Updated observational constraints on spatially-flat and non-flat $Λ$CDM and XCDM cosmological models
本文利用CMB与非CMB观测数据，对包含非平坦几何与非常数透镜参数的 LCDM 和 XCDM 宇宙学模型进行了约束，发现不同数据间存在张力，且平坦 LCDM 模型仍是最简单一致的模型。
2024-06-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Flat Central Density Profile and Constant DM Surface Density in Galaxies from Scalar Field Dark Matter
标量场暗物质（SFDM）模型提出，星系是通过宇宙中非常早期的标量场（SF）凝聚形成的，形成玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）滴，即，在这个模型中，星系晕是SF的巨大滴。在这里，像LCDM模型一样，通过层次结构形成大结构，因此LCDM模型在大尺度上的所有预测都由SFDM再现。这个模型预测所有星系必须非常相似，并且存在比LCDM模型更大的红移。在这项工作中，我们表明，BEC暗物质晕适合高分辨率的旋转曲线的一个样本的13个低表面亮度星系。我们比较我们的拟合使用Navarro-Frenk-White和伪等温（PI）配置文件获得的，并发现更好的协议与SFDM和PI配置文件。对数内密度斜率的平均值为-0.27 +/- 0.18。作为第二个结果，我们找到了一种自然的方式来定义核心半径的优势是模型无关的。在BEC密度分布中使用这个新的定义，我们发现最近观测到的恒定的暗物质中心表面密度可以重现。我们的结论是，鉴于标准模型目前面临的困难，SFDM模型可以是一个值得进一步探索的替代方案。
2012-01-14 astro-ph.CO gr-qc
A New Test of Dynamical Dark Energy Models and Cosmic Tensions in Hořava Gravity
Horava引力是一个可重正化的、高阶导数的、Lorentz破坏的、不存在鬼问题的量子引力模型。在此之前，人们也提出了一个基于Horava引力的暗能量（HDE）动力学模型，将洛伦兹破坏项的所有额外（引力）贡献确定为爱因斯坦方程中的有效能量动量张量。我们认为一个完整的CMB，BAO，和SNe Ia数据测试的HDE模型，考虑一般扰动的背景完美的HDE流体。除了从BAO，我们得到的偏好的非平坦宇宙的所有其他数据集组合。我们得到了关于哈勃常数H0和宇宙剪切S8之间宇宙张力的肯定结果，因为我们得到了H0向更高值的移动，虽然不足以解决H0张力，但S8的值没有改变。这与在非平坦LCDM中H0相当减小但S8增加相反。对于所有其他参数，如Omega_m和Omega_Lambda，我们获得了与所有数据集的LCDM相当的结果，特别是BAO，因此我们的结果接近于数据集之间的宇宙一致性，与标准的非平坦LCDM相反。我们还获得了一些不理想的功能，如一个几乎为零的结果Omegak，这给回平坦的LCDM，如果我们不预先确定的标志Omegak，但我们提出了几个有前途的方法，通过推广我们的分析进行改进。
2023-01-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A comparison of the R_h=ct and LCDM cosmologies using the Cosmic Distance Duality Relation
宇宙距离对偶（CDD）关系（基于埃瑟林顿互易定理）在各种各样的宇宙学测量中起着至关重要的作用。试图从观测上证实它的结果喜忧参半，尽管普遍的共识似乎是数据确实支持它在自然界中的存在。过去的方法的一个共同的局限性是它们依赖于特定的宇宙学模型，或者依赖于到Ia型超新星的光度距离的测量，这引入了对假设宇宙学的依赖，尽管信仰相反。证明CDD实际上在自然界中实现是至关重要的，因为它的违反需要奇异的新物理学。在本文中，我们研究的CDD使用观察到的角尺寸紧凑类星体核心和高斯过程重建的HII星系哈勃图-没有预先假设任何特定的背景宇宙学。这样做，我们确认在一个非常高的置信水平，角直径和光度的距离确实满足CDD。然后，我们利用这一结果对两个相互竞争的宇宙学模型--R_h=ct宇宙和LCDM--进行了比较检验，证明了这一结果的潜在力量，并表明R_h=ct受到CDD数据的支持，其似然率为~82.3%，而标准模型为~17.7%。
2018-09-17 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Model Selection based on the Angular-Diameter Distance to the Compact Structure in Radio Quasars
在宇宙学中所有的距离和时间测度中，角直径距离d_A（z）唯一地在某个有限红移z_max处达到最大值，然后在大爆炸附近减小到零。由于缺乏可靠的标准标尺，这种效应很难观察到，尽管对射电类星体紧凑结构的识别的改进可能克服了这一缺陷。在这封信中，我们收集了140个0 < z < 3的源的目录，用于模型选择和z_max的测量。在平坦的LCDM中，我们发现Ω_m= 0.24^{+0.1}_{-0.09}，与Planck完全一致，z_max=1.69。这两个值都与d_A（z）相关联，与零有效质量条件rho+3 p =0预测的d_A（z）在宇宙流体的总压力p和总能量密度rho方面没有区别。由这个约束驱动的膨胀，称为R_h=ct宇宙，具有z_max=1.718，与测量值相差不到1.6%。事实上，贝叶斯信息准则更倾向于R_h=ct而不是平坦LCDM，其可能性约为81%对19%，这表明普朗克LCDM中的优化参数模拟了约束p=-rho/3。
2018-08-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The exact analytical solution of the linear structure growth rate in LCDM cosmology and its cosmological applications
在牛顿规范下，我们导出了具有平坦和弯曲几何的LCDM宇宙学中线性结构增长率的精确解析解。与牛顿极限下的已知解（Heath 1977）不同，我们的解考虑了所有广义相对论修正，因此在亚视界和超视界尺度下都有效。利用这个精确解，我们评估了这些相对论修正引起的宇宙学影响。(1)在k=0.01h/Mpc时，广义相对论修正使z=100到z=0的密度增长改变了10%，并且对更大尺度的影响变得更强。我们提醒读者，过密度不是规范不变的，上述陈述仅限于牛顿规范。(2)相对论修正在密度涨落中引入了k^{-2}尺度依赖性。它用$f^{\rm local}_{\rm NL}\sim 1$模拟局部类型的原始非高斯性。这一系统误差在未来的全天空深星系巡天中可能变得不可忽略。(3)盒子尺寸大于1Gpc的宇宙学模拟也受到这些相对论修正的影响。我们提供了一个后处理配方来纠正这些影响。(4)这些相对论修正影响红移失真。然而，在红移和与红移失真测量相关的尺度上，这种影响可以忽略不计。
2011-01-26 astro-ph.CO
Fitting the Union2.1 SN Sample with the R_h=ct Universe
在过去的十年中，对Ia型超新星数据的分析是宇宙学中一个值得注意的成功故事。这些标准烛光为我们提供了一个研究宇宙膨胀到~1.5红移的无与伦比的机会。今天的共识似乎是，LCDM提供了最好的解释，在这些事件中看到的亮度-距离关系。然而，在标准模型和其他同样重要的观测（如宇宙微波背景观测）之间，现在出现了一个显著的不相容性。LCDM并不能提供高红移（z>> 2）下宇宙膨胀的精确表示。因此，有必要根据最能代表宇宙早期动力学演化的宇宙学（R_h = ct宇宙）重新分析Ia型超新星的数据。本文直接比较了LCDM中的距离关系和R_h = ct所预测的距离关系，并分别用Union2.1样本进行了比较，结果表明，尽管R_h = ct的拟合还没有得到优化，但这两种理论产生的轮廓几乎是不可区分的。这是因为数据不能独立于假设的宇宙学来确定-超新星光度必须通过与所采用的模型中的参数同时优化4个参数来评估。这使得数据符合基本理论，因此在任何竞争宇宙学之间的比较分析中，模型依赖的数据简化不应被忽视。本文用R_h = ct对LCDM约简后的数据进行拟合，虽然拟合效果很好，但并不理想。从一开始就使用R_h = ct对数据进行优化将得到甚至更好的拟合。
2012-08-02 astro-ph.CO gr-qc
Cosmic Chronometers in the R_h=ct Universe
使用明亮的红色星系作为宇宙计时器为我们提供了一种不可或缺的方法，以独立于模型的方式测量宇宙膨胀率H（z）。与宇宙学历史的许多探测不同，这种方法不依赖于积分量，例如光度距离，因此不需要任何特定模型的预先假设，这可能会使随后的数据解释产生偏差。我们使用三种统计工具--Akaike、Kullback和Bayes信息准则（AIC、KIC和BIC）--将LCDM模型和R_h=ct宇宙与目前可用的H（z）测量值进行比较，并表明R_h=ct宇宙是这些模型选择准则所青睐的。每个模型中的参数通过极大似然估计单独优化。当哈勃常数H_0=63.2+/-2.5 km/s/Mpc时，R_h=ct宇宙模型拟合的数据具有约化的chi^2_dof=0.745，并且H_0是该模型中的唯一参数。相比之下，具有三个自由参数（包括H_0=68.9+/-2.4 km/s/Mpc，Omega_m=0.32和暗能量状态方程p_de=-rho_de）的最优LCDM模型拟合H（z）数据的chi^2_dof=0.777。有了这些chi^2_dof值，AIC得出的R_h=ct宇宙的距离-红移关系比LCDM更接近正确宇宙学的可能性约为82%。如果使用替代BIC标准，则相应的贝叶斯后验概率为91.2%（R_h=ct）对8.8%（LCDM）。使用一致性LCDM参数值，而不是通过将LCDM拟合到宇宙计时器数据获得的那些值，将进一步不利于LCD…
2013-04-05 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Constraining H0 in General Dark Energy Models from Sunyaev-Zeldovich/X-ray Technique and Complementary Probes
在加速暗能量模型中，由Sunyaev-Zel'dovich效应（SZE）和星系团表面X射线亮度估算的H 0可能依赖于物质含量（Omega_M）、曲率（Omega_K）和状态方程参数（w）。本文利用SZE/X射线技术获得的25个星系团的角直径距离样本，将H_0约束在一般的LCDM模型（自由曲率）和带状态方程参数w=p_x/ρ_x（w=常数）的平坦XCDM模型的框架内。为了打破宇宙学参数的简并性，我们应用了一个包括重子声学振荡（BAO）和CMB位移参数签名的联合分析。通过忽略系统的不确定性，对于非平坦的LCDM宇宙学，我们得到$H_0=73.2^{+4.3}_{-3.7}$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$（1 σ），而对于具有常数状态参数的平坦宇宙，我们发现$H_0=71.4^{+4.4}_{-3.4}$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$（1 $σ$）。这些结果也与哈勃太空望远镜关键项目的独立研究和最近基于威尔金森微波各向异性探测器的估计非常一致，从而表明这三种独立现象的组合提供了一种有趣的方法来限制哈勃常数。特别是，将这些结果与最近仅使用SZE技术和BAO [Cunha et al. MNRAS 379，L1 2007]确定的平坦LCDM模型进行比较，我们发现几何形状对这种数据组合的H 0估计值的影响非常微弱。
2010-06-22 astro-ph.CO
NIHAO XVIII: Origin of the MOND phenomenology of galactic rotation curves in a LCDM universe
修正牛顿动力学（MOND）的唯象基础是观测到的加速度$a=V^2_{rot}(r)/r$和观测到的重子（恒星和冷气体）加速度$a_{bar}=V_{bar}^2(r)/r$之间的径向加速度关系（RAR）。我们表明，RAR自然出现在89个高分辨率LCDM宇宙学星系形成模拟的NIHAO样本。NIHAO的整体散射仅为0.079 dex，与观测限制一致。然而，我们表明，散射取决于恒星质量。在高质量（$10^9 <M_{star} <10^{11}$ Msun）下，模拟散射仅为$\simeq 0.04$ dex，在低质量（$10^7 < M_{star} <10^{9}$ Msun）下增加至$\simeq 0.11$ dex。观测结果表明，类似的依赖性的内在散射。在高质量下，内在散射与MOND假设的零散射一致，但在低质量下，内在散射是非零的，强烈不利于MOND。将MOND应用于我们的模拟中，得到了与大多数圆周速度分布非常好的拟合。在轻微不一致的情况下，恒星的质光比和/或“距离”可以被调整以产生可接受的拟合，就像在观测质量模型中经常做的那样。在具有$M_{star}\sim10^6$的矮星系中，Msun MOND分解，预测的加速度低于观测值和我们的LCDM模拟。MOND基于的假设（例如，渐近平坦的旋转曲线，RAR中的零固有散射），在LCDM中近似但不精确地为真。因此，如果一个人希望超越牛顿动力…
2019-02-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Numerical implementation of flat FLRW models of cosmic expansion with Planck 2018 cosmological parameters
Universidad Internacional de La Rioja (UNIR)（洛格罗尼奥国际大学）；SKYCR
本文提出了一种基于普朗克2018参数的FLRW模型数值实现，用于研究宇宙膨胀的不同阶段和状态方程参数的影响。
2025-12-04 astro-ph.CO
Cosmological Tests with the Joint Lightcurve Analysis
我们检查是否wCDM和R_h=ct之间的比较使用合并Ia型SN目录产生的结果与基于一个单一的均匀样品的结果一致。使用Betoule等人（2014）对SNLS和SDSS-II的613个事件的组合样本进行联合光曲线分析（JLA），我们估计了两个模型的参数并进行了比较。我们发现，改进的统计可以改变模型选择在某些情况下，但不是其他人。此外，根据模型拟合，我们发现，似乎有一个挥之不去的系统之间的SNLS和SDSS-II源的偏移约0.04-0.08等，尽管在JLA的交叉校准。将wCDM、LCDM和R_h=ct作为单独的模型处理，我们在无偏的成对统计比较中发现，贝叶斯信息准则（BIC）有利于R_h=ct论域，其似然率为82.8%对wCDM的17.2%，但当w_de=-1时，似然率的比率是相反的（16.2%对83.8%）（即，LCDM），并且如果另外k=0（即，扁平LCDM）。然而，我们指出，k的值是宇宙中净能量（动能加引力）的度量，理论上不受约束，尽管由于膨胀强制稀释，某些暴胀模型会将k推至0。由于我们在这里只考虑基本的LCDM模型，k的值需要测量，因此，平坦性的预先假设将显著的偏差引入BIC。
2018-09-12 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
An analytical solution in the complex plane for the luminosity distance in flat cosmology
在无压物质和宇宙学常数的情况下，给出了空间平坦宇宙学中光度距离的解析解。复解析解由实部和可忽略的虚部组成。光度距离的实部允许找到两个参数$H_0$和$\om$。Ia型SN的距离模量的一个简单的表达式的极小极大近似的框架中报道。
2016-09-15 astro-ph.CO
Cosmological Tests Using the Angular Size of Galaxy Clusters
我们利用星系团角尺寸与红移的测量值来检验和比较标准模型（LCDM）和R_h=ct宇宙。当哈勃常数H_0= 72.6（-3.4+3.8）km/s/Mpc时，后者的拟合系数为0.786，且H_0是该模型中唯一的参数。相比之下，具有两个自由参数（包括Omega_m=0.50和H_0=73.9（-9.5+10.6）km/s/Mpc）的最优平坦LCDM模型，其角尺寸数据的拟合值降低了chi^2_dof=0.806。仅根据它们的chi^2_dof值，两个模型似乎都能很好地解释数据，尽管R_h=ct宇宙以恒定速率膨胀，而LCDM则不是。然而，由于这些模型中自由参数的数量不同，选择工具，如贝叶斯信息准则，有利于R_h=ct比LCDM的可能性约为86%对14%。这些结果影响了大红移下星系增长的问题。以前的工作表明，除非椭圆星系和盘星系的大小从z~3到0增长了惊人的6倍，否则它与基本的宇宙学模型不一致。LCDM和R_h=ct都能很好地拟合星系团大小的测量结果，这一事实使人们对这样一种说法产生了怀疑，即个别星系的意外结果可能是由于使用了不正确的膨胀方案，而不是由于天体物理原因，如合并和/或选择效应。
2014-11-20 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
In Defense of an Accelerating Universe: Model Insensitivity of the Hubble Diagram
尼尔森、古凡蒂和萨卡尔最近发表的一篇论文认为，宇宙加速的证据是微不足道的，一个滑行的宇宙--米尔恩宇宙--几乎也符合哈勃图中相同的超新星数据。米尔恩宇宙具有负的空间曲率。尽管如此，我们确认米尔恩模型拟合数据以及LCDM。我们表明，这个意想不到的结果指出，在哈勃图的弱点，而不是在LCDM的缺陷。哈勃图似乎对空间曲率不敏感。在这里，我们以比例因子与宇宙学时间的关系图展示了数据和两个模型。这个图对空间曲率非常敏感，因为对于曲率0，+1，-1的每一个，都应用了三个独特的变换之一来从哈勃图进行变换。虽然米尔恩负曲率在哈勃图中并不重要，但在比例因子图中却至关重要。由于宇宙微波背景辐射的精确观测表明空间是平坦的，我们发现当SNe数据、LCDM模型和Milne模型被绘制成标度因子与宇宙学时间的关系时，两条曲线的分离度比噪声高2 σ--是哈勃图中噪声分离度的10倍。转换后的数据与LCDM模型的拟合在95%的置信水平上证实了宇宙正在加速，米尔恩惯性宇宙被排除在外。
2017-05-30 astro-ph.CO
Analytical Approach for the Determination of the Luminosity Distance in a Flat Universe with Dark Energy
最近的宇宙学观测表明，目前的宇宙是平坦的，暗能量占主导地位。在这样的宇宙中，光度距离d_L的计算涉及重复的数值计算。本文证明了对于d_L，可以得到一个相当有效的近似解析表达式，它具有很小的不确定性。分析计算是非常有效的，与传统的数值方法相比，是潜在的有用的蒙特卡罗模拟涉及光度距离。
2010-03-15 astro-ph.CO
Forming Realistic Late-Type Spirals in a LCDM Universe: The Eris Simulation
在冷的暗物质LCDM宇宙中形成晚型螺旋星系的模拟传统上未能产生现实的候选者。在这里，我们报告了一个新的宇宙学N体/SPH模拟极端动态范围中，一个密切的类似银河系盘星系自然产生。这个被称为厄里斯的模拟是在最终维里半径范围内由质量为Mvir= 7.9 × 10^11 Msun的星系晕和总共N= 1860万个粒子（气体+暗物质+恒星）组成的，力分辨率为120 pc。它包括辐射冷却、来自宇宙紫外线场和超新星爆炸的加热、基于高气体密度阈值（nSF=5个原子cm^-3，而不是典型的nSF=0.1个原子cm^-3）的恒星形成配方，并忽略活动星系核反馈。在目前的时代，模拟的星系有一个扩展的旋转支持的磁盘与径向尺度长度Rd=2.5 kpc，一个缓慢下降的旋转曲线与圆速度在2.2盘尺度的长度为V2.2=214 km/s，一个膨胀盘比B/D=0.35，和重子质量分数是30%低于宇宙值。该盘很薄，在螺旋星系占据的Sigma_SFR - Sigma_HI平面区域形成恒星，并符合光度Tully-Fisher和恒星质量-晕维里质量关系。炽热（T>3x10^5 K）的X射线发光晕气体只占普适重子部分的26%，并且在r=100 kpc的范围内遵循与r^-1.13成正比的平坦密度分布。厄里斯似乎是第一个宇宙学的流体动力学模拟，其中星系的结构特性，在各个组成部分的质量预算，以及质量和光度之间的标度关系都是符合主机的观测…
2011-08-25 astro-ph.CO
Will Gravitational Wave Sirens Determine the Hubble Constant?
由于缺乏独立观测的宇宙背景膨胀历史的知识，即使有电磁对应的红移，也很难从引力波标准塞壬中获得精确和准确的哈勃常数$H_0$估计。在不知道宇宙实际背景膨胀模型的情况下，简单地同时拟合平坦\lcdm模型中的物质密度，可以使$H_0$的精度从1%降低到5%。暗能量的形式）可以在哈勃常数的估计中引入实质性的偏差。当统计精度在$H_0$的1\%不确定度水平时，与当前数据一致的非\lcdm宇宙学的偏差可达到3 $σ$水平。为了避免模型依赖性偏差，需要采用对模型假设适当不可知的统计技术。
2018-12-19 astro-ph.CO
Cosmological model selection from standard siren detections by third-generation gravitational wave obervatories
对GW170817的多信使观测使得历史上第一次通过标准警报器测量哈勃常数成为可能，所谓的标准警报器类似于标准蜡烛，能够测量小红移时的光度距离与红移关系。在接下来的几十年里，第三代天文台预计将探测到数百到数千个来自致密双星聚结的引力波事件，并可能与电磁波相结合。在目前的工作中，我们将展示如何未来的标准警报器检测可以使用贝叶斯模型选择的框架内，区分不同的宇宙学模型的参数化的后期加速度。特别是，我们发现标准LCDM模型的定量条件是有利的，相对于其他模型具有不同的暗能量内容，通过减少不确定性的引力测定的光度距离相对于当前的预期。
2021-04-28 astro-ph.CO gr-qc
An analytical approximation of the luminosity distance in flat cosmologies with dark energy
本文给出了一个在含有尘埃和宇宙学常数的空间平坦宇宙学中光度距离的解析近似公式。我们还给出了所谓的Dyer-Roeder距离（空束情况）和从红移$z=z_1$到$z=z_2$的广义角直径距离的近似公式，这些公式在分析引力透镜效应时特别有用。我们的公式是广泛适用的密度参数和红移的范围内具有足够小的不确定性。特别地，在密度参数$0.3 \lid Ω_{\rmn m} \lid 1$和红移$0.03 \lid z \lid 1000$的范围内，我们公式计算的光度距离的相对误差总是小于\cite{wu}最近的工作.
2011-11-29 astro-ph.CO
An alternative to the LCDM model: the case of scale invariance
假设是，在广义相对论可以应用的大尺度上，空的空间是尺度不变的。这就建立了宇宙学常数和标度不变框架的标度因子之间的关系。这种关系大大简化了宇宙学的标度不变方程，现在包含了一个新的项，取决于标度因子的导数，它与引力相反，产生加速膨胀。加速度项引起的位移对宇宙的能量密度有很大的贡献，满足一个公式：Ω_m+Ω_k+ Ω_l = 1。这些模型不要求未知粒子的存在。存在一族具有不同密度参数Omega_m < 1的平坦模型。对不同曲率和密度参数k和Ω_m的宇宙学方程进行了数值积分。即使宇宙中存在极少量的物质，也会破坏尺度不变性。关键是，对于Omega_m = 0.3，该效应尚未完全消除。具有非零密度的模型以首先的制动阶段开始爆炸，随后是连续加速膨胀。几个观测性质进行了检查，特别是距离，m-z图，欧米茄_m与lambda图。还对哈勃常数H_0与Omega_m的关系、H（z）/（z+1）与红移z的关系图中的膨胀历史以及从制动到加速的跃迁红移与观测值进行了比较。这些第一个动力学测试的尺度不变模型，因此值得进一步研究。
2017-01-14 astro-ph.CO
The formation of disc galaxies in a LCDM universe
我们研究了盘星系的形成在一个完全宇宙学的框架，使用自适应网格加密模拟。我们进行了广泛的参数研究的主要次网格过程，控制气体如何转化为恒星和超新星反馈的耦合效应。我们认为，以前的尝试，形成盘星系一直是不成功的，因为普遍采用强反馈结合高恒星形成效率。除非在超新星事件中向星际介质注入极大量的能量，否则这些恒星形成参数会导致以凸起为主的S 0/Sa星系，因为恒星形成在z~3处过于有效。我们发现，低效率的恒星形成更密切的模型subparsec的物理过程，特别是在高红移。我们着重讨论了尺度长度r_d=4-5 kpc、旋转曲线平坦、球盘比为B/D~1/4的扩展盘星系的成功形成。我们不仅解决了一个类似银河系的螺旋星系的形成，我们还观察了盘的长期演变，因为它形成了一个伪凸起。盘的性质与观测结果吻合得很好，并与光度和重子Tully-Fisher关系，Kennicutt-Schmidt关系和观察到的螺旋星系的角动量内容是兼容的。我们的结论是，潜在的小尺度恒星形成物理起着更大的作用比以前认为在模拟星系形成。
2010-11-01 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Analytical expressions and numerical evaluation of the luminosity distance in a flat cosmology
精确而有效的宇宙学距离计算方法是现代精密宇宙学的重要工具。在平坦的$Λ$ CDM宇宙学中，光度距离可以用椭圆积分表示。基于超几何函数，我们推导出了一个平面$Λ$ CDM中光度距离的简单表达式。使用定时实验，我们比较的计算时间的数值评估的各种精确的公式，以及在文献中提供的两个近似拟合公式。我们发现，我们的新的表达式是最有效的红移范围内的精确表达式$z\gtrsim1$。理想情况下，它可以与基于$z\lesssim1$范围内的Carlson椭圆积分的表达式相结合，用于整个红移范围内的高精度宇宙学距离计算。另一方面，对于相对误差约为0.1%的实际工作是可以接受的，Adachi & Kasai（2012）提出的解析近似是一个合适的替代方案。
2017-02-28 astro-ph.CO
A lognormal luminosity function for SWIRE in flat cosmology
星系的光度函数（LF）或光度最大值（PM）等物理参数或效应的评估通常是由它们的光谱红移来模拟的。在这里，我们的模型LF和PM星系的光度红移所给出的斯皮策广域红外河外星系（SWIRE）目录的对数正态LF的框架。此外，我们比较我们的模型与Schechter LF星系。所采用的宇宙学框架是扁平宇宙学。
2018-11-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Milky Way system in LCDM cosmological simulations
我们应用半解析的星系形成模型对两个高分辨率的宇宙学N体模型进行了模拟，以研究银河系的类似物。我们选择这些根据观察到的银河系的性质，而不是晕质量在大多数以前的工作。对于恒星质量为（5--7）x 10 d10 Msun的盘状中央星系，主晕质量的中位数为1.4 x 10 d12 Msun，1 σ色散范围为[0.86，3.1] x 10 d12 Msun，与银河系晕质量的动力学测量结果一致。对于任何给定的晕质量，拥有银河系的可能性都很低，在质量约为10 d12 Msun的晕中，最大可能性约为20%。该模型再现了银河系亮卫星（MV < -9）的V波段光度函数和径向轮廓。星系形成在低质量的晕被发现是高度随机的，导致在一个非常大的分散之间的关系MV（或恒星质量）的卫星和深度的晕下的位井，他们住，作为测量的最大旋转曲线，Vmax。我们的结论是，“太大而不能倒”的问题是在N体模拟中根据晕下特性选择卫星的人为因素：在10%的情况下，我们发现三个或更少的最亮（或最大质量）卫星的Vmax > 30 km/s。我们的模型预测，大约有一半的暗物质subhaloes与Vmax > 20公里/秒的主机卫星比MV = -9昏暗，因此可能是从现有的调查失踪。
2015-03-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Challenge of the Largest Structures in the Universe to Cosmology
大星系红移巡天长期以来一直被用来限制宇宙学模型和结构形成的假设。特别是，观测发现的最大结构被认为携带了关于大尺度密度波动或宇宙均匀性的重要信息，并且经常挑战标准宇宙学框架。最近在斯隆数字巡天（SDSS）地区发现的斯隆长城（SGW）对具有宇宙学常数的和谐宇宙学模型（即平直LCDM模型）提出了质疑。在这里，我们证明了SGW的存在与LCDM模型完全一致，这一结果只有我们的超大型宇宙学N体模拟（Horizon Run 2，HR 2）才能提供。此外，我们报告发现的SDSS中的空隙复合物比SGW大得多，并表明，这种最大的空隙的大小也预测在LCDM范例。我们的结果表明，一个初始均匀的各向同性宇宙与原始高斯随机相位密度波动增长按照广义相对论，可以解释的丰富性和规模的观测到的大尺度结构的SDSS。使用HR2模拟，我们预测，未来的星系红移调查约4倍深或3级暗极限比SDSS应该揭示一个最大的结构的明亮星系的两倍大的SGW。
2012-09-25 astro-ph.CO
Cosmological forecasts for future galaxy surveys with the linear point standard ruler: Toward consistent BAO analyses far from a fiducial cosmology
本文预测未来光谱星系巡天用 LP 标准尺测距离的精度，强调其可实现不依赖模型的纯几何 BAO 分析，并主张跨全参数空间验证各类 BAO 方法。
2024-03-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
An analytical approximation of the luminosity distance in flat cosmologies with a cosmological constant
本文给出了一个在含有尘埃和宇宙学常数的空间平坦宇宙学中光度距离的解析近似公式。在我们的公式中，除了总因子外，非零宇宙学常数的影响可以简单地用有理函数表示。给出了空束情况下的Dyer-Roeder距离和从红移$z_1$到$z_2$的广义角直径距离的近似公式，这些公式在分析引力透镜效应时特别有用。我们的公式是广泛适用的密度参数和红移的范围内具有足够小的不确定性。特别地，在密度参数$0.3 \leq Ω_{\rm m} \leq 1$和红移$0.03 \leq z \leq 1000$的范围内，我们公式计算的光度距离的相对误差总是小于Wickramasinghe和Ukwatta（2010）最近的工作.因此，我们希望我们的公式将是一个有效的和有用的工具，探索各种问题的观测宇宙学。
2011-11-28 astro-ph.CO
Redshift Evolution and Non-Universal Dispersion of Quasar Luminosity Correlation
最近报道了标准的$Λ$ CDM模型在$\sim4σ$置信水平上偏离Ia型超新星和类星体的高红移哈勃图。在这项工作中，我们结合了PAGE近似（一个几乎模型独立的参数化）和高质量的类星体样本搜索的偏差的起源。通过将$Λ$ CDM模型和SNe+类星体的边缘化$3σ$约束可视化到PAge空间，我们证实了在平坦和非平坦的PAge情况下SNe+类星体的约束与标准的$Λ$ CDM宇宙学之间存在着显著的张力。接下来，我们从红移演化效应的角度研究这种张力。我们发现，用SNe+low-z类星体和SNe+high-z类星体标定的类星体相关系数$γ$分别在平坦宇宙和非平坦宇宙中显示出$\sim2.7σ$和$\sim4σ$张力。发现在平坦和非平坦情况下，不同数据集之间的固有色散$δ$的张力都是$>4σ$。这些结果表明，类星体的光度关联具有明显的红移演化和非普适的内禀色散。使用红移依赖相关来构建类星体哈勃图可能会导致偏差。因此，$\sim4σ$与标准$Λ$ CDM的偏差可能来源于类星体光度相关的红移演化效应和非普适色散，而不是新的物理。
2022-10-06 astro-ph.CO
Cosmic Shear Results from the Deep Lens Survey - II: Full Cosmological Parameter Constraints from Tomography
我们提出了一个层析宇宙剪切研究从深透镜调查（DLS），它提供了一个极限星等r_{lim} ~27（5 sigma），被设计为前光标大型综合巡天望远镜（LSST）调查的重点是深度。使用五个层析红移箱，我们研究它们的自相关和互相关约束宇宙学参数。我们使用一个光度依赖的非线性模型来解释起源于星系形状的内在排列的天体物理系统学。我们发现，DLS的宇宙学杠杆是现有的>10平方米之间的最高。宇宙切变巡天将DLS层析成像与Wilkinson微波各向异性探测器（WMAP 9）的9年结果相结合，得到LCDM的Omega_m=0.293 - 0.014 ^{+0.012}，sigma_8=0.833 - 0.018 ^{+0.011}，H_0=68.6 - 1.2 ^{+1.4} km/s/Mpc，Omega_b=0.0475+-0.0012。将仅限WMAP 9约束的不确定性降低约50%。当我们不假设LCDM的平坦性时，我们从DLS+ WMAP 9组合获得曲率约束Omega_k=-0.010_{-0.015}^{+0.013}，然而当单独使用WMAP 9时，该曲率约束没有得到很好的约束。当加入重子声振荡（BAO）数据时，暗能量状态方程的参数w受到严格约束，用DLS+ WMAP 9 +BAO联合探测得到w=-1.02 - 0.09 ^{+0.10}。超新星约束的增加进一步将参数收紧到w=-1.03+-0…
2016-04-13 astro-ph.CO
The AGN Hubble Diagram and Its Implications for Cosmology
利用最近提出的活动星系核（AGN）光度距离测度，检验了在R_h=ct和LCDM宇宙学中宇宙膨胀的预言。这种比较研究与宇宙是否经历了从减速膨胀到加速膨胀的转变这一问题特别相关，根据Ia型SN的研究，这种转变被认为发生在最终将被这些物体采样的红移范围内（0 < z < 1.3）。我们发现，活动星系核哈勃图构建从目前可用的来源不支持存在这样的过渡。虽然活动星系核数据的分散性仍然太大，无法得出任何确定的结论，但这里报告的结果在一定程度上加强了使用其他类型源进行比较分析的类似结果。我们表明，赤池，Kullback和贝叶斯信息准则都一致地产生了~84-96%的可能性，R_h=ct比LCDM更接近“真正的”宇宙学，虽然两个模型都没有充分考虑的数据，这表明一个未知的散射源。
2015-08-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
A remarkably flat relationship between the average star formation rate and AGN luminosity for distant X-ray AGN
在这项研究中，我们研究了恒星形成率SFR和活动星系核光度L（活动星系核）之间的关系，对于~2000 X射线探测活动星系核。活动星系核的X射线光度跨越三个数量级（10^（42）< L（2- 8 keV）< 10^（45.5）erg/s），红移范围为z = 0.2 - 2.5。利用8 - 500 μ m的红外测光（包括Spitzer和Herschel的去混像），并考虑测光上限，我们将红外光谱能量分布分解为活动星系核和恒星形成成分。利用恒星形成时的红外光度，我们研究了平均SFR与红移和活动星系核光度的关系。与以前的研究一致，我们发现一个强大的平均SFR的红移的演变，跟踪观察到的整体恒星形成星系人口的演变。然而，我们发现，平均SFR和活动星系核的光度之间的关系是平坦的，在所有的红移和所有的活动星系核的光度调查相比，以前的研究，我们发现在广泛的活动星系核的光度调查的平均SFR之间的散射较少。通过比较经验模型，我们认为，所观察到的平坦的关系是由于短时间尺度的变化，在活动星系核的光度，驱动的质量吸积率的变化，洗出任何潜在的相关性SFR和L（活动星系核）。此外，我们表明，SFR和活动星系核光度（和它的归一化）之间的预测关系的确切形式是高度敏感的假设内在爱丁顿比分布。
2015-07-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The Luminosity Function of Fermi-detected Flat-Spectrum Radio Quasars
费米提供了迄今为止最大的γ射线选择耀变体样本。在这项工作中，我们使用一个完整的样本FSRQs在运行的第一年，以确定光度函数（LF）及其随宇宙时间的演变。FSRQs的数密度在红移\sim 0.5-2.0之间急剧增加，之后下降.密度峰值的红移与光度有关，更多的光源在更早的时间达到峰值;因此，γ射线FSRQ的LF遵循与光度有关的密度演化，类似于射电宁静活动星系核。利用Swift Burst Alert Telescope的观测数据，计算了FSRQ在10 keV-100 GeV波段的平均能谱分布，表明γ射线峰值亮度与γ射线峰值频率没有相关性。在0.1- 100 GeV波段，SED和LF的耦合使我们可以预言FSRQ对费米各向同性γ射线背景的贡献为9.3（+1.6/-1.0）（\pm 3%系统不确定度）。最后，我们确定了未命名的FSRQ的LF，发现FSRQ的平均洛伦兹因子γ = 11.7（+3.3/-2.2），大多数都在喷流轴的5 \circ范围内，并且它们仅占母体的约0.1%。
2011-10-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Testing cosmological models using relative mass-redshift abundance of SZ clusters
最近通过Sunyaev-Zel'dovich观测发现了高红移的大质量星系团，为检验宇宙学模型开辟了一条新途径。众所周知，在一个非常高的红移上检测到一个超大质量的星系团可以排除许多宇宙学模型。然而，由于处理不同的观测偏差使得很难测试假设宇宙学模型的数据的相似性，因此大多数星团数据（除了那些具有高质量红移的数据）在面对具有星团观测的宇宙学模型时保持不变。我们在这里建议，人们可以使用不同质量的星系团在不同的红移的相对丰度来测试宇宙学模型的背景下的数据的相似性。为了这个目的，我们提出了一个简单的参数形式观察集群在不同的质量红移的效率，我们测试如果标准的LCDM模型可以解释观察到的丰富的集群使用这种效率参数化。我们认为，不能期望一个不寻常的和高度参数化的形式的效率函数，以适应观测数据假设的理论模型。使用许多实现的蒙特卡罗模拟，我们表明，标准的空间平坦的LCDM模型是勉强一致的SPT集群数据使用一个简单的和合理的二维效率函数检测的集群。需要更多的聚类数据才能得出强有力的结论。
2011-09-21 astro-ph.CO
The Maximum Angular-Diameter Distance in Cosmology
与宇宙学中的其他观测特征不同，角直径距离d_A（z）唯一地达到最大值（在z_max处），然后朝着大爆炸收缩到零。这个转折点的位置敏感地取决于模型，但很难测量。在本文中，我们估计并使用从类星体核心推断的z_max：（1）通过使用140个物体的样本，由于它们的光谱指数和光度的预先约束限制，产生大大减少的色散，（2）通过使用高斯过程重建d_A（z），（3）比较了七种不同宇宙学的预言，并表明z_max的测量值可以有效地区分它们。我们发现z_max=1.70 + 0.20--这是对宇宙几何的一个重要的新探索。最受欢迎的模型是R_h=ct，其次是Planck LCDM。其他几个，包括米尔恩，爱因斯坦-德西特和静态疲劳光被强烈拒绝。根据这些结果，预言z_max=1.718的R_h=ct宇宙有92.8%的概率是正确的宇宙学。为了保持一致性，我们还根据d_A（z）本身进行了模型选择.这个测试证实了R_h=ct和Planck LCDM是少数几个比z_max不利的模型更好地解释角尺寸数据的模型之一。然而，由于附加的自由参数H_0，d_A（z）的比较比z_max的比较识别性差。当Rh =ct时，H 0 =63.4 ± 1.2km/s/Mpc;当LCDM时，H 0 = 69.9 ± 1.5km/s/Mpc.两者都与先前在每个模型中测量的值一致，尽管它们彼此相差超过4 sigma。相反，基于z_max的模型选…
2018-07-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
