的聚集产生重大影响，其符号取决于尺度。通过研究这些模型中修正引力和星系反馈之间的简并性，我们发现这两种对物质聚集的物理效应可以完全分离，从而可以准确预测包含重子效应的物质功率谱，而无需运行流体动力学模拟。根据braneworld模型，我们发现与GR的差异高达$\sim15$ %的星系属性，如恒星晕质量比，星系恒星质量函数，气体分数和恒星形成率密度。第五种力的振幅会因晕内重子的存在而减小，但在$\sim0.1$乘以晕…
2021-06-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Simulations of structure formation in interacting dark energy cosmologies
支持暗能量成分主导宇宙并推动其目前加速膨胀的证据在过去十年的宇宙学观测中逐渐增加。如果这种暗能量是由动态标量场给出的，它也可能与宇宙中的其他物质场直接相互作用，特别是与冷的暗物质。这种相互作用会在宇宙学背景演化和宇宙结构的生长上留下新的特征，比如大质量粒子之间的额外长程第五力，或者暗物质粒子质量随时间的变化。我们在这里回顾了这些新的物理效应在N体代码GADGET-2中的实现，并且我们讨论了一系列高分辨率N体模拟的结果，用于选定的相互作用暗能量模型家族，如Baldi等人所述。[20]。有趣的是，我们发现，与以前的索赔相比，暗物质晕的内部过密度在这些模型中相对于LCDM减少，并始终晕浓度显示出逐渐减少增加耦合。此外，耦合诱导的偏置冷暗物质和重子的超密度，决定了其宇宙学值以下的晕重子分数的减少。这些结果在小尺度上缓解了天体物理观测和LCDM模型预测之间的紧张关系，从而为耦合暗能量模型作为宇宙学常数的替代方案开辟了新的空间。
2009-06-29 astro-ph.CO
Probing the Dark Sector using the Fornax Satellite
本研究通过对类似天炉座的银河系卫星星系开展N体模拟，探究暗区专属长程力引发的弱等效原理破坏的观测特征，约束了暗物质间第五种力的振幅范围。
2025-09-01 astro-ph.CO
Hydrodynamical simulations of coupled and uncoupled quintessence models II: Galaxy clusters
我们使用一系列绝热SPH模拟，在相互作用和非相互作用的经典宇宙学模型的背景下研究星系团（和大星系团）的$z=0$性质。首先，我们研究了群体和集群的平均属性，量化它们在LCDM，非耦合暗能量（\ude）和耦合暗能量（\cde）宇宙学的差异。特别是，我们专注于径向分布的气体密度，温度和压力，我们还研究了如何标准的流体动力学平衡假设在精髓宇宙学。虽然我们能够确认以前的结果重子的分布，我们也发现，主要的差异（与差异高达$20\%$）可以看到在集群的压力分布。然后，我们将注意力转移到单个结构上，将精粹宇宙学中的每个光环映射到它的对应物\LCDM。我们能够确定一系列小的相关性之间的耦合在黑暗的部门和晕自旋，三轴性和维里化比。当看暗物质晕的自旋和维里化时，我们发现第五力场景与\LCDM有一个微弱的（$5\%$）但系统的偏差。
2014-01-21 astro-ph.CO
Supersymmetric chameleons and ultra-local models
超变色龙模型，所有类型的物质属于三个隐蔽的部门，即黑暗，超对称性破缺和物质部门，被证明是动态等效的超本地模型的修改引力。在由暗物质和暗能量组成的暗扇区中，暗能量场和暗物质之间的相互作用范围被限制在极短的范围内，即短于由超对称破缺所设定的逆引力子质量。这实现了暗能量相互作用的变色龙屏蔽的极端版本。另一方面，重子物质部分以达穆尔-波利亚科夫的方式从暗能量中分离出来。这两种机制排除了太阳系中由于超级变色龙场的存在而局部存在的任何引力修正。在更大的尺度上，超级变色龙可以影响结构的生长和暗物质晕的数量。它还可以影响星系的动力学，它引起的第五种力的相互作用可以与牛顿的相互作用具有相同的数量级。
2016-05-19 astro-ph.CO
Eternal vs singular observers in interacting dark energy-dark matter models
相互作用的暗能量-暗物质模型已经在文献中被广泛分析，试图在通常的宇宙学（$Λ$ CDM）模型之外找到新物理的痕迹。这种暗分量之间的耦合通常通过连续性方程中的通量以唯象的方式引入。然而，具有拉格朗日公式的模型也是可能的。后者的一类假设共形/非正式耦合，导致暗物质分量上的第五种力，因此不遵循与其他（重子，辐射和暗能量）物质源相同的测地线。在这里，我们分析了如何从暗物质框架中看到标准物质框架中通常的宇宙学奇点，得出的结论是，通过选择适当的耦合，暗物质观察者将看不到奇点，但没有开始，没有结束的宇宙。通过考虑两个简单的唯象模型，我们表明，这种类型的耦合可以拟合观测数据以及通常的$Λ$ CDM模型。
2022-04-25 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological simulations of a momentum coupling between dark matter and quintessence
本文研究了quintessence场与暗物质间动量耦合对非线性宇宙结构形成的影响，通过N-body模拟发现正耦合会减少小尺度结构、增强大尺度结构，并改变暗物质晕的密度与速度弥散度。
2023-09-08 astro-ph.CO gr-qc
Screening Mechanism and Late-time Cosmology: Role of a Chameleon-Brans-Dicke Scalar Field
研究Brans-Dicke理论中标量场通过类似Chameleon的密度依赖有效质量规避局部测试并驱动晚期宇宙加速，观测数据支持Jordan Frame中存在温和的标量-物质相互作用。
2022-05-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Semi-analytic galaxy formation in coupled dark energy cosmologies
在标准宇宙学模型（$Λ$ CDM）的可能替代方案中，耦合暗能量模型假设暗能量（DE）被视为动态标量场，可能与暗物质（DM）相互作用，产生只有DM粒子才能感受到的“第五种力”。在本文中，我们研究的影响，这些宇宙学的星系人口的统计特性相结合的高分辨率数值模拟与半解析模型（SAM）的星系形成和演化。在参考SAM中实现了新的功能，以便使其在这些宇宙学模拟上自洽地运行和校准。它们包括一个适当的修改的质量温度关系和DM晕的重子分数，由于不同的维里标度和引力偏置，分别。我们的研究结果表明，我们的耦合DE SAM的预测没有显着不同的理论预测与标准SAM应用到参考$Λ$ CDM模拟，这意味着星系的统计特性，这些替代宇宙学模型提供了一个弱探针。另一方面，我们表明，星系的偏差和星系成对的速度分布是敏感的耦合DE模型：这意味着这些探针可能会成功地应用到解纠缠之间的精髓，$f(R)$重力和耦合DE模型。
2015-05-11 astro-ph.CO
Cold Dark Matter Substructures in Early-Type Galaxy Halos
我们目前的初步结果，从“波诺”放大数值模拟的暗物质子结构在大规模的椭圆。两个非常高分辨率的暗物质晕与$M_{\rm vir}=1.2\times 10^{13}$ $M_{\odot}$和$M_{\rm vir}=6.5\times 10^{12}$ $M_{\odot}$和不同的（“暴力”与“静止”）组装历史已被模拟到$z=0$在$Λ$ CDM宇宙学中，共有921，651，914和408，377，544粒子，分别。在维里半径范围内，自结合$M_{\rm sub}>10^6$ $M_{\odot}$子晕的总质量分数在当前时期为15%的暴力主机和16.5%的安静的。在$z=0.7$，这些分数分别增加到19%和33%，因为最近吸积的卫星不太容易被潮汐破坏。在投影中，在距离两个晕中心$R/R_{\rm vir}=0.02$（$\sim 5-10$ kpc）的子结构表面质量密度的平均分数范围从0.6%到$\gtrsim 2$ %，显着高于银河系大小的晕模拟中测得的。具有$M_{\rm sub} < 10^9$ $M_{\odot}$的次晕对预计质量分数的贡献在总量的五分之一和三分之一之间，在静止宿主中发现的份额最小。我们评估重子效应的影响，通过双，低分辨率的流体动力学模拟，包括金属依赖的气体冷却，恒星形成，和延迟辐射冷却计划超新星反馈。重子收缩产生了超等温的总密度分布，并增加了主宿主内部区…
2016-05-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Distinguishing Coupled Dark Matter Dark Energy from Kinematic Phantom Crossing
University of Calcutta（加尔各答大学）；Haldia Government College（哈尔迪亚政府学院）；Indian Institute of Science Education and Research, Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校）；Prabhat Kumar College（普拉巴特库马尔学院）
本研究通过双流体增长方程和多种宇宙学观测数据，证明耦合暗能量-暗物质模型可产生特征性的中微子质量标度及重组时暗物质质量变化，从而区分相互作用驱动的幻影穿越与纯运动学参数化。
2026-09-18 astro-ph.CO gr-qc
Axion Quark Nuggets. Dark Matter and Matter-Antimatter asymmetry: theory, observations and future experiments
我们回顾了一个可测试的，轴子夸克块金（AQN）模型的标准WIMP范式之外。该模型最初是为了解释观察到的黑暗和可见成分之间的相似性，$Ω_{\rm DM}\approx Ω_{\rm visible}$在一个自然的方式，因为这两种类型的物质形成在相同的QCD过渡和成比例的系统，$Λ_{\rm QCD}$相同的维度的基本参数。在这个框架中，重子生成实际上是一个电荷分离（而不是电荷产生）的过程，由于$\cal{CP}$ -奇轴子场的存在，重子生成过程是可操作的，而宇宙的整体重子数仍然为零。块金和反块金是强烈相互作用的，但宏观上很大的物体，具有近似核密度。我们概述了这个框架的几个具体的最近的应用程序。首先，我们讨论了“太阳日冕之谜”时，所谓的纳米耀斑被确定为与日冕中的AQN湮灭事件。其次，我们回顾了一个建议，最近观察到的望远镜阵列的令人困惑的事件是一个结果，在雷暴下的AQN湮灭事件。最后，我们概述了宽带战略，这可能会导致发现AQN诱导的轴子代表的心脏建设。
2021-05-18 astro-ph.CO hep-ph physics.ao-ph
Dark Grand Unification in the Axiverse: Decaying Axion Dark Matter and Spontaneous Baryogenesis
衰变常数接近大统一（GUT）尺度的量子色动力学轴子具有接近neV的超轻质量。然而，我们表明，轴子粒子的质量附近的千电子伏- PeV范围内的大统一体尺度的衰变常数也很好的动机，因为它们自然产生的轴向理论与黑暗的非阿贝尔规范群。我们证明了正确的暗物质丰度可以通过这些模型中的重轴子通过错位机制结合一段时间的早期物质统治从长寿命的黑暗胶球相同的规范组。重的轴子暗物质可能会衰变为两个光子，产生单能量的电磁信号，可以被当前或下一代的天基望远镜探测到。我们计划下一代望远镜的灵敏度，包括$\textit {Athena,}$ AMEGO和e-ASTROGAM，以这种衰变的轴子暗物质。如果暗区包含多个约束规范群，那么观察到的原始重子不对称性也可以通过自发重子生成来实现。我们提出了明确的orbifold建设的黑暗规范群统一与SM在大统一尺度和轴子出现的第五个组件的黑暗规范场与散装陈-西蒙斯条款。
2022-08-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Big Bang Nucleosynthesis Hunts Chameleon Dark Matter
我们研究了大爆炸核合成（BBN）时期$F(R)$引力中的变色龙场暗物质，被称为\textit{scalaron}。通过引入$R^{2}$修正项来解决$F(R)$引力的奇异性问题，我们首次发现，在早期宇宙中，标量子动力学是由$R^{2}$项和变色龙机制共同控制的，这使得标量子物理模型与低能标度修正无关.在可行的$F(R)$暗能量模型，包括$R^{2}$校正，我们的分析表明，标量普遍演变的方式与反弹振荡的低能量修改的后期宇宙加速无关。因此，我们发现在BBN时代的标量质量的一个普遍的约束，反映在约束的耦合强度的$R^2$条款，这原来是更严格的比一个来自第五力实验。然后表明，标量子在BBN时代自然地产生足够小的波动，因此可以避免最新的普朗克2018数据所放置的当前BBN约束，并且还可以具有足够大的灵敏度以被BBN捕获，对轻元素丰度以及重子数密度分数进行更准确的测量。
2020-03-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Update on Coupled Dark Energy and the $H_0$ tension
在这项工作中，我们提供了更新的约束耦合暗能量（CDE）宇宙学与Peekeen-Ratra（PR）的潜力和恒定的耦合强度$β$。这个修改后的引力方案在暗物质粒子之间引入了第五种力，由扮演暗能量角色的标量场介导。暗物质粒子的质量并不保持恒定，而是作为标量场的函数随时间变化。在这里，我们专注于模型的现象学行为，并评估其描述更新的宇宙学数据集，包括普朗克2018宇宙微波背景（CMB）温度，极化和透镜，重子声学振荡，Ia型超新星的万神殿汇编，宇宙计时器的$H(z)$数据，以及红移空间扭曲的能力。我们还研究了这是本地测量的$H_0$从SH 0 ES和强透镜的时间延迟数据从H 0 LICOW合作的参数，控制在黑暗的部门的相互作用的强度的影响。我们发现一个峰对应于耦合$β> 0$和一个潜在的参数$α> 0$，或多或少明显取决于数据集的组合。我们分别显示了每个数据集的影响，并指出，它是特别是CMB透镜的一个数据集，最大的峰值向$Λ$ CDM。然而，当应用基于完整贝叶斯证据的模型选择标准时，由于CDE模型中引入了额外参数，因此在所有情况下仍首选$Λ$ CDM。
2020-06-06 astro-ph.CO
Clarifying the effects of interacting dark energy on linear and nonlinear structure formation processes
我们提出了一个详细的数值研究的影响，宇宙模型具有直接相互作用的暗能量组件，驱动宇宙的加速膨胀和冷暗物质可以对结构形成的线性和非线性阶段。通过一系列无碰撞N体模拟，我们研究了这些宇宙学模型特征的每个不同效应的影响-其中包括第五种力，粒子质量的时间变化和速度依赖的加速度-分别对密度扰动的增长和一系列与线性和非线性宇宙结构相关的可观测量，作为物质功率谱、重子与冷暗物质之间的引力偏差、晕质量函数和晕密度分布。我们应用和比较文献中以前采用的不同数值方法进行分析，并解决Li & Barrow（2010 b）最近在一项类似研究中声称的与Baldi等人（2010）的第一个结果有关的部分差异。我们的研究结果充分证实了Baldi等人（2010）的结论，并表明当暗能量与冷暗物质相互作用的线性和非线性效应被适当地解开时，速度依赖加速度是作用于非线性尺度的主导效应，尤其是降低冷暗物质晕浓度的最重要机制。
2011-01-31 astro-ph.CO gr-qc
Cuckoo's Eggs in Neutron Stars: Can LIGO Hear Chirps from the Dark Sector?
我们详细探讨的可能性，引力波信号从二进制inspirals的影响，一个新的力量，耦合只对暗物质粒子。我们讨论的影响，新的力之间的二元合作伙伴，以及辐射的力载体。我们确定了许多限制任何这样的情况下，最终得出的结论是，由于这样的力量的动力学的二进制inspirals的可观察到的影响是不可能的，如果暗物质是在普通的恒星演化。限制来自于天体必须能够在足够小的半径上收集和束缚足够数量的暗物质粒子，来自于这样收集的粒子在另一颗中子星存在的情况下仍然束缚在中子星上的要求，以及来自于理论允许老的中子星存在并保留它们的电荷的要求。因此，我们表明，任何偏离广义相对论的预测中观察到的双吸气必须是由于吸气对象本身的材料特性，如潮汐变形，真正的第五力耦合到重子，或非标准的生产机制的暗物质核心的中子星。后一种可能的情况包括在奇异的中子衰变中产生暗物质，或者在早期宇宙中形成致密的暗物质物体，这些物体后来成为恒星形成的种子或被恒星捕获。
2018-12-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Cosmological stasis and the coupled dark sector of the Dark Dimension
University of California, Irvine（加州大学尔湾分校）
研究暗物质与暗能量耦合模型中的宇宙学停滞，证明停滞条件与参数空间排除，并应用于暗维度场景。
2026-10-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Status of Single Scalar Field Dark Energy
University of Oxford（牛津大学）；Waterloo Centre for Astrophysics, University of Waterloo（滑铁卢大学天体物理中心）；Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo（滑铁卢大学物理与天文系）；CIEMAT（西班牙能源、交通和数字议程部下属中央技术研究中心）
基于近期宇宙学测量，在有效场论框架下评估单标量场暗能量模型观测状况，研究其能否解释宇宙加速膨胀，比较模型预测与多种观测数据，指出其可行性取决于低红移增长测量及引力屏蔽理解。
2026-11-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on Coupled Dark Energy in the DESI Era
Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）；Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg（海德堡大学）；New York University Abu Dhabi（阿布扎比纽约大学）
本文研究了在DESI时代耦合暗能量模型的可行性，利用多种天文数据评估了耦合参数β的影响，发现β在0.03附近存在峰值，排除了无耦合情景，且模型能解释暗能量穿越虚粒子阈值。
2026-08-07 astro-ph.CO
Bound Dark Energy: a particle's origin of dark energy
本文提出束缚暗能量（BDE）模型，从暗SU(3)规范群的最轻介子场出发，通过逆幂律势解释暗能量动力学，无自由参数，显著改善BAO拟合，统一粒子物理与宇宙学。
2025-03-24 astro-ph.CO
Bound dark energy: Particle origin of dark energy with DESI BAO and DES supernova data
提出暗SU(3)介子场起源的无暗能量自由参数BDE模型，结合DESI BAO、CMB与DES第五年SN Ia数据，显著改善BAO拟合并给出动力学暗能量参数。
2025-07-25 astro-ph.CO
Direct multi-model dark-matter search with gravitational-wave interferometers using data from the first part of the fourth LIGO-Virgo-KAGRA observing run
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；LIGO Hanford Observatory（LIGO汉福德观测站）；Università di Salerno（萨莱诺大学）；INFN, Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所，那不勒斯分部）；University of Warwick（华威大学）；OzGrav, School of Physics & Astronomy, Monash University（莫纳什大学物理与天文学院 OzGrav）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；University of Wisconsin-Milwaukee（威斯康星大学密尔沃基分校）；LIGO Laboratory, California Institute of Technology（加州理工学院 LIGO 实验室）；Louisiana State University（路易斯安那州立大学）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
利用引力波干涉仪对三种暗物质模型进行多模型直接探测，设定了最严格的上限，展示了引力波探测在暗物质研究中的重要性。
2026-09-24 astro-ph.CO gr-qc
