nIFTy Galaxy Cluster simulations VI: The dynamical imprint of substructure on gaseous cluster outskirts
星系团外围标志着从轻度非线性宇宙网到高度非线性、维里化的星系团内部的过渡区域。正是在这个过渡区，星系团内介质（ICM）开始影响吸积星系和星系团的性质，因为冲压压力影响星系的冷气含量和随后的恒星形成率。相反，在这个过渡区的ICM的物理性质也应该感受到吸积子结构（即星系和集团）的影响，其通过可以驱动冲击。在本文中，我们使用一套宇宙学流体动力学变焦模拟的一个单一的星系团，从NIFTY比较项目，研究如何从宇宙网吸积的子结构的动力学影响的ICM在集群的外围的物理性质。我们演示了如何在ICM（如气体密度和温度）的径向配置文件中明显的功能可以链接到强冲击，瞬态和短暂的性质，驱动通过的子结构。在我们的比较中，天体物理学代码和星系形成模型的范围在它们的预测中大体上是一致的（例如，在冲击发生的时间和地点上是一致的，但在冲击的强度上是不同的）;这是我们对由大尺度引力动力学和强的、低效的辐射冲击驱动的过程的预期。这表明，在一个集群的外围ICM映射这样的冲击结构（通过例如无线电同步辐射）可以提供一个补充措施，其最近的合并和吸积的历史。
2019-11-14 astro-ph.CO
Spectral imaging of X-COP galaxy clusters with the Sunyaev-Zel'dovich effect
Sunyaev-Zel'dovich效应是研究星系团外围的理想探测器。为了映射这个信号，我们应用光谱成像技术，结合参数分量分离和稀疏表示。我们的程序是现有算法的改进版本，该算法现在具有更好地处理天体物理污染物的功能，并实现了一种新的光束反卷积。我们使用最新的频率图提供的\textsl{Planck}，我们认为集群分析的\textsl{XMM}集群郊区项目（X-COP）。特别是，我们专注于两个集群的图像，这可能是与相邻的对象，即A2029和RXCJ 1825相互作用。我们还强调了新的光束反卷积方法的优点，通过与原始版本的成像算法的比较。
2019-11-08 astro-ph.CO
Minkowski Functionals of CII Line Intensity Maps: Probing Astrophysics and Primordial Features
Indian Institute of Astrophysics（印度天体物理研究所）
本研究利用闵可夫斯基泛函分析CII强度图模拟，可在CCAT巡天预期噪声下约束天体物理模型参数，还能解耦原初功率谱类鼓包特征与天体物理参数的效应，提升原初特征探测前景。
2026-10-16 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Probing the magnetic field at the cluster virial radius with volume-filling radio emission
本研究利用LOFAR低频超深射电图像结合X射线观测与数值模拟，探测了Abell 2255星系团维里半径处的磁场与相对论性电子分布，揭示了星系团外围动能向非热成分的高效转移。
2024-09-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
Testing X-ray Measurements of Galaxy Cluster Outskirts with Cosmological Simulations
随着X射线和微波等新观测手段的出现，对星系团外围的研究已成为河外天体物理学和宇宙学研究的新领域之一。然而，这种扩散和方位不对称的组分的热力学性质和化学富集的团内介质（ICM）仍然没有得到很好的理解。这项工作首次系统地探讨了这些地区潜在的观测偏差。为了评估X射线测量的星系团属性在大半径（$>{R}_{500c}$），我们使用模拟钱德拉宇宙学星系团模拟分析。管道与Chandra观测所用的管道相同，但本文中讨论的偏差与${R}_{500c}$之外的所有X射线观测相关。结果表明：（1）在$R_{200c}$中，灯丝区对发射的贡献与$50\%$相当，（2）多温ICM中模拟X射线谱的X射线温度和金属丰度分别达到$10\%$和$50\%$的水平;（3）得到的密度分布在$10\%$到$R_{200c}$之间变化，气体质量、总质量和重子分数都在几个百分点之内变化;（4）从比真实金属丰度高五倍外推的金属丰度的偏差导致总质量测量值被$20\%$偏高，总气体测量值被$10\%$偏低;（5）团簇的投影和动力学状态的差异可导致气体密度斜率测量值分别相差$15\%$和$30\%$的因子。所呈现的结果可以部分地解释最近在星团外围的一些气体剖面测量，例如，朱雀。我们的研究结果是有关未来的X射线宇宙学约束从集群的郊区。
2014-10-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing isocurvature perturbations with 21-cm global signal in the light of HERA result
我们认为，21厘米的全球信号可以是一个强大的探测等曲率扰动，特别是与蓝色倾斜的光谱。虽然21厘米的全球信号很大程度上受到天体物理过程的影响，这给一些不确定性时，宇宙学模型的调查，最近的结果从HERA约束几个天体物理参数，其信息可以减少来自天体物理学的模糊性。我们发现，等曲率扰动的大小和光谱倾斜可以很好地推断出从21厘米的全球信号，一旦从HERA结果的天体物理信息被考虑在内。
2022-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Probing clustering features around Cl 0024+17
我提出了一个空间分析的星系团Cl 0024+17周围的分布。的基本目的是找到星系的尺度呈现出显着的偏差，从一个非均匀的泊松统计过程。利用Ripley、Besag和非平稳点模式的成对关联函数的推广，我估计了Cl 0024+17场的一组1,000个Monte Carlo实现的这些跃迁尺度，并对其进行了完整性校正。结果指出，在31.4和112.9角秒的这个领域中至少有两个物理尺度的存在。第二个与Jee等人（2007）先前确定的暗物质环半径（约75角秒）在统计学上一致。然而，形态学和各向异性测试指出，在约120弧秒的集群西北从集群中心可能是负责第二过渡规模。这些结果并不表明存在一个星系对应的暗物质环，但开发的方法来研究星系场作为一个空间点模式提供了一个很好的统计评估的物理尺度周围的集群。我简要地讨论了这种方法探测星系分布和N体暗物质模拟数据的功能的实用性。
2009-08-05 astro-ph.CO
Snowmass2021 Cosmic Frontier White Paper: Probing dark matter with small-scale astrophysical observations
目前对暗物质的理解主要来自于对宇宙中总物质含量的测量，来自于引力物质在非常大尺度上的分布，以及来自于次星系尺度上的旋转曲线和速度色散。然而，小尺度结构很可能是解开宇宙中仍然神秘的85%物质的粒子物理学的关键。利用下一代引力波探测器和先进的天体测量仪器提供的大量高精度测量数据，将有可能对新粒子和暗物质进行新型小尺度天体物理探测。宇宙微波背景和大尺度结构调查将提供互补的限制暗物质模型与独特的小尺度签名。我们列出了小尺度结构和致密物体作为暗物质探测器的研究，并总结了实现目标的要求。
2022-07-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Cosmology and Cluster Astrophysics with Multi-Wavelength Surveys I. Correlation Statistics
即将进行的多波长天文观测将很快发现所有大质量星系团，并对宇宙学和星系团天体物理学提供前所未有的限制。本文通过对与星系团有关的三个观测量的联合分析，包括宇宙微波背景（CMB）中的热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）效应、电离气体的X射线辐射以及星系团引力势对背景星系的引力弱透镜效应，研究了多波段星系团巡天的约束能力。我们开发了一个理论框架来预测和解释两点相关统计之间的三个观测使用半解析模型的集群内介质（ICM）和晕为基础的方法。在这项工作中，我们表明，tSZ中的自动和交叉角功率谱，来自即将到来的任务（eROSITA，CMB-S4和LSST）的X射线和透镜统计可以帮助打破宇宙学和ICM物理之间的简并。这些相关性统计对选择偏差不太敏感，并且能够在遥远，微弱和小的集群中探测ICM物理，否则很难单独检测到。我们表明，相关统计能够提供宇宙学的约束，相当于传统的集群丰度测量，同时约束集群天体物理学。我们的研究结果表明，相关统计可以显着提高即将到来的多波长集群调查的科学回报。
2019-10-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the Epoch of Reionization with Low Frequency Arrays
再电离时代（EoR）是宇宙中氢在“黑暗时代”之后重新出现的时代。这是宇宙中氢所经历的两个主要相变中的第二个，第一个阶段是氢在红移约1100处变成中性的复合时代。EoR发生在z = 10附近，可能是由第一个辐射发射天体物理源引起的，因此它对我们理解宇宙何时以及如何“决定”开始形成天体物理对象以及如何影响宇宙中随后的结构形成至关重要。因此，EoR与宇宙学中的许多基本问题有关，星系形成，类星体和非常贫金属的恒星;所有这些都是现代天体物理学中最重要的研究问题。红移的21 cm超精细谱线被广泛认为是详细研究EoR的最有前途的探针。在不久的将来，一些低频射电望远镜（LOFAR、MWA、GMRT和SKA）将能够观测到来自高红移宇宙的21厘米辐射。在本文中，我提出了我们目前的电离过程的图片，审查21厘米线物理和讨论的挑战，目前的一代实验预计将面临的。最后，我讨论了SKA在探索EoR和宇宙的黑暗时代的潜力。
2010-02-13 astro-ph.CO
Probing Macro-Scale Gas Motions and Turbulence in Diffuse Cosmic Plasmas
星系团是宇宙中最大的坍缩结构，位于重子和暗物质的延伸细丝的交叉点。宇宙通过大尺度的丝状物吸积到星系团上，在星系团的外围增加了物质。由于这种吸积，以整体运动和湍流形式存在的动能提供了一种对抗重力的压力支持形式，补充了热压力。大量的非热压力的支持可能会偏向于假设流体静力学平衡，集群宇宙学研究的主要代理得出的集群质量。对天体物理谱线的多普勒展宽和偏移以及物理量的相对波动（例如，密度、压力和熵）是主要的诊断工具。即将计划和拟议的X射线（具有大的集光率，吞吐量和高光谱分辨率）和SZ天文台将提供关键信息的组装和维里化过程的集群，涉及湍流涡旋级联在不同的空间尺度和较大的气体散装运动在其外部区域的深度或其潜在的井。
2019-03-14 astro-ph.CO
Probing quantum gravity using high-energy astrophysics
LIGO观测到的事件表明存在大量中等质量的黑洞。这个意想不到的结果导致了对原始黑洞形成理论的兴趣的复苏，几项研究表明，广泛的质量分布可以逃避或满足对单色种群的严格限制。如果存在如此庞大的群体，它们将为超越物理学标准模型的理论提供完美的测试平台，这些理论将改变黑洞的演化。我们研究的情况是，“普朗克星”，一个假设的修改黑洞的演变，它爆炸通过量子环引力激发隧道。我们确定什么样的高频背景信号的物体爆炸在整个宇宙历史上会看起来像各种黑洞人口放置实际的经验约束量子圈引力通过比较观察到的各向同性的背景信号在相同的频率。我们发现，严格的约束严重限制了通过高能量通道释放的能量，从而对高能量信号是否会导致文献中推测的伽马射线暴产生怀疑。
2019-02-28 astro-ph.CO gr-qc
Axion Gegenschein: Probing Back-scattering of Astrophysical Radio Sources Induced by Dark Matter
我们研究了一种新的技术，用于天体物理探测的轴子或类轴子粒子在银河系的暗物质晕的基础上受激衰变的轴子，我们称之为轴子盖根舍因发射。来自已知最亮的射电源的光子，其频率等于轴子质量的一半，在穿过暗物质晕传播时，会刺激轴子衰变，导致在轴子静止坐标系中与入射光子完全相反的方向上的无线电发射，并为每个射电源创建一个反源，图像被暗物质速度色散平滑。我们计算了天鹅座A的轴子盖根沙因反源（最亮的河外射电源）的通量，以及可以用SKA设置的轴子-光子耦合常数$g_{aγ}$的极限。我们发现这种方法是更强大的比以前的建议的基础上寻找附近的矮星系或银河系的轴子衰变的无线电发射。预测的极限仍然比QCD轴子模型的预测高得多，并且可以通过实验室搜索在具有类似于ADMX实验的强磁场的谐振腔中产生的无线电波来设置极限，尽管这种观察将直接测量通过星系晕的暗物质的柱密度，因此不受暗物质分布中可能的子结构的影响。
2020-08-06 astro-ph.CO hep-ph
Probing the azimuthal environment of galaxies around clusters. From cluster core to cosmic filaments
星系团在其外围与大尺度结构通过漏斗状吸积物质的宇宙细丝相连。这些星系结构的研究是为了探讨环境驱动的星系演化和结构的形成与演化。在本工作中，我们以统计的方式研究了星系团周围星系的方位角分布与星系团中心距离、星系团丰度和星系活动（成星或被动）的关系，并对6400个质量M > 1 e14太阳质量的SDSS星系团在红移0.1< z <0.3的范围内进行了调和分解。对Magneticum流体动力学模拟光锥的模拟星系表进行了同样的分析。我们使用多极分析来量化的2-D星系分布的不对称性。在R <2 R500的星系团内部区域，我们确认星系分布呈椭球形，这在最富的星系团中更为明显。在星系团的外围（R= [2-8]R500），在调和空间中检测到了平均角尺度m_mean= 4.2+/-0.1的连续模式。大质量星系团似乎比小质量星系团有更多的连接丝。我们还发现，被动星系似乎更好地跟踪星系团周围的非线性结构，即使SF的贡献往往会增加与集群为中心的距离，这表明在星系团周围的灯丝的星系活动的梯度。
2020-04-16 astro-ph.CO
Probing WIMP particle physics and astrophysics with direct detection and neutrino telescope data
有了来自多个直接探测实验的积极信号，原则上将有可能测量弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质的质量和截面。最近的工作表明，用WIMP速度分布的多项式参数化，可以对WIMP质量进行无偏测量，而不需要做任何天体物理学假设。然而，直接检测实验对低速WIMP不敏感，因此，任何模型无关的方法将导致截面的偏差。这个问题可以通过测量来自太阳的中微子通量来解决。这是因为在太阳中被引力捕获的WIMP湮灭产生的中微子通量对低速WIMP很敏感。利用下一代直接探测实验和IceCube中微子望远镜的模拟数据，我们证明了IceCube在低速WIMP上的互补信息打破了截面和速度分布之间的简并性。这使得无偏的确定的WIMP质量和自旋无关和自旋相关的截面，并重建的速度分布。我们使用两个参数化的速度分布：binned和多项式。虽然多项式参数化可以包含更宽范围的速度分布，但这导致粒子物理参数的更大不确定性。
2015-05-06 astro-ph.CO hep-ph
Probing ultralight dark fields in cosmological and astrophysical systems
该论文以模型无关方式构建标量与矢量超轻暗场的经典有效场论，并研究其在非拓扑孤子、中子星及引力波等系统中的相互作用与探测途径。
2023-12-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing New Physics at Cosmic Dawn with 21-cm Cosmology
本文提出结合紫外光度函数、Planck CMB光深和未解析X射线通量上限约束天体物理通量，以分离21厘米信号中的新物理效应，并给出毫荷电暗物质的明确预测。
2024-01-19 astro-ph.CO hep-ph
Probing heavy dark matter decays with multi-messenger astrophysical data
我们设置保守的约束衰变暗物质粒子的质量跨越一个非常广泛的范围（$10^4-10^{16}$ GeV）。为此，我们使用宇宙射线（CR）质子/反质子，电子/正电子，中微子/反中微子和伽马射线的多信使观测。针对衰变到$\bar{b}b$通道的情况，利用Dokshitzer-Gribov-Lipatov-Altarelli-Parisi方程组和$\texttt{Pythia}$程序包，模拟了暗物质产额的光谱.然后，我们传播的CR的暗物质起源到地球，通过使用国家的最先进的数值框架$\texttt{CRPropa}$，$\texttt{GALPROP}$和$\texttt{HelMod}$的CR输运方程的解决方案在河外，银河系和日光层，分别。保守的限制是通过要求地球上预测的暗物质光谱小于观测到的CR光谱来获得的。总的来说，我们排除暗物质寿命的$10^{28}$ s或更短的所有群众调查这项工作。对于质量在$10^{11}-10^{14}$ GeV范围内的非常重的暗物质粒子，最严格的约束达到$10^{30}$ s。
2020-01-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing light dark matter particles with astrophysical experiments
Hulse-Taylor双星系统的轨道周期损失首次间接证实了引力波存在的证据，这与爱因斯坦的广义相对论预言是一致的。行星的近日点进动、引力光弯曲和夏皮罗时间延迟是爱因斯坦广义相对论的其他检验。然而，从广义相对论的预测中，这些观测的测量结果存在很小的不确定性。为了考虑这些不确定性，我们提出了超轻轴子和矢量规范玻色子辐射的$U(1)^\prime$扩展超出标准模型的情况下。我们得到的超轻轴子参数（轴子质量和衰变常数）的观测不确定性的紧凑的二元系统的轨道周期损失，引力光弯曲，夏皮罗时间延迟和双折射现象的约束。我们还从紧双星系统的轨道周期损失得到了超轻$U(1)_{L_μ-L_τ}$规范玻色子的界。行星近日点进动的不确定性也给$U(1)_{L_e-L_{μ,τ}}$轻规范玻色子设定了界限。这些轻粒子可能是模糊暗物质的有希望的候选者，可以从上述精确测量中探测到。
2021-10-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Optimal core baseline design and observing strategy for probing the astrophysics of reionization with the SKA
随着平方公里阵列（SKA 1）的第一阶段进入最后的预建设阶段，我们研究如何最大限度地提高其科学回报。具体来说，我们专注于统计测量的21厘米功率谱（PS）的再电离时代（EoR）使用低频阵列，SKA 1-低。为了方便这项调查，我们使用最近开发的MCMC为基础的EoR分析工具21 CMMC（格雷格和梅辛格）。鉴于最近成本降低了50%，我们考虑了几种不同的SKA核心基线设计，改变了：（一）天线站的数量;（二）每个站的偶极子数量;以及（三）基线长度的分布。我们发现，一个设计与减少每个核心站的偶极子数量（增加的视野和核心站的总数），连同缩短基线，最大限度地恢复EoR信号。有了这个最佳的基线设计，我们调查三个观察策略，分析降低仪器的热噪声对增加视野之间的权衡。SKA 1-low计划执行三层观测方法，包括1000 h时的深100 deg $^{2}$、100 h时的中深1000 deg $^{2}$和10 h时的浅10，000 deg $^{2}$。我们发现，这三种观测策略的结果在可比的（$\lesssim$ %）约束我们的EOR天体物理参数。这与纯粹基于总信噪比的天真预测相反，因此突出了使用EoR参数约束作为品质因数的必要性，以便最大限度地提高下一代干涉仪的科学回报。
2015-09-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
An Atlas of Gas Motions in the TNG-Cluster Simulation: from Cluster Cores to the Outskirts
本文基于TNG-Cluster模拟的352个大质量星系团，系统分析了从核心到外围的气体运动学特征，揭示了核心区流入流出平衡、外围宇宙学吸积主导的双峰分布，以及速度结构函数与暗晕性质和观测的一致性。
2023-11-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Interaction of clumpy dark matter with interstellar medium in astrophysical systems
现代宇宙学概念认为，星系晕和星系团中的暗物质很可能具有团簇结构。如果一股气流穿过它，由团块产生的小规模引力场会干扰气流，导致气流和暗物质之间的动量交换。在这篇文章中，我们进行了分析的基础上，层次晕模型的暗物质结构和Navarro-Frenk-White密度分布。我们考虑各种质量的团块，从最小的到最大的$M\ge 10^{9} M_\odot$。已经发现，在任何情况下，该效应随着团块的质量而增大：不仅作用在团块上的拖曳力$\mathfrak F$增大，而且其加速度$w=\mathfrak F/M$也增大。我们讨论各种天体物理系统。该机制被证明是无效的星系或星系团碰撞的情况下。另一方面，它在星系形成过程中发挥了重要作用。因此，暗物质应该在我们银河系的晕中形成一个更紧凑、扁圆、旋转更快的亚结构。我们已经证明，这个厚盘应该比晕更致密。这一事实对于间接探测实验是非常重要的，因为正是团块对湮灭信号做出了主要贡献。我们的计算表明，在星系晕的外围，暗物质和重子物质之间的动量交换机制是无效的。这意味着来自那里的团块并没有被输送到厚盘，而且这个区域的平均聚集度应该比晕更高。
2011-11-01 astro-ph.CO
Probing Exotic Astrophysical Dark objects through Astrometric Microlensing from Gaia
Indian Institute of Science Education and Research Pune（印度科学教育研究所浦那分校）；Indian Institute of Technology Bombay（孟买印度理工学院）；Louisiana State University（路易斯安那州立大学）
通过盖亚的视差微透镜效应探测奇异的天体暗物质对象，利用Q球体和玻色星模型区分其特征，预测高发现潜力并设置强约束。
2025-11-26 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Unveiling the Galaxy Cluster - Cosmic Web Connection with X-ray observations in the Next Decade
近年来，星系团外围已成为研究宇宙大尺度结构生长的新前沿和独特实验室之一。现代宇宙学流体动力学模拟对发射X射线的星系团内介质的热力学和化学演化做出了可靠和可检验的预测。然而，最近的X射线和Sunyaev-Zeldovich效应观测揭示了与理论预测的神秘分歧，这激发了对在星团外围的Virialization区域运行的大量天体物理过程的更深入研究。星系团外围的许多物理性质与核心有着本质的不同，核心是过去几十年来X射线星系团科学研究的主要焦点。为了揭示星系团和宇宙网成长的全部情况及其在宇宙学中的应用，需要下一代X射线望远镜，该望远镜应在大视场上具有亚弧秒空间分辨率，并具有低而稳定的仪器背景。
2019-03-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Astrophysics with the Spatially and Spectrally Resolved Sunyaev-Zeldovich Effects: A Millimetre/Submillimetre Probe of the Warm and Hot Universe
近年来，对Sunyaev-Zeldovich（SZ）效应的观测具有重要的宇宙学意义，并开始成为对弥漫在宇宙中的温暖和炎热气体的强大而独立的探测器。正如一些开创性的研究已经表明的那样，SZ观测既补充了X射线观测-研究星系团内部介质的传统工具-又带来了独特的能力，可以探测高红移和星系团外围低密度区域的天体物理过程。SZ观测的进展主要是由地面设施上厘米、毫米和亚毫米波仪器的发展推动的，但普朗克卫星的结果除外。在这里，我们审查的热，运动学，相对论，非热，和偏振SZ效应的星系团和其他大尺度结构的研究，结合在过去的二十年中，影响SZ理论，模拟和观测的许多进展。我们还讨论了观测结果，技术和挑战，并旨在对新兴机会进行概述和展望，目的是突出该领域一些令人兴奋的新方向。
2020-01-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing self-interacting ultrahigh-energy neutrinos with the cosmic 21-cm signal
本研究通过分析宇宙黑暗时期和黎明的21厘米信号，限制超高能中微子的自相互作用散射截面，得出耦合常数范围，其限制优于现有实验，为暗物质和中微子物理提供新见解。
2024-12-25 astro-ph.CO hep-ph
Probing Dark Energy Anisotropy
大面积的宇宙学巡天使得研究天空中不同方向的暗能量性质是否相同成为可能。宇宙微波背景观测从整体意义上强烈地限制了各向异性的任何动力学效应。对于更多的本地约束，我们计算限制从模拟距离测量的各种分布的调查领域在比安奇我各向异性宇宙。然后，我们考虑拟合的视线属性的影响，假设各向同性动力学（通过模拟测试的准确性），并比较各向异性的观测探头的灵敏度，从天体物理系统学以及暗能量。我们还指出了Bianchi I宇宙学中各向异性膨胀的一些有趣的特征。
2013-02-04 astro-ph.CO gr-qc
Probing the Small-Scale Matter Power Spectrum with Large-Scale 21-cm Data
我们宇宙中物质波动的分布是理解暗物质性质和早期宇宙物理学的关键。不同的观测量已经能够在大尺度上映射这种分布，对应于波数$k\lesssim 10$ Mpc $^{-1}$，但较小的尺度仍然受到较少的限制。21厘米的谱线是早期恒星形成的一个很有希望的示踪剂，它发生在小的晕（质量为$M\sim 10^6-10^8M_\odot$）中，由波数高达$k\approx100$ Mpc $^{-1}$的物质超密度形成。在这里，我们预测如何以及21厘米的全球信号，其波动，可以探测宇宙黎明期间的物质功率谱（$z=12-25$）。我们发现，长波长模式（与$k\lesssim40$ Mpc $^{-1}$）是高度退化的天体物理参数，而模式与$k= (40-80)$ Mpc $^{-1}$更容易观察。这是进一步说明的物质功率谱，峰值在$k\sim 50$兆位数$^{-1}$的主要组成部分方面的一个典型的实验测量的21厘米的全球信号和它的波动。我们发现，施加广泛的先验的天体物理参数，全球信号实验可以测量的振幅的物质功率谱集成在$k= (40-80)$ Mpc $^{-1}$与百分之几十的精度。另一方面，波动实验可以将功率谱限制在$k=(40-60)$ Mpc $^{-1}$和$(60-80)$ Mpc $^{-1}$范围内的相似精度，即使没有天体物理学先验。这项工作中概述的约束将能够在迄今为止测量的最小尺…
2020-03-17 astro-ph.CO hep-ph
Probing sterile neutrino dark matter in the PTOLEMY-like experiment
本研究探讨类PTOLEMY氚β衰变实验探测惰性中微子宇宙背景的潜力，发现早期宇宙低再加热温度或相变模型中，1eV-10keV惰性中微子的年俘获率可达O(10)量级且不违背现有观测约束。
2023-06-16 astro-ph.CO hep-ph
Probing Dark Matter with Future CMB Measurements
暗时代中的暗物质湮灭和衰变会影响宇宙电离历史，并在宇宙微波背景各向异性谱中留下印记。CMB偏振各向异性在较高的红移下对这种能量注入敏感，并有助于减少再电离期间$Λ$ CDM和天体物理电离过程中原始光谱参数的简并。根据一些即将到来的CMB偏振实验，如AdvACTPol，AliCPT，CLASS，Simons Observatory，Simons Array，SPT-3G，我们估计了它们在探测暗物质湮灭和衰变信号方面的潜在灵敏度。我们发现，未来的任务有95%的C. L。分别将DM衰变和湮灭速率限制在$Γ_χ(τ_χ^{-1}) \sim 10^{-27}{\rm{s}}^{-1}$和$\left<σv \right>/m_χ \sim 10^{-29}{\rm{cm^3s^{-1}GeV^{-1}}}$的数量级，显著提高了当前实验范围对DM的灵敏度。
2020-10-24 astro-ph.CO hep-ph
Probing the Super Star Cluster Environment of NGC 1569 Using FISICA
我们目前的近红外JH光谱的矮星暴星系NGC 1569的中心区域使用佛罗里达州的红外宇宙学和天体物理学图像切片（FISICA）。近红外的灰尘穿透特性和可用的光谱特征，结合积分场单元（IFU）拍摄场光谱的能力，使FISICA成为这项工作的理想工具。我们利用[He I]（1.083μm）和Paβ（1.282 μm）的显著谱线探测了NGC 1569超星团（SSC）周围的致密恒星形成区，并描述了恒星形成的一般环境。我们发现[He I]与SSC北部和西部的CO云重合，这为这里的嵌入式星团提供了第一个确凿的证据。
2012-10-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing dark matter signals in neutrino telescopes through angular power spectrum
在IceCube观测到的高能中微子流中存在两种不同的成分的假设已经被提出来解决不同数据集之间的紧张关系，并解释了100 TeV的中微子事件。除了标准的天体物理幂律成分外，第二种成分可能由不同类别的天体物理来源解释，或者更有趣的是，可能源于衰变或湮灭的暗物质。由于中微子事件的不同预期角分布，这两种情况可以区分开来。来自暗物质的中微子信号确实被期望与扩展的银河系暗物质晕有一些相关性。在本文中，我们进行角功率谱分析的模拟中微子的天空地图调查的两个组成部分的假设与暗物质的贡献。我们提供了当前的限制和预期的灵敏度暗物质参数为未来的中微子望远镜，如IceCube-Gen 2和KM 3 NeT。后者被发现比IceCube-Gen 2更敏感，可以寻找朝向银河系中心的低能量暗物质信号。最后，我们表明，经过10年的数据采集，他们将坚定地探索当前最适合的情况下，衰变暗物质只利用角度信息。
2020-09-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing dark energy using anisotropies in the clustering of post-EoR HI distribution
本文提出将再电离后HI 21-cm信号的各向异性作为暗能量探针，利用其BAO特征测量哈勃参数和角直径距离，并验证了含负宇宙学常数的quintessence暗能量模型与未来观测相符。
2024-05-06 astro-ph.CO gr-qc
Radial Profile of the 3.55 keV line out to $R_{200}$ in the Perseus Cluster
最近在星系和星系团中发现了3.55keV的未识别发射线，引起了科学界的极大兴趣。由于这条线的起源仍然不确定，我们研究了英仙座星系团中这条线的表面亮度分布，因为这些信息可以用来确定它的起源。我们研究的流量分布的3.55千电子伏线在深朱雀观测英仙座星系团的细节。3.55千电子伏的谱线在中心观测的三个同心环中被观测到，尽管在星系团外围的观测没有发现这样的信号。我们确定，这些检测和上限的非检测是一致的暗物质衰变的起源。然而，在外围没有探测到阳性也与英仙座核心致密气体中的某些未知的天体物理起源相一致，以及与暗物质起源相一致，其对质量的依赖性比暗物质衰变更大。我们还评论最近发表的几个分析的3.55千电子伏线。
2016-07-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Probing Ultra-light Axion Dark Matter from 21cm Tomography using Convolutional Neural Networks
我们目前的预测超轻类轴子粒子（UNOPS）的可探测性从未来的21厘米射电观测周围的时代的再电离（EoR）。我们表明，轴子作为占主导地位的暗物质组分有显着的影响，由于在早期宇宙的小尺度密度扰动的抑制再电离的历史。这种行为强烈地依赖于轴子粒子的质量。通过对大红移范围内中性氢亮温场的数值模拟，我们构造了一组训练数据。该数据用于训练卷积神经网络，该网络可以直接在亮度温度场的空间结构和输入轴子质量之间建立联系。我们构建了未来平方公里阵列调查SKA 1-Low的模拟观测，发现即使存在现实的噪声和分辨率限制，网络仍然能够预测输入的轴子质量。我们发现，轴子质量可以在很宽的质量范围内恢复，精度约为20%，并且作为整个DM贡献，如果轴子质量为$M_X<1.86 \times10^{-20}$ eV，使用SKA 1-Low可以在68%处检测到轴子，尽管如果我们放松我们对天体物理建模的假设，将这些天体物理参数视为讨厌的参数，这可以降低到$M_X<5.25 \times10^{-21}$ eV。
2022-01-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing Gravitino Dark Matter with PAMELA and Fermi
我们分析了衰变引力子暗物质的宇宙射线签名的模型独立的方式的基础上的运营商分析。热leptogenesis和通用的边界条件在大统一体规模限制引力子质量低于600 GeV。来自引力子衰变的电子和正电子通量，加上标准的GALPROP背景，不能解释费米LAT最近测量的PAMELA正电子分数和电子+正电子通量。对于引力子暗物质，观测到的通量需要天体物理源。测得的反质子通量允许衰变的引力子对伽马射线谱有相当大的贡献，特别是能量低于300 GeV的谱线。未来对伽马射线通量的测量将对LHC中可能存在的衰变引力子暗物质的特征提供重要的限制。
2009-08-31 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Thermal SZ fluctuations in the ICM: probing turbulence and thermodynamics in Coma cluster with ${\it Planck}$
本文报道了用${\it Planck}$观测到的后发座星系团团簇内介质（ICM）中的热Sunyaev-Zeldovich效应（SZ）涨落。SZ的数据链接的最大可观测的X射线尺度的大Mpc规模，扩展我们的知识ICM波动的功率谱。将二维SZ扰动解投影为三维压力波动，我们发现在$15'$和$40'$半径区域内，振幅谱的峰值分别位于$δP/P = 33\pm 12\%$和$74\pm19\%$。我们进行测试，以确保波动是集群固有的，而不是由于噪声污染。通过使用高分辨率的流体动力学模型，我们改进了Coma中的ICM湍流约束，得到了三维马赫数${\rm Ma_{3d}}= 0.8\pm0.3$（15'区域），在较大半径（40'）处增加到超音速值，以及注入尺度$L_{\rm inj}\approx 500$ kpc。这种性质与合并导致的驱动力是一致的，特别是与内部星系群有关。大的压力波动表明Coma处于绝热模式（由声波介导），而不是等压模式（由浮力波介导）。正如湍流模型所预测的那样，SZ波动的分布是对数正态的，具有轻度的非高斯性（重尾）。实质性的非热压力支持意味着流体静力学质量偏差$b_M=-15\%$ $-45\%$从核心到外围区域，分别。虽然总SZ功率探测的热能含量，SZ波动约束的非热偏差重要的精密宇宙学。所提出的，新的方法可以利用多频观测使用地面干涉仪和未来的空间CMB任务。
2016-09-02 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
