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
Measuring the spectral running from cosmic microwave background and primordial black holes
我们结合宇宙微波背景（CMB）数据、重子声学振荡（BAO）数据和来自原始黑洞（PBH）的约束来约束谱运行。研究发现，多个边带的约束对标量谱指数的运行有显著影响，当考虑多个边带的约束时，不运行的幂律标量谱与观测数据是一致的。另外，从慢卷参数的约束来看，单场慢卷暴胀模型中导出的张量谱指数相当小，即$|n_t|\lesssim 9.3\times 10^{-3}$，未来仅用CMB数据将很难测量，并且在95%置信水平下，导出的张量谱指数游程的绝对值不大于$2.1\times 10^{-4}$。
2018-06-05 astro-ph.CO
On the Prospects of Measuring the Cosmic Dawn 21-cm Power Spectrum using the Upgraded Giant Meterwave Radio Telescope (uGMRT)
EDGES合作组最近的一项观测显示，在全球21厘米光谱中，红移约为$z = 17$的吸收信号很强。这种吸收比现有模型预测的最大值更强，表明宇宙黎明时\HI 21厘米亮度温度的空间波动可能比先前预期的大一个数量级。本文研究了利用uGMRT探测宇宙黎明\HI 21厘米功率谱的前景。我们发现，$10σ$检测增强的\HI 21厘米信号功率谱是可能的$70, 140$和$400$小时的观察分别为一个乐观的，温和的和悲观的情况下，使用带-1的uGMRT。这可能是早期宇宙中重子和暗物质粒子之间相互作用的有用探测器。我们还提出了一个uGMRT预测与未来SKA-Low的比较。
2018-12-08 astro-ph.CO
A Method of Measuring Cosmic Magnetic Fields with Ultra High Energy Cosmic Ray Data
提出了一种利用超高能宇宙射线测量宇宙磁场的方法。我们采用先进的自相关方法模拟UHECRs，其中包括他们的方向以及能量信息。在没有明确了解UHECR源的情况下，这种测量对源的数量和经受UHECR的磁场强度敏感。使用UHECR蒙特卡罗模型，包括源，随机游走传播和相干偏转，我们解释的过程中重建允许的相空间的模型参数从模拟的自相关测量。
2010-02-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Measuring cosmic expansion with diffractive gravitational scintillation of nanoHertz gravitational waves
本文提出利用脉冲星计时阵列观测纳赫兹引力波被前景星系盘衍射透镜产生的闪烁效应，结合红移信息精确测量宇宙膨胀，单个源有望推断数百个红移-距离对。
2024-07-03 astro-ph.CO
Measuring gravitational lensing of the cosmic microwave background using cross correlation with large scale structure
利用Wilkinson微波各向异性探测器（WMAP）测量的宇宙微波背景中的引力透镜图与NRAO VLA巡天（NVSS）的射电星系分布进行了二次相关分析。我们使用全协方差矩阵对数据进行滤波，并计算了透镜-星系关联的互功率谱。我们探讨了宇宙学参数的变化对透镜重构的影响，并在$>3σ$上获得了统计检测显著性。所有互相关的结果都通过了旋度零检验以及使用赤道坐标下的NVSS数据进行的补充诊断检验。我们预测的潜力，普朗克和NVSS约束透镜星系的交叉相关以及星系的偏见。发现透镜-星系互功率谱呈高斯分布。
2012-09-21 astro-ph.CO
Cosmic Polarisation Rotation from CMB Data: a Review for GR110
本文综述了基于CMB偏振数据对宇宙偏振旋转（CPR）约束的最新进展，更新了2015年相关工作。
2025-03-28 astro-ph.CO
Measuring cosmic distances with galaxy clusters
除了基于质量函数和星系团聚集的宇宙学测试，探索宇宙结构的增长，自然界提供了两种独立的方法来使用星系团测量宇宙距离。第一种方法使用X射线发射气体质量分数的测量，这是一个近似的标准量，独立于质量和红移，对于质量最大的星系团。第二种方法使用组合毫米（mm）和X射线测量集群压力分布。我们回顾这些方法，他们的现状和未来十年的改进前景。对于第一种技术，目前提供了可比的暗能量限制Ia型超新星的研究，改进的一个因素6或更多的应该是容易实现的，连同严格的平均物质密度的约束，在很大程度上是独立的宇宙学模型假设。要实现这一潜力，就需要采取协调一致的多波长办法，利用新的星群调查、X射线、光学和毫米波设施，并继续强调改进流体动力学模拟。
2013-07-30 astro-ph.CO
Dependence of Residual Rotation Measure (RRM) on Intervening MgII Absorbers at Cosmic Distances
利用539个SDSS类星体的大样本，结合21 cm波长处的旋转测度星表，研究了剩余旋转测度（RRM）对宇宙距离处的干涉吸收系统的依赖性.我们发现，与没有MgII吸收剂的样品相比，在我们的样品中，有MgII吸收剂的样品对观测到的RRM的标准偏差有额外的河外贡献，约为8.11+/-4.83 Rad/m^2。我们的研究结果表明，介入吸收体可以有助于增强RRM在21厘米波长左右，如早期发现的RM测量在6厘米波长左右。
2013-07-10 astro-ph.CO
On Measuring the 21 cm Global Spectrum of the Cosmic Dawn with an Interferometer Array
从理论上研究了从干涉仪阵列测量的相干光中恢复全局谱的方法以及提取21 cm宇宙曙光信号的可行性。在我们的方法中，全球频谱是通过解决的高次和高阶分量，同时从高达数千个基线测量的vibrium。使用该算法，前景和21 cm信号的失真可以在很宽的条件下正确地恢复。我们发现，3D基线分布可以比2D（平面）基线分布具有更好的性能，特别是当缺乏较短的基线时。我们模拟了地面二维和三维阵列配置，以及位于日地L2点的十字形空间阵列，可以通过轨道进动形成三维基线。在所有的仿真中，我们获得了良好的恢复的全球频谱，并成功地提取了21厘米的信号，与合理的天线数量和观察时间。
2023-02-16 astro-ph.CO
Measuring cosmic velocities with 21cm intensity mapping and galaxy redshift survey cross-correlation dipoles
研究了利用红移-空间交叉关联函数的偶极子测量大尺度结构中奇异速度效应的可行性。我们结合星系的数量计数与亮度温度波动从21厘米强度映射，表明偶极子可以测量在适度的意义（$\lesssim 2σ$）相结合，即将到来的无线电调查CHIME与未来的红移调查DESI和欧几里得。通过将来自SKA的强度图与DESI或欧几里得的强度图相结合，可以进行更显著的测量（$\lesssim~10σ$），并且通过将完全内部的可观测量结合到SKA，可以进行甚至更高显著性的测量（$\lesssim 100σ$）。我们占的影响，如污染的广角条款，干涉仪噪声和光束的强度图，非线性增强的功率谱，堆叠多个人口，放大率斜率的敏感性，以及数量计数和强度图探测相同的示踪剂的可能性。我们还推导出一个新的表达式的协方差矩阵的多示踪剂红移空间关联函数估计与任意方向的权重，这可能是有用的，为即将到来的调查，旨在测量红移空间聚类与多个示踪剂。
2017-12-28 astro-ph.CO
Estimating the weak-lensing rotation signal in radio cosmic shear surveys
在宇宙学中，弱透镜已经成为一个越来越重要的工具，利用星系的形状来测量宇宙切变已经成为常规。弱透镜畸变张量除了包含剪切的两个分量外，还包含另外两个效应：会聚和旋转。使用基于星系形状的标准宇宙剪切估计器无法测量旋转模式，因为在图像被透镜化之前，没有关于图像原始形状的信息。由于这一点，在宇宙学弱透镜巡天中没有提出旋转模的估计，旋转模也从未受到约束。在这里，我们推导出这个量的估计，这是基于使用的无线电偏振测量星系的固有位置角。旋转模式可以由$Λ$ CDM之外的物理学产生，并且还提供了执行$Λ$ CDM和弱透镜测量本身的一致性检查的机会。我们提出了这个估计的模拟，并表明，宇宙弦谱的教学的例子，这个估计可以检测到的信号，是符合普朗克的约束。我们检查之间的连接的旋转模式和剪切$B$模式，从而如何估计可以帮助控制系统在未来的无线电弱透镜调查。
2016-12-05 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
Impact of Anisotropic Birefringence on Measuring Cosmic Microwave Background Lensing
宇宙微波背景透镜的功率谱是约束中微子质量之和暗能量状态方程等基础物理的有力工具。目前的透镜测量主要来自微波背景温度场的失真，但偏振透镜信号将以更高的灵敏度主导即将到来的实验。宇宙双折射是指从最后一个散射面传播到我们这里的微波光子线偏振方向的旋转，它可以由类轴子暗物质或原初磁场等宇称违反物理所诱导。我们发现，对于即将到来的CMB-S4-like实验，如果存在与当前$95\%$上限相对应的幅度的尺度不变的各向异性双折射，则在小尺度下，测量的透镜功率谱可以被偏置到几个因子，$L\gtrsim 1000$。我们发现，偏置尺度与尺度不变的双折射谱的振幅呈线性关系。即使双折射振幅减小到当前上限的$\sim 5\%$，各向异性双折射贡献的信噪比也大于1。我们的研究结果表明，测量和表征的各向异性双折射是重要的透镜分析，在未来的低噪声偏振实验。
2023-01-17 astro-ph.CO
De-Rotation of the Cosmic Microwave Background Polarization: Full-Sky Formalism
已经提出了可能旋转宇宙微波背景（CMB）的线性偏振的机制，因为它从最后的散射表面传播。在最简单的场景中，旋转将在整个天空中是均匀的，但是旋转角度也可以在整个天空中变化。我们详细开发了一套完整的全天空二次估计的旋转的CMB偏振，可以从CMB的温度和偏振。我们推导出的方差，这些估计可以测量，并表明这些方差减少到简单的平天表达式在适当的限制。我们用数值计算方差。如果旋转角是作为随机场的一种实现而出现的，那么平天形式主义可能是合适的，而全天空形式主义则需要搜索在天空中缓慢变化的旋转以及旋转角的角功率谱在大角度处达到峰值的模型。
2009-07-07 astro-ph.CO
Measuring the cosmological density field twice: A novel test of dark energy using the CMB quadrupole
宇宙微波背景（CMB）辐射在星系团中的散射，根据星系团位置光子分布的四极各向异性，产生偏振信号。这个“远程四极”来自于测量的诱导极化提供了一个机会，重建原始的大尺度波动。我们讨论，比较本地CMB四极预测这些重建的原始波动和CMB卫星所做的直接测量可能使我们能够测试宇宙方差极限之外的暗能量。
2022-02-23 astro-ph.CO
Measuring the scale of cosmic homogeneity with SDSS-IV DR14 quasars
利用斯隆数字巡天（SDSS-IV DR 14）第14次数据发布的类星体样本，确定了红移范围$0.80<z<2.24$内的宇宙均匀性尺度。我们将样本分成4个红移箱，每个箱都有$N_{\rm q} \geq 19,000$类星体，跨越整个调查的红移覆盖范围，并使用两个关联函数估计来测量标度球内计数及其对数导数，即，分形关联维数，$D_2$。以$Λ$ CDM宇宙学为基准模型，我们首先估计了类星体偏差的红移演化，然后估计了底层物质分布的均匀性尺度$r_{\rm{hom}}^{\rm{m}}$。我们发现，$r_{\rm{hom}}^{\rm{m}}$表现出减少的趋势与红移和所获得的值是在很好的协议与$Λ$ CDM预测在整个红移区间的研究。因此，我们的结论是，大尺度均匀性假设是一致的最大空间分布的类星体目前可用
2018-09-28 astro-ph.CO
Cosmic flexion
宇宙弯曲和宇宙剪切一样，是一种关联函数，其信号来源于宇宙的大尺度结构。基于对宇宙剪切的观测成功，以及前所未有的大规模宇宙学数据集的质量，探索宇宙弯曲的实际限制的时机已经成熟。与具有宽功率窗口函数的宇宙剪切不同，宇宙弯曲只能在小尺度上测量，因此可以独特地对小尺度物质功率谱施加约束。在这里，我们提出了一个完整的理论形式主义的宇宙屈曲，包括屈曲屈曲和剪切屈曲两点相关性。我们目前的预测测量宇宙弯曲的暗能量调查（DES），第三阶段的宇宙调查，并评论未来的前景，测量这些宇宙弯曲信号在即将到来的时代阶段IV实验。
2022-06-30 astro-ph.CO
Rotation of the cosmic microwave background polarization from weak gravitational lensing
当宇宙微波背景（CMB）光子从末次散射面通过时空度规扰动时，偏振矢量可能绕其传播方向旋转。这种引力旋转与光子轨道的透镜偏转不同，并且是在光子轨道的透镜偏转之外发生的。这种旋转可以来源于线性矢量或张量度规扰动，并且与旋度偏转场完全相干。因此，对CMB偏振功率谱的透镜校正以及由于非标量扰动引起的温度-偏振互相关进行了修正。旋转不影响线性标量扰动的透镜效应，但当计算进行到高阶时需要包括在内。我们提出了完整的结果弱透镜的全天空CMB功率谱的一般线性度规扰动，同时考虑到偏转的光子轨迹和旋转的偏振。对于由引力波引起的透镜效应，我们证明了由旋转引起的B模在很大程度上抵消了由偏转的旋度分量引起的B模。
2014-01-30 astro-ph.CO
Measuring cosmic shear with the ring statistics
常用的方法来分解E-和B-模式在宇宙剪切，即孔径质量色散和E/B-模式剪切关联函数，遭受的两点关联函数（2 PCF）的知识不完全的非常小和/或非常大的尺度。环统计，最近开发的宇宙剪切措施，改善了这个问题，并能够分解E-和B-模式使用2 PCF测量有限的时间间隔。首先，我们改进了环统计的滤波函数的信噪比。其次，我们研究的能力，环的统计约束宇宙学和比较的结果与孔径质量色散得到的宇宙学约束。第三，我们使用环统计测量CFHTLS（加拿大-法国-夏威夷望远镜遗产调查）数据的宇宙剪切信号。我们考虑了一个尺度相关的滤波函数的环统计，提高其信噪比。此外，我们发现，存在滤波器功能，分解E-和B-模式使用有限范围的2 PCF（EB-统计），并具有更高的S/N比环统计。然而，我们发现，后者的数据点显着相关性比孔径质量色散和EB统计数据点。因此，环统计是一个理想的工具，以确定剩余的系统准确地作为一个功能的角度尺度。我们使用最新的CFHTLS分析的2 PCF，并由此计算环统计及其误差线。
2009-07-14 astro-ph.CO
Simultaneous inference of isotropic and anisotropic polarization rotation angles for next-generation cosmic microwave background experiments
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
该研究针对下一代宇宙微波背景实验，建立综合模型，用贝叶斯分析同时推断各向同性和各向异性极化旋转角，可有效提取旋转效应，研究已知源影响，适合未来极化数据分析，或助于揭示轴子样粒子性质。
2026-07-21 astro-ph.CO
Dark Ultra-Light Scalars and Cosmic Parity Violation
如果宇宙的暗区是由超轻标量组成的，它们通过Chern-Simons项与光子耦合将引起宇宙微波背景（CMB）偏振面的旋转。这种旋转将E模式偏振转换为B模式偏振，导致新的CMB BB相关以及违反宇称的TB和EB互相关。我们回顾了这一主题，详细介绍了旋转效应的推导，并总结了当前和未来CMB B模式实验中可能的信号。
2019-12-30 astro-ph.CO
Measuring Unified Dark Matter with 3D Cosmic Shear
我们提出了一个统一的暗物质（UDM）模型，其中一个单一的标量场模拟暗物质（DM）和暗能量（DE）的未来三维宇宙剪切调查的参数估计预测。这些模型的优点是，它们可以用单一的物质成分来描述宇宙的动力学，为结构形成和宇宙加速提供解释。我们在这项工作中使用的UDM模型类的一个关键特征是由一个参数c_inf（以光速c=1为单位）表征，这是后期声速的值，并且结构形成取决于此。我们证明了DM样行为的标量场的属性可以估计与大规模的，完全三维弱透镜调查的精度非常高。我们发现，3D弱透镜显着约束c_inf，我们发现最小误差0.00003，为基准值c_inf=0.001，和0.000026，为c_inf=0.012。此外，我们计算了UDM模型在LCDM模型上的贝叶斯证据作为c_inf的函数。为此，我们可以将LCDM模型视为c_inf=0的UDM模型。我们发现，预期的证据清楚地表明，调查数据将毫无疑问地有利于UDM模型的LCDM模型，为值c_inf>0.001。
2011-03-25 astro-ph.CO
Measuring the evolution of intergalactic gas from z=0 to 5 using the kinematic Sunyaev-Zel'dovich effect
由于大多数宇宙气体的中等温度和稀薄特性，在宇宙晚期对重子进行完整的普查是一个长期的挑战。为了深入了解这个问题，我们提取测量的运动学Sunyaev-Zel 'dovich（kSZ）效应的交叉相关角红移波动图，其中包含精确的信息，宇宙密度和速度场，CMB地图高通滤波使用孔径测光，我们称之为ARF-kSZ层析成像技术。值得注意的是，我们检测到显着的交叉相关的广泛的红移和过滤器孔径使用6dF星系，BOSS星系，SDSS类星体作为示踪剂，产生11西格玛检测的kSZ效应。然后，我们利用这些测量设置的位置，密度和丰富的气体诱导的kSZ效应的约束，发现这种气体驻留在暗物质晕外，提出密度范围从10到250倍的宇宙平均值，并包括一半的宇宙重子。总之，这些研究结果表明，ARF-kSZ断层扫描提供了一个几乎完整的普查星系际气体从z = 0至5。
2020-12-03 astro-ph.CO
Cosmic Polarization Rotation: an Astrophysical Test of Fundamental Physics
对基本物理原理的可能违反，例如所有引力的度规理论（包括广义相对论）所基于的爱因斯坦等效原理，将导致在宇宙学距离上传播的线偏振辐射的偏振面的旋转，即所谓的宇宙偏振旋转（CPR）。我们在这里回顾迄今为止进行的天体物理学测试，以检查CPR是否存在。这些都是利用射电星系的射电和紫外偏振以及宇宙微波背景的偏振（E模式和B模式）。到目前为止，这些测试都是负面的，导致任何CPR角度的上限为一度，从而增加了我们对这些物理原理的信心，包括GR。我们还讨论了未来的前景，在检测CPR或改善对它的限制。
2016-07-26 astro-ph.CO
Revealing Cosmic Rotation
宇宙学双折射（CB），来自遥远天体物理源的辐射偏振面的旋转，可能揭示自然界中基本相互作用的电磁或引力部分的宇称违反。直到最近，这种现象只能通过无线电观测或紫外波长的观测来探测。最近，有一个实质性的努力来约束这种非标准模型使用的观测偏振面旋转的宇宙微波背景（CMB）辐射。这可以通过测量CMB的$B$模式或通过测量其在标准模型中消失的TB和EB相关性来完成。在本文中，我们表明，$EB$相关为基础的估计是最好的即将到来的极化实验。基于$EB$的估计器优于其他估计器，因为它具有最小的噪声，并且在所有估计器中受系统学的影响最小。当前的偏振仪被优化用于探测来自原始引力波或通过引力透镜的大尺度结构的$B$模式偏振。在本文中，我们还研究了优化CMB实验的宇宙学双折射的检测，在仪器系统学的存在下，这本身就能够产生$EB$相关性，潜在的模仿CB。
2012-07-27 astro-ph.CO
Measuring the Hubble Constant with cosmic chronometers: a machine learning approach
本文利用机器学习回归算法对宇宙计时器合成数据进行分析以测量哈勃常数，比较多种算法后发现支持向量机在偏差-方差权衡上表现最佳，可作为高斯过程等方法的有效交叉检验。
2023-07-05 astro-ph.CO
The VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey: Measuring the growth rate of structure around cosmic voids
我们在已完成的VIMOS公开河外红移巡天（VIPERS）中发现了空洞，使用基于搜索空球的算法。我们测量了空洞中心和完整星系目录之间的互相关。互关联函数在两个VIPERS场（W1和W4）中表现出明显的各向异性，这是线性红移空间畸变的特征。通过测量投影的互相关，然后将其解投影，我们能够估计未失真的互相关关联函数。我们建议，给予一个足够好的测量交叉关联函数一个应该能够通过应用一个简单的线性高斯流模型的红移空间失真（RSD）来测量结构的线性增长率。我们对306个模拟星系目录中的空洞进行的研究表明，VIPERS能够测量$β$，误差约为$25\%$。应用我们的方法的VIPERS数据，我们找到了一个值的红移空间畸变参数，$β= 0.423^{+0.104}_{-0.108}$，这给我们使用的星系人口的偏差给出了一个线性增长率$fσ_8 = 0.296^{+0.075}_{-0.078}$在$z = 0.727$。这些结果与使用标准技术在平行VIPERS分析中观察到的值一致。
2016-11-21 astro-ph.CO
A Zeldovich reconstruction method for measuring redshift space distortions using cosmic voids
空-星系关联$ξ^s$中的红移空间畸变（RSD）提供了低密度环境中结构线性增长率的信息。这些RSD效应的精确建模也可以允许在竞争性Alcock-Paczynski测量中使用空隙。线性理论模型的$ξ^s$是能够提供非常好的描述模拟数据的所有尺度上提供的真实空间的空隙位置是已知的。然而，通过参考模拟数据，我们证明了失败的假设隐含在当前模型的$ξ^s$的空洞直接确定在红移空间，将是最简单的使用真正的观测数据。为了克服这个问题，我们提出使用密度场重建方法的基础上Zeldovich近似恢复的真实空间的空位置从红移空间数据。我们发现，这恢复了$ξ^s$的理论和数据之间的良好协议。执行重建需要输入宇宙学模型，因此，为了自洽，我们必须对每个要测试的模型执行重建。我们应用这种方法来模拟星系和空洞目录中的大MultiDark $N$体模拟和一致恢复基准增长率的精度$3.4\%$使用的模拟体积$(2.5\;h^{-1}\mathrm{Gpc})^3$。
2018-10-16 astro-ph.CO
Testing parity-violating physics from cosmic rotation power reconstruction
我们研究宇称违反物理产生的宇宙旋转功率谱的重建，着眼于正在进行的和不久的将来的宇宙微波背景（CMB）实验，如BICEP阵列，CMBS 4，LiteBIRD和西蒙斯天文台。除了暴胀引力波和引力透镜之外，对CMB偏振的其他各种影响的测量为早期宇宙打开了新的窗口。其中之一是宇宙极化旋转的各向异性，它探测了弦论通常预测的陈-西蒙斯项。宇宙旋转的各向异性也是由原初磁性和标准模型外延框架产生的。宇宙旋转各向异性可以在CMB各向异性中重建为二次。然而，重建的宇宙旋转的功率是宇宙微波背景辐射四点相关，与宇宙旋转功率谱没有直接关系。理解四点相关中的所有贡献是提取宇宙旋转信号所必需的。假设由暴胀宇宙旋转模型激发的尺度不变旋转谱，我们采用模拟来量化对四点相关的每一个贡献，并发现（1）三谱的二次收缩增加了总信噪比，（2）与统计误差相比，来自透镜诱导的三谱的偏差是显著的，例如，LiteBIRD和CMBS 4类实验，（3）使用实现依赖估计量将统计误差降低了10%-20%，这取决于实验规范，（4）其他高阶贡献至少在不久的将来的实验中可以忽略不计。
2019-11-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmic Polarization Rotation in view of the recent CMB experiments
宇宙偏振旋转（CPR）的可能性，即当光子在真空中长距离移动时，偏振角旋转，至少有两个原因很重要：第一，偏振角似乎是光子的最稳定特性，第二，CPR将与违反基本物理原理相关联，就像爱因斯坦等效原理，所有的引力度量理论都是基于它，包括广义相对论，我们在2015年庆祝它的百年纪念。我们在这里回顾已经进行的天体物理学测试，以检查CPR是否存在。这些都是利用射电星系的射电和紫外偏振以及宇宙微波背景的偏振（E模式和B模式）。到目前为止，这些测试都是阴性的，导致任何心肺复苏角度的上限都是几度，从而增加了我们对这些物理原理和由此产生的理论（包括广义相对论）的信心。我们讨论了未来的前景，在检测心肺复苏术或改善它的限制。
2015-07-20 astro-ph.CO
Measuring cosmic shear and birefringence using resolved radio sources
我们开发了一种新的方法，提取同时测量弱透镜剪切和偏振面的局部旋转，使用解析射电源的观测。我们表明，偏振的方向是统计联系的总强度场的梯度，这提供了我们的方法的基础。使用散布在天空中的许多源，这种方法允许对宇宙剪切和双折射进行约束，并且可以应用于任何存在这种相关性的解析射电源。假设旋转和剪切是恒定的整个源，我们使用这种关系来构建一个二次估计，并使用模拟观测研究其性质。我们开发了一个校准方案，使用模拟的基础上观察到的图像，以减轻偏差的存在下发生的测量误差和天体物理散射的偏振。该方法直接适用于档案数据的射电星系，我们测量的平均旋转信号的$\left<ω\right>=-2.03^{\circ}\pm0.75^{\circ}$和平均剪切兼容零使用30个可靠的来源。这种对整体旋转的限制程度与CMB实验目前的主要限制相当，并且预计在未来的高精度无线电调查中（例如SKA进行的调查）至少会增加一个数量级。我们还测量了剪切和旋转两点关联函数，并估计了在未来的调查中检测剪切和旋转相关性所需的源的数量。
2018-09-27 astro-ph.CO
Measuring cosmic filament spin with the kinetic Sunyaev-Zel'dovich effect
星系际暗条的自旋已经通过模拟得到了预测，并得到了星系红移观测中红移空间暗条形状的初步证据的支持：通常，暗条在其轴的一侧发生红移，而在另一侧发生蓝移。在这里，我们调查是否灯丝自旋可以有一个可测量的动力学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）信号，从CMB光子被散射移动电离气体，这种纯速度信息是互补的灯丝红移空间形状。我们建议结合星系红移巡天和宇宙微波背景实验来测量kSZ偶极子。我们的S/N分析首先基于现有的灯丝目录，并结合普朗克数据。然后，我们调查的可探测性的kSZ偶极子使用DESI或SKA-2与下一阶段的CMB实验相结合。我们发现，气体晕的灯丝星系共同旋转的灯丝诱导一个更强的kSZ偶极子信号比从弥漫的对流气体，但这两个信号似乎太小，在近期的调查，如DESI+未来的CMB实验检测。但SKA-2与未来CMB实验的结合可以提供超过10个$σ$的检测。增益主要来自增加的面积重叠和增加的灯丝数量，但在未来的CMB实验中，低噪声和高分辨率对于捕获来自天空中小灯丝的信号也很重要。这些信号的成功探测将有助于发现大尺度结构中的重磁效应，并进一步加深我们对宇宙网中重子的认识。
2022-12-28 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
Measuring Anisotropies in the Cosmic Neutrino Background
氚中微子捕获是一种很有前途的宇宙中微子本底探测方法。我们发现，遗迹中微子最容易被捕获时，他们的自旋矢量是反对齐的极化轴的氚核，当他们的方法沿极化方向。因此，CvB天文台可以通过极化氚靶来测量宇宙中微子速度和自旋分布的各向异性。由于实验室坐标系相对于宇宙坐标系的特殊速度和晚时引力效应，预计CvB中的偶极各向异性较小。目前正在建造的氚观测站PIMMY实验应该观测到一个几乎各向同性的背景。这将作为一个强有力的测试宇宙起源的潜在信号。极化靶的测量也可能限制非标准中微子的相互作用，这将导致更大的各向异性，并有助于区分马约拉纳中微子和狄拉克中微子。
2014-07-01 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Measuring the cosmic proper distance from fast radio bursts
宇宙固有距离$d_P$是宇宙中的基本距离。与对应于角度大小的光度和角直径距离不同，适当的距离是从光源到观察者的光路长度。然而，之前没有测量过适当的距离。最近对一个重复的快速射电暴（FRB）的红移测量可以揭示正确的距离。我们发现，适当的距离红移关系确实可以从色散措施（DM）的FRB测量红移。从蒙特卡罗模拟中，我们发现大约500个具有DM和红移测量的FRB可以严格地约束适当的距离-红移关系。我们还表明，我们的宇宙的曲率可以约束与模型无关的方法，使用此导出适当的距离红移关系和观察到的角直径距离。由于FRB的高事件率，未来可以通过即将推出的仪器发现数百个FRB。适当的距离将在研究宇宙的加速膨胀和几何形状中发挥重要作用。
2017-08-27 astro-ph.CO astro-ph.HE
Rotation of galaxies as a signature of cosmic strings in weak lensing surveys
来源于拓扑缺陷的矢量扰动可以在背景星系的透镜中产生旋转。这是一个潜在的吸烟枪存在的缺陷，因为旋转产生一个卷曲状的组件中的弱透镜信号，这是不是由标准的密度扰动在线性顺序产生。这个旋转信号是由宇宙弦产生的。未来的大规模弱透镜调查应该能够检测到这种信号，即使是弦张力的数量级低于目前的限制。
2009-09-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Prospect of Measuring the Cosmic Dipole by Associating Strongly Lensed Gravitational Waves with Galaxy Surveys
International Center for Theoretical Physics Asia-Pacific, University of Chinese Academy of Sciences（国际理论物理中心亚太，中国科学院大学）；Taiji Laboratory for Gravitational Wave Universe, University of Chinese Academy of Sciences（太极引力波宇宙实验室，中国科学院大学）
本文探讨利用强透镜引力波事件测量宇宙双极矩的可行性，通过模拟Einstein Telescope和Cosmic Explorer的观测，预测在10年的观测中可以检测到与CMB和数计测量一致的双极矩幅度，并通过结合双透镜事件与三或四透镜事件的约束进一步提高对双极矩的限制。
2026-07-15 astro-ph.CO gr-qc
Is flat rotation curve a sign of cosmic expansion?
在假设宇宙膨胀与晕上的星系动力学相互作用的基础上，提出了四种可能的自转曲线解。第一种是对加速宇宙中的等效原理的修正。第二种是在膨胀宇宙中对马赫原理的修正。第三种是膨胀宇宙中晕的变质量动力学，第四种是膨胀宇宙中晕上的随动半径代替物理半径。
2013-07-08 astro-ph.CO gr-qc
Reconstructing Cosmic Polarization Rotation with ResUNet-CMB
Southern Methodist University（南卫理公会大学）
宇宙极化旋转，这可能会导致宇称违反新的物理或原始磁场的存在，转换$E$模式的偏振宇宙微波背景（CMB）到$B$模式的偏振。各向异性的宇宙极化旋转导致统计各向异性的CMB偏振，可以重建与二次估计技术类似的引力透镜的CMB设计。在即将到来的CMB调查的敏感性，透镜引起的$B$模式偏振将作为一个限制因素，在各向异性的宇宙偏振旋转的搜索，这意味着一个分析，其中包括某种形式的去透镜将需要改善与未来的调查效果的约束。在本文中，我们扩展的ResUNet-CMB卷积神经网络重建各向异性的宇宙极化旋转存在的引力透镜和补丁再电离，我们表明，网络同时重建所有三个影响的方差低于标准的二次估计几乎匹配的性能的迭代重建方法。
2022-01-19 astro-ph.CO cs.CV stat.ML
Modified gravity as a common cause for cosmic acceleration and flat galaxy rotation curves
平坦的星系旋转曲线和加速的宇宙都意味着临界加速度的存在，这在两种情况下是相同的数量级，尽管银河系和宇宙的长度尺度有很大的不同。然而，人们习惯于用引力束缚的暗物质来解释银河系加速，用“排斥”的暗能量来解释宇宙加速。相反，旋转曲线的平坦性和宇宙的加速度是否有共同的原因呢？在这篇文章中，我们提出了一个修正的引力理论。通过将该理论应用于星系尺度，我们证明了没有暗物质的平坦旋转曲线，并通过将其应用于宇宙学尺度，我们证明了没有暗能量的宇宙加速。
2012-07-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Scintillated microlensing: measuring cosmic distances with fast radio bursts
提出利用FRB闪烁微引力透镜直接测量宇宙距离，避免强透镜质量建模的系统误差，单个事件可测H0精度6%，30个事件达亚百分比。
2024-02-04 astro-ph.CO astro-ph.IM
Probing cosmic strings by reconstructing polarization rotation of the cosmic microwave background
本研究利用二次估计量分析CMB偏振旋转以探测宇宙弦，验证了不同估计量的等价性与最优性，基于Planck数据给出参数约束，并指出未来实验可在特定参数空间检验类轴子弦网络的存在性。
2022-01-07 astro-ph.CO hep-ph
Measuring the cosmic expansion rate using 21-cm velocity acoustic oscillations
在宇宙黎明（CD）期间，暗物质-重子相对速度场的波动在21厘米功率谱中被印记为声学振荡。这些速度声振荡（VAO）保持了同动声视界尺度的印记。在穆尼奥斯之前的工作中，已经证明这些VAO可以被视为标准标尺，通过考虑各种莱曼-维尔纳反馈强度和前景污染情景来测量高红移下的宇宙膨胀率。在这里，我们通过使用公共代码\texttt{21cmFAST}的修改版本来扩展该分析。我们使用这个代码来模拟VAO在21厘米功率谱和预测的潜力，以约束$H(z)$与HERA射电望远镜，考虑到莱曼- $α$加热的影响，莱曼-沃纳反馈和前景，对各种天体物理参数的依赖，和宇宙学参数的简并。我们发现，$H(z)$可以测量与HERA在$\sim 0.3-6\%$的相对精度范围$11 < z < 20$，在不同的天体物理和前景的情况下，与普朗克宇宙学参数设置一个$\sim 0.08-0.2\%$相对误差地板的测量中的不确定性。这种精度与大多数低红移测量相当，可以帮助测试由正在进行的“哈勃张力”激发的各种宇宙学场景。
2022-10-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Measuring alignments between galaxies and the cosmic web at $z \sim 2-3$ using IGM tomography
许多星系形成模型预测星系自旋和宇宙网（即细丝和薄片的方向）之间的对齐，导致星系之间的内在对齐，在弱透镜测量中产生系统误差。这些效应通常被预测在高红移（$z\gtrsim1$）时更强，这是无法用可预见的仪器进行大规模星系调查的，但IGM断层摄影术从密集的类星体和星系开始测量$z\sim2-3$宇宙网。使用模拟调查流体动力学模拟，我们研究这种技术的效用，与同时代的星系样本，测量星系和宇宙网络之间的对齐在$z\sim2.5$。我们表明，IGM断层扫描调查与$\lesssim5$ $h^{-1}$ Mpc视线间距可以准确地恢复潮汐张量的特征向量，我们用它来定义的宇宙网的方向。对于星系的自旋和形状，我们使用一个模型参数化的对齐强度，$Δ\langle\cosθ\rangle$，相对于潮汐张量本征向量从底层密度场，也考虑观测的影响，如错误的星系位置角，倾角，和红移。测量使用即将到来的$\sim1\,\mathrm{deg}^2$ CLAMATO层析调查和600同时代的zCOSMOS-Deep星系应该把$3σ$极限与$Δ\langle\cosθ\rangle\sim0.1$极端对齐模型，但更大的调查包括$>10,000$星系，如斯巴鲁PFS，将需要约束模型与$Δ\langle\cosθ\rangle\sim0.03$。这些测量将约束银河系宇宙网络对齐的模型，并在$z\sim2$测试潮汐力矩理论，…
2016-11-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
New Constraints On Cosmic Polarization Rotation Including SPTpol B-mode Polarization Observations
我们提出了一个更新的宇宙极化旋转（CPR）约束，从最近SPTpol测量的亚度B模式偏振的宇宙微波背景（CMB）的100平方度的天空。我们之前来自联合ACTpol-BICEP 2-POLARBEAR偏振数据的CPR波动约束为23.7 mrad（1.36°）。在包括新SPTpol数据的情况下，CPR波动约束更新为17 mrad（1°），标量与张量之比r =-0.05 +-0.1
2016-03-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Can cosmic rotation resolve the Hubble tension? Constraints from CMB and large-scale structure
Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, sez. di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）；Instituto de Física, Universidade Federal da Bahia（巴伊亚联邦大学物理研究所）；Observatório Nacional（国家天文台）
该研究通过引入背景旋转的相对论宇宙学模型，利用CMB和大尺度结构数据探讨哈勃张力问题，发现旋转参数在CMB数据下可忽略，但晚期数据如SNe和BAO显示更高旋转，导致σ_8与DES-Y3测量矛盾，最终倾向于非旋转模型。
2025-12-24 astro-ph.CO gr-qc
Schwarzschild black hole and redshift rapidity: A new approach towards measuring cosmic distances
本文提出红移快度这一可观测相对论不变量，在史瓦西时空中建立解析公式以分离黑洞质量与距离，从而为测量宇宙距离提供一种完全广义相对论的新方法。
2024-06-10 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Measuring dark matter-neutrino relative velocity on cosmological scales
提出了一种利用暗物质-中微子相对速度测量中微子质量的新方法。暗物质与中微子的相对运动产生宇称奇双谱，可以通过不同宇宙场的互相关来测量。这种新方法不受大多数系统学的影响，不受宇宙微波背景光学厚度知识的限制。我们估计了相对速度效应的可探测性，发现中微子质量的最小总和可以在即将到来的调查中被检测到。
2020-02-15 astro-ph.CO hep-ph
Measuring Light from the Epoch of Reionization with CIBER, the Cosmic Infrared Background Experiment
宇宙中第一代恒星的紫外线辐射电离了星系际介质，这一过程在z~6时完成;这些光子的波长已经红移了（1+z），成为今天的近红外线，可以使用位于地球大气层上方的仪器进行测量。宇宙红外背景实验（CIBER）于2009年2月首次飞行，由四个仪器组成，安装在一个可重复使用的探空火箭上。CIBER将使用两台宽带成像仪器测量再电离时期宇宙结构引起的河外红外背景中的空间各向异性，使用低分辨率光谱仪详细描述红外背景的光谱形状，并在我们的六个科学领域中使用高分辨率光谱仪测量Zodical光前景的绝对亮度。本文介绍了CIBER的科学动机和前两次飞行的详细情况，包括对首次飞行发表的科学结果的回顾和对未来再电离科学与CIBER数据的展望。
2011-01-08 astro-ph.CO astro-ph.IM
Measuring the Cosmic X-ray Background in 3-20keV with Straylight from NuSTAR
本研究利用NuSTAR天文台2012-2017年的杂散光数据，通过空间拟合测量了3-20keV能段的宇宙X射线背景，其光谱与HEAO 1一致且比多数后续测量低10%。
2023-04-19 astro-ph.CO astro-ph.HE
New Constraints on Cosmic Polarization Rotation from B-Mode Polarization in Cosmic Microwave Background
STPpol、POLARBEAR和BICEP 2最近在几十平方度的不同天空区域测量了宇宙微波背景（CMB）B模偏振，并获得了多极范围20-3000的BB功率谱，探测了由于引力透镜和暴胀引力波引起的分量。我们共同分析这三个实验的结果，并提出修改的光谱分析，包括在模型中，除了引力透镜和暴胀引力波组件，也引起的宇宙极化旋转（CPR）的影响，如果它存在于目前的上限。虽然原则上我们的分析也会导致对CPR的新约束，但实际上这些约束只能在其波动<δα^2>上给出，因为对其平均角的约束被当前CMB偏振实验所应用的去旋转所抑制，以便应对偏振角的不充分校准。来自所有三个实验的组合数据拟合（具有29% CPR-SPTpol相关性，取决于理论模型）给出约束<δα^2>^1/2 < 27.3 mrad（1.56°），其中r = 0.194 \pm 0.033。这些结果表明，目前的数据与没有CPR检测一致，并且对CPR波动的约束约为1.5°。这种约束宇宙偏振旋转的方法是新的，是对以前使用射电星系的射电和光学/紫外偏振以及CMB E模式偏振的测试的补充，并为SPTpol，POLARBEAR和BICEP 2观测到的天空区域增加了新的约束。
2014-07-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Measuring primordial anisotropic correlators with CMB spectral distortions
我们发现，膨胀模型与破碎的旋转不变性产生可测试的非对角签名之间的相关性的$μ$型失真和温度波动的宇宙微波背景。更确切地说，通常由原始矢量场的波动产生的具有四极双谱不对称性的场景，当$|\ell_1-\ell_2|=2$时产生非零的$μ$相关。由于光谱畸变对极小尺度的原始波动很敏感，因此宇宙方差限制的光谱畸变实验可以以高的信噪比检测到这种效应。
2015-10-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
