Quintessence with Hybrid Potential
我提出了一个宇宙的演化方程的数值解包含背景流体（辐射，暗物质和重子物质），加上一个标量物质场的混合势，是一个指数势和幂律势的组合。密度参数的演化曲线与我们的宇宙是相容的;今天的暗能量、暗物质、重子物质和哈勃参数的密度参数值，以及我们宇宙的年龄和大小，从这个模型中得到的，都非常接近（有时是相同的）测量值。
2013-05-16 astro-ph.CO
Scale-Dependent Bias of Galaxies from Baryonic Acoustic Oscillations
重子声振荡（BAO）调制宇宙大区域中重子与暗物质的密度比。我们表明，星系的质光比的相关变化应该产生一个振荡的，尺度依赖的星系相对于潜在的暗物质分布的偏差。对这种效应的测量将校准星系特征质光比对大尺度环境中重子质量分数的依赖性。然而，这种偏差不太可能显著影响BAO峰位置的测量。
2010-09-07 astro-ph.CO
The effect of baryonic streaming motions on the formation of the first supermassive black holes
对红移z > 6的类星体的观测表明，当宇宙年龄小于0.9 Gyr时，10^9 Msol的超大质量黑洞（SMBH）已经形成。对于这些SMBH的起源，有一种假设是它们是从第一代大质量恒星的残余物中生长出来的，这些恒星在z > 20时形成于低质量（~ 10^5到10^6 Msol）的暗物质微晕中。在这个区域，重子流运动--早期宇宙中重子相对于暗物质的相对速度--通过抑制气体的流入和冷却，最强烈地抑制了恒星的形成。我们调查的第一SMBHs使用一套高保真，椭圆形崩溃的Monte Carlo合并树模拟增长的影响。我们发现，抑制种子BH形成的流动运动显着降低了最大质量的BH在z > 15的数密度，但在较低的红移的剩余效应基本上可以忽略不计。流动运动可以使z ~ 10-11处最明亮的类星体的数量密度减少几倍，詹姆斯韦伯太空望远镜可以探测到这些物体。我们的结论是，与轻微的理论警告，重子流运动不太可能构成一个显着的额外障碍，所观察到的高红移类星体SMBHs的形成。它们也不会明显影响宇宙的加热和再电离历史，或者在拟议的引力波探测器感兴趣的质量和红移范围内核黑洞的合并速率。
2013-09-09 astro-ph.CO
Cosmic Initial Conditions for a Habitable Universe
在一个永恒的暴胀情景的框架内，关于永恒泡沫的产生的一个自然问题是，宇宙能够产生生命的必要条件。在开放或封闭的宇宙中，我们发现了一个人为下限的数量级的电子折叠的$60$的暴胀时代，这将导致在线性和非线性制度的大尺度结构的形成。我们将宇宙初始条件的问题扩展到一个充分条件，在这个充分条件下，我们有足够的初始暗物质和重子物质的不对称性，在早期宇宙中形成星系晕，恒星，行星和生命。我们证明了一个可居住宇宙的概率与暗物质和重子物质的不对称性成正比，而重子物质的宇宙预算则受到天体物理约束的限制。
2017-08-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Symmetries and Consistency Relations in the Large Scale Structure of the Universe
本文研究了非相对论性暗物质流体与引力耦合的牛顿运动方程所具有的对称性，这种对称性引起了引力不稳定现象。我们还讨论了一些一致性关系，涉及软极限的（n + 1）-相关函数的物质和星系的超密度。
2014-03-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Modelling the large scale structure of the Universe as a function of cosmology and baryonic physics
我们提出并测试了一个框架，该框架模拟了宇宙中质量的三维分布，作为宇宙学和天体物理参数的函数。我们的方法结合了两种不同的技术：一个重新标度算法，修改宇宙学的引力只有N体模拟，和重子化算法，模仿的天体物理过程引起的重子，如恒星形成和AGN反馈的影响。我们展示了这种方法如何能够准确地再现重子的各种国家的最先进的流体动力学模拟（EAGLE，插图，插图-TNG，地平线-AGN，和OWLS，宇宙-OWLS和BAHAMAS）的物质功率谱的影响，从非常大到小，高度非线性尺度，k= 5小时/百万秒差距，从z=0到z=2的百分比水平。我们强调，由于算法的大量优化，我们可以获得这些预测的任意重子模型和宇宙学（包括大质量中微子和动态暗能量模型）几乎可以忽略不计的CPU成本。因此，这种方法对于宇宙学数据分析是足够有效的。有了这些工具在手，我们探索的非线性质量功率谱的宇宙学和天体物理参数之间的简并。我们的发现表明，在边缘化重子物理学之后，从弱引力透镜推断出的宇宙学约束应该适度退化。
2020-01-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Proposal to construct the dark-matter-only counterpart of the observed universe combining weak lensing and baryon censuses
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学汤忠道研究院）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）
该研究提出通用映射关系，结合弱引力透镜与重子计数，构建观测宇宙的纯暗物质对应体，可校正重子效应，为探索暗宇宙提供理想实验室。
2026-09-29 astro-ph.CO
A direct measurement of the baryonic mass function of galaxies & implications for the galactic baryon fraction
我们使用HI选择和光学选择的星系样本直接测量星系的丰度作为其“重子”质量（恒星+原子气体）的函数。恒星质量是根据斯隆数字巡天（SDSS）的光学数据计算的，原子气体质量是使用阿雷西博遗产快速ALFA（ALCAFA）巡天的原子氢（HI）发射线数据计算的。利用丰度匹配技术，将星系的重子函数（BMF）与LCDM宇宙中的暗物质晕质量函数相结合，确定了星系重子分数与宿主晕质量的函数关系.我们发现，即使考虑到原子气体，低质量晕的重子分数也比宇宙值小得多。我们发现，银河系重子赤字单调增加，减少晕质量，与以往的研究表明，在低质量端的重子分数近似恒定。我们认为，所观察到的重子分数的低质量晕不能单独用再电离加热解释，必须调用额外的反馈机制（如超新星爆发）。然而，在LCDM宇宙中的星系形成的标准图像中，再现我们的结果所需的流出率并不容易容纳。
2012-09-20 astro-ph.CO
Effects of ghost dark energy perturbations on the evolution of spherical overdensities
虽然在标准宇宙学模型中，宇宙的加速膨胀是通过引用宇宙学常数项的存在来解释的，但这一惊人的观测事实的真正起源仍然不清楚。因此，有趣的是，探索最简单的情况下的替代方案，特别是通过假设一个更一般的框架，其中负责加速膨胀的流体的特征在于一个依赖于时间的状态方程。通常这些模型，被称为暗能量模型，是纯粹的现象学，但在这项工作中，我们集中在理论上合理的模型，鬼暗能量模型。在球形坍缩模型的框架内，我们评估了暗能量扰动在线性和非线性水平的影响，并将这些结果转化为一个可观测的量，质量函数，通过推测性地考虑到暗能量对晕质量的贡献。我们发现，增长率更高的鬼模型和扰动增强的$Λ$ CDM模型的结构的数量，更强的效果时，总质量考虑到暗能量团块。
2015-08-18 astro-ph.CO gr-qc
The Evolution of the Baryonic Tully-Fisher Relation over the past 6 Gyr
标度关系是星系演化和形成模型的重要组成部分。我总结的结果，从ICOMI调查，它结合了空间分辨的运动学从火焰/GIRAFFE从HST/ACS和其他设施的成像。具体来说，我将集中在恒星质量和重子塔利-费舍尔关系（TFR）从z=0.6到z=0的演变。我们发现了一个显着的演变，在零点和恒星质量TFR的散射相比，当地的宇宙。结合由Schmidt-Kennicutt关系反演得到的气体分数，我们首次导出了高红移下的重子TFR。与恒星质量TFR相反，重子关系似乎并没有在零点演化，这表明在过去的6 Gyr中，大部分转化为恒星的气体已经被引力束缚在z=0.6的星系中。
2011-02-11 astro-ph.CO
Rapid Methods for Modeling Overdensities of Massive Neutrinos and Other Non-Cold Relics
提出一种基于 N-1-body 模拟的高效数值框架，可快速计算平坦 FRW 宇宙中球对称暗物质晕附近的中微子密度剖面，并支持灵活参数扫描与新物理整合。
2024-10-10 astro-ph.CO hep-ph
A Baryonic Effect on the Merger Timescale of Galaxy Clusters
准确估计星系团的合并时间尺度对于理解星系团的合并过程以及进一步研究宇宙大尺度结构的形成和演化具有重要意义。在本文中，我们利用流体动力学模拟探讨了重子效应对星系团合并时标的影响。我们发现重子在加速并合过程中起着重要的作用。合并时间尺度随星系团气体含量的增加而减小。例如，合并的时间尺度缩短了高达3倍的合并气体分数为0.15的集群，与零气体分数获得的时间尺度相比。重子效应在大范围的合并参数下是显著的，尤其是在近迎头合并和高合并速度下更为显著。星系团合并时间尺度上的重子效应将对宇宙中的结构形成产生影响，如星系团质量函数和星系团中的质量子结构等，而仅考虑暗物质的宇宙学模拟结果可能存在“无气体”的偏差。
2016-02-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Evolution of Spherical Overdensities in Energy-Momentum-Squared Gravity
本文利用球形坍缩形式体系研究EMSG中物质过密度的线性演化，分析模型参数对扰动增长和星系团计数的影响，发现负参数范围异常且大质量结构形成更晚。
2023-07-12 astro-ph.CO gr-qc
The baryonic mass assembly of low-mass halos in a Lambda-CDM Universe
我们分析了在宇宙学数值模拟中在红移z = 0处发现的低质量晕（Mvir ~ 10^10.3 - 10^12.3 M_sun）的暗、气体和恒星质量组装历史。我们的研究结果表明，在一个给定的现代质量仓的晕，气体的重子分数维里半径内不随时间的变化显着，从~0.8的较小的晕到~0.5的最大的。大多数重子实际上并不位于星系中，而是位于晕内气体中;对于质量更大的晕，晕内气体与星系的质量比在所有红移z下都大致相同，但对于质量最小的晕，它随着z的增加而强烈增加。前一种晕中的晕内气体随着时间的推移而变热，在z = 0时占主导地位，而在后一种晕中，它在所有时期都是冷的。在我们的模拟中，多相ISM和热反馈模型在延迟低质量星系的恒星质量增长的方向工作。
2014-06-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark Energy Survey Year 1 Results: Constraining Baryonic Physics in the Universe
大尺度结构的测量解释使用理论预测的物质分布，包括重子物理的潜在影响。利用暗能量巡天（DES）第1年数据的弱透镜和星系团观测量（3 $\times$ 2pt），结合来自重子声学振荡（BAO）和普朗克宇宙微波背景极化的外部信息，结合宇宙学约束重子的反馈强度.我们的重子建模是由一组流体动力学模拟，跨越各种重子的情况下，我们跨越这个空间通过主成分（PC）分析从这些模拟中提取的汇总统计。结果表明，在DES Y 1约束功率的水平上，一个PC足以描述重子效应在观测量中的变化，第一PC振幅（$Q_1$）一般反映重子反馈的强度.通过将$Q_1$先验的上限限制在Illustris反馈场景中，与原始DES 3 $\times$ 2pt分析相比，我们在$S_8=σ_8(Ω_{\rm m}/0.3)^{0.5}=0.788^{+0.018}_{-0.021}$的约束下实现了$\sim 20\%$改进。这种增益是由包含小尺度宇宙剪切信息驱动的，小尺度宇宙剪切信息下降到2.5弧分，这在以前的DES分析中被排除在外，没有对重子物理进行建模。我们获得了$S_8=0.781^{+0.014}_{-0.015}$的组合DES Y1+普朗克EE+BAO分析与非信息$Q_1$之前。在重子约束条件下，我们只测量了DESY 1的$Q_1=1.14^{+2.20}_{-2.80}$，而测量了DESY 1 +Planck EE+B…
2021-04-26 astro-ph.CO
Surrogate modelling the Baryonic Universe II: on forward modelling the colours of individual and populations of galaxies
在塑造星系光的属性中，恒星形成历史（SFH）是最具挑战性的模型之一，因为调节恒星形成的各种相关物理过程。在这项工作中，我们利用恒星星族的合成模型FSPS，连同SFHS预测的流体动力学模拟IllustrisTNG和经验模型UNIVERSEMACHINE，研究恒星形成的变化对星系颜色的影响。我们首先引入一个独立于模型的指标来量化的突发性的星系形成模型，我们用这个指标来证明，UNIVERSEMACHINE预测SFHS与更多的突发性相对于IllustrisTNG。使用此度量和主成分分析，我们构建家庭的SFH模型与可调的变化，我们表明，宽带光学和近红外颜色的精度下降的未解决的短期变化的水平增加。我们使用相同的技术来证明，在金属丰度和尘埃衰减的变化提出了一个几乎可以忽略不计的影响，相对于恒星形成的变化颜色。我们还提供了一个独立于模型的拟合函数，捕获未解决的恒星形成变化的水平如何转化为星系颜色预测的不精确性;我们的拟合函数可用于确定最小的SFH模型，该模型以一定的目标精度再现颜色。最后，我们表明，建模的颜色的个别星系的精度要求诉诸复杂的SFH模型，而产生精确的颜色的星系人口可以实现使用模型只有几个自由度。
2021-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Influence of baryonic physics on the merger time-scale of galaxies in N-body/hydrodynamical simulations
根据我们以前的工作（Jiang et al.（2008））中，我们在高分辨率的宇宙学水/N体模拟中研究了星系的合并时间尺度，我们研究了重子物理数值实现中的不确定性对合并时间尺度的潜在影响。在以前的工作中使用的模拟遭受过冷的问题，导致中央星系的大晕太大。这可能导致合并的时间尺度比真实宇宙中的时间尺度更短。我们运行类似的模拟，但恒星质量显着减少，以模拟另一种极端情况下的低恒星质量。我们的结果表明，合并的时间尺度是受恒星形成配方的影响很小，除了在近径向轨道的卫星，显示出22%的时间尺度在较低的恒星质量的情况下，高。由于径向轨道只占卫星轨道的一小部分，因此，Jiang等人的拟合公式是不适用的。（2008）仍然适用于合理的精度，几乎不受重子物理学中的不确定性的影响。
2009-02-21 astro-ph.CO
All the Massive Galaxy Overdensities during Reionization: JWST Rest-Frame Optical Selection Reveals Young, Chemically Evolved Galaxies Embedded in Dense, Neutral Gas at z > 5
Cosmic Dawn Center (DAWN)（宇宙黎明中心）；Niels Bohr Institute, University of Copenhagen（哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所）；DTU Space, Technical University of Denmark（丹麦技术大学空间科学中心）；Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究院）；MIT Kavli Institute for Astrophysics and Space Research（麻省理工学院卡弗里天体物理与空间研究所）；Department of Astronomy, University of Geneva（日内瓦大学天文系）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；INAF/Osservatorio Astronomico di Roma（意大利国家天体物理研究所罗马天文台）
研究通过JWST/NIRCam光谱数据，发现z>5的星系 overdensities，揭示了其中年轻、金属丰富的星系，并探讨了Lyman-α发射体和DLAs的分布。
2026-02-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Resummed Kinetic Field Theory: Using Mesoscopic Particle Hydrodynamics to Describe Baryonic Matter in a Cosmological Framework
最近，Bartelmann等人提出了一种“动力学场论”（KFT）形式主义，以解决大尺度结构形成的困难。在这种方法中，经典粒子的非平衡系综的动力学检查的统计场论的方法的基础上。到目前为止，只考虑了来自暗物质的贡献，这被认为是在非常大的尺度上对我们宇宙的准确描述。然而，在更小的尺度上，重子的贡献也必须考虑在内。基于Viermann等人的思想，我们提出了一个在宇宙学框架下描述重子物质的有效流体动力学粒子模型。利用该模型，在Lilow等人的KFT框架下计算了最低微扰阶的重子密度衬度功率谱，讨论了与暗物质情况的定性差异，并与欧拉微扰理论得到的重子谱进行了定量比较.随后的论文将解决耦合两个分别描述暗物质和重子物质的理论的问题，以获得宇宙物质的完整模型。尽管我们的重点是宇宙学系统，我们要强调的是，这里提出的所有方法都是一个相当普遍的方式，使它也适用于其他领域。
2019-05-17 astro-ph.CO
Structure Formation under Inelastic Two-Component Dark Matter: Halo Statistics and Matter Power Spectra in the High-$z$ Universe
University of Kansas（堪萨斯大学）；Troy University（特洛伊大学）；University of Florida（佛罗里达大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Princeton University（普林斯顿大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；University of Virginia（弗吉尼亚大学）
本研究通过双组分暗物质模型模拟，发现其在高红移宇宙中抑制了结构形成，且非引力相互作用在结构形成中起稳健作用。
2025-09-30 astro-ph.CO
Diffuse baryonic matter beyond 2020
充满宇宙中最大的过密结构-星系团和连接它们的巨大细丝网-的热扩散气体为我们提供了通过X射线波段观测解决广泛的基本天体物理学和宇宙学问题的工具。星系团是灵敏的宇宙学探测器。为了在接下来的几十年里充分利用它们在精确宇宙学方面的潜力，我们必须精确地理解它们的物理学--从它们的冷却核心被中央超大质量黑洞产生的喷流搅动（本身由团内气体流入提供），到它们的外围，在那里星系际介质（IGM）的流入驱动冲击并加速宇宙射线。在星系团的范围之外，是几乎未被探索的温暖的IGM，据信包含了当今宇宙中的大部分重子物质。作为所有从星系中喷射出来的物质的储存库，它携带着宇宙中能量和金属生产历史的独特信息。目前计划中的主要天文台，如Astro-H和IXO，将深入这些领域，但要看到图片中最有趣的部分，需要一个几乎科幻级的设施，有效面积为数十平方米，亚角秒角分辨率，匹配的成像热量计和超高色散摄谱仪，如X一代。
2009-02-21 astro-ph.CO astro-ph.IM
Turbulence-induced deviation between baryonic field and dark matter field in the spatial distribution of the Universe
宇宙重子流体在低红移时类似于充分发展的湍流。在这项工作中，我们使用混合宇宙流体动力学/N体代码产生的模拟样本，研究在什么尺度上的重子和暗物质的空间分布的偏差是由湍流造成的。为此，我们在程序中不考虑恒星形成、超新星（SNe）和活动星系核（AGN）反馈等物理过程，从而最大限度地体现湍流加热对IGM的影响。通过计算重子和暗物质的密度场和速度场的互相关函数$r_m(k)$和$r_v(k)$，我们发现，密度场和速度场的两个物质分量之间的偏差与尺度有关。也就是说，偏差在小尺度上最显著，并且在越来越大的尺度上逐渐减小。此外，偏差是时间依赖性的，即它们随着宇宙时间的增加而变得越来越大。最值得强调的结果是速度场揭示的重子与暗物质之间的空间偏差比密度场揭示的更为显著。在z = 0时，在1%的偏差水平下，密度场的偏差尺度约为3.7 $h^{-1}$ Mpc，而速度场的偏差尺度大至23 $h^{-1}$ Mpc，该尺度落在结构形成范例的弱非线性区域内。我们的结果表明，湍流加热的效果确实是可比的，这些过程，如SN和AGN反馈。
2020-09-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Viscous dark fluid universe
本文研究了由无压重子物质和粘性流体组成的宇宙的宇宙学扰动动力学，粘性流体代表了暗区的统一模型。在均匀各向同性背景下，该混合气体的\textit{total}能量密度表现为广义Chaubergin气体。这种能量密度的扰动本质上是非绝热的，并且是源相对熵扰动。由此得到的重子物质功率谱与2dFGRS和SDSS（DR7）数据一致。联合统计分析，也使用哈勃函数和超新星Ia数据，表明，与其他研究不同，存在一个最大的概率分布为负的减速参数的现值$q_0 \approx - 0.53$。此外，虽然以前的描述的基础上推广Chaubergin气体模型是不兼容的物质功率谱数据，因为他们需要太多的无压物质的量，这里提出的统一模型有利于物质的内容，这是重子物质丰度的大爆炸核合成建议的顺序。
2010-09-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmic Himalayas in CROCODILE : Probing the Extreme Quasar Overdensities by Count-in-Cells analysis and Nearest Neighbor Distribution
The University of Osaka（大阪大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；The University of Tokyo（东京大学）；University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）；Zhejiang University（浙江大学）
通过CIC和NND分析，研究发现宇宙喜马拉雅并非异常，而是Lambda CDM框架下结构形成过程的自然结果。
2026-03-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Deciphering Baryonic Feedback from ACT tSZ Galaxy Clusters
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of the Witwatersrand（威特沃特斯兰德大学）；University of KwaZulu-Natal（夸祖鲁-纳塔尔大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文利用DMB模型分析ACT tSZ星系团观测数据，揭示重子反馈对宇宙 shear 的影响，发现中等至强反馈水平与水动力模拟一致，为未来宇宙 shear 调研提供参考。
2026-03-26 astro-ph.CO
Viscous dark fluid Universe: a unified model of the dark sector?
宇宙被建模为由无压重子物质和一个大的粘性流体，这是应该代表一个统一的描述黑暗的部门。在均匀各向同性背景下，该混合气体的\textit{total}能量密度表现为广义Chaubergin气体。这种能量密度的扰动本质上是非绝热的，是相对熵扰动的来源。由此得到的重子物质功率谱与2dFGRS和SDSS（DR7）数据一致。联合统计分析，也使用哈勃函数和超新星Ia数据，表明，与其他研究不同，存在一个最大的概率分布为负的减速参数的现值。此外，这里提出的统一模型有利于一个物质的内容，是大爆炸核合成建议的重子物质丰度的顺序。然而，简单的体粘模型的一个问题是引力势的行为和CMB功率谱的再现。
2011-11-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Modified holographic Ricci dark energy coupled to interacting dark matter and a non interacting baryonic component
我们研究了一个充满相互作用暗物质、修正的全息Ricci暗能量（MHRDE）和一个去耦合重子分量的Friedmann-Robertson-Walker宇宙，利用哈勃数据对宇宙参数进行了估计，得到宇宙年龄为$13.17 {\rm Gyr}$，并表明与全息Ricci暗能量（HRDE）情况相比，修正的全息Ricci暗能量（MHRDE）不存在低红移宇宙年龄问题.我们用Union 2数据集约束参数，并与哈勃数据进行对比。我们还研究了暗能量在早期的行为，考虑到在重组时代和/或在大爆炸核合成中发现的严重限制。非相互作用重子物质的加入使得$z_{t} \sim {\cal O}(1)$处的暗能量突然发生变化，这意味着$Ω_x (z\simeq 1100) =0.03$，因此Planck和CMBPol实验预测的暗能量边界对于MHRDE模型比HRDE截断的情况更有利.对于前一个模型，我们还得到了在高红移时，暗能量的分数在0.006 ~ 0.002之间变化，那么只要$Ω_{x}(z\simeq 10^{10})<0.21$束缚态保持不变，大爆炸核合成时期的$Ω_x $的量不会干扰宇宙中氦的观测丰度。
2013-01-13 astro-ph.CO gr-qc physics.space-ph
The Effect of Cosmological Background Dynamics on the Spherical Collapse in MOND
在修正的牛顿动力学（MOND）框架下研究了宇宙背景动力学对大尺度结构形成的影响。球形塌陷模型用于模拟结构的形成。本研究是在两种极端情况下进行的：（{ \it i}）假设宇宙中存在低密度重子物质，没有任何冷暗物质和暗能量;（{ \it ii}）宇宙中存在重子物质，没有冷暗物质。我们表明，对于（{ \it ii}）的情况下，在较低的红移与较大的半径相比，低密度背景宇宙的结构维里化。暗能量减缓了结构的崩溃。我们表明，我们的研究结果是兼容的MOND结构形成的最近的模拟。
2011-06-15 astro-ph.CO gr-qc
Antimatter in the Universe : Constraints from Gamma-Ray Astronomy
我们回顾伽马射线观测约束反物质-重子和轻子-在宇宙中。反物质可以通过普通物质进行探测，由此产生的湮灭伽马射线为它的存在提供了间接证据。虽然人们普遍认为在大爆炸中产生了等量的物质和反物质，但伽马射线迄今未能在宇宙中探测到大量的重子反物质。相反，在我们银河系的中心区域，正电子通过湮灭而被大量观测到，尽管大量的天体物理来源是合理的，但它们的起源仍然是未知的。由于这两个反物质问题-银河系正电子的来源和宇宙中的重子不对称性-可以通过低能伽马射线通道进行研究，因此概述了专用空间望远镜的任务概念。
2014-01-28 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Lighting the Dark: The Evolution of the Post-Inflationary Universe
在简单的暴胀宇宙学场景中，在接近指数增长之后，宇宙可能会有一个很长的周期，在这个周期中，宇宙被振荡的暴胀子凝聚体所主导。凝聚体最初几乎是均匀的，但扰动会在引力作用下增长，如果凝聚体没有被共振或迅速再加热更快地破坏，最终会分裂。我们表明凝聚体的引力碎裂可以通过薛定谔-泊松方程很好地描述，并使用数值解表明非线性开始后很快就会形成大的过密度。这是第一次探索这个阶段的非线性动力学在非常早期的宇宙，它可以影响详细的形式的暴胀功率谱和暗物质分数时，暗部门直接耦合到暴胀子。
2019-10-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gravitational Collapse in the Post-Inflationary Universe
宇宙可能会在暴胀和大爆炸核合成之间经历一个有效的物质主导时代，在此期间，引力束缚结构可以在视界下形成。特别是，暴胀子场可以坍缩成暴胀子晕，在非常早期的宇宙中形成“大尺度”结构。我们结合N体模拟与高分辨率放大区域，其中非相对论薛定谔-泊松方程用于解决详细的，波浪状结构的暴胀子晕。在它们内部形成了孤子核心，将结构形成模拟与晚期宇宙中的轴子状粒子相匹配。我们用玻色子星的类比来表示这些物体\textit{inflaton stars}。基于半解析的形式主义，我们计算了它们的总体质量分布，这表明，如果早期物质主导的时代持续20个$e$倍，某些区域将达到$10^{15}$的超密度。最大质量的暴胀子星的半径可以缩小到史瓦西半径以下，这表明它们可以在热化之前形成原始黑洞。
2022-01-13 astro-ph.CO hep-ph
Emergent Dark Matter in Late Time Universe on Holographic Screen
讨论了在高维平坦时空中，晚期宇宙中的暗物质作为全息应力-能量张量的一部分出现在超曲面上的情形。首先，我们构造了一个玩具模型与deSitter超曲面作为全息屏幕在平坦的散装。在屏幕上加入重子物质后，我们假设暗物质和暗能量都可以用布朗-约克应力-能量张量来描述。通过与Lambda冷暗物质参数化的比较，我们发现了暗物质与重子物质能量密度参数之间的有趣关系.我们进一步比较了这种全息嵌入的新兴暗物质与传统的膜世界的情况下，提出了另一种解释作为全息宇宙。它可以被简化为我们在晚期时间宇宙中的玩具约束，用弗里德曼方程的新参数化。我们还评论了与Verlinde的突现引力的可能联系，其中暗物质被视为德西特时空背景上重子物质的弹性响应。我们证明，从全息de Sitter模型的弹性，Tully-Fisher关系和暗物质分布在星系尺度上可以得到。
2018-12-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Predictions for the sky-averaged depth of the 21cm absorption signal at high redshift in cosmologies with and without non-baryonic cold dark matter
Case Western Reserve University（凯斯西储大学）
研究预测高红移宇宙中无非重子冷暗物质时21厘米吸收信号比有暗物质时大约2倍，提示可能需要扩展引力理论替代暗物质解释。
2018-08-07 astro-ph.CO hep-ph
Sterile Neutrinos as the Origin of Dark and Baryonic Matter
我们首次证明了在没有费米尺度以上的新物理的情况下，三个无菌中微子可以同时解释宇宙的中微子振荡、观测到的暗物质和重子不对称性.我们分析的关键新点是在sphaleron冻结之后的稀薄发生，这导致了共振暗物质的产生，从而避免了结构形成和x射线搜索对无菌中微子暗物质的限制。我们确定的范围内的无菌中微子的属性是符合所有已知的约束。我们发现一个域的参数，可以发现新的粒子与目前的实验技术，使用升级现有的实验设施。
2013-02-27 astro-ph.CO hep-ph
Baryonic Dark Matter
我们研究了标准模型的一个简单推广，其中重子数是一个局域规范对称性，宇宙中的冷暗物质可以用重子数的费米子场来描述。我们把这种情况称为“重子暗物质”。候选暗物质的稳定性是低尺度下重子数自发破缺的自然结果，不需要额外的离散对称性。详细讨论了遗迹密度的约束和直接探测的预测。我们简要地讨论了这个模型的可检验性使用大型强子对撞机数据和暗物质实验的可能结果之间的相关性。
2014-03-07 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Hylogenesis: A Unified Origin for Baryonic Visible Matter and Antibaryonic Dark Matter
我们提出了一种新的机制，产生重子和宇宙的暗物质密度。一个携带守恒重子数电荷的新狄拉克费米子X耦合到标准模型夸克和一个GeV尺度的隐藏扇区。X的CP破坏衰变，在低温再加热中产生的非热衰变，将反重子数隔离在隐藏的扇区中，从而在可见扇区中留下多余的重子。反重子隐藏态是稳定的暗物质。这种机制的一个引人注目的特征是暗物质的重子破坏非弹性散射，它可以以与核子衰变搜索相关的可观的速率湮灭重子。
2010-08-30 astro-ph.CO hep-ph
Cyclic Universe with an Inflationary Phase from a Cosmological Model with Real Gas Quintessence
本文对一个把宇宙描述为含有重子尘埃和实维里气体精粹的二组分流体的动力学系统进行了相平面稳定性分析。存在一个稳定的周期解经历通货膨胀时期。重新考察了范德瓦尔斯经典模型，并再次找到了循环宇宙解。
2012-09-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Analysis of Jeans instability from the Boltzmann equation
在无碰撞的Boltzmann方程和Poisson方程的框架下，分析了存在引力场的自引力流体的动力学。分析了两种情况：一种是静态宇宙中含有重子物质和暗物质的系统，另一种是膨胀宇宙中的单一系统。扰动分布函数的振幅被认为是玻尔兹曼方程的碰撞不变量的线性组合。对于重子和暗物质组成的系统，组合系统的Jeans质量小于单个系统的Jeans质量，表明引发坍缩所需的质量较小。对于膨胀宇宙中的单个系统，不需要使用Jeans“欺骗“，它表明，对于小波长，密度对比度振荡，而对于大波长，密度对比度随时间增长，出现Jeans不稳定性。
2016-10-25 astro-ph.CO cond-mat.stat-mech
Peculiar velocities in the early universe
大尺度的奇特运动在我们的宇宙中是司空见惯的。然而，它们的起源、演变和影响在很大程度上仍然是未知的。一般认为，体运动是一个相对较新的除了普遍的运动学，触发的后重组时代的不均匀性和各向异性的增加。在这项工作中，我们专注于线性演化的特殊速度之前，重组，即在辐射时代后期，也在一个阶段的德西特通货膨胀。首先，我们展示/确认，大块运动是由结构形成过程中产生的非引力触发和维持的。由于密度和特殊速度扰动在重组之前不能在重子扇区中增长，我们考虑非重子物质的漂移运动，它可以在辐射时代后期开始增长。利用相对论性线性宇宙学扰动理论，我们发现低能暗分量中的奇异运动呈现幂律增长，在均分后进一步增加。转向非常早期的宇宙，我们认为在德西特膨胀阶段的线性特殊速度的演变。我们发现，典型的慢滚场景不源奇特的议案。此外，即使后者出现在德西特阶段的开始，随后的指数膨胀应该很快洗掉任何特殊速度扰动的痕迹。
2022-10-20 astro-ph.CO gr-qc
Self-acceleration in scalar-bimetric theories
我们描述标量双度规理论，其中宇宙的动力学由两个独立的度量控制，每个度量都有一个爱因斯坦-希尔伯特项。在这种情况下，宇宙中的重子和暗物质成分与度量耦合，而度量是作为这两种引力度量的函数而构造的。与暗能量模型相反，标量场并不具有一个模拟晚期宇宙学常数的势能。在这些模型中，通过适当地选择重子和暗物质度规的维因分解中出现的耦合函数，可以很容易地在背景水平上得到宇宙膨胀的晚期加速。我们明确地展示了如何协调模型可以被检索与忽略不计的标量动能。这就要求标量耦合函数在加速膨胀时期表现出阶数单位的变化。这反过来又导致有效牛顿常数的阶数单位偏差和第五种力，它与牛顿引力具有相同的阶数，具有特殊的特征。在低红移时，重子和暗物质的自引力被放大，而重子和暗物质之间的引力被减小，甚至变成排斥力。这减缓了宇宙学尺度上重子密度扰动的增长，而暗物质扰动则增强了。在我们的局部环境中，牛顿常数随时间演化的上界需要一种有效的屏蔽机制，既能在小尺度上阻尼第五种力，又能使牛顿常数的局部值与其宇宙学值相一致。这不能通过准静态变色龙机制来实现，并且需要超越准静态机制，并且可能在小规模上使用衍生筛选，例如Kmouflage或Vainshtein筛选。
2018-10-08 astro-ph.CO gr-qc
Resummed Kinetic Field Theory: a model of coupled baryonic and dark matter
我们提出了一个新的分析描述的宇宙结构的形成，在黑暗和重子物质的混合物中，使用的框架动力学场论（KFT）-经典粒子动力学的统计场论。到目前为止，KFT只能描述一种类型的粒子，足以考虑由于暗物质之间的引力相互作用而导致的结构增长。然而，重子气体动力学的影响变得越来越相关时，描述较小的尺度。因此，在本文中，我们演示了如何扩展KFT形式主义，以及先前提出的再确认计划对描述这种混合物的两个粒子物种。由此，用最近发展起来的介观粒子流体力学模型解释了重子的气体动力学。假设一个平坦的$Λ$ CDM宇宙和一个简化的热气体演化模型，我们证明了这种方法的有效性，通过计算的线性演化的个人和总的物质功率谱之间的时代的重组和今天。我们的结果正确地再现了预期的行为，显示出抑制重子和暗物质结构的增长规模小于重子牛仔裤长度，在良好的协议与数值玻尔兹曼求解器类的结果。在这种方法中的非线性校正将在即将到来的工作进行调查。
2020-10-27 astro-ph.CO cond-mat.stat-mech
Scaling relations and baryonic cycling in local star-forming galaxies: I. The sample
金属丰度和气体含量在星系的重子交换循环中有着密切的关系，通过量化这种关系可以限制星系的演化。为此，我们编制了一个在本地宇宙中的~400个星系的样本，被称为“MAGMA”（质量组装的金属性和气体），它涵盖了参数空间中前所未有的范围，在恒星质量（Mstar），恒星形成率（SFR）和气体质量（Mgas）上跨越了5个数量级，金属性系数约为60 [Z，12+log（O/H）]。使用IRAC、WISE和GALEX测光重新计算了所有星系的恒星质量和SFR，并在必要时将12+log（O/H）转换为常见的金属丰度校准。为了评估数据的真实维度，我们对样本进行了多维主成分分析（PCA）。在确认以前的工作中，我们发现，即使在MAGMA覆盖的巨大的参数空间，Mstar，SFR，Z和Mgas（MHI+ MH 2）之间的关系只需要两个维度来描述超曲面。为了适应Mstar-Z关系中的曲率，我们应用了分段3D PCA，该PCA成功地预测了观测到的12+log（O/H），精度为~0.1dex。MAGMA是本宇宙中孤立恒星形成星系的代表性样本，可以作为宇宙学模拟的基准，并可以用红移校准演化趋势。
2020-04-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark Matter from Eternity
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；INFN, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；CERN（欧洲核子研究组织）；Université de Genève（日内瓦大学）
该研究提出暗物质可能源于永恒膨胀，通过引力坍缩形成原始黑洞，并预测了引力波背景的特性。
2026-02-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Chemical evolution of antimatter domains in early Universe
National Research Nuclear University MEPhI（国立研究核大学MEPhI）；Virtual Institute of Astroparticle Physics (VIA)（虚拟高能天体物理研究所(VIA)）；Institute of Physics, Southern Federal University（南联邦大学物理研究所）
研究早期宇宙中反物质领域在质子物质环境中的化学演化及生存条件与湮灭过程
2026-01-21 astro-ph.CO hep-ph
Non-Gaussianities, early Universe, and GRBs. Tracing the primeval state of the Universe with number counts of Gamma-Ray Bursts
我们研究了太初宇宙中的太初非高斯性对重子结构形成过程的影响。通过将高斯和非高斯情形下的宇宙恒星形成率与高红移再电离源的可探测性相联系，我们得到了不同模型下的预期伽马射线暴率。我们发现，高红移伽马射线暴的计数可以作为非高斯性的宇宙学探针，它们是区分早期非高斯效应的合适候选者。
2012-09-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Self-gravitating isothermal sphere in an expanding background
本研究在膨胀宇宙背景下建立自引力等温球的自洽引力热力学，发现正则与巨正则系综中平衡态均存在不稳定性，并指出高红移下该不稳定性可形成特定质量与半径的重子气体云。
2024-11-11 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The radial acceleration relation in a $Λ$CDM universe
本文研究了冷暗物质（CDM）范式下中央星系总（$a_{\rm tot}$）和重子（$a_{\rm bary}$）向心加速度剖面之间的径向加速度关系（RAR）。我们分析表明，RAR是密切相关的物理的暗物质的准绝热弛豫重子在深势阱中的存在。这清楚地表明，如何平均RAR和它的散射出现在低加速制度（$10^{-12}\,{\rm m\,s}^{-2}\lesssim a_{\rm bary}\lesssim10^{-10}\,{\rm m\,s}^{-2}$）从重子反馈过程和CDM在暗晕中的分布之间的相互作用。我们的框架使我们能够更进一步，研究更高和更低的加速度的细节，使用解析近似和现实的模拟目录的$\sim342,000$低红移中心星系与$M_r\leq-19$。我们发现，虽然在重子占主导地位的，高加速制度（$a_{\rm bary}\gtrsim10^{-10}\,{\rm m\,s}^{-2}$）的RAR是非常敏感的弛豫物理的细节，一个简单的“重子化”处方匹配的流体动力学CDM模拟的弛豫结果是非常成功的再现所观察到的RAR没有任何调整。在（目前未观测到的）超低加速度区域（$a_{\rm bary}\lesssim 10^{-12}\,{\rm m\,s}^{-2}$），RAR对晕外围扩散气体的丰度很敏感，我们的默认模型预测了一个独特的突破，从一个简单的幂律关系，HI缺乏，扩散气体丰富…
2021-07-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Re-ionizing the Universe without Stars
最近的观测表明，早期宇宙中恒星形成的测量速率不足以产生再电离，因此需要另一个电离光子源。在这个\emph{Letter}中，我们研究的可能性，这些可以提供的快速吸积冲击周围形成的最大质量的晕（$10.5< \log M/M_{\odot} < 12$）的空间尺度为1千秒差距的核心。我们模拟这些快速吸积冲击的详细物理，并将其应用到一个简单的1-D球形流体动力学吸积模型中的Einasto密度分布的暗物质晕重子下落。从这些晕逃逸的紫外光子被延迟的时间，达到临界吸积激波速度的紫外光子逃逸的时间; 220 km s $^{-1}$，并通过时间，它需要这些光子吸积流周围的重子物质。假设在宇宙中重子物质跟踪暗物质，我们可以估计在吸积冲击单独作为紫外光子源的情况下再电离的时代。我们发现宇宙体积的50%（质量的5-8%）可以被$z \sim 7-8$电离。由于控制大尺度结构发展的宇宙学参数的不确定性，紫外线产生率具有约5倍的不确定性。因为我们的机制是一个急剧上升的函数减少红移，这种不确定性转化为一个再电离红移的不确定性小于$\pm0.5$。我们还发现，即使不包括紫外光子产生的恒星，再电离基本上是由$z \sim 5.8$完成。因此，快速吸积冲击可以在早期宇宙中提供一个重要的额外电离光子源。
2011-07-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The origin of dark matter, matter-anti-matter asymmetry, and inflation
早期宇宙加速膨胀的一个快速阶段，称为暴胀，稀释了除了真空引起的量子涨落之外的所有物质。这些是负责播种的初始扰动的重子物质，非重子暗物质和观测到的温度各向异性的宇宙微波背景（CMB）辐射。为了解释今天观测到的宇宙，暴胀的结束还必须激发一个充满重子、一定量的重子不对称性和暗物质的热浴。我们回顾了目前的理解膨胀，暗物质，产生物质-反物质不对称性的机制，并在地面和空间为基础的实验测试他们的前景。
2011-06-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Modified Dark Matter: Relating Dark Energy, Dark Matter and Baryonic Matter
修正的暗物质（MDM）是受引力热力学启发而提出的暗物质的唯象模型。对于一个正宇宙学常数（$Λ$）的加速宇宙，这种唯象的考虑导致了与$Λ$相关的临界加速参数的出现。这种临界加速度是MDM的一种有效的唯象表现，在星系自转曲线中的暗物质和重子物质之间的相关性中可以发现。由此产生的MDM质量配置文件，这是敏感的$Λ$，与观测数据在银河系和集群尺度是一致的。特别是，相同的临界加速度出现在银河系和集群数据拟合的基础上MDM。此外，使用一些强大的定性参数，MDM似乎在宇宙尺度上工作得很好，即使定量研究仍然缺乏。最后，我们评论修改后的暗物质，这可能会导致新的非粒子唯象学，并可能解释为什么，到目前为止，暗物质检测实验未能检测到暗物质粒子的量子的某些非局部方面。
2017-09-13 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Analytic Prediction of Baryonic Effects from the EFT of Large Scale Structures
宇宙的大尺度结构很可能是宇宙学信息的下一个主要来源。因此，了解他们的行为至关重要。大尺度结构的有效场论提供了一种一致的方法来微扰地预测大距离处暗物质的聚集。重子的移动距离与暗物质相当，这一事实使我们能够推断，在大距离处的重子可以用类似的形式描述：短距离非线性和长距离恒星形成物理学的反反应可以封装在一个有效应力张量中，其特征在于几个参数。因此，重子效应的函数形式可以被预测。在功率谱中，主要贡献是$\propto k^2 P(k)$，其中$P(k)$是线性功率谱，数值前因子取决于恒星形成物理的细节。我们还进行了长波长位移的贡献的再确认，使我们能够一致地预测重子和暗物质的相对运动的影响。我们将我们的预测与包含重子物理学的几种实现的模拟进行比较，根据计算的顺序，在相对较高的波数（如$k\simeq 0.3\,h\, Mpc^{-1}$或$k\simeq 0.6\, h\, Mpc^{-1}$）下找到百分比一致性。我们的结果打开了一个新的方式来理解重子效应的分析，以及接口与模拟。
2014-12-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
