Constraining the Astrophysics of the Cosmic Dawn and the Epoch of Reionization with the SKA
平方公里阵列(SKA)将提供对早期宇宙的前所未有的看法,使用红移21厘米线的干涉观测。这条21厘米的线探测宇宙气体的热和电离状态,这是由我们宇宙中第一个结构的诞生和演化所决定的。在这里,我们将展示21厘米信号的演变将使我们能够研究第一代星系何时出现,它们的性质是什么,以及星系际介质的结构是什么。我们强调了定性趋势,这将为早期宇宙提供强大的见解。
2015-01-16 astro-ph.CO
Constraining resonant photon-axion conversions in the Early Universe
在宇宙的热历史中,原始磁场的存在会引起光子和类轴子粒子(ALP)之间的共振转换。这些转换会扭曲宇宙微波背景(CMB)的黑体光谱。在这种情况下,我们推导出的光子ALP共振转换使用高精度的宇宙背景探测器上的FIRAS仪器收集的CMB光谱数据的界限。我们得到了光子-ALP耦合常数g乘以磁场强度B的乘积的上限,当ALP质量低于eV时,g B > 10^{-13} GeV^{-1} nG。
2009-08-06 astro-ph.CO hep-ph
Constraining early and interacting dark energy with gravitational wave standard sirens: the potential of the eLISA mission
我们执行的eLISA天基干涉仪的能力,以约束早期和相互作用的暗能量模型使用引力波标准警报器的预测分析。我们采用模拟目录的标准警报器合并大规模的黑洞双星可见的eLISA,与电磁对应的未来望远镜检测。我们考虑三臂任务设计,臂长为100万公里,200万公里和500万公里,任务持续时间为5年,最佳水平的低频噪声,最近由LISA探路者测试。具有eLISA的标准警报器可以获得中等范围的红移$1\lesssim z \lesssim 8$,因此可以对模型提供竞争性约束,其中$Λ$ CDM的偏离(即早期暗能量开始不可忽略的时期,或者当与暗物质的相互作用开始时)发生相对较晚,在$z\lesssim 6$。相反,如果早期或相互作用的暗能量已经在预复合时代相关,那么当前的宇宙学探测(特别是宇宙微波背景)在约束这些模型方面比eLISA更有效,除非在相互作用的暗能量模型中,如果能量交换与暗能量的能量密度成正比。
2017-03-08 astro-ph.CO gr-qc
Constraining the physics of the early Universe
从“大爆炸”后不久到今天,描述宇宙历史的宇宙学理论是非常成功的。由于现有观测数据的精度不断提高,我们现在能够大大限制宇宙的几何形状和组成,并瞥见它们在不久的将来将如何演变。然而,这种成功是有代价的:人们必须假设宇宙是在一个高度微调的初始条件下“开始”的。因此,了解在此之前发生的事情是现代宇宙学的主要目标之一。本文试图从三个不同的方面来加深我们对这一初始条件之前的时代的理解。首先,介绍了负绝对温度(NAT)的概念,并探讨了它与宇宙学的潜在联系。特别是,它表明,在NAT的宇宙应该经历一段时间的通货膨胀-虽然目前还不清楚这是否与目前的观测结果一致。其次,工作的主题是宇宙弦网络的演化-拓扑缺陷,预计将形成在一个广泛的类宇宙可能经历的相变。一个模型,它考虑到存在的小规模结构的字符串被用来解决这些网络的标度制度的存在和稳定性的问题。最后,它是研究未来的实验可能会试图通过测量运行和运行的标量扰动的谱指数的运行证伪一类简单的典型的单场慢卷通货膨胀模型。
2019-03-26 astro-ph.CO
Constraining the star formation and the assembly histories of normal and compact early-type galaxies at 1<z<2
[摘要]我们提出了一项基于62个早型星系(ETG)样本的研究,其样本为0.9<z_spec<2,旨在限制它们过去的恒星形成和质量组装历史。该样品是由正常的ETG的有效半径相当于当地的平均半径和紧凑的ETG的有效半径从2到6倍小。我们没有发现证据的ETG的紧凑性依赖于他们的恒星质量。我们发现正常ETG的恒星质量形成于z_form<3,而致密ETG的恒星含量形成于2<z_form <10 with a large fraction of them characterized by z_form>5。在z_form>5时形成的早期恒星聚集在致密且质量更大(M_*>10^11 M_sun)的ETG中,而在z_form<3时形成的晚期恒星或在随后的恒星形成阶段形成的恒星聚集在致密和正常ETG中。因此,恒星星族越老,宿主星系的质量就越大,但反之则不然。这表明形成时代可能在大规模ETG的形成中发挥作用,而不是质量本身。正常<z>~1.5 ETG可能是高z致密球体通过随后的干合并扩大的后代的一般方案是不兼容的,目前的模型预测的干合并的数量比所需的数量级低两个数量级。此外,我们没有发现证据支持依赖于它们的组装红移星系的紧凑性。最后,我们提出了一个简单的基于耗散富气合并的ETG恒星质量的形成和组装方案,该方案可以定性地解释在~1.5观测到的正常ETG和致密ETG的共存<z…
2011-02-02 astro-ph.CO
Constraining holographic cosmology using Planck data
全息宇宙学提供了一个新的框架来描述非常早期的宇宙,其中宇宙学的预言是用三维量子场论(QFT)的可观测量来表达的。这个框架包括传统的慢卷膨胀,这是描述在一个强耦合的QFT,但它也允许定性的新模型的非常早期的宇宙,在那里的双QFT可能是弱耦合。新的模型描述了一个在早期是非几何的宇宙。虽然标准的慢卷膨胀导致(近)幂律的原始功率谱,微扰superrenormalizable QFT的产生一个新的全息光谱形状。在这里,我们将这两个预测与宇宙学观测进行比较。我们使用CosmoMC来确定最佳拟合参数,使用MultiNest进行贝叶斯证据,比较可能性。我们发现,双QFT应该是非微扰在非常低的多极($l \lesssim 30$),而更高的多极($l \gtrsim 30$)的新的全息模型,微扰QFT的基础上,适合的数据以及标准的幂律谱假设在$Λ$ CDM宇宙学。这一发现为非微扰QFT技术的应用打开了大门,如晶格模拟,在千兆秒差距尺度及更远的观测宇宙学。
2017-05-31 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining the Gravitational Wave Speed in the Early Universe via Gravitational Cherenkov Radiation
本文研究早期宇宙修正引力中原初等离子体通过引力切伦科夫辐射产生遗迹引力波背景的机制,并结合大爆炸核合成约束推导出对早期引力波速度的限制。
2025-01-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining anisotropic models of the early Universe with WMAP9 data
我们约束几个模型的早期宇宙预测的统计各向异性的宇宙微波背景(CMB)的天空。我们利用WMAP 9地图与光束不对称性去卷积。与以前发布的WMAP数据相比,它们没有表现出统计各向异性的巨大四极矩。这允许加强在文献中建立的模型的参数的限制。特别地,特殊四极的幅度被约束为:|g_*|<0.072(95% C.L.)(-0.046<g_*<0.048在68% C.L.)独立于天空中的优选方向。在麦克斯韦项与暴胀子非最小耦合的各向异性暴胀中,得到了e折叠总数的上限,即在95% C. L时,N_{tot} < N_{CMB} +82。(68% C.L.时+14)对于N_{CMB} =60。我们还约束模型的(伪)共形宇宙。最强的约束条件是观众场景,包括保形滚转后的长阶段视界下演化,在95% C. L时h^2 < 0.006,根据相关参数。类似的约束在动力学模型中要弱得多,例如,伽利略起源。
2014-02-28 astro-ph.CO hep-th
Constraining the Potential Index $n$ of the Early Dark Energy Model Using Cosmic Birefringence from Planck and ACT
Department of Physics, Shanghai University(上海大学物理系)
通过分析Planck和ACT的EB交叉极化数据,系统比较了势指数n=2、3、∞的早期暗能量模型,发现n=3模型在拟合宇宙双折射和哈勃常数张力方面最优。
2026-05-23 astro-ph.CO
Constraining Planck scale physics with CMB and Reionization Optical Depth
我们提出了一个双向的相互作用的原理证明在非常早期的宇宙和后期的观测物理。我们发现的原始机制之间的关系,负责大规模的功率抑制的原始功率谱和再电离光学深度$τ$的值。这些机制可影响$τ$的估计。我们表明,使用未来的测量$τ$,人们可以获得前暴胀动力学的约束,提供了一个新的窗口非常早期的宇宙物理。此外,新的重新估计的$τ$可以潜在地解决$τ$的高和低$\ell$测量之间的适度差异,因此为功率抑制异常及其原始起源提供经验支持。
2017-10-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Further constraining galaxy evolution models through the Size Function of SDSS Early-type galaxies
我们讨论了Bernardi等人(2009)最近提出的有效半径Φ(Re)函数(ERF)是如何代表一个新的试验平台,以提高当前对星系形成半解析模型的理解。特别是,我们在这里表明,一个详细的层次结构形成的模型可以广泛地再现正确的峰值在本地早期型星系的大小分布,虽然它显着高估了非常紧凑,非常大的星系的数量。这反过来又反映在预测的大小-质量关系上,比观测到的要平坦得多,这是由于太大(~3 kpc)的低质量星系(<10^11 \msun),以及不可忽略的一部分致密(< 0.5-1 kpc)和大质量星系(> 10^11 \msun)。我们还发现,后者的差异小于以前声称的,并仅限于超紧凑(Re < 0.5 kpc)星系时,考虑椭圆主导的样本。我们探讨了这些影响背后的几个原因。我们的结论是,前一个问题可能与初始条件有关,因为在模型中的所有时期都存在大质量和低质量的星系。紧凑和巨大星系的生存可能与它们非常古老的年龄和独特的合并历史有关。总的来说,知识的银河系恒星质量{ \em和}大小分布允许更好地了解在哪里以及如何改进模型。
2010-02-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining $F(R)$ bouncing cosmologies with primordial black holes
原始黑洞(PBH)物理现象学和相关的PBH丰度约束,可以用来探索早期宇宙的物理。在这项工作中,我们调查PBH的形成过程中的标准辐射主导的时代,通过研究早期的F(R)修改的重力相位的影响,引入了一个弹跳行为,以避免初始时空奇异性问题。特别是,我们计算的能量密度功率谱在地平线交叉的时间,然后我们提取的PBH丰度的峰值理论的上下文中作为我们的$F(R)$重力反弹模型在手的参数$α$的函数。有趣的是,我们发现,为了避免从大爆炸核合成(BBN)之前的早期PBH主导的时代GW过度生产,$α$应该位于范围$α\leq 10^{-19}M^2_\mathrm{Pl}$内。这个约束可以被转换为对热大爆炸(HBB)阶段开始时的能量标度的约束,$H_\mathrm{RD}\sim \sqrtα/2$可以被重铸为$H_\mathrm{RD}< 10^{-10}M_\mathrm{Pl}$。
2022-11-15 astro-ph.CO gr-qc
Constraining Dark Matter Parameters in the Lambda-CDM Framework: A Bayesian Comparison of Planck and DES Constraints
Central Department of Physics, Tribhuvan University(特里布文大学物理中央系)
本文通过贝叶斯方法比较普朗克和DES数据集,发现ΛCDM模型在Ω_m和σ_8参数上存在显著张力,提示需更复杂的理论模型或系统误差处理。
2025-06-08 astro-ph.CO
Constraining a variable dark energy model from the redshift-luminosity distance relations of gamma-ray bursts and type Ia supernovae
描述暗能量动力学的模型有很多种。其中,我们采用状态方程(EoS),它随时间变化。我们采用马尔可夫链蒙特卡罗方法来约束我们的模型的五个参数。因此,我们可以显示DE在宇宙演化过程中的特征行为。利用现有的伽马射线暴和Ia型超新星(SNe Ia)的红移-光度距离关系,对DE的EoS进行了约束。结果发现,DE在早期是类精粹的,而在现在或不久的将来是类幻影的,在那里$z\sim0.3$的变化相当迅速。
2016-11-14 astro-ph.CO
Constraining dark matter properties with Cosmic Microwave Background observations
我们研究了暗物质的性质,由状态方程参数$w$和两个微扰广义暗物质(GDM)参数$c^2_s$(声速)和$c^2_\text{vis}$(粘度)参数化,如何受到现有宇宙学数据的约束,特别是普朗克2015年数据发布。我们发现,GDM参数是一致的零,并强烈约束,没有证据表明扩展的暗物质模型超出了冷暗物质(CDM)的范例。暗物质状态方程被限制在$99.7\%$置信水平的$-0.000896<w<0.00238$范围内,这比以前使用WMAP数据发现的约束强几倍。在$99.7\%$置信水平下,参数$c^2_s$和$c^2_\text{vis}$分别被约束为小于$3.21\times10^{-6}$和$6.06\times10^{-6}$。GDM参数的加入确实显著影响了几个$Λ$ CDM参数的误差条,特别是无量纲暗物质密度$ω_g$和导出的参数$σ_8$和$H_0$。这可以通过包含限制宇宙膨胀历史的数据来部分缓解。
2016-12-12 astro-ph.CO
Constraining primordial non-Gaussianity and energy injection with the thermal Sunyaev-Zeldovich effect and integrated Sachs-Wolfe effect cross-correlation
Guangdong Technion - Israel Institute of Technology(广东以色列理工学院);North-West University(西北大学);Adekunle Ajasin University(阿德库恩莱·阿贾辛大学);Stellenbosch University(斯泰伦博斯大学);National Institute for Theoretical and Computational Sciences (NITheCS)(南非国家理论与计算科学研究所)
本研究利用ISW与tSZ效应的交叉关联,联合约束原初非高斯性与早期宇宙能量注入,相关约束与Planck先验结合可降低不确定度,未来巡天将进一步提升约束精度。
2026-08-27 astro-ph.CO
Constraining Early Dark Energy cosmological models with Big Bang Nucleosynthesis
Astronomical Institute of Romanian Academy, Cluj-Napoca Branch(罗马尼亚科学院天体物理研究所);Babeş-Bolyai University(博拜-鲍约什大学);Technical University of Cluj-Napoca(克卢日-纳波卡理工大学)
通过嵌套采样算法模拟大爆炸核合成,约束早期暗能量模型参数,发现线性或多项式状态方程暗能量密度上限分别为10^{-13}和10^{-5} MeV^4,而温度相关状态方程在耦合参数≤10^{-2}时与原始丰度一致。
2026-06-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining SIDM with halo shapes: revisited predictions from realistic simulations of early-type galaxies
我们研究了自相互作用暗物质(SIDM)和重子对早型星系(ETG)形状及其暗物质晕的影响,并将其与冷暗物质(CDM)方案的预测进行了比较。我们使用五个流体动力学放大模拟的晕托管ETG($M_{\rm vir}\sim 10^{13}M_{\odot}$和$M_{*}\sim10^{11}M_{\odot}$),模拟CDM和SIDM模型与恒定截面的$σ_T/m_χ= 1\ \mathrm{cm}^2 \mathrm{g}^{-1}$。我们测量的三维和投影形状的暗物质晕和重子的内容,使用惯性张量和比较我们的测量结果的三个$HST$样本的引力透镜和$Chandra$和$XMM-Newton$ X射线观测。我们发现,重子的列入大大减少了CDM和SIDM之间的差异,以及根据形状绘制约束的能力。透镜测量拒绝CDM暗物质模拟的预测,更喜欢的水文方案之一。当我们考虑透镜的总样本时,观测数据更倾向于CDM水力情景。X射线发射气体的形状与两次水力运行的观测结果一致,CDM预测只有在非常中心才有更高的伸长率。与以前在椭圆星系尺度上的说法相反,我们得出结论,一旦我们在模拟中包括重子,CDM和我们的SIDM模型仍然可以解释观察到的形状。我们的研究结果表明,这是必不可少的,以获得现实的限制,新的模拟需要确认和扩展我们的研究结果。
2022-09-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the non-gravitational scattering of baryons and dark matter with early cosmic structure formation
我们得到新的约束条件的非引力重子暗物质散射(BDMS)通过评估的质量阈值的暗物质(DM)晕中,原始气体可以有效地冷却,形成第三族(Pop III)的恒星,根据所观察到的21厘米的吸收信号的时间。我们主要研究具有相互作用截面$σ=σ_{1}[v/(1\ \mathrm{km\ s^{-1}})]^{-4}$的BDMS模型,其中$σ=σ_{1}[v/(1\ \mathrm{km\ s^{-1}})]^{-4}$是碰撞的相对速度。我们的研究结果排除了参数空间中的区域与$σ_{1}\gtrsim 10^{-19}\ \mathrm{cm^{2}}$和DM粒子质量$m_χc^{2}\lesssim 3\times 10^{-2}\ \mathrm{GeV}$,宇宙数密度的Pop III主机在红移$z\sim 20$是至少三个数量级小于标准的拉姆达冷DM($Λ$ CDM)的情况下。在这些BDMS模型中,形成的Pop III星显着抑制$z\gtrsim 20$,观察到的全球21厘米吸收信号的时间不一致。对于基准BDMS模型与$m_χc^{2}=0.3$ GeV和$σ_{1}=8\times 10^{-20}\ \mathrm{cm^{2}}$,能够容纳测量的吸收深度,Pop III主机的数量密度减少了一个因素$3-10$在$z\sim 15-20$,当21厘米的信号被印迹,与$Λ$ CDM模型相…
2019-06-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining cosmological parameters using density split lensing and the conditional stellar mass function
开发基于模拟的模型,利用条件恒星质量函数预测密度依赖的超额表面质量密度,并训练模拟器,为DESI与UNIONS联合分析提供宇宙学参数预测。
2025-10-10 astro-ph.CO
Constraining primordial non-Gaussianity using two galaxy surveys and CMB lensing
下一代星系巡天将能够测量超出等尺度的扰动。在这些超大尺度上,原始非高斯性留下的特征可以揭示早期宇宙中微扰产生的机制。我们对约束局部类型非高斯性及其具有简单尺度依赖性的双参数扩展进行了预测分析。我们结合不同的聚类测量从未来的星系调查-21厘米的强度映射调查和两个光度星系调查-通过多示踪剂的方法。此外,我们然后包括CMB透镜从CMB阶段4实验中的多示踪剂,这可以改善偏置参数的约束。我们通过结合SKA 1(类欧几里得(LSST)巡天)和CMB-S4透镜效应预测了$σ(f_{\rm NL}) \simeq 0.9$(1.4)。使用CMB透镜,$f_{\rm NL}$的精度提高了2倍,表明联合分析很重要。在运行$f_{\rm NL}$的情况下,我们的结果表明,即将到来的宇宙学调查的组合可以实现$σ(n_{\rm NL}) \simeq 0.12$(0.22)的运行指数。
2019-08-13 astro-ph.CO
Constraining Axion Dark Matter with Big Bang Nucleosynthesis
我们表明,大爆炸核合成(BBN)显着约束类轴子暗物质。轴子的行为就像一个振荡的QCD $θ$角,在早期宇宙中发生红移,增加了中子冻结时的中子-质子质量差。类轴子粒子与QCD的耦合太强,导致BBN过程中4 He的产生不足,因此被排除在外。BBN边界与大部分参数空间重叠,这些参数空间将被提议的随时间变化的中子EDM搜索所覆盖。QCD轴子的耦合不足以影响BBN。
2014-02-05 astro-ph.CO hep-ph
Constraining The Assembly Of Normal And Compact Passively Evolving Galaxies From Redshift z=3 To The Present With CANDELS
我们利用GOODS-South领域的独特数据集,包括最近获得的作为宇宙组装近红外深河外遗留巡天(CANDELS)一部分的WFC 3图像,研究了从z~3到z~1的具有广泛恒星质量范围(10^10<M*/Msun<10^11.5)的被动早型星系的数密度演化,作为大小的函数。特别是,我们选择了107个大质量(M*> 10 ^10 M_sun)、被动(SSFR<10^-2 Gyr^-1)和1.2<z<3的形态学球状星系的样本,利用了GOODS可用的全色数据集,包括VLT、CFHT、斯皮策、钱德拉和HST ACS+ WFC 3数据。我们发现,在1<z<3时,被动演化的早期型星系是宇宙中最红、质量最大的天体,我们证明了质量、形态、颜色和恒星形成活动之间的相关性在那个时期已经存在。我们测量了被动早型星系(ETG)的质量-尺寸关系从z~3到z~1的显著演化,星系的尺寸仅在3 Gyr时间尺度内平均增长2倍。我们还见证了被动ETG的数量密度在同一时间间隔内增加了50倍。我们发现,在z>2时形成的第一个ETG都是紧凑或超紧凑的,而正常尺寸的ETG(即尺寸与相同质量的局部对应物相当的ETG)仅在z<1时是最常见的ETG。在0<z<1处ETG平均尺寸的增加主要是由新的大ETG的出现而不是由单个星系的尺寸增加驱动的。
2013-03-11 astro-ph.CO
Constraining Non-thermal Dark Matter by CMB
早期物质占主导地位的时期可以为大范围的暗物质湮灭率$\langle σ_{\rm ann} v \rangle_{\rm f}$产生正确的暗物质丰度。在这里,我们研究这种情况下,$\langle σ_{\rm ann} v \rangle_{\rm f}$低于热暗物质$3 \times 10^{-26}$ cm $^3$ s $^{-1}$的标称值可能表明最近的一些实验。我们发现,在这种情况下,获得正确的遗物丰度设置了一个下限的早期物质统治时代的持续时间。另一方面,假设后暴胀宇宙有一个以$w \leq 1/3$为特征的状态方程,则标量谱指数$n_s$必须在观测允许的范围内,这一要求从上面限制了这一时期的持续时间。通过结合这些考虑,我们表明,当前和未来的宇宙微波背景实验可以严格限制这种情况下的参数空间。特别是,张量-标量比低于${\cal O}(0.01)$的暴胀模型可能不利于非热超对称暗物质从模量驱动的早期物质统治时代。
2018-10-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The relative constraining power of the high-$z$ 21-cm dipole and monopole signals
本研究通过模拟数据推断,发现21厘米偶极子信号虽弱但能有效约束早期星系性质,与单极子测量互补,是未来观测的重要目标。
2024-09-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Axion clouds may survive the perturbative tidal interaction over the early inspiral phase of black hole binaries
引力波观测具有探测超轻玻色子场(如轴子)的潜力。轴子通过超辐射不稳定性在旋转黑洞(BH)周围形成云,并对黑洞的引力波形产生影响。另一方面,考虑到云与BH在一个双系统,潮汐相互作用消耗云在某些情况下,在螺旋阶段。我们做了详尽的研究云耗尽数值在一个广泛的参数范围内的等质量的双星,假设只有四极潮汐扰动是在工作中。我们发现,只有当$l=1$模式是增长最快的模式,并且双星轨道在非相对论性参数区域是反向旋转时,云才能避免由于潮汐效应而消失。
2021-08-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining nonminimal f(T) gravity from Primordial Nucleosynthesis to Late-Universe observations
Damascus University(大马士革大学);Syrian Private University(叙利亚私立大学);Antioch Syrian University(安条克叙利亚大学)
通过结合原初核合成与晚期宇宙观测,研究非最小f(T)引力的约束,揭示其对标准宇宙学的偏离限制。
2026-01-21 astro-ph.CO gr-qc
Constraining the properties of Population III galaxies with multi-wavelength observations
本文通过HERA和SARAS 3的21厘米数据与射电及X射线背景的多波长贝叶斯联合分析,约束了第二族和第三族恒星及早期X射线、射电源的性质,发现第三族恒星形成效率大于5.7%被68%置信度不利,并限定了早期星系的X射线效率范围。
2024-05-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining scotogenic dark matter and primordial black holes using gravitational waves
本文提出利用未来探测器观测原初黑洞主导时期产生的诱导引力波,从而对 scotogenic 暗物质与原初黑洞的质量施加严格约束。
2024-04-21 astro-ph.CO hep-ph
Constraining DHOST theories with linear growth of matter density fluctuations
我们调查的宇宙学观测,如星系调查,约束退化高阶标量张量(DHOST)理论的潜力,特别是集中在物质密度波动的线性增长。我们发展了一种描述DHOST理论中物质主导时代和暗能量主导时代早期物质密度涨落演化的形式,并给出了引力增长指数的近似表达式.利用现有的增长指标的观测约束,我们得到了DHOST理论的参数空间的一个新的约束。结合我们的结果与其他约束从牛顿恒星结构,我们表明,DHOST理论的有效参数之间的简并可以打破不使用Hulse-Taylor脉冲星约束。
2019-02-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining parameters of effective field theory of inflation from Planck data
宇宙微波背景可以提供关于非常早期宇宙的物理信息,更具体地说,是暴胀时代的物质辐射分布。从暴胀的有效场论出发,利用Goldstone作用量计算了Goldstone场的三点关联函数,其结果可直接应用于描述暴胀时代de Sitter解周围曲率扰动的场.然后,我们使用的数据从最近的普朗克任务的参数$f_{NL}^{equil}$和$f_{NL}^{orthog}$参数化的大小和形状的非高斯性产生的单场模型的通货膨胀。使用这些已知的值,我们计算相关的参数,我们的分析,$f_{NL}^{\dotπ^3}$,$f_{NL}^{\dotπ(\partial _i π)^2}$和声速$c_s$参数化的非高斯性所产生的两种不同的广义相互作用的标量场的问题。
2015-09-01 astro-ph.CO hep-th
Constraining the kinetically dominated Universe
我们从普朗克2015年的数据中提出了一个在很早的时候就被动力学支配的宇宙的宇宙学约束。我们进行马尔可夫链蒙特卡罗分析,估计参数,并使用嵌套抽样,以确定证据的模型比较的单场二次和Starobinsky暴胀模型与标准的$Λ$ CDM宇宙学。特别是,我们调查如何不同数量的通货膨胀之前和之后的视界出口影响的原始功率谱和随后的宇宙微波背景的功率谱。我们发现,尽管有一个额外的参数,使用动力学主导的初始条件的通货膨胀模型表现类似的贝叶斯证据作为一个模型直接开始在慢滚阶段。数据显示,在原始和温度功率谱中,在大尺度上对截止有轻微的偏好。
2018-09-20 astro-ph.CO gr-qc
Constraining holographic inflation with WMAP
在最近提出的一类模型中,早期宇宙是强耦合的,并由三维、弱耦合、超重整化的量子场论全息地描述。这种情况下导致标量扰动的功率谱,不同于通常的经验LCDM形式和单场,慢卷膨胀的通用模型的预测。该谱的特征在于两个参数:振幅和与对偶理论的耦合常数相关的参数g。我们估计这些参数,使用WMAP和其他天体物理数据。我们计算贝叶斯证据的全息模型和标准的LCDM,并发现他们的差异并不显着,虽然LCDM提供了一个更好的适合的数据。然而,普朗克似乎将允许对这种全息场景进行明确的测试。
2011-09-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining quantum-gravity predictions for evolving dark energy
Institute for Astronomy, University of Edinburgh(爱丁堡大学天体物理研究所);Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), UTIAS, The University of Tokyo(东京大学宇宙物质理论研究国际中心(WPI));Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University(冲绳科学技术大学院大学)
本研究用DESI和Pantheon+数据检验群场论量子引力暗能量模型,发现对数分支接近宇宙学常数,振荡分支可解释距离数据偏好,为量子引力模型提供首次观测约束。
2026-09-15 astro-ph.CO gr-qc
Constraining Early Dark Energy with Large-Scale Structure
一个包含宇宙能量密度接近物质辐射相等的$\sim 10\%$的类轴子场是解决哈勃张力的候选者;这是“早期暗能量“(EDE)模型。然而,如Hill等人(2020)所示,该模型未能同时解决哈勃张力,并保持与宇宙微波背景(CMB)和大尺度结构(LSS)数据的良好拟合。在这里,我们使用红移空间的星系聚类数据来锐化EDE模型的约束。我们进行了第一次EDE分析,使用全形状的功率谱可能性从重子振荡光谱调查(BOSS),基于有效场理论(EFT)的LSS。在EDE分析中纳入这种可能性,与单独的原始CMB数据相比,$H_0$上的$25\%$误差线更紧,产生$H_0 = 68.54^{+0.52}_{-0.95}$ km/s/Mpc($68\%$ CL)。此外,我们将EDE的最大分数能量密度贡献限制为$f_{\rm EDE} < 0.072$($95\%$ CL)。我们明确表明,EFT BOSS可能性产生更强的约束EDE比标准BOSS的可能性。包括来自测光LSS勘测的进一步信息,通过额外的$20\%$来缩小约束,产生$H_0 = 68.73^{+0.42}_{-0.69}$ km/s/Mpc($68\%$ CL)和$f_{\rm EDE}<0.053$($95\%$ CL)。这些界限是在不包括局部宇宙$H_0$数据的情况下获得的,即使在EDE模型中,局部宇宙$H_0$数据也与CMB和LSS存在很强的张力…
2020-10-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining Reheating Temperature, Inflaton-SM Coupling and Dark Matter Mass in Light of ACT DR6 Observations
Indian Institute of Technology Guwahati(印度理工学院古瓦哈提分校)
结合ACT DR6等数据,通过α-吸引子暴胀模型和两种再加热机制,求解玻尔兹曼方程约束再加热参数,并分析引力产生的暗物质质量范围。
2026-06-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraining the stochastic gravitational wave from string cosmology with current and future high frequency detectors
弦宇宙学中的前大爆炸模型预言了早期宇宙中引力波辐射的残余背景。该背景的频谱显示能量密度随频率快速上升,这是高频(即,千赫兹)检测器。本文讨论了当前和未来的引力波探测器(GWD)网络的多种配置对弦宇宙学中预测的随机背景的约束能力。约束功率由重叠减少函数和多个探测器的灵敏度曲线共同确定。进一步阐述了未来中国探测器和千赫兹探测器对探测器网络在弦宇宙学随机背景下的约束能力的可能贡献。我们的结果表明,加入中国探测器后,GWD网络对弦宇宙学引力波背景的探测能力将得到显著提高。这是因为中国探测器(例如位于武汉)与KAGRA一起具有比激光干涉仪引力波天文台探测器对更好的重叠减少功能,因此导致对随机背景探测的更严格限制。在理想的重叠减少函数下,即共定位检测器,千赫灵敏度曲线比以往的检测器具有更好的性能,用于随机背景检测。最后,将所得结果与大爆炸核合成界的观测约束所给出的限制进行了比较。
2019-11-25 astro-ph.CO astro-ph.IM
One-loop quantum gravity repulsion in the early Universe
利用微扰量子引力理论计算了经典空间平坦宇宙学FLRW解的最低阶修正。所提出的方法是类似的方法应用于计算量子修正库仑势电动力学,或者更确切地说,应用于计算量子修正史瓦西解决方案在重力的方法。在标准微扰量子引力框架下,证明了来自单圈引力子真空极化(自能)的经典减速修正具有与经典排斥性质相反的(无紫外截止)性质,这在极早期宇宙中是不可忽略的.排斥的“量子力”类似于圈量子宇宙学中已知的那些。
2011-03-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining Dark Matter-Baryon Scattering with Linear Cosmology
利用普朗克卫星的宇宙微波背景(CMB)数据和斯隆数字巡天的莱曼α森林数据,推导了重子与暗物质弹性散射的约束条件。弹性散射使重子和暗物质交换动量,影响早期宇宙中线性密度扰动的动力学。我们推导出了对散射截面的约束条件,其形式为sigma \propto v^n,允许在-4和2之间的宽范围的速度依赖性。我们改进和纠正以前的估计,它们存在的地方,包括速度无关的横截面以及暗物质毫荷和电磁偶极矩。莱曼-α森林数据在n>-3的约束中占主导地位,其中相对于单独的CMB数据的改进可以是几个数量级。在质量标度M>10^{12} M_{solar}上,暗物质-重子散射不能影响晕质量函数.我们的结果意味着,独立于模型,在像我们银河系这样的星系晕中的重子,在星系的年龄期间不会从暗物质粒子中散射。
2013-11-14 astro-ph.CO hep-ph
Constraining the General Oscillatory Inflaton Potential with Freeze-in Dark Matter and Gravitational Waves
本研究针对暴胀后再加热阶段观测约束不足的问题,提出结合freeze-in暗物质质量测量与引力波观测,打破暴胀能标与再加热温度的参数简并,从而约束一般振荡暴胀子势及相关宇宙学参数。
2024-06-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observational constraints on early time non-phantom behaviour of dynamical dark energy
Jamia Millia Islamia(贾米阿米利娅伊斯兰大学)
研究早期非幻象行为的动力学暗能量模型,利用宇宙学观测发现晚期背景参数稳定,但早期标度行为受数据强烈排斥,不能缓解哈勃张力。
2026-06-19 astro-ph.CO gr-qc
Constraining UV freeze-in of light relics with current and next-generation CMB observations
本研究针对早期宇宙轻遗迹紫外冻结产生场景,计算多类BSM基准模型在新参数空间的$ΔN_{\rm eff}$贡献,分析表明下一代CMB实验可补充或超越现有手段对轻遗迹与SM耦合的约束。
2024-05-15 astro-ph.CO hep-ph
Constraining the gravitational action with CMB tensor anisotropies
本文在PPF CAMB框架下对一类f(R)引力理论的张量各向异性在宇宙微波背景上的印记进行了全面的分析。我们推导出的方程,无论是宇宙学背景和引力波扰动,需要获得标准的温度和偏振功率谱,注意包括所有的影响,从f(R)的背景和扰动方程的修改。对于R ^n引力,我们证明了当n不等于2时,辐射占优时代的初始条件与广义相对论中的初始条件相同。我们还发现,通过做模拟,其中涉及修改的背景演变,同时保持微扰方程固定或固定的背景是Lambda-CDM模型和修改的微扰方程,主要贡献偏离广义相对论的温度和偏振光谱可以归因于修改的背景。这表明在f(R)引力的微扰研究中使用正确的背景是重要的。最后观察到B模式功率谱的增强,这可能允许较低的暴胀能量尺度。
2014-12-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
TASI Lectures on Early Universe Cosmology: Inflation, Baryogenesis and Dark Matter
这些讲座,在TASI 2018年提出,提供了一个简明的介绍膨胀,重子生成,和暗物质方面没有涵盖的其他讲座。对暴胀的强调是一种直观的理解和限制暴胀模型的技术。对于重子生成,我们集中在两个例子,leptogenesis和电弱重子生成,注意单态辅助两步相变。关于暗物质,我们回顾了不同类别的模型区分其机制,以获得所观察到的遗迹密度,包括热冻结,不对称暗物质,冻结,SIMP暗物质,超轻标量和轴子的错位机制,和生产的原始黑洞在膨胀过程中。提供了问题集。
2021-08-02 astro-ph.CO hep-ph
Constraining light fermionic dark matter with binary pulsars
嵌入在暗物质(DM)背景中的双星系统可能会经历轨道周期的变化,这是由于双星在DM粒子风中移动时的动力学摩擦。考虑到DM是由自由费米子的简并气体构成的,我们计算了这种微扰效应对双星演化的影响。分析指出,轨道周期的长期变化对质量为$\gtrsim50$ eV的简并费米子更敏感,并且可能是可测量的,略微依赖于,但仍然是可区分的,双星配置(例如NS-NS,NS-WD和WD-WD)。有趣的是,我们发现具有大轨道周期($P_{b}\gtrsim100$天)的NS-NS双星系统经历更大的轨道周期衰减。我们还表明,这种效果明显增加,在前一种条件下,在双星轨道小DM晕,这对应于河外星系。这种情况代表了最好的天体物理方案,以测试这种影响的光费米子DM。我们使用一些可用的测量的轨道周期的时间导数的长周期双星在牛奶路量化更现实的影响。例如,对J1713+0747脉冲星的测量将费米子质量的上限设定为$m_{f}\lesssim 1$ keV。通过使用河外脉冲星的脉冲星计时观测,可以大大提高这个界限。在这种观点下,高精度的定时脉冲星观测将揭示DM动力学摩擦效应是否可以测试与即将到来的一代的调查,导致更强烈地限制光费米子DM的属性的可能性。
2019-07-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining galactic structures of mirror dark matter
最简单的镜像扇区暗物质模型保持了精确的镜像对称性,但在镜像扇区中有一个重子丰度$Ω_{b'} = βΩ_b$和一个被抑制的温度$T' = x T$;因此它只依赖于两个参数,$β,x$。对于足够小的$x$,早期的宇宙学观测值可能不会限制镜像重子构成所有的暗物质,尽管它们有很强的自相互作用,这取决于隐藏扇区中结构形成的未知细节。在这里,我们通过模拟镜像结构的形成,利用宇宙学和天文学数据绘制出参数空间的允许区域来填补这个漏洞。我们发现,银河系盘的表面密度和隆起质量约束$Ω_{b'}\lesssim 0.3 Ω_{b}$在最高的$T'$允许的BBN和CMB($T'=0.5 T$),或$Ω_{b'}\lesssim 0.8 Ω_{b}$在较低的值$T'$。我们还简要地讨论了实现必要的温度之间的不对称性SM和镜部门在我们的模型与完整的镜像对称性。
2020-01-30 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Little red dots as a cosmological probe: constraining $H_0$ with quasi-periodic pulsations
Peking University(北京大学);Chiba University(千叶大学);Harvard & Smithsonian(哈佛与史密森尼学会);Tsinghua University(清华大学)
本文基于静水压包层模型推导出周期-光度-温度关系,若该关系成立,可通过小红点的准周期脉动约束哈勃常数$H_0$,初步得到$H_0 = 120.7_{-46.5}^{+47.0} \text{ km s}^{-1}\text{ Mpc}^{-1}$,并预测十年监测可将不确定性降至3-20%。
2026-06-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Constraining primordial curvature perturbations with present and future GW detectors
本文回顾了原初曲率扰动在较小尺度上增强产生标量诱导引力波(SIGWs)的机制,并探讨了利用当前和未来的脉冲星计时阵列及LISA等探测器测量这些信号的前景。
2025-05-29 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining the dark energy models using Baryon Acoustic Oscillations: An approach independent of $H_0 \cdot r_d$
$H_0$张力和伴随的$r_d$张力是当前宇宙学的一个热门话题。为了从重子声学振荡(BAO)数据集中去除哈勃参数$H_0$和声视界尺度$r_d$之间的简并性,我们通过边缘化$H_0 \cdot r_d$参数来重新定义似然性,然后对不同的暗能量(DE)模型进行全贝叶斯分析.我们发现,我们的未校准的早期或后期的物理{数据集不能}约束DE模型没有进一步的假设。通过加入IA型超新星数据集,模型的约束更好,DE参数的误差更小。我们使用的两个BAO数据集--一个带有角度测量,一个带有角度和径向测量及其协方差,显示了不同模型的统计偏好,其中$Λ$ CDM是其中一个的最佳模型。添加Pantheon SnIA数据集及其协方差矩阵可提高对$Λ$ CDM的统计偏好。
2022-09-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining SUSY with Heavy Scalars -- using the CMB
如果低能超对称性存在,大型强子对撞机的数据有利于标量超伴体的高质量标度(超过TeV),而sfermions和暗物质可以参数化更轻-导致所谓的分裂光谱。当结合这一事实与超对称破缺之前的位移对称标量(模量)的基本理论的动机,这导致了早期宇宙的非热历史。这样的历史意味着对暗物质微观性质的不同预期,以及暗辐射和宇宙轴子背景的可能性。在本文中,我们将研究如何相关和混合等曲率扰动产生这样的模型,以及连接到暗辐射。多个相关的isocurvature模式的WMAP的约束允许多达一半的原始扰动isocurvature,相反的情况下,一个单一的isocurvature模式的扰动必须是主要绝热。然而,这样的界限是强烈的先验依赖,并没有调查与最新的普朗克数据。在本文中,我们使用的超对称非热历史的例子来建立宇宙学参数的理论先验。特别感兴趣的是,我们发现暗辐射的先验与等曲率总量的先验是退化的--它们是负相关的。暗辐射在早期宇宙中受到严格的限制,最近被用来对基于弦的方法施加严格的限制,以超越标准模型。我们的研究结果表明,这样的约束可能需要更多的理论输入。来自宇宙学探测器(如普朗克)的数据可以帮助指导MSSM、分裂超对称性模型及其他模型的建模。我们的模型也证明了UV模型在构建宇宙学先验中的实用性。(节略)
2014-06-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraining the primordial black hole scenario with Bayesian inference and machine learning: the GWTC-2 gravitational wave catalog
原始黑洞(PBH)可能形成于宇宙早期,并且可能至少包含一部分暗物质。使用最近发布的GWTC-2数据集从第三次观测运行的LIGO-Virgo合作,我们调查目前的观测是否与假设,即所有黑洞合并检测到的是原始起源兼容。我们在基于深度学习技术的分层贝叶斯推断框架内约束PBH形成模型,为这些模型的独特特征找到最佳拟合值,包括PBH初始质量函数,PBH在暗物质中的比例以及吸积效率。在GWTC-2数据集中存在几个旋转的双星有利于PBH吸积和旋转的情况。我们的研究结果表明,PBH可能只包括一小部分小于$0.3 \%$的总暗物质,和预测的PBH丰度仍然是兼容的其他限制。
2021-01-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Astrophysics and cosmology with a decihertz gravitational-wave detector: TianGO
我们提出的天体物理学的情况下,基于空间的,分赫兹引力波(GW)探测器。我们特别强调的能力,推断源的天空位置,无论是当与地面探测器网络相结合,形成一个长的三角测量基线,并通过自己的合并事件的早期预警。这种精确的位置测量是将GW信号用作限制哈勃常数的标准警报的关键。这类探测器也开辟了可能性,以测试Ia型超新星的祖先假说,通过限制合并率的白矮星双星与超级和亚克拉塞卡质量分别。我们还将讨论其他可以实现的科学成果,包括早期宇宙结构形成的约束,中等质量黑洞的寻找,黑洞自旋的精确测定,双星系统轨道偏心率演化的探测,以及合并双星周围第三质量的探测。
2020-06-25 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining Self-interacting Scalar Field Dark Matter From the Black Hole Shadow of the Event Horizon Telescope
本文研究自相互作用标量场暗物质对史瓦西黑洞阴影半径的影响,通过自洽微扰计算发现其影响受观测上限约束,强调暗物质模型自洽性的重要性。
2024-03-13 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Constraining the Primordial Black Hole Abundance with Space-Based Detectors
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences(中国科学院理论物理研究所);Center for High Energy Physics, Peking University(北京大学高能物理中心);Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), The University of Tokyo(东京大学宇宙物质量子研究科卡弗里数学物理研究所(WPI));School of Physical Sciences, University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学物理科学学院);Institute for Theoretical Physics, Leibniz University Hannover(汉诺威莱布尼茨大学理论物理研究所);Department of Physics, Kyoto University(京都大学物理学系);Institute of Fundamental Physics and Quantum Technology, and School of Physical Science and Technology, Ningbo University(宁波大学基础物理与量子技术学院及物理科学与技术学院)
本文研究了未来空间引力波探测器对原始黑洞丰度的限制能力,发现小行星质量窗口可通过这些探测器有效探测,若PBH为主暗物质,则在mHz频段产生强信号。
2026-01-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph