How do Primordial Black Holes change the Halo Mass Function and Structure?
本研究通过半解析方法与宇宙学模拟，探究不同占比的大质量原初黑洞对暗晕结构与质量函数的影响，发现大尺度下PBH的种子效应会加速大质量暗晕形成，高占比下暗晕质量函数呈双峰特征。
2024-10-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
Determining the primordial helium abundance and UV background using fluorescent emission in star-free dark matter haloes
原始氦质量分数的观测测量，$Y_{\rm P}$，是宇宙学和基本粒子物理学的兴趣。从H II地区获得的当前测量值与标准模型预测的精度一致，约为1%，尽管这些确定可能受到系统不确定性的影响。这种可能性只能通过以新的方式独立测量氦丰度来测试。在这里，我们提出了一种新的方法来获得测量$Y_{\rm P}$使用氢和氦的复合线发射从HICs：原始的，富含气体，但无星的低质量暗物质晕，其存在的流体动力学模拟预测。虽然预计是不常见的，本质上是微弱的发射，这些对象的原始组成和简单的物理性质，使他们成为一个理想的实验室，以确定$Y_{\rm P}$。我们提出了辐射转移模拟证明这种方法的有效性，发现比较的排放H和He线，无论是通过其体积发射率，或综合性能，如表面亮度和总通量，可以用来推断$Y_{\rm P}$。此外，我们表明，可用于提供一个全新的约束紫外背景的光谱斜率，并讨论了测量此斜率和原始氦丰度同时的可能性。
2019-12-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Simulating Binary Primordial Black Hole Mergers in Dark Matter Halos
本文模拟暗物质晕中双原初黑洞（PBH）演化及红移10内的并合率，考虑两体俘获和双星-单体相互作用通道，发现合理假设下后者并合率占优，推进了引力波事件约束PBH性质的理解并对未来探测做了预测。
2025-04-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Imprint of primordial non-Gaussianity on dark matter halo profiles
利用Dalal { \it et al.}最近提出的半解析模型，研究了原始非高斯性对暗物质晕密度分布的影响.其将初始线性密度场的峰值与暗物质晕的最终密度分布相关联。具有原始非高斯性的模型通常会产生与高斯模型不同的初始密度场。我们利用偏移集理论的路径积分公式计算了非高斯密度场对峰形的修正，导出了非高斯密度场峰的统计特性。在晕轮廓的半解析模型的背景下，目前允许的原始非高斯性值将增加内部暗物质轮廓的形状，但只有在亚百分比水平，除了在最里面的区域。
2013-09-16 astro-ph.CO
Simulations of early structure formation: Properties of halos that host primordial star formation
本研究通过ΛCDM宇宙大尺度模拟，结合RAMSES流体代码与KROME化学求解器，探究承载原初恒星形成的暗晕的性质，得到了暗晕承载冷致密气体云的质量与H₂质量分数阈值，并发现HD丰度与暗晕温度、自旋参数的关联。
2024-01-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Connecting the structure of dark matter haloes to the primordial power spectrum
基于无碰撞宇宙学N体模拟的大量工作可以追溯到20多年前，他们提出了这样一种观点，即坍缩的暗物质晕具有简单且近似通用的质量密度和伪相空间密度（PPSD）分布形式。然而，这些结果的物理起源尚未达成普遍共识。在本研究中，我们探讨了当我们改变初始条件（即，密度波动的原始功率谱）远离标准的CMB归一化的情况下，但仍然在LCDM与固定的扩展历史的上下文中。使用改变初始振幅和形状的模拟，我们表明暗物质晕的结构保留了对初始条件的清晰记忆。具体而言，增加（降低）波动的幅度增加（减少）的浓度晕，如果推得足够远，密度分布强烈偏离NFW的形式，这是一个很好的近似CMB归一化的情况下。虽然，一个Einasto形式工作得很好。PPSD（或伪熵）曲线的斜率随着功率谱振幅的增加（减小）而变陡（变陡），并表现出强烈的晕质量依赖性，而不是普遍的。因此，我们的研究结果表明，以前确定的暗物质晕的结构的普遍性主要是采用窄范围的（CMB归一化）的初始条件的模拟的结果。我们的新套件提供了一个有用的测试平台，对物理模型的起源晕结构可以进行验证。
2020-06-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Mergers of Binary Primordial Black Holes in Evolving Dark Matter Halos
本文研究暗物质晕对原初黑洞对轨道演化及并合率的影响，发现暗物质壳层非球对称收缩使晕中心持续存在非零密度，暗物质散射加速黑洞并合，使约30倍太阳质量原初黑洞的并合率提高数倍。
2024-12-30 astro-ph.CO
A lower bound on primordial power spectrum from halo substructure
University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, University of Tokyo（东京大学宇宙起源研究科）；Yokohama National University（横滨国立大学）；RIKEN Interdisciplinary Theoretical and Mathematical Sciences (iTHEMS)（理化学研究所交叉理论数学科学部）；Institute for Theoretical Physics, Kanazawa University（金泽大学理论物理研究所）；Saga University（佐贺大学）
研究特定波长尺度原初曲率微扰对晕和次晕结构的影响，通过计算主晕演化与次晕质量函数，发现为符合观测，在\(10 - 30\)Mpc\(^{-1}\)波数处原初曲率微扰的凸起幅度需达\(10^{-9}\)或更大。
2026-07-24 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Imprint of anisotropic primordial non-Gaussianity on halo intrinsic alignments in simulations
利用宇宙学大尺度结构形成的$N$ -体模拟，我们首次证明了各向异性的原始非高斯性（PNG）对晕形状的三维功率谱（内禀排列）产生了尺度依赖的修正，在小的$k$极限下由$1/k^2$给出，而传统的晕数密度场功率谱不受影响.我们讨论了广域成像和光谱调查观察天空的同一区域，使我们能够约束四极PNG系数$f_{\rm NL}^{s=2}$的精度可比或优于宇宙微波背景。
2021-03-22 astro-ph.CO
Primordial Bispectrum and Trispectrum Contributions to the Non-Gaussian Excursion Set Halo Mass Function with Diffusive Drifting Barrier
晕质量函数的高质量端是原始非高斯性（NG）的敏感探针。在最近的一项研究[9]中，我们在漂移集理论的背景下计算了NG晕质量函数，并表明原始NG印记与由暗物质晕的非线性坍缩引起的印记相耦合。我们还发现了一个很好的协议与N体模拟结果。在这里，我们进行了一个更准确的计算占的间隔有效性的双谱扩展到下一个领先的顺序，并延长计算的情况下，一个非零的原始三谱。
2013-01-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Testing primordial non-Gaussianities on galactic scales at high redshift
原始非高斯性提供了暴胀模型的一个重要检验。虽然普朗克宇宙微波背景实验对星系团尺度上的非高斯性产生了很强的限制，但在星系尺度上仍有相当大的非高斯性空间。我们已经测试了本地的非高斯高红移星系人口的影响，运行5个宇宙学N体模拟到z=6.5。对于这些模拟，我们采用相同的初始相位，以及高斯或尺度相关的非高斯原始波动，所有这些都与普朗克对集群尺度的约束一致。然后，我们使用Behroozi et al.（2013）的晕-恒星质量经验关系为每个晕分配恒星质量。我们的模拟与非高斯初始条件产生晕质量函数，显示出明显的偏离从类似的模拟与高斯初始条件在z>~10。我们观察到一个>0.3 dex的增强低端的晕质量函数，这导致了类似的影响星系恒星质量函数，这应该是测试未来的星系调查在z>10。由于宇宙再电离被认为是由高红移的矮星系驱动的，我们的发现可能对宇宙的再电离历史有影响。
2014-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
The halo squeezed-limit bispectrum with primordial non-Gaussianity: a power spectrum response approach
模拟晕双谱的非线性仍然是现代宇宙学的一个主要挑战，特别是对于正在进行和即将进行的大尺度结构观测，以研究暴胀物理。“功率谱响应”提供了一个解决方案，双谱在所谓的压缩极限，其中一个波数比其他两个小得多。作为第一步，我们证明了从二阶标准微扰理论计算的晕压缩极限双谱与线性晕功率谱对大尺度密度和势涨落的响应精确一致。由于Halo功率谱响应可以直接获得任意小尺度的分离宇宙模拟，响应方法提供了一种新的和强大的技术建模的非线性Halo压缩极限双谱。
2017-05-26 astro-ph.CO
Halo Spin from Primordial Inner Motions
对星系自旋的标准解释始于潮汐-力矩理论（TTT），在该理论中，一个椭球形的暗物质原晕被周围的潮汐引力场所扭转，我们讨论了一个互补的图像，使用相对熟悉的速度场，而不是潮汐场，潮汐场与周围可能遥远的物质排列的直观联系更加模糊。在这个“原始内部运动的自旋”（SPIM）概念中，隐含在TTT推导中，但以前没有强调，来自原晕内部重力源速度场的角动量在很大程度上抵消了，但在非球面外围有一些多余的。起初，净自旋是根据线性理论来衡量的，这是一种常见的角动量的共动守恒。然后，在坍缩时，它在物理坐标中守恒。小晕通常会受到角动量的二次交换。TTT对于分析估计是有用的。但是对TTT的字面解释在细节上是不准确的，没有一些关于平滑速度和潮汐场的隐含概念。这可能会导致误解，因为那些第一次了解星系如何旋转。原晕并不是完美的椭球体，也不像TTT的简单解释那样均匀地向上扭转;它们的内部速度场保持着相当大的分散性。此外，在定量上，给定初始条件和原晕边界，SPIM比TTT更直接和准确地预测晕旋。我们还讨论了如何SPIM适用于旋转的灯丝，晕质量和自旋之间的关系，其中的总自旋晕可以被认为是一个随机的贡献之和。
2020-03-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Halo/Galaxy Bispectrum with Equilateral-type Primordial Trispectrum
我们研究了等边型原始三谱对晕/星系双谱的影响。我们考虑了三种类型的等边原始三谱，它们是由暴胀有效场论中自然出现的四次算符产生的，可以用三个非线性参数$g_{\rm NL} ^{\dotσ^4}$，$g_{\rm NL} ^{\dotσ^2 (\partial σ)^2}$和$g_{\rm NL} ^{(\partial σ)^4}$来表征.最近，这些参数的约束条件进行了研究，从CMB观测使用WMAP 9数据。为了考虑晕/星系双谱与等边型原始三谱，我们采用积分微扰理论（iPT），其中原始非高斯性的影响被完全封装在线性原始多谱中，用于评估有偏多谱。用等边型原始三谱描述了晕/星系双谱的形状，发现用$g_{\rm NL} ^{\dotσ^4}$描述的原始三谱与引力诱导的晕/星系双谱具有相同的尺度依赖性.因此，很难从晕/星系双谱的观测中获得对$g_{\rm NL} ^{\dotσ^4}$的约束。另一方面，以$g_{\rm NL} ^{\dotσ^2 (\partial σ)^2}$和$g_{\rm NL} ^{(\partial σ)^4}$为特征的原始三谱提供了与引力诱导晕/星系双谱不同的共同尺度依赖性。因此，未来的观测晕/星系双谱的非线性参数，$g_{\rm NL} ^{\dotσ^2 (\partial σ)^2}$和$g_{\rm NL} ^{(\partial σ)^4}$独立于C…
2015-04-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Inner structure of dark matter halos at high $z$ in cosmological models with non-power-law primordial spectra
本文研究了三个非幂律原初谱宇宙学模型中暗物质晕的密度分布，发现其仍接近Navarro-Frenk-White分布，且最内层斜率随$z$的演化可用于区分宇宙学模型。
2024-11-12 astro-ph.CO
Varying primordial state fractions in exo- and endothermic SIDM simulations of Milky Way-mass haloes
本研究通过改变原初态比例，在银河系质量晕的SIDM模拟中研究非弹性散射影响，发现高初始激发态比例降低主晕质量、使晕更球形并减少卫星数量。
2024-05-28 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Halo clustering and g_{NL}-type primordial non-Gaussianity
许多多场暴胀模型都产生非高斯的初始条件，其中初始绝热涨落的形式为（zeta_G + g_{NL} zeta_G ^3）。我们研究晕聚类在这些模型中使用两种不同的分析方法：峰值背景分裂框架，和蛮力计算的障碍交叉模型，获得两者之间的协议。我们找到了一个简单的，理论上的动机表示晕偏置同意N体模拟，并可以用来约束g_{NL}从观察。我们讨论了实际的警告，以约束g_{NL}仅使用可观察到的属性的示踪人口，并认为，从人口的观测偏差是<~ 2.5的约束一般不强大的不确定性建模的晕占据分布的人口。
2011-06-02 astro-ph.CO
CMB bounds on primordial black holes with dark matter mini-halos: the role of radiative feedback
本文重新考察了CMB对原初黑洞的约束，发现考虑黑洞周围气体辐射反馈后，含暗物质迷你晕的约束被大幅放宽，表明此前分析高估了迷你晕对吸积率的提升作用。
2024-06-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Decaying Dark Matter in Halos of Primordial Black Holes
我们研究了原初黑洞晕中一般衰变暗物质粒子的光子特征。我们推导出这些组合的暗物质的情况下的晕轮廓密度和总衰变率。对于类轴子粒子的质量低于$\mathcal{O}( 1 )\,$千电子伏的情况下，我们发现强的衰减常数是几个数量级强于现有的最强的界限，所有晕质量以上$\mathcal{O}( 10^{-5} )$太阳质量的界限。利用未来的X射线测量，将有可能进一步推动这些结合暗物质的情况。
2019-08-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Non-local bias in the halo bispectrum with primordial non-Gaussianity
原始的非高斯性会导致坍缩晕的密度相对于底层物质密度的尺度依赖性偏差。星系的功率谱已经提供了本地型原始非高斯互补的限制，从宇宙微波背景（CMB），而双谱包含额外的形状信息，并有可能在未来超越CMB的限制。我们开发的偏差模型的晕密度对比度存在的本地型原始非高斯性，推导出一个二元扩展到二阶的本地线性物质密度对比度和本地引力势在拉格朗日坐标。物质密度的非线性演化在晕模型中引入了非定域潮汐项。此外，在拉格朗日框架中的局部型非高斯性的存在导致一个新的非局部对流项在欧拉框架中，这是成比例的位移场时，超越球坍缩近似。我们使用一个扩展的Press-Schechter方法来评估晕质量函数，从而晕双谱。我们发现，包括这些非本地项的晕双谱可以导致高达$25\%$的某些配置，在大尺度上或在高红移的校正。
2015-06-10 astro-ph.CO hep-th
Halo/Galaxy Bispectrum with Primordial non-Gaussianity from integrated Perturbation Theory (iPT)
本文基于积分微扰理论（iPT）导出了晕/星系双谱的计算公式。除了引力引起的非高斯性外，我们还考虑了原初曲率扰动的非高斯性，并详细研究了这种原初非高斯性对大尺度晕/星系双谱的影响.在iPT中，原始非高斯性的影响完全封装在线性（原始）多谱，我们系统地计算了三种类型的原始双谱（本地，等边，和正交型），和本地型非高斯性的原始三谱所产生的大尺度行为的贡献。我们发现，等边型和正交型非高斯性表现出明显的尺度依赖行为，在非常大的尺度下，这种行为可以主导引力诱导的非高斯性。对于本地型非高斯性，高阶环路校正被发现给一个显着的大贡献的压缩形状的晕/星系双谱，并最终在大尺度上的其他贡献占主导地位。一个图解的方法的基础上的iPT帮助我们系统地调查的影响，这种高阶的贡献，大规模的晕/星系双谱。
2014-03-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The signature of primordial black holes in the dark matter halos of galaxies
本文的目的是调查的索赔，在引力透镜类星体系统的透镜星系中的恒星总是可以解释观察到的类星体图像的微透镜。一个小样本的引力透镜类星体系统被选中的地方，类星体的图像似乎躺在边缘的恒星分布的透镜星系。与大多数类星体系统一样，所有单个类星体的图像都被观察到是微透镜的。透镜星系在类星体图像位置的表面亮度是从HST帧测量的，并转换为恒星表面质量密度。从类星体系统的透镜模型中获得了像点处光滑分布的暗物质的表面密度，并将其应用于恒星表面质量密度，从而给出了微透镜的光学深度。然后，这被用来评估透镜星系中的恒星可能对观察到的微透镜现象负责的概率。这些结果得到了类星体图像周围恒星场的微透镜模拟以及透镜模型中的会聚和剪切值的支持。总的来说，所有观测到的微透镜现象都是由恒星引起的概率约为0.0003。由表面亮度测量、质光比和暗物质晕的贡献引起的误差对这一结果没有显著影响。有人认为，最可能的微透镜候选者是原始的黑洞，无论是在透镜星系的暗物质晕，或更普遍地分布在视线的类星体。
2020-01-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial dark matter halos from fifth forces
我们认为，原始暗物质晕可能是在辐射支配期间由比重力更强的远程吸引力产生的。在本文中，我们推导出的条件下，这些结构可以支配宇宙的暗物质的内容，同时通过微透镜的约束和宇宙微波背景能量注入的界限。暗物质粒子会聚集在太阳质量范围内的物体中，其典型尺寸相当于太阳系的数量级。直接寻找暗物质的结果是重要的。
2019-10-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Extreme Primordial Star Formation Enabled by High Redshift Quasars
高红移类星体会发射大量的X射线光子，这些光子会将星系际介质加热到$\sim$ 10 $^6$ K。在如此高的温度下，原始气体将不会形成恒星，直到它组装成质量高达$\sim$ 10 $^{11}$ M $_{\odot}$的暗物质晕，此时热气体在重力的影响下坍缩并冷却。一旦发生这种情况，就会有一个巨大的原始气体库，恒星可以从中形成，这可能为早期宇宙中最明亮的星族III星暴奠定基础。支持这种情况，最近的观测类星体在z $\sim$ 6揭示了缺乏伴随莱曼$α$发射星系，与原始恒星形成的抑制与质量低于$\sim$ 10 $^{10}$ M $_{\odot}$晕一致。在这里，我们模拟了原始气体的化学和热演化，因为它坍缩成这样一个巨大的晕辐射附近的类星体在运行到一个巨大的波普III星暴。我们发现，在$\sim$ 100千秒差距的最高红移类星体发现的类星体宿主星系中产生的莱曼-维尔纳通量可能是高到足以刺激形成一个直接坍缩黑洞（DCBH）。用NIRCam仪器对单个已知的高Z类星体进行单点观测，可能是用詹姆斯·韦伯太空望远镜寻找Pop III星和DCBH的一个有希望的策略。
2019-05-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Enhancing the Detection Sensitivity of Primordial Parity Violation using Galaxy Spins
Chungnam National University（忠南国立大学）；Pusan National University（釜山国立大学）；Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics（中央研究院天文及天文物理研究所）
通过优化暗晕选择策略（基于质量和局部密度），利用N体模拟证明该策略可提高原初宇称破缺信号的探测灵敏度，并评估未来巡天观测的可行性。
2026-06-19 astro-ph.CO
Eppur non si trovano: Comments on the Primordial Black Hole Limits in the Galactic Halo
Astronomical Observatory, University of Warsaw（华沙大学天文台）；University of Warwick（华威大学）；Villanova University（维拉诺瓦大学）
该文对近期关于银河系暗物质晕中原始黑洞限制的争议进行评论，指出对方的质疑存在科学错误，并强调尽管进行了广泛搜索，相关天体仍未被发现。
2025-10-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Magnetic fields in extreme primordial halos: turbulent collapse and implications for early quasar formation
Hamburger Sternwarte, Universität Hamburg（汉堡天文台，汉堡大学）；Dipartimento di Fisica, Sapienza Università di Roma（罗马智慧大学物理系）；Physics Department, College of Science, United Arab Emirates University（阿拉伯联合酋长国大学理学院物理系）
本研究通过宇宙学高分辨率磁流体动力学模拟，探究极端原初暗晕的磁场演化，发现其由大尺度动力学主导，即使有磁场仍会形成约10^4倍太阳质量的中心大质量天体。
2026-08-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Nonlinear clustering in models with primordial non-Gaussianity: the halo model approach
我们发展了大尺度结构的晕模型，作为探索原始非高斯性的精确工具。在这项研究中，我们专注于了解在几个红移的物质集群。原始非高斯性被建模为对局部高斯势的二次修正，并由参数fNL表征。在我们制定的晕模型，我们特别注意晕排斥的影响，并表明，这可以潜在地解决长期存在的问题，在这个模型中的大尺度上的多余的权力。该模型依赖于质量函数，集群和密度分布的晕。我们使用高分辨率高斯和非高斯数值模拟的大型合奏测试这些成分。特别是，我们提供了第一次探索如何密度分布图的变化存在的原始非高斯性。我们发现，对于f_NL正/负的大质量晕，核密度增加/减少，因此比高斯情况下更集中/更不集中。我们还研究了晕偏置，并表明，如果晕模型是正确的，那么有一个小的不对称的尺度依赖的偏差非常大的尺度，这是因为高斯偏置必须重整化。我们表明，修改的物质功率谱的~2.5%和~3.5%的标度k~1.0 h/Mpc在z=0和z=1，分别。我们的晕轮模型计算再现的绝对振幅在10%以内，非高斯的高斯光谱的比例在1%以内。我们还测量了物质的关联函数，发现模型和数据之间同样吻合得很好。我们预计，这种建模将是有用的约束f_NL的剪切关联函数在未来的弱透镜调查，如欧几里得测量。
2011-08-08 astro-ph.CO
Clumpy Structures within the Turbulent Primordial Cloud
针对第一代恒星质量的模拟与观测差异问题，研究利用Enzo代码模拟人工驱动湍流对原初云的作用，发现高马赫数压缩湍流可使云碎裂为小质量团块，为调和质量差异提供了新途径。
2024-03-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial Star Formation under the Influence of Far Ultraviolet Radiation: 1540 Cosmological Halos and the Stellar Mass Distribution
我们进行了大量的早期结构形成的宇宙学模拟，并遵循1540恒星形成的气体云的形成和演化，推导出原始恒星的质量分布。在我们的宇宙学模拟中，恒星形成的特征是两个不同的群体，所谓的第三族1星和在远紫外线（FUV）辐射影响下形成的原始恒星（第三族2D星）。在这项工作中，我们确定恒星质量的恒星形成云的物理性质和/或来自附近的原始恒星的外部光解离强度的依赖关系，这是来自于二维辐射流体动力学模拟的结果的原恒星反馈。Pop III星的特征质量在z ~ 25处是几百个太阳质量，随着红移的减小，它逐渐向更低的质量转移。在高红移z > 20时，大约一半的恒星形成气体云暴露在强烈的FUV辐射下，从而产生大质量的Pop III.2D恒星。然而，当典型的Pop III恒星质量较小，恒星之间的平均物理距离由于宇宙膨胀而变大时，附近Pop III恒星的局部FUV辐射在较低的红移处变得较弱。因此，在z < 20时，很大一部分原始气体云拥有Pop III.1恒星。在z =< 15时，Pop III.1恒星形成于相对较冷的气体云中，这是由于H_2和HD分子有效的辐射冷却;这类恒星的质量为几× 10 Msun。由于恒星演化和最终命运是由恒星质量决定的，所以不同时期形成的Pop III星在早期宇宙中扮演着不同的角色。
2015-02-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
General relativistic effects on photon spectrum emitted from dark matter halos around primordial black holes
本文研究了原初黑洞周围暗物质晕发射光子谱的广义相对论效应，发现引力红移导致的谱线展宽可作为独特观测特征，为混合暗物质场景提供关键证据。
2025-04-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Primordial non-Gaussianity in the Bispectrum of the Halo Density Field
对于线性高斯场，双谱为零，因此是宇宙密度场中非线性和非高斯性的灵敏探针。因此，在晕密度场中检测到双谱将使早期宇宙中的非高斯过程受到严格约束，并允许推断驱动膨胀的动力学。我们提出了一个树级推导的晕双谱所产生的非线性聚类，非线性偏置和原始非高斯。一个图形描述的开发提供了一个直观的理解的贡献条款和它们的依赖规模，形状和非高斯参数fNL。我们计算的条款的基础上的多元偏差扩展和峰值背景分裂方法，并表明非高斯修改的偏差参数导致放大的树级双谱，在以前的研究中被忽略。我们的结果是在一个很好的协议与出版的模拟测量晕双谱。最后，我们估计预期的信号噪声fNL和显示，可从双谱分析的约束显着超过一个可从功率谱分析。
2011-08-17 astro-ph.CO
Ultradense dark matter haloes accompany primordial black holes
本文解析建模原初黑洞形成时伴随产生的超致密暗物质微晕，揭示少量PBH可对应大量高密度晕，从而为PBH情景提供新观测检验。
2023-01-31 astro-ph.CO
On the increase in the concentration of primordial black holes in the halos of dwarf galaxies
本研究通过数值实验发现，若暗物质含少量原初黑洞（PBHs），其在矮星系晕形成时会高度集中。考虑PBH的暗物质外衣和晕非平稳性后，基于Eridanus II和Segue I星系加热模型，将PBH丰度限制严格了两个数量级。
2025-01-30 astro-ph.CO
Modification of the halo mass function by kurtosis associated with primordial non-Gaussianity
研究了峰度型原始非高斯性条件下的晕质量函数。峰度对应于傅立叶空间中定义的三谱。原始三谱通常由两个参数$τ_{\rm NL}$和$g_{\rm NL}$表征。作为导出的非高斯质量函数的应用，我们考虑了它对空洞结构丰度的影响、对早期恒星形成的影响以及对高红移最大质量天体形成的影响。通过比较原始非高斯性对团簇丰度和空洞丰度的影响，我们可以区分原始非高斯性的偏态和峰度类型。至于早期的恒星形成，我们表明，峰度类型的原始非高斯性似乎不影响平均宇宙的再电离历史。然而，在高红移（高达$z\simeq 20$），这种非高斯性确实对再电离的早期阶段有一定的影响。
2011-06-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dynamical friction in the primordial neutrino sea
标准的大爆炸宇宙学预言宇宙中微子的背景温度为$T_ν\simeq 1.95~$ K。根据目前的中微子振荡测量，我们知道大多数中微子以大的但非相对论的速度运动。因此，暗物质晕在原始中微子的海洋中移动，在它们后面形成中微子尾流，由于{ \it动力学摩擦}的影响，这会使它们慢下来。在本文中，我们量化这种效果为现实的晕，在结构形成的晕模型的背景下，并表明它的规模为$m_ν^4$ $\times$相对速度，并单调增长的晕质量。星系红移巡天可以通过不同星系群的红移空间扭曲（RSD）对这种效应敏感（在$>3σ$置信水平上，取决于巡天性质、中微子质量和等级）。
2017-04-28 astro-ph.CO
Supernova explosions in magnetized, primordial dark matter halos
第一次超新星爆炸可能是产生第一个大规模磁场的相关来源。出于这个原因，我们提出了一套高分辨率的模拟研究磁化，原始晕超新星爆炸的影响。我们专注于一个最初的小规模磁场的演变过程中形成的崩溃的晕。我们改变磁化的程度，晕质量，和爆炸能量的量，以占预期的变化，以及推断系统的依赖性的结果对初始条件。我们的模拟表明，爆炸能量为10^51尔格的核心坍缩超新星和10^53尔格的更猛烈的对不稳定超新星能够分别破坏质量高达10^6和10^7 M_sun的晕。磁场谱的峰值示出了随着时间的推移朝向较小的k值（即，较大的长度尺度）的连续移位，达到低至k = 4的值。在小尺度上，磁能以大尺度上的能量为代价而减小，从而产生一个有序的磁场，其强度可达~10 ^-8 G，具体取决于初始条件。从光谱推断的磁场的相干长度达到与从自相关函数获得的一致的值高达250 pc。我们发现相干长度与超新星泡半径的$50\%$一样大。将这种关系外推到后期，我们认为可以产生相干长度高达1.5千秒差距的显著强磁场。我们讨论了可能的影响，我们的研究结果的过程中，如晕，第一星系形成，和星系际介质的磁化消失。
2014-02-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
The formation of massive primordial stars in the presence of moderate UV backgrounds
来自星族II恒星的辐射反馈在早期结构形成中起着至关重要的作用。特别是，低于莱曼极限的光子可以逃离恒星形成区，并产生背景紫外线（UV）通量，从而可能影响远离辐射源的原始晕。这些光子可以通过$\rm H^{-}$的光分离来淬灭分子氢的形成。在这项研究中，我们探讨了这种紫外辐射的影响，在大量的原始晕的几倍$\rm 10^{7}$ ~M ${_\odot}$的碎裂。为了实现这一目标，我们进行高分辨率的宇宙学模拟两个不同的晕和不同的强度的撞击背景紫外光场的单位为$\rm J_{21}$。我们进一步利用下沉粒子，在达到最大精细化水平后跟踪进化10，000年。在紫外光照射的晕中没有观察到剧烈的碎裂，而吸积速率根据热性质而变化。我们的研究结果表明，当在$\rm z>10$用$\rm J_{21}=10-500$照射晕时，形成了几个100-10，000太阳质量的原恒星，并表明紫外线通量的强度与原恒星的质量之间有很强的关系。这种恒星形成的模式是完全不同的迷你晕，约$\rm 0.01-0.1$ M $_{\odot}$ /年更高的吸积率观察到我们的模拟结束。由此产生的大质量恒星是早期宇宙时期形成中等质量黑洞的潜在摇篮，并有助于形成全球X射线背景。
2014-06-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
The accretion of dark matter subhaloes within the cosmic web: primordial anisotropic distribution and its universality
星系的分布在不同的尺度上表现出各向异性，通常被称为星系排列。要了解小尺度上星系排列的起源，必须研究星系在早期宇宙中是如何吸积的，并量化它们在吸积时的原始各向异性。在本文中，我们使用N体模拟研究吸积的暗物质subhaloes，集中在他们的主机晕的形状和方向的质量分布在大规模上，定义使用海森矩阵的密度场。海森矩阵的大/小（e1/e3）特征值定义了大尺度上暗物质的快/慢坍缩方向。我们发现：1）晕长轴与e3（慢塌缩）方向一致，质量晕的e3方向较强; 2）次晕主要沿主晕长轴增生，且随主晕质量增大，e3方向一致性增强。最重要的是，这种排列是普遍的; 3）相对于e3方向的subhaloes的吸积不是普遍的。在大质量的晕中，次晕是沿着e3方向吸积的（甚至比与晕主轴的排列更强），但在小质量的晕中，次晕是垂直于e3方向吸积的。在高红移时，凌日质量较低。最后一个结果很好地解释了令人困惑的相关性（在最近的观测和模拟中），即大质量星系/晕的自旋垂直于暗条，而低质量星系/晕的自旋与暗条稍微对齐，假设暗条的轨道角动量转换为晕自旋。
2015-09-22 astro-ph.CO
Testing Inflation with Dark Matter Halos
宇宙暴胀提供了一种机制来产生早期的密度扰动，而这些扰动孕育了我们今天看到的大尺度结构。原始非高斯性是这个时代为数不多的物理学观测测试中最有希望的一个。目前，非高斯性最好地受到宇宙微波背景的约束，但在短期内，大尺度结构数据可能是有竞争力的，只要原始非高斯性的影响可以通过结构形成的非线性过程来模拟。我们讨论了最近的工作模拟的几种类型的原始非高斯性的大规模晕集群和晕质量函数的影响。更具体地说，我们比较分析和N-体结果的两个变种的曲率模型的通货膨胀：（i）一个“tauNL”的情况下，曲率和通货膨胀同样有助于原始曲率扰动和（ii）一个“gNL”模型，通常的二次fNL项的潜力取消，但一个大的立方项仍然存在。
2011-10-07 astro-ph.CO
The initial shear field in models with primordial local non-Gaussianity and implications for halo and void abundances
本文将Doroshkevich关于高斯统计的初始剪切场本征值的著名公式推广到局部非高斯f_{nl}模型。这是可能的，因为对于f_{nl}中的至少二阶，固定过密度处的分布与f_{nl} =0的情况相比没有变化。我们使用这种概括来估计f_{nl} \ne 0对维里化晕丰度的影响。晕丰度预计是相关的概率，在初始波动场中的某个量超过阈值，我们研究了这个变量的两个选择：它可以是初始变形张量（初始过密度）的特征值的总和，或其最小的特征值。基于临界过密度的方法产生的结果与数值测量结果非常吻合。然后，我们使用这些相同的方法来开发近似描述f_{nl}上的空隙丰度的敏感性。虽然正的f_{nl}会产生更多质量极大的晕，但它会产生更少的超大空洞。因此，它的效果与密度涨落场σ_8的归一化的简单重新标度有质的不同。因此，空洞丰度提供了补充信息，集群丰度，和两者的联合比较可能会提供有趣的限制原始非高斯。
2009-08-01 astro-ph.CO
Primordial non-Gaussianity in the bispectra of large-scale structure
宇宙中大尺度结构的统计可以用来探测原始密度场的非高斯性，补充现有的宇宙微波背景的限制。特别是，晕偏置的尺度依赖性，这会影响晕分布在大尺度上，是一个很有前途的工具，用于分析原始的非高斯的本地形式。例如，未来的观测可能能够约束难以单独使用CMB研究和约束的三谱参数gNL。我们研究如何星系和物质的双谱可以区分两个非高斯参数fNL和gNL，其效果给近简并的贡献的功率谱。我们使用一个概括的单变量偏差的方法，假设在一个给定的位置形成的晕的数密度是一个函数的本地物质密度对比度和其本地高阶统计。利用这种方法，我们计算了晕物质的双谱，并分析了它们的性质。我们确定之间的连接的大尺度上的晕双谱的符号和参数gNL。我们还构建了一个组合的晕和物质双谱，是敏感的fNL，几乎没有污染的gNL。我们研究了原始引力势的单源和多源情况，讨论了如何将随机晕偏置的概念推广到双谱情况。我们使用一个特定的晕质量函数，在适当的压缩极限数值计算的双谱，证实了我们的理论研究结果。
2014-05-16 astro-ph.CO hep-th
From inflation to dark matter halo profiles: the impact of primordial non-Gaussianities on the central density cusp
本研究通过无碰撞模拟和稀疏度分析考察小尺度强局域PNG对暗物质晕轮廓的影响，发现负$f_{\rm NL}$下NFW不再是稳定吸引子，而$z=1$晕最能保留PNG信息。
2024-04-07 astro-ph.CO
Verifying the consistency relation for the scale-dependent bias from local primordial non-Gaussianity
我们测量的大规模的偏差的暗物质晕在模拟与非高斯初始条件的本地类型，并比较这种偏差的质量函数的波动的原始振幅的变化的响应。这两个被发现是一致的，预期从物理参数，使用不同的球面过密（SO）和朋友圈（FoF）的方法的三个光晕取景器算法。另一方面，我们发现，普遍使用的预测的质量函数，尺度依赖的偏差是成比例的一阶高斯拉格朗日偏差，不产生一个很好的协议与测量。对于所有的晕发现者，高质量晕显示出相对于通用质量函数预测的10-15%的非高斯偏差。对于SO晕，这种偏差在低质量时改变了符号，其中非高斯偏差变得大于普遍预测。
2017-05-15 astro-ph.CO
The Kinetic Sunyaev-Zel'dovich effect of the Milky Way Halo
利用动力学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）效应计算了银河晕中电离气体对宇宙微波背景（CMB）的影响.与其他银河系前景不同，晕kSZ签名覆盖了整个天空，在大角度尺度上产生各向异性，不伴有光谱失真，因此可能与原始CMB各向异性相混淆。我们建立了各种晕成分的理论模型，包括光滑的扩散气体，冷流入气体和高速云的细丝。我们发现，kSZ效应的所有组件是上述的普朗克卫星的灵敏度，在一定范围内的角尺度。然而，典型的晕贡献远低于宇宙方差噪声在原始CMB功率谱。高速云可能主导晕的贡献，需要更好的观测数据来掩盖它们。我们根据已有的晕气体分布的示踪数据，如中性氢的21 cm图和重组气体的H_α图，得到了预期的kSZ图。这些图与WMAP 5数据的互相关不产生任何统计学显著信号。
2009-06-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Turbulence in Primordial Dark Matter Halos and Its Impact on the First Star Formation
Institute of Astronomy and Astrophysics, Academia Sinica（中央研究院天文及天文物理研究所）；Department of Physics, National Taiwan University（国立台湾大学物理系）；Department of Physics and Astronomy, University of California, Riverside（加州大学河滨分校物理与天文学系）；Heidelberg Institute for Theoretical Studies（海德堡理论研究所）
利用高分辨率模拟研究原初暗物质晕中超声速湍流的驱动机制及其对气体碎裂和第一代恒星形成的影响。
2026-05-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Implications of the Non-Observation of ${}^{6}{\rm Li}$ in Halo Stars for the Primordial ${}^{7}{\rm Li}$ Problem
原始锂问题与在贫金属晕星中观察到的${}^{7}{\rm Li}$保持其原始丰度的假设密切相关，该假设明显低于标准大爆炸核合成的预测。两个关键的证据表明，这些恒星并没有显着耗尽其初始${}^{7}{\rm Li}$：i）在低金属丰度下测量的Li丰度缺乏分散; ii）在至少两个晕星中检测到更脆弱的${}^{6}{\rm Li}$同位素。声称的${}^{6}{\rm Li}$探测结果与宇宙射线核合成的预测吻合得很好，宇宙射线核合成是${}^{6}{\rm Li}$起源的原因。这种一致性几乎没有留下${}^{6}{\rm Li}$耗尽的空间，并暗示更稳健的${}^{7}{\rm Li}$在很大程度上避免了破坏。最近对晕星的（重新）观测对${}^{7}{\rm Li}$耗尽的证据提出了挑战：i）锂丰度现在显示出显着的分散性，ii）灵敏的${}^{6}{\rm Li}$搜索现在只揭示了${}^{6}{\rm Li}/{}^{7}{\rm Li}$比率的确切上限。严格的新的${}^{6}{\rm Li}$上限通常远低于宇宙射线核合成的预测，这意味着大量的${}^{6}{\rm Li}$消耗已经发生-高达50倍。我们表明，在恒星的${}^{6}{\rm Li}$限制，从而对${}^{6}{\rm Li}$耗尽的下限，等量的${}^{7}{\rm Li}$耗尽是足够的，以解决原始的${}^{7}{…
2022-04-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
Changes in the halo formation rates due to features in the primordial spectrum
原始标量功率谱中的特征提供了一条可能的道路来描述WMAP数据中低多极子处的异常值。除了CMB角功率谱外，这些特征还可以改变物质功率谱，从而形成大尺度结构。进行了一个完整的数值分析，我们调查的原始功能的晕的形成率的影响。我们考虑了几种不同的暴胀模型，导致标量功率谱的功能和改进的适合CMB数据，并分析了相应的印记上形成的晕。对我们感兴趣的模型进行马尔可夫链蒙特卡罗分析，使用WMAP七年的数据和LRG DR 7的SDSS Halo功率谱，我们得到了数据允许的模型参数空间。我们说明，通货膨胀的潜力，如二次潜力与正弦调制和轴子monodromy模型，产生一定的重复，振荡的功能，在通货膨胀的扰动频谱，不引起显着差异的晕数密度在其最佳拟合值，当比较，说，一个几乎规模不变的频谱是由标准的二次潜力。然而，我们发现，当晕质量在10^4-10^14太阳质量范围内时，对于位于上述联合约束条件下的最佳拟合值周围2 σ范围内的势参数，晕的数密度和形成率的变化约为13-22%。我们简要讨论了我们的结果的影响。
2013-02-07 astro-ph.CO hep-th
Primordial Physics in the Nonlinear Universe: Revealing the oscillating halo bias from cosmological collider models
University of Chicago（芝加哥大学）；Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（宇宙学物理卡弗里研究所，芝加哥大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理 perimeter 研究所）
研究宇宙学对撞机模型中初始条件含有的极高能粒子物理信息，开发新模拟方法，测量振荡晕偏差，发现其与晕质量等相关，信号独特不易被模拟，模拟及代码已公开。
2026-07-29 astro-ph.CO gr-qc
Primordial physics from large-scale structure beyond the power spectrum
我们从物质和晕的功率谱、压缩极限双谱和坍缩三谱出发，研究了原初模耦合的约束条件。我们描述这些统计数据的长波$2$点函数涉及的物质/晕密度和位置相关的功率谱。这使我们能够推导出简单的，解析表达式的信息内容，治疗的限制，从规模依赖的偏见在晕功率谱的同一立足点，那些从高阶统计。特别是，我们包括非高斯协方差由于长短模耦合的非线性演化，这表现为长模宇宙方差的位置相关的功率谱。我们发现，双谱预测，忽略了这个宇宙的变化可能会低估$σ(f_{\rm NL})$的一个因素$\sim 3$的物质密度（在$z=1$），通常是一个因素$\sim 2$的晕双谱。来自双谱的约束可以通过将其与功率谱和三谱相结合来改进。原因是，在位置相关的功率谱图，双谱和三谱固有地纳入多示踪剂宇宙方差消除，这是优化的联合分析。对于晕统计，我们讨论了尺度相关的偏见，物质模式耦合，非线性，非高斯偏置（$b_{11}^{(h)}$）的作用。虽然晕圈功率谱中的尺度依赖性偏差已经非常有限，但高阶晕圈统计在位置依赖性晕圈功率谱中的随机噪声足够低以使宇宙方差抵消有效的情况下具有竞争力，即对于大的晕圈数密度和大的$k_{\rm max}$。这激发了对这一机制的观察探索。
2018-02-19 astro-ph.CO
The small scale dynamo and the amplification of magnetic fields in massive primordial haloes
虽然目前的宇宙学标准模型对初始磁场强度没有明确的预测，但有效的发电机作用可以通过快速放大来补偿最初较弱的种子场。特别是，小规模发电机预计将指数放大任何弱磁场在湍流的存在。我们探索这种情况是否是可行的，使用宇宙学磁流体动力学模拟模拟的第一个星系的形成，预计形成所谓的原子冷却晕的维里温度$\rm T_{vir} \geq 10^{4}$ K。由于以前的计算表明，需要一个高的牛仔裤分辨率来解决湍流结构和发电机的影响，我们的计算采用的分辨率高达128细胞每牛仔裤长度。发电机的存在，可以清楚地确认为每牛仔裤长度至少64个细胞的分辨率，而饱和发生在近似均分与湍流能量。由于原始星系中的雷诺数很大，我们预计饱和会在早期阶段发生，这意味着在密度为10 ^4 cm^{-3}时磁场强度为\sim 0.1 $μ$ G。
2013-03-25 astro-ph.CO
Scale dependent bias from primordial non-Gaussianity with trispectrum
我们研究了由原始非高斯性引起的晕功率谱的尺度依赖性偏差。我们提出了一个分析结果的晕偏差，包括高达三谱的贡献。我们发现尺度依赖性偏差为探索非线性参数$\fnl$和$\tnl$之间的关系提供了新的可能性。
2011-06-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Merger Rate of Primordial Black Hole-Neutron Star Binaries in Ellipsoidal-Collapse Dark Matter Halo Models
原始黑洞作为暗物质的潜在宏观候选者，由于其随机分布，可以在暗物质晕中遇到其他致密天体。此外，与恒星质量黑洞-中子星（BH-NS）合并有关的引力波（GW）的探测提出了参与此类事件的黑洞可能具有原始起源的可能性。本文在椭球坍缩暗物质晕模型的框架下计算了PBH-NS双星的合并速率，并与球形坍缩暗物质晕模型的相应结果进行了比较。我们的研究结果表明，椭球坍缩暗物质晕模型可以潜在地放大合并率的PBH-NS二进制的方式，它是非常接近的范围估计的LIGO-Virgo观测。虽然球形坍缩暗物质晕模型不能证明PBH-NS合并事件与LIGO-Virgo合作报告的最新GW数据一致。此外，我们计算合并率的PBH-NS二进制作为PBH的质量和分数的函数范围内的椭球坍缩暗物质晕模型。结果表明，如果$f_{PBH}\simeq 1$的质量为$(M_{PBH}\le 5 M_{\odot}, M_{NS}\simeq 1.4 M_{\odot})$，则PBH-NS并合事件与LIGO-Virgo观测结果一致.我们还表明，至少有一个$(M_{PBH}\simeq 5 M_{\odot}, M_{NS}\simeq 1.4 M_{\odot})$事件的共动体积$1 Gpc^{3}$每年，椭球坍缩暗物质晕模型约束的PBH的丰度为$f_{PBH} \geq 0.1$。
2022-11-25 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Black Hole Merger Rate in Self-Interacting Dark Matter Halo Models
研究了自相互作用暗物质（SIDM）晕模型中原初黑洞（PBH）的合并速率。为了探索SIDM晕模型的密度分布的数值描述，我们使用先前进行的模拟的结果与$σ/m=10~{\rm cm^{2}g^{-1}}$的SIDM晕模型。我们还提出了一个浓度-质量-时间的关系，可以解释晕密度分布的演变与SIDM模型。此外，我们还研究了可能随机分布在暗物质晕介质中的PBH的相遇条件。在这些假设下，我们计算合并率的PBH在每个晕考虑SIDM晕模型和比较的结果与冷暗物质（CDM）晕模型。为了做到这一点，我们采用的定义后的时间晕男性化作为晕质量的函数。我们指出，SIDM晕模型$f_{\rm PBH}>0.32$可以产生足够的PBH合并的方式，这些超过了一个由CDM晕模型。通过考虑球坍缩晕质量函数，我们得到了类似的结果的累积合并率的PBH。此外，我们还计算了PBH总合并率的红移演化。为了确定对PBH丰度的约束，我们研究了PBH的合并率，它们的分数和质量，并将其与高级LIGO（aLIGO）-高级处女座（aVirgo）探测器在第三次观测运行期间估计的黑洞合并率进行比较。结果表明，在SIDM晕模型的背景下，合并率的$10~M_{\odot}-10~M_{\odot}$事件可以潜在地落在aLIGO-aVirgo窗口。我们还估计了PBH的分数和它们的质量之间的关系，这与我们的研究结果是一致的。
2022-07-25 astro-ph.CO gr-qc
