Cosmic expansion history from SNe Ia data via information field theory -- the charm code
我们提出的魅力（宇宙历史不可知论重建方法），一种新的推理算法，重建编码在哈勃参数$H(z)$从超新星Ia数据的宇宙膨胀历史。该方法的新颖之处在于信息场论的使用，统计场论，是非常适合的最佳信号恢复算法的建设。魅力算法非参数化地推断出$s(a)=\ln(ρ(a)/ρ_{\mathrm{crit}0})$，即确定$H(z)$的密度演化，而不假设$ρ(a)$的解析形式，而仅假设其具有比例因子$a=(1+z)^{-1}$的平滑性。从数据中恢复信号$s(a)$的推理问题是制定在一个完全贝叶斯的方式。详细地说，我们将信号重写为背景宇宙学和扰动的总和。这使我们能够确定的最大后验估计的信号的迭代维纳滤波器的方法。应用魅力的Union 2.1超新星编译，我们已经恢复了宇宙膨胀的历史，是完全兼容的标准$Λ$ CDM宇宙膨胀的历史与普朗克任务的结果一致的参数值。
2016-12-19 astro-ph.CO
Detecting massive black hole binaries and unveiling their cosmic history with gravitational wave observations
基于空间的引力波天文学将为宇宙打开一扇全新的窗户，大质量的黑洞双星预计将成为这一即将到来的阶段的主要演员。新引力波观测站是一个空间干涉仪建议，它源自以前的激光干涉仪空间天线概念。我们在这里描述它的能力，观察大规模的黑洞双星在整个宇宙中，测量其相关参数（质量，自旋，距离观察者），以高精度。探测到的系统的统计特性可以用来限制大质量黑洞的宇宙历史，提供对微弱，高红移宇宙的深刻见解。
2012-09-20 astro-ph.CO
Measuring the History of Cosmic Reionization using the 21-cm PDF from Simulations
21 cm PDF（即，像素亮度温度的分布）预期在再电离期间是高度非高斯的，并且提供关于密度和电离的分布的重要信息。我们测量的21厘米PDF作为红移的函数在一个大的宇宙再电离模拟，并提出了一个简单的经验拟合。由模拟PDF的指导下，我们进行了极大似然分析的能力，即将进行的实验，以测量的形状的21厘米PDF，并从它的宇宙再电离的历史。在最强的假设下，我们发现即将进行的实验可以测量再电离的中期到后期阶段的再电离历史，精度为1-10%。在一个更灵活的方法，允许在每个红移四个自由参数，类似的精度需要较低的噪音水平的第二代21厘米的实验。
2009-07-20 astro-ph.CO
Testing $Λ$CDM with ANN-Reconstructed Expansion History from Cosmic Chronometers
Faculty of Symbiotic Systems Science, Fukushima University（共生系统科学学院，福岛大学）
本文提出基于ANN的非参数方法重构晚期宇宙膨胀，利用最新宇宙钟数据重建Hubble参数，验证了该方法在ΛCDM模型预测内的可靠性。
2026-10-02 astro-ph.CO
Effects of cosmological parameters and star formation models on the cosmic star formation history in LambdaCDM cosmological simulations
利用基于冷暗物质（CDM）模型的宇宙学光滑粒子流体动力学（SPH）模拟，研究了宇宙学参数和恒星形成（SF）模型的变化对宇宙SF历史的影响.我们在1-sigma误差范围内改变宇宙学参数，从WMAP最佳拟合参数，并发现宇宙学参数的这种变化主要影响宇宙SF历史的振幅。在高红移（以下简称高z），恒星形成率（SFR）是敏感的宇宙学参数，控制小尺度功率的原始功率谱，而宇宙物质的内容变得重要，在较低的红移。我们还测试了两个新的SF模型：1）基于Schaye & Dalla Vecchia（2008）工作的“压力”模型，以及2）基于Blitz & Rosolowsky（2006）工作的考虑分子氢形成效应的“闪电”模型。与以往的传统SF模型相比，压力模型降低了低密度区域的SFR，并显示出更好的协议与肯尼卡特-施密特定律的观测。这个模型也抑制了早期恒星的形成，并将宇宙SF历史的峰值向较低的红移移动，这与最近对宇宙SFR密度的观测估计更加一致。新SF模型的模拟还预测了高z星系中较低的全球恒星质量密度，较大的低质量星系群和较高的气体分数。我们的研究结果表明，有空间留在模型的不确定性，以调和宇宙SF的历史和恒星质量密度的理论和观测之间的差异。尽管如此，我们的模拟仍然预测了比大多数观测估计更高的恒星质量密度。
2010-05-14 astro-ph.CO
The Cosmic History of Black Hole Growth from Deep Multiwavelength Surveys
在过去的几年里，人们在理解超大质量黑洞如何形成和成长方面取得了重大进展。在本文中，我们首先回顾了活动星系核（AGN）的光谱特征，从射电到硬X射线波长。然后，我们描述了最常用的方法来找到这些来源，包括光学/紫外线，无线电，红外线和X射线发射和光学发射线。然后，我们描述的主要观测特性的模糊和未模糊AGN人口。最后，我们总结了黑洞吸积的宇宙历史，即，在宇宙历史上，超大质量黑洞获得了大部分质量。最后，我们总结了开放性问题，并描述了计划和未来的天文台，这将有助于回答这些问题。
2011-12-01 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
Cosmic recombination history in light of EDGES measurements of the cosmic dawn 21-cm signal
最近对来自宇宙黎明的全球21厘米信号的EDGES测量表明，星系间介质（IGM）的动力学温度可能比其预期值低得多。较冷的IGM直接影响宇宙黎明和黑暗时期的氢复合，提高了复合率。在这里，我们研究和量化，更冷的IGM方案的背景下，宇宙的重组历史的DM重子相互作用模型，这是广泛用于解释的深度的EDGES 21厘米信号的影响。我们发现，在一般情况下，氢电离分数得到抑制在黑暗时代和宇宙黎明和抑制逐渐增加，在较低的红移，直到X射线加热turnon.However，电离分数的准确估计需要知识的IGM的整个热历史，从时代的热退耦的氢气和宇宙黎明的CMBR。这是可能的，两个单独的方案，预测非常相似的HI差异温度在宇宙黎明期间，并与EDGES 21厘米信号一致，可能有非常不同的IGM温度在黑暗时代。在这两种情况下的电离分数的演变是完全不同的。这使得我们无法单独使用EDGES 21 cm信号准确计算宇宙黎明期间的电离分数。我们发现，在红移$z \sim 17 $的标准方案中，电离分数的变化可能是$\sim 0 \%$到$\sim 36 \%$之间的任何变化。这种不确定性可能会减少，如果测量HI 21厘米差分温度在多个红移同时使用。
2020-09-03 astro-ph.CO
Measuring the History of Cosmic Reionization using the 21-cm Difference PDF
在宇宙再电离过程中，21厘米的亮度波动是高度非高斯的，互补的统计数据可以从像素亮度温度的分布中提取出来，而这些温度是不能从21厘米的功率谱中得到的。一个这样的统计量是21厘米差异PDF，两点之间的21厘米亮度温度差异的概率分布函数，作为点之间距离的函数。从模拟中提取的21厘米差分PDF的指导下，我们进行了极大似然分析模拟观测数据，并分析了目前和未来的低频无线电阵列实验的能力，以估计的形状的21厘米差分PDF，并测量宇宙再电离的历史。我们发现，一年的数据与实验，如默奇森宽场阵列应该足以探测大尺度在中期到后期阶段的再电离，而第二代实验应该产生详细的测量范围广泛的尺度在大部分的再电离时代。
2012-09-25 astro-ph.CO
The WiggleZ Dark Energy Survey: measuring the cosmic expansion history using the Alcock-Paczynski test and distant supernovae
天文观测表明，今天的宇宙是由未知物理来源的暗能量主导的。在许多模型中最值得注意的结果之一是，暗能量应该会导致宇宙加速膨胀：但膨胀率作为时间的函数已被证明非常难以直接测量。我们提出了一个新的宇宙膨胀的历史相结合的遥远的超新星观测与WiggleZ暗能量调查中的大规模星系集群的几何分析，使用Alcock Paczynski测试来测量标准球的失真。我们的结果构成了哈勃膨胀率作为时间函数的鲁棒和非参数测量，我们在红移范围0.1 < z < 0.9内的四个箱中以10-15%的精度测量。我们证明了宇宙膨胀正在加速，以一种独立于宇宙模型参数化的方式（尽管在我们的数据分析中假设宇宙是均匀的）。此外，我们发现这种膨胀历史与宇宙学常数暗能量是一致的。
2011-08-12 astro-ph.CO
The Cosmic Expansion History from Line-Intensity Mapping
University of Barcelona（巴塞罗那大学）；Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)（加泰罗尼亚空间研究学院）；University of Toronto（多伦多大学）；Ben-Gurion University（本-古里安大学）
利用线强度测绘技术，通过测量BAO尺度来约束宇宙膨胀率，以解决哈勃张力并测试暗物质、暗能量和引力理论。
2026-01-19 astro-ph.CO
The End of Cosmic Growth
大尺度结构的生长是引力与宇宙加速度的较量。我们调查宇宙增长的未来行为在广义相对论（GR）和修改后的重力在长时间的加速，推导出解析渐近行为，并显示，重力一般失去和增长结束。我们还注意到，从停止增长的角度来看，“为什么是现在”的问题同样引人注目。对于GR内部的许多模型，重力增长指数$γ$今天也显示为过去的恒定行为与未来的更高渐近值之间的独特时间。有趣的是，虽然$f(R)$模型在这方面与今天和最近的GR有很大的不同，但它们的增长指数在渐近未来和过去是相同的。
2018-12-21 astro-ph.CO
From Gas to Stars Over Cosmic Time
从130亿年前第一颗恒星形成到现在，恒星的形成有着一个意想不到的动态历史。起初，恒星形成率密度急剧增加，在100亿年前达到峰值，是现在的十倍以上。对恒星形成初期的观测仍然很困难，也没有很好的限制。理论模型很难预测这段历史，因为很难跟踪恒星辐射和超新星爆炸产生的能量反馈到气体中，从而形成更多的恒星。使用下一代仪器从地面和太空进行的观测应该可以揭示宇宙中恒星形成的完整历史，而模拟似乎可以准确预测观测到的历史。
2013-05-05 astro-ph.CO
Impact of reionization history on constraining primordial gravitational waves in future all-sky cosmic microwave background experiments
本文研究了再电离历史不确定性对全天CMB偏振实验限制原初引力波的影响，发现利用大尺度E模功率谱可排除导致偏差的再电离场景，从而确保PGW限制的稳健性。
2024-12-25 astro-ph.CO
Developments in Cosmic Growth and Gravitation
对大尺度结构的宇宙调查已经对数亿个星系进行了成像，并绘制了超过一百万个星系的三维位置。未来几年开始的调查将使这些数字增加十倍以上。与此同时，在宇宙尺度上提取关于暗能量、暗物质、中微子和引力的信息方面取得了很大进展，亚太地区的机构开展了许多重要工作。
2019-04-23 astro-ph.CO
Stellar black holes: cosmic history and feedback at the dawn of the universe
从当前大质量恒星演化的理论模型、近远宇宙致密恒星残骸的多次观测以及宇宙化学演化等方面，推断出恒星黑洞形成速率的重要历史宇宙演化。恒星黑洞的平均质量、黑洞/中子星的比例以及黑洞高质量X射线双星（BH-HMXB）/孤立黑洞的比例都随红移而增加。第一代恒星爆发星系中大量BH-HMXB的能量反馈在大多数宇宙再电离时代的宇宙学模型中被忽略了。来自BH-HMXB的强大辐射、喷流和风加热了大体积空间的星系际介质，并使其电离，直到AGN接管。结论是恒星黑洞在高红移时限制了最暗星系的性质。我在这里介绍恒星黑洞历史性宇宙演化的理论和观测依据。关于它们的宇宙影响的详细计算在其他地方提供（Mirabel，Dijkstra，Laurent，Loeb，Pritchard，2011）。
2010-12-22 astro-ph.CO
Effect of halo bias and Lyman Limit Systems on the history of cosmic reionization
我们扩展了Furlanetto等人（2004）现有的再电离分析模型，以包括再电离源的偏置和莱曼极限系统的额外吸收。通过构造，我们的模型与观测到的z<8时星系光度函数的演化和观测到的z<6时Ly-α森林的演化是一致的。我们还发现，对于我们认为合理的相对逃逸分数的大范围的值，这是一致的，从较低的红移的相对逃逸分数的观测约束，我们的再电离模型是一致的WMAP约束的汤普森光学深度和SPT和EDGES约束的持续时间的再电离。因此，我们得出结论，有可能开发出与所有现有观测约束一致的物理上现实的再电离模型。
2012-12-06 astro-ph.CO
Cosmic History of Chameleonic Dark Matter in $F(R)$ Gravity
通过构造宇宙环境的时间演化，研究了$F(R)$引力中标量子的宇宙历史，并基于变色龙机制讨论了早期和现代宇宙中的变色龙暗物质.然后我们发现标量子可以是一种暗物质。我们还提出了一个有趣的可能性，$F(R)$重力可以解决的巧合问题。
2017-12-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Reconstructing the Cosmic Expansion History with a Monotonicity Prior
宇宙膨胀的历史，由哈勃参数映射为红移的函数，提供了最直接的探测暗能量状态方程。确定不同红移下哈勃参数的一种方法是从本质上区分宇宙年龄或距离与红移的关系，这可能会导致观测数据产生很大的数值误差。以哈勃参数随红移单调增加的情形作为合理的先验，我们提出在一系列红移处重建哈勃参数时，要加强单调性。与模拟Ia型超新星（SN Ia）数据的测试表明，单调性先验并没有引入显着的偏差，哈勃参数的误差大大减少相比，在每个红移与平坦的先验确定。来自真实超新星Ia数据的结果与基于被动演化星系年龄的结果吻合良好。虽然从超新星Ia距离重建的哈勃参数不一定比距离本身提供更多的信息，但它提供了一种方便的方法来与其他方法的约束进行比较。此外，单调性先验预计将有助于在多个红移处测量哈勃参数的其他探测器（例如，重子声学振荡），它可以推广到其他宇宙学量，是合理的单调与红移。
2018-03-13 astro-ph.CO
The enrichment history of cosmic metals
我们使用一套宇宙学，流体动力学模拟来研究宇宙的化学富集历史。具体来说，我们追溯了金属的起源，以调查各种气相何时富集以及晕质量。我们发现，金属的年龄随着它们最终所处气体的密度而急剧下降。至少有一半的金属存在于红移为零（2）的弥散星系际介质（IGM）中，是从红移为二（3）以上的星系中喷射出来的。最后含有金属的晕的质量随着气体密度的增加而迅速增加。超过一半的星系际金属是由总质量小于1e11太阳质量和恒星质量小于1e9太阳质量的晕喷出的。在IGM较热的部分，有助于富集的晕质量范围较宽。通过结合“何时”和“由什么”方面的富集历史，我们表明，金属居住在较低密度的气体通常喷出较早，质量较低的晕。
2010-07-06 astro-ph.CO
Cosmological constraints from a joint analysis of cosmic growth and expansion
结合对宇宙膨胀历史和宇宙结构增长率的测量是区分不同宇宙学框架和检验引力的关键。最近，Linder（2017）提出了一个新的图来研究这两个量的联合演化轨迹。在这封信中，我们收集了最新的宇宙增长和膨胀率数据集，以提供该图上最先进的观测约束。通过对这两个探测器进行联合统计分析，我们测试了标准的$Λ$ CDM模型，证实了普朗克任务的宇宙微波背景预测和低红移（$z<2$）的宇宙生长测量之间存在轻微的紧张关系。然后，我们测试替代模型允许一个单一的宇宙学参数的变化在同一时间。特别是，我们发现一个更大的增长指数比广义相对论（$γ=0.65^{+0.05}_{-0.04}$）预测的。然而，总中微子质量为$0.26\pm0.10$ eV的标准模型也提供了对当前数据的类似准确描述。通过模拟与下一代暗能量任务预测相一致的额外数据集，我们表明$z>1$的增长率约束对于区分替代模型至关重要。
2017-07-24 astro-ph.CO
Cosmic star formation history revealed by the AKARI, & Spatially-resolved spectroscopy of an E+A (Post-starburst) system
我们揭示了宇宙恒星形成的历史掩盖尘埃使用深红外观测与AKARI。AKARI卫星在中红外波长（2.4，3.2，4.1，7，9，11，15，18和24 μ m）的连续滤波器覆盖使我们能够估计restframe 8 μ m和12 μ m的光度，而无需使用基于SED拟合的大的外推，这是以前工作中最大的不确定性。我们发现，根据AKARI NEP深度数据构建的8 μ m（0.38<z<2.2），12 μ m（0.15<z<1.16）和全红外（TIR）光度函数（LF）（0.2<z<1.6）显示出向更高红移的连续和强烈的演化。根据宇宙红外光度密度（Omega_IR），我们发现在z<1.2时与以前的工作有很好的一致性，Omega_IR的近似值为（1+z）^[4.4 +-1.0]。当我们分开LIRGs和ULIRGs对Omega_IR的贡献时，我们发现更多的IR光源在更高的红移处变得越来越重要。我们发现ULIRG（LIRG）的贡献从z=0.35到z=1.4增加了10倍（1.8）。
2009-12-30 astro-ph.CO
Cosmology with hybrid expansion law: scalar field reconstruction of cosmic history and observational constraints
在本文中，我们考虑一个简单的形式的宇宙膨胀历史称为混合膨胀律-一个产品的幂律和指数型函数。这种构造模仿了幂律和德西特宇宙学的特殊情况，但也提供了从减速到宇宙加速的过渡的优雅描述。我们指出了所考虑的宇宙历史的Brans-Dicke实现。我们构造了quintessence，phantom和tachyon场的势，这些势可以产生广义相对论中的混合展开定律。我们研究了观测约束的模型与混合膨胀律适用于晚时间加速以及早期宇宙的核合成。
2014-01-12 astro-ph.CO gr-qc
Model Independent Tests of Cosmic Growth vs Expansion
我们使用高斯过程映射宇宙的膨胀历史，在一个独立的方式从联盟2.1超新星数据，然后应用这些重建的结果来解决的增长历史。通过比较BOSS和WiggleZ的大尺度结构数据，我们研究是否增长是完全由膨胀决定的，与测得的重力增长指数测试重力，而不假设一个模型的暗能量。进一步的模型独立的分析寻找红移依赖的偏差的增长从广义相对论解决方案，而不假设的增长指数的形式。这两种方法都给出了与广义相对论一致的结果。
2013-01-30 astro-ph.CO
The simplest model of galaxy formation I: A formation history model of galaxy stellar mass growth
我们引入一个简单的模型，自洽地连接星系的生长，其主机暗物质晕的形成历史。我们的模型由两个简单的函数定义：“重子生长函数”，它控制着新的重子物质可用于恒星形成的速率;“物理函数”，它控制着这种物质转化为恒星的效率。使用简单的，唯象动机的形式只依赖于一个单一的晕属性的功能，我们证明了该模型的能力，再现z = 0的红色和蓝色恒星质量的功能。此外，通过增加红移作为第二个输入变量的物理函数，我们表明，全球恒星质量函数的再现到z = 3的改善。最后，我们讨论了我们的新模型的一般效用，强调其有用性，创造模拟星系样本，有一些关键的优势，比其他技术产生的。
2013-09-04 astro-ph.CO
Cosmic Growth and Expansion Conjoined
膨胀历史和增长历史的宇宙学测量已经成熟，两者一起提供了对广义相对论的重要检验。我们认为他们的联合进化轨迹，这表明，在区分宇宙学相对于考虑他们单独或孤立的红移的优势。特别是，联合比较放松了形状退化，这使得$fσ_8(z)$曲线难以与整体增长幅度分开。联合方法进一步帮助可视化哪些红移范围的组合提供最清晰的区分。我们研究了标准的暗能量宇宙学，修正的引力，和“口吃”的增长，每一个都显示出不同的签名。
2016-10-17 astro-ph.CO
Cosmic Star Formation History
在过去的二十年里，来自多波长成像和光谱调查的大量数据彻底改变了我们对星系形成和演化的看法。在这里，我们回顾了一系列的补充技术和理论工具，使天文学家绘制的宇宙历史的恒星形成，重元素的生产，和再电离的宇宙从宇宙的“黑暗时代”到现在的时代。一个一致的图像正在出现，即恒星形成率密度在大爆炸后约3.5 Gyr达到峰值，z约为1.9，并在稍后时间呈指数下降，e折叠时间尺度为3.9 Gyr。今天观测到的恒星质量有一半是在红移z = 1.3之前形成的。大约25%在宇宙恒星形成率密度达到峰值之前形成，另外25%在z = 0.7之后形成。今天只有不到1%的恒星是在再电离时期形成的。在一个普遍的初始质量函数的假设下，在任何时期推断出的全球恒星质量密度与所有先前恒星形成活动的时间积分相当匹配。恒星形成和中心黑洞吸积的共动率遵循类似的上升和下降，为黑洞和它们的宿主星系的共同进化提供了证据。宇宙的平均金属丰度在z = 6时上升到大约0.001太阳，大爆炸后的一个Gyr，似乎伴随着每个重子产生不到10个氢莱曼连续谱光子，这是宇宙学再电离的一个相当紧张的预算。
2014-06-13 astro-ph.CO
New constraints on the linear growth rate using cosmic voids in the SDSS DR12 datasets
我们提出了一个新的分析推断宇宙结构的增长率测量周围的空隙，使用LOWZ和CMASS样品在SDSS的第十二次数据发布（DR12）。使用一个简单的多极分析，我们恢复一个值符合$Λ$ CDM的推断线性增长率归一化的线性偏差：$β$参数。这在模拟星表和数据中都是正确的，其中我们发现LOWZ样本的$β=0.33\pm0.06$和CMASS样本的$β=0.36\pm0.05$。这项工作表明，我们可以预期的红移空间扭曲周围的空隙，以提供公正和准确的限制增长率，补充星系聚类，使用简单的线性建模。
2019-03-13 astro-ph.CO
A novel method for unbiased measurements of growth with cosmic shear
我提出了一种新的技术，通过弱透镜宇宙剪切的功率谱测量宇宙结构的生长。它是基于一个模板拟合的方法，其中红移依赖的幅度透镜调制一个固定的模板功率谱。这种振幅被提升为自由参数，并与层析宇宙剪切数据拟合，读取$D(z)\,σ_8\,Ω_{{\rm m},0}=:Ωσ_8(z)$，其中$D(z)$是生长因子，$σ_8$是物质功率谱的总振幅的代理，而$Ω_{{\rm m},0}$是当今物质丰度。我表明，这种方法是能够正确地重建$Ωσ_8$在整个红移的百分比水平，从而使我们能够通过观察离散示踪剂无偏地测量结构的增长。此外，我只使用线性尺度上的测量。该方法是高度互补的测量的偏差和增长，$bσ_8(z)$和$fσ_8(z)$，从星系聚类分析。我还证明了该方法是强大的对模板中的宇宙学参数的不正确的选择，由于包含一个Alcock Paczyovski参数。
2022-06-07 astro-ph.CO
Dark Matter properties through cosmic history
利用宇宙微波背景测量数据，辅以重子声学振荡数据和哈勃空间望远镜重点项目数据，首次对宇宙历史中的暗物质应力-能量演化进行了检验。我们限制DM状态方程（EoS）在8个红移箱，和它的声速和（剪切）粘度在9个红移箱，发现没有令人信服的证据，非$Λ$ CDM值在任何红移箱。尽管这个扩大的参数空间，声速和粘度的约束相对较好地在后期（由于包括CMB透镜），而EoS是最强烈的约束周围重组。这些结果第一次限制了DM在背景和微扰水平上跨越各个宇宙学时代所需的“冷”水平。我们发现，同时允许时间依赖性的EoS和声速参数的后移重组前的DM丰度到一个更高的值，同时保持目前的DM丰度类似的$Λ$ CDM值。与$Λ$ CDM相比，这改变了当今哈勃常数的后验，表明具有时间依赖参数的DM非常适合于探索$Λ$ CDM模型内持续紧张局势的可能解决方案。我们使用相同的数据集与我们以前的研究进行了详细的比较，包括消失的声速和粘度，以解释这些变化背后的物理机制。
2021-09-08 astro-ph.CO
Model Independent Dark Matter Properties from Cosmic Growth
针对暗物质本质未知的问题，提出模型无关方法，通过红移空间畸变和本动速度等宇宙增长测量，在 $z=[0,4]$ 的四个独立红移区间内对暗物质偏离标准模型的性质实现 $3-14\%$ 级别的约束。
2023-11-28 astro-ph.CO
Revealing the Cosmic History with Gravitational Waves
宇宙微波背景的特征提供了间接的证据，表明早期宇宙中热辐射占主导地位的时期之前是一个暴胀膨胀时期。在这里，我们将展示如何测量的随机引力波背景可以揭示宇宙的历史和物理条件，在膨胀，随后的预加热和再加热，以及热大爆炸时代的开始。标准模型的一个特别有动机和预测性的最小扩展就是一个例子，众所周知，标准模型为粒子物理学提供了一个完整的模型--直到普朗克尺度，为宇宙学提供了一个完整的模型--回到暴胀。
2022-09-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Lessons from cosmic history: The case for a linear star formation -- H2 relation
观测表明，星系中恒星的形成与分子氢的丰度密切相关。然而，从第一原理建模这种经验关系证明是具有挑战性的，并且关于其属性的许多问题仍然是开放的。例如，该关系的确切函数形式仍然存在争议，并且也不知道它是否适用于z>4，其中CO观测稀疏。在这里，我们分析了如何形成的恒星-气体关系的形状影响宇宙恒星形成的历史和全球星系的属性使用的分析模型，遵循星系的平均演化在整个宇宙时间的暗物质晕。我们发现，在附近星系的研究中发现的~2.5 Gyr的H2耗尽时间的线性关系，结果与目前的观测星系在低和高红移。这些观测包括宇宙星形成率密度的演化、z~4-9紫外光度函数、质量-金属丰度关系的演化、恒星质量与晕质量的关系以及星系的气体-恒星质量比。相比之下，采用高度超线性的恒星形成-气体关系导致的短耗尽时间导致了大的恒星形成率，大量的金属富集（~0.1太阳），以及z~10时的低气体-恒星质量比，与观测结果不符。这些结果可以理解的星系演化的气体流入，流出，和恒星形成的驱动器的金属丰度和气体分数向平衡值，这是由吸积时间的比率，气体耗尽时间的平衡图片。在这幅图中，宇宙对吸积速率的调制是驱动恒星质量、气体质量和星系金属丰度从高红移到今天演化的主要过程。
2013-05-13 astro-ph.CO
Measuring the expansion history of the Universe with cosmic chronometers
本章综述宇宙计时器方法，即通过大质量被动演化星系的差分年龄独立测定 Hubble 参数，并讨论样本选择、最新膨胀历史约束、系统误差处理及未来光谱巡天的百分级精度前景。
2024-12-02 astro-ph.CO
An estimation of the Local growth rate from Cosmicflows-3 peculiar velocities
本文讨论了三种常用的两点星系速度的估计量，记作两点星系速度的$v_{12}$，观测到的两点星系特有速度关联函数的$ψ_1$和$ψ_2$。这些估计测试模拟样本的{ \it Cosmicflows-3}数据集\citep{Tully:2016aa}，来自一个数值宇宙学模拟，也对这个数据集的一些约束实现。在研究中考虑了观测测量误差和宇宙方差。结果是$f σ_8 = 0.43 \left( \pm 0.03 \right)_\mathrm{obs} \left( \pm 0.11 \right)_\mathrm{cosmic}$到$z=0.05$的局部测量，以支持$Λ$ CDM宇宙学。
2019-03-19 astro-ph.CO
Revisiting the Cosmic Star Formation History: Caution on the Uncertainties in Dust Correction and Star Formation Rate Conversion
宇宙星形成率密度（CSFRD）已观测到红移z~10.然而，大多数星系形成的理论模型都低估了z>1时的CSFRD。由于理论模型再现了观测到的光度函数（LF）、光度密度（LD）和恒星质量密度在每个红移，这种不一致并不意味着理论模型应该包含一些缺失的星系形成的未知物理过程。在这里，我们研究这种不一致的紫外线波长的原因，通过使用一个半解析模型的星系形成所产生的星系模拟目录。我们发现，这种不一致性是由于两个观测的不确定性：尘埃遮蔽校正和转换从紫外光度恒星形成率（SFR）。与直接从我们的模拟星表中获得的结果相比，观测研究中使用的遮蔽校正和SFR转换方法分别导致CSFRD的高估~ 0.1-0.3 dex和~ 0.1-0.2 dex。我们提出了新的经验校准灰尘衰减和转换从观察到的紫外线LF和LD到CSFRD。
2013-01-09 astro-ph.CO
Constraining Halo Occupation Distribution and Cosmic Growth Rate using Multipole Power Spectrum
本文提出了一种利用星系功率谱P_l（k）多极分量测量晕占据分布（HOD）和宇宙生长率的新方法。卫星星系随机运动引起的非线性红移空间畸变，上帝的手指，产生高l多极各向异性的星系团，如十六极（l=4）和四十六极（l=6），这是敏感的卫星星系的分数和速度色散。通过对发光红星系（LRGs）的HOD模拟，我们发现输入HOD参数可以从P_l（k）中成功地再现出来，并且高l多极信息有助于打破HOD参数间的简并性。我们还表明，宇宙的增长率以及卫星的分数和速度分散的测量显着改善，通过添加高-l多极的小尺度信息。
2014-02-28 astro-ph.CO
Cosmic Chronometers: Constraining the Equation of State of Dark Energy. I: H(z) Measurements
我们提出了新的测定宇宙膨胀的历史，从红色信封星系。为此，我们用LRIS光谱仪获得了24个星系团中红移范围为0.2 < z < 1.0的高质量光谱。我们用SPICES和VVDS调查的高质量、公开可用的档案光谱补充了这些凯克光谱。我们改进了Simon等人（2005）以前的膨胀历史测量，提供了两个新的膨胀历史测定：在z = 0.5时H（z）= 97 +- 62 km/sec/Mpc，在z = 0.8时H（z）= 90 +- 40 km/sec/Mpc。我们讨论的不确定性，在膨胀历史的确定所产生的合成恒星人口模型的不确定性。然后，我们使用这些新的测量与宇宙微波背景（CMB）的测量来约束宇宙学参数，特别强调暗能量参数和曲率的约束。特别地，我们通过限制由w 0和wa参数化的暗能量状态方程并允许任意曲率来证明直接H（z）测量的有用性。此外，我们还限制，仅使用CMB和H（z）数据，相对论自由度的数量为4 +- 0.5，它们的总质量为< 0.2 eV，都在1-sigma。
2009-07-18 astro-ph.CO
Witnessing the reionization history using Cosmic Microwave Background observation from Planck
我们使用普朗克2015年宇宙微波背景（CMB）温度和偏振各向异性观测数据来约束再电离的历史。我们还使用事先约束的红移$\sim7-8$从莱曼- $α$发射观测的再电离历史。以不同红移处的自由电子分数为自由参数，用多项式构造了完整的再电离历史。我们的结构提供了一个非常灵活的框架，以寻找历史的再电离作为一个函数的红移。我们提出了一个保守的和乐观的再电离的约束，分类的灵活性的模型和数据集用于约束他们，我们报告说，CMB数据稍微有利于延长再电离的历史。在这两种情况下，我们发现光学深度的平均值（$\approx0.09$和$0.1$）大于我们发现在标准的阶梯状再电离历史（$0.079\pm0.017$）。同时我们还发现，在乐观约束条件下，当红移大于15时，在95.4%的置信限下，自由电子分数的最大值为$\sim0.25$.
2017-12-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Testing generic predictions of dark energy
通过测量宇宙学距离对宇宙膨胀历史的约束，可以预测大尺度结构的生长。由于这些预测依赖于关于暗能量演化和空间曲率的假设，它们可以用来测试一般类别的暗能量模型，通过比较这些模型的预测与直接测量的增长历史。我目前的距离测量预测的增长历史的暗能量模型，包括一个宇宙学常数和精髓。虽然依赖于时间的暗能量状态方程显著削弱了从测量距离对生长的预测，但对于quintessence来说，生长演化有一个通用的限制，可以用来伪造整个quintessence模型。理解广义相对论背景下暗能量模型允许的增长范围是区分暗能量和修正引力的关键一步。
2010-05-20 astro-ph.CO
The Dark Matter equation of state through cosmic history
冷暗物质（CDM）是当前和谐宇宙学模型的重要组成部分。它有一个消失的状态方程（EoS），它的能量密度与宇宙体积的倒数成比例，因此可以用一个单一的数字来描述，即它目前的丰度。我们测试的逆宇宙体积定律的暗物质（DM），允许其EoS独立变化的范围内$z=10^5$和$z=0$的8个红移箱。我们使用普朗克卫星最新的宇宙微波背景辐射测量数据，并补充了6dF和SDSS-III BOSS巡天的重子声振荡（BAO）数据，以及哈勃空间望远镜（HST）的关键项目数据。我们没有发现任何证据的非零EoS在任何八个红移箱。仅用普朗克数据，DM丰度最强烈地限制在物质辐射相等$ω^{\rm eq}_g = 0.1193^{+0.0036}_{-0.0035}$（95% c.l.）附近，而其现今值更弱约束$ω^{(0)}_g = 0.16^{+0.12}_{-0.10}$（95% c.l.）。添加BAO或HST数据不会显著改变$ω^{\rm eq}_g$约束，而$ω^{(0)}_g$收紧至$0.160^{+0.069}_{-0.065} $（95% c.l.）和$0.124^{+0.081}_{-0.067}$（95% c.l.）分别我们的研究结果第一次限制了DM在不同宇宙学时期所需的“冷”水平，并表明DM丰度在任何时候都是严格正的。
2018-06-08 astro-ph.CO
Probing the physics and history of cosmic reionization with the Sunyaev-Zel'dovich Effect
我们在这里研究一种替代技术来探测黑暗时代（DA）和再电离时代（EoR），该技术利用了CMB光谱的康普顿化，该光谱通过与21厘米辐射背景的出现有关的物理效应在此时代发生的修改。21厘米光子背景被存在于宇宙结构（如星系团、射电星系瓣和星系晕）大气中的热电子和非热电子逆康普顿散射，产生了一种特殊形式的Sunyaev-Zel'dovich效应（SZE），我们称之为SZE-21厘米。我们推导出的SZE-21厘米在广义相对论的方法，这是需要描述正确的光谱特征，这种天体物理效应。我们计算了星系团和射电星系叶中的热和非热SZE-21 cm的光谱特征，以及它们对DA和EoR期间发生的物理机制历史的依赖性。我们研究了如何SZE-21厘米的光谱形状可以用来建立在EoR期间和之前产生的平均21厘米光谱的全球功能，以及它如何取决于宇宙结构中的（热和非热）等离子体的性质。我们发现热SZE-21 cm和非热SZE-21 cm具有独特的光谱形状，可以研究EoR和DA的物理和历史。它的光谱取决于气体温度（对于热SZE-21 cm）和电子最小动量（对于非热SZE-21 cm）。对于温度范围为5至20 keV的团簇，在$ν\simgt 75-90$ MHz的频率范围内，SKA 1-low可以检测到全局SZE-21 cm信号（以$\sim 1000$小时为单位），并且在取决于背景模型和团簇温度的频率下，SKA 1或SKA…
2016-07-26 astro-ph.CO
Observational constraints on key-parameters of cosmic reionisation history
我们讨论了宇宙再电离的约束条件及其对宇宙SFR密度$ρ_\mathrm{SFR}$模型的影响，我们研究了关键参数的影响，如星系际介质（IGM）$C_{H_{II}}$和电离光子逃逸恒星形成星系的分数电离的IGM $f_\mathrm{esc}$的电离氢的聚集因子。我们的分析使用来自光度函数的SFR历史数据，假设恒星形成星系足以导致高红移的再电离过程。我们增加了另外两组约束：IGM电离分数的测量和普朗克卫星关于宇宙微波背景（CMB）$τ_\mathrm{Planck}$的积分汤姆逊光学深度的最新结果。我们还考虑了这两个参数随红移演化的各种可能性，并与上面引用的观测数据进行了比较。我们的结论是，如果选择一个恒定的聚集因子的模型，经常在论文中使用的$3$的基准值是一致的观察，即使考虑红移依赖的模型，得到的光学深度是强烈相关的$C_{H_{II}}$平均值在$z>7$，一个额外的参数，有利于使用一个恒定的聚集因子。此外，逃逸分数与太多的天体物理参数有关，使我们不能使用一个完整的和完全满意的模型。一个不变的红移值似乎再次是最可能的表达：考虑到它作为一个拟合参数，我们从最大似然（ML）模型$f_\mathrm{esc}=0.24\pm0.08$ ;与红移依赖的模型，我们发现一个几乎恒定的演变，略有增加与$z$，周围$f_\mathrm{esc}=0.23$。最后，我们的分析表明，再电离早在$z…
2018-04-20 astro-ph.CO
Uncovering the History of Cosmic Inflation from Anomalies in Cosmic Microwave Background Spectra
我们提出了一个暴胀的原始特征模型，它可以解释目前测量的宇宙微波背景（CMB）各向异性谱中的大尺度和小尺度异常，揭示了宇宙在其原始时代的一段冒险历史。虽然该模型目前是统计上无法区分的标准模型，我们表明，未来的观测，如西蒙斯天文台和LiteBIRD将相互补充，在区分模型的差异，由于其准确的E模式偏振测量，和PICO任务，如果资助，可以把严格的限制所有的特性。该模型预测了一个经典的原始标准时钟信号，它也可以用来区分暴胀和替代方案在一个模型独立的方式。
2022-05-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Active Galactic Nuclei - the Physics of Individual Sources and the Cosmic History of Formation and Evolution
本文对活动星系核的天体物理作了简要的评述。在对活动星系核的研究动机作了一般性的介绍之后，我们讨论了我们目前对中心引擎内部工作的理解，最有可能的是吸积质量在100万到100亿太阳质量之间的黑洞。我们强调最近的结果有关的射流（准直流出）的活动星系核来自X射线观测（钱德拉）的千帕尺度的射流和伽马射线观测的活动星系核（费米，切伦科夫望远镜）与射流密切对准的视线（耀变体），并讨论这些意见的解释。随后，我们总结了我们对活动星系核形成和演化的宇宙历史的认识。最后，我们描述了即将到来的观测机会。
2013-01-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Model independent inference of the expansion history and implications for the growth of structure
我们将宇宙的膨胀历史模拟为高斯过程，并利用从发光红星系（LRG）和莱曼α星系推断的距离，找到了对暗能量密度及其低红移演化的限制（Ly $α$）重子振荡光谱巡天的数据集、联合光变曲线分析（JLA）样本的超新星数据、普朗克卫星的宇宙微波背景（CMB）数据、以及哈勃空间望远镜（$\mathsf H0$）对哈勃参数的本地测量。我们的分析表明，CMB，LRG，Ly $α$和JLA数据是相互一致的，并与$Λ$ CDM宇宙学，但${\mathsf H0}$数据是不一致的中度显着性。在我们的分析中，包括暗辐射的存在并没有减轻${\mathsf H0}$的张力。虽然其中一些结果已经在前面提到过，但这里的优势在于我们没有假设一个特定的宇宙学模型。我们计算了广义相对论中对应于这些一般膨胀历史的引力势的增长，并表明它们在当前精度下可以很好地近似于$Ω_{\rm m}^{0.55}$。我们评估即将进行的调查，以衡量偏离$Λ$ CDM使用这种模型独立的方法的前景。
2018-08-03 astro-ph.CO
Probing the anisotropic expansion history of the universe with cosmic microwave background
我们提出了一个简单的技术来检测任何各向异性膨胀阶段的宇宙历史开始从膨胀阶段的表面最后散射的CMBR数据。我们使用的属性，在宇宙中的任何各向异性膨胀会变形的原始密度扰动的形状，这种变形可以检测到在CMBR的超视界波动的形状分析。利用这种分析，我们得到了对宇宙任何以前的各向异性膨胀的约束小于约35%。
2011-11-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Neutrinos from the cosmic noon: a probe of the cosmic star formation history
对宇宙恒星形成历史的多个天体物理探测在红移z > 1时得出了非常不同的推论。虽然所有的探测器似乎都表明在1.5 < z < 3之间有一个恒星形成的高峰期，称为宇宙正午，但这些探测器的详细推论是不一致的。特别是，由H-α数据表示的峰值恒星形成率密度的大小比由UV/IR数据表示的峰值的大小高约4倍。在这项工作中，我们探索了未来在Hyper-Kamiokande（HK）实验中测量弥漫超新星中微子背景的潜力，以解决差异并帮助确定峰值宇宙恒星形成率的大小。我们发现，根据宇宙核心坍缩超新星中微子光谱，HK装载0.1%钆质量有可能区分不同的恒星形成历史之间的1.6-20年的数据收集。
2020-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Tracing the cosmic history by Gauss-Bonnet gravity
考虑到引力作用中曲率的进一步贡献，可以追溯宇宙的历史。假设标准广义相对论可以被其他曲率不变量所扩展，我们讨论了包含高阶曲率项的作用量在原则上可以拟合整个宇宙演化的可能性。特别是像$F(R,{\cal G})$这样的理论，其中$R$是里奇标量，$\cal G$是高斯-邦尼拓扑项，包含了所有的曲率不变量，这些不变量取决于能量状态，可以解决暴胀、物质主导和暗能量状态。在本文中，我们研究这种可能性，考虑如何$F(R,{\cal G})$模型可以导致重力从紫外到红外尺度。具体而言，我们将考虑为此目的的宇宙学方法。
2020-08-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining the cosmic merger history of intermediate-mass black holes with gravitational wave detectors
中等质量黑洞（IMBHs）还没有被发现，除了任何合理的怀疑，通过动力学或吸积签名。引力波（GWs）代表了一个无与伦比的机会来调查天空和检测IMBH的合并，使其有可能首次限制它们的形成，增长和合并历史跨越宇宙时间。虽然目前的LIGO-Virgo-KAGRA网络在检测IMBH双星合并方面受到很大限制，但下一代地面观测站和天基任务有望通过每年检测几个事件来揭示IMBH人口。在这里，我们通过确定下一代GW观测站的最佳网络来评估这种可能性，以重建整个宇宙时间的IMBH合并历史。我们表明，旅行者，爱因斯坦望远镜，宇宙探测器将能够约束合并IMBHs的主要质量的分布高达$\sim 10^3\ M_\odot$和质量比$\gtrsim 0.1$，而LISA将互补这样做，在更高的质量和更小的质量比。因此，下一代地基和天基观测站网络将有可能重建IMBH的合并历史。此外，质量为$\lesssim 5\times 10^3\ M_\odot$的IMBH可以在多波段观测到，红移可达$z\approx 4$，开创了GW天文学的新纪元。
2023-01-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic expansion history analysis with Hubble parametrization in $Q^{n}$ gravity
本文提出受 $Λ$CDM 启发的 Hubble 参数化，结合 Hubble、SNe 与 BAO 数据约束 $Q^n$ 引力模型，发现不同 $n$ 值下均预测晚期加速膨胀。
2024-01-18 astro-ph.CO gr-qc
Galaxy Protoclusters as Drivers of Cosmic Star-Formation History in the First 2 Gyr
现今的星系团是大质量的晕，其中大多数是静止的星系，而遥远的原星系团是包含许多恒星形成星系的扩展结构。我们调查的影响，这一根本性的变化，在宇宙学的背景下，使用一组N体模拟和半解析模型。我们发现，从z=0到z=7，所有（原）星系团占据的宇宙体积分数增加了近三个数量级。我们发现，（原）团星系是一个重要的，甚至在高红移占主导地位的人口，因为他们的预期贡献的宇宙恒星形成率密度上升（从1%在z=0）到20%在z=2和50%在z=10。因此，原星系团提供了宇宙电离光子的重要部分，并且可能在驱动宇宙再电离的时间和拓扑结构方面至关重要。在内部，团簇形成的平均历史可以分为三个阶段：在z~10-5，原团簇中的星系生长是由内而外的，中心晕是宇宙中最活跃的区域之一：在z~5-1.5，整个10-20 Mpc结构中发生了快速的恒星形成，形成了它们现在的大部分恒星质量;在z<~1.5时，剧烈的引力坍缩将这些恒星的内含物推入单个星系团晕中，由于弛豫和维里化，在很大程度上抹去了星系团星系形成的细节。我们的研究结果激发了对遥远原星系团的观测，以了解宇宙正午期间快速、扩展的恒星生长，以及它们与宇宙黎明期间再电离的联系。
2017-07-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Troubled cosmic flows: turbulence, enstrophy and helicity from the assembly history of the intracluster medium
模拟和观测都表明，湍流是宇宙场景中普遍存在的现象，但由于其固有的多尺度特性，需要高分辨率，因此特别难以进行数值模拟。此外，湍流与星系和星系团的动力学状态和形成历史密切相关，产生了多种多样的现象，需要大量的此类结构样本才能得出可靠的结论。在这项工作中，我们使用自适应网格细化（AMR）宇宙学模拟，探讨在星系团湍流的产生和消散，在其组装历史。我们发现，主要的合并，更普遍的吸积气体，是主要的过程驱动湍流的内集群介质。我们特别关注螺线管湍流，它可以通过拟能量化。我们的研究结果似乎证实了它的产生，其中涉及斜压和压缩在外部（吸积）和内部（合并）的冲击，其次是涡拉伸下游的情况。我们还研究了质量落入星系团维里边界之外的情况，发现气体遵循具有一定程度螺旋度的轨迹，因为它在外部冲击中已经发展出一些涡度。
2021-04-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Void replenishment: how voids accrete matter over cosmic history
宇宙空洞是密度不足的区域，占据了宇宙的大部分体积。它们预计会出现在包含负初始密度波动的区域，随后随着周围物质的坍塌并形成壁，细丝和集群而膨胀。我们报告的结果，从分析的宇宙学模拟专门设计，以准确地描述低密度区域，如宇宙空洞。与通常的预期相反，我们发现空洞在宇宙历史上也经历了显著的质量流入。平均而言，在$z \sim 0$处的样品中的空隙质量的$10\%$从过密区域增大，对于大部分空隙达到超过$35\%$的值。超过一半的质量进入空隙逗留的时间周期$\sim 10 \, \mathrm{Gyr}$内，达到内半径。这将意味着在给定时间位于空隙内的部分气体从过密区域（例如，星系团或细丝），在那里它可能已经被预处理，从而挑战了星系形成在空隙中的场景，并反对原始环境的想法。
2021-09-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
