Expected number of massive galaxy relics in the present-day Universe
现今大质量星系在高z态形成后，有多少未受影响的星系存活下来，这是等级星系形成模型的一个重要观测约束。利用基于Millenium模拟的三种不同的半解析模型，我们量化了在z>2处形成的大质量星系的预期分数和数量密度，这些星系在恒星质量小于10%和30%的情况下演化。我们发现，在z~2处已经形成的大质量星系中，只有一小部分（Δ M*/M*<0.1时<2%，Δ M*/M*<0.3时<8%）自形成以来几乎没有变化。这些分数对应于当今宇宙中大质量遗迹的以下数密度：当Delta_M*/M*<0.1时，约为1.2 × 10 ^-6 Mpc^-3;当Delta_M */M*<0.3时，约为5.7 × 10 ^-6 Mpc^-3。在附近宇宙中发现的遗迹候选者的观测数量今天是相当不确定的（不确定性高达~100倍），阻止建立一个关于当前理论预期预测如此重要的数字的可靠结论。
2013-07-11 astro-ph.CO
NGC1277: a massive compact relic galaxy in the nearby Universe
早在10 Gyr前，恒星超过10^11 Msun的星系就已经存在。虽然这些大质量星系中的大多数必须随后通过正在进行的恒星形成和与其他星系的合并而转变，但一小部分（<0.1%）可能幸存下来直到今天。对于这样的遗迹星系的观测，是探索早期宇宙的有用窗口，迄今为止还没有定论：在本星系中已经发现了质量和大小与在高红移（M*>10^11 Msun; Re<1.5 kpc）观测到的星系相似的星系，但是它们的恒星太年轻了，不可能是遗迹星系。本文探讨了附近星系NGC 1277（在英仙座星系团中，距离为73 Mpc）的第一个案例，它满足了被认为是遗迹星系的所有标准。使用深光学光谱，我们得出的恒星形成的历史沿星系的结构：恒星星族是统一的年龄（>10 Gyr），没有证据表明最近的恒星形成事件。它们的恒星金属丰度是超太阳的（[Fe/H]=0.20+-0.04）和α富集的（[α/Fe]=0.4+-0.1）。这表明这个星系中大部分恒星的形成时间非常短。该天体的自转速度也非常快（Vrot~300 km/s），速度色散很大（sigma>300 km/s）。NGC 1277将允许未来对结构，内部动力学，金属丰度，尘埃含量和初始质量函数等属性进行详细的探索，这些属性可以追溯到第一个大质量星系形成时的10-12 Gyr。
2013-11-27 astro-ph.CO
Dilaton dominance in the early Universe dilutes Dark Matter relic abundances
暗子场的作用及其与物质的耦合可能导致暗物质（DM）遗迹密度的稀释。这与经典的场景形成对比，在经典的场景中，由于膨胀率的修改，遗迹密度增加，因为宇宙在DM去耦时不是辐射主导的。此外，膨胀子场还通过与尘埃的耦合作用影响遗迹密度，使遗迹丰度降低。因此，两个独立的机制相互竞争，导致，在一般情况下，减少的遗迹密度。如果直接暗物质实验指向小的中性伴子-核子截面，这意味着小的中性伴子湮灭率和大的遗迹密度，至少在流行的超对称场景中，这个特征可能是受欢迎的，可以挽救这种情况。在存在稀释机制的情况下，可以满足两个实验约束。在非临界弦论的背景下，已经研究了介子在这种机制中的作用，但在这项工作中，我们遵循一个相当普遍的方法，假设介子只在大爆炸核合成之前的早期时代占主导地位。
2011-04-30 astro-ph.CO hep-ph
Thermal Relics in Modified Cosmologies: Bounds on Evolution Histories of the Early Universe and Cosmological Boosts for PAMELA
基于广义相对论扩展的替代宇宙学预测了大爆炸前核合成（BBN）时代早期宇宙中修改的热历史，该时代不直接受宇宙学观测的约束。当膨胀率相对于标准情况提高时，热遗迹通常与较大的遗迹丰度解耦。因此，与标准宇宙学相比，对于较大的湮灭截面，可以得到遗迹丰度的正确值。一个直接的结果是间接检测率提高。扩展我们以前的分析，我们得到更新的天体物理界的暗物质湮灭截面，并使用它们来约束替代宇宙学在前-BBN时代。我们还确定了这些替代宇宙学的特点，以提供正确的价值遗物丰度的热遗物的（大）湮灭截面所需的解释PAMELA结果的正电子分数，因此提供了一个“宇宙学提升”的解决方案的暗物质解释的PAMELA数据。
2010-06-21 astro-ph.CO hep-ph
SUSY Constraints, Relic Density, and Very Early Universe
讨论了最轻超对称粒子遗迹密度计算对不同宇宙学方案的敏感性。特别是，我们调查的影响，在早期宇宙的膨胀率和熵含量的修改。这些效应，即使没有观测结果，仍然可以大大修改超对称性参数空间上的遗迹密度约束。我们建议一般参数化来评估这种影响，并从大爆炸核合成也得到约束。我们表明，使用文物密度的超对称约束的背景下，需要一个明确的声明的基本宇宙模型假设，以避免误解。另一方面，我们注意到，将遗迹密度计算与LHC未来的最终发现相结合，将有望揭示极早期宇宙的性质。
2010-07-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Radio Emission in the Cosmic Web
我们探讨的可能性，检测无线电发射的\emph{cosmic web}通过分析冲击波的MareNostrum宇宙学模拟。这需要仔细校准的冲击波发现算法在光滑粒子流体动力学模拟，我们在这里提出。此外，我们确定的宇宙网络的元素，即空隙，墙壁，细丝和集群的使用SpineWeb技术，一个程序，分类的结构在其拓扑结构。因此，我们能够研究马赫数分布作为其环境的函数。发现团簇的平均马赫数为$\mathcal{M}_{\mathrm{clusters}}\approx1.8$，细丝的平均马赫数为$\mathcal{M}_{\mathrm{filaments}}\approx 6.2$，壁的平均马赫数为$\mathcal{M}_{\mathrm{walls}}\approx 7.5$，空洞的平均马赫数为$\mathcal{M}_{\mathrm{voids}}\approx 18$ .然后，我们使用Hoeft & Brüggen（2007）中导出的形式估计宇宙网中的无线电发射。我们还发现，为了使我们的模拟与观测数据相匹配（例如，NVSS射电遗迹光度函数），与Hoeft等人（2008）提出的$ξ_{\mathrm{e}}=0.005$相比，需要在$ξ_{\mathrm{e}}=0.0005$激波处耗散一小部分能量。我们发现，41%的集群与$M \ge 10^{14} M_{\odot}$主机分散无线电发…
2012-04-10 astro-ph.CO
Observable relics of the simple harmonic universe
我们分析了观测信号所产生的宇宙学时代对应的简谐宇宙，其中包括正曲率，负宇宙学常数，和一个或多个奇异物质源与$-1 < w = p/ρ\leq -1/3$，然后可能演变或隧道到一个膨胀和热大爆炸阶段。这类模型特有的遗迹包括$Ω_k < 0$的空间曲率，由于残余奇异物质的存在而对暗能量扇区的修改，以及宇宙学常数最终可能为负的可能性。我们回顾了普朗克和其他宇宙学数据集的相关参数的约束，重点是奇异物质和曲率的作用，我们发现，虽然与$w \approx -1$源往往收紧$Ω_k$的约束，与$w = -1/3$的物质可以解耦曲率的膨胀历史。对于暗能量扇区包含负的宇宙学常数的情况，我们使用实验数据来找到宇宙膨胀寿命的相关下限。
2019-12-17 astro-ph.CO hep-th
INSPIRE: INvestigating Stellar Population In RElics V. A catalogue of ultra-compact massive galaxies outside the local Universe and their degree of relicness
INSPIRE项目发布52个超致密大质量星系样本，测量其速度弥散、[Mg/Fe]、年龄和金属丰度，定义并量化遗迹程度（DoR），发现38个在z=2前形成超75%质量，其中9个为极端遗迹，将已知遗迹数量增加超10倍。
2023-11-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Stochastic background of relic gravitons in a bouncing quantum cosmological model
本文计算了在跳跃宇宙中产生的残余引力子的随机背景谱和振幅。该模型的物质内容由尘埃和辐射流体组成，当宇宙在收缩阶段接近经典奇点时，由于量子宇宙学效应而发生反弹。由此产生的振幅非常小，目前和不久的将来任何引力波探测器都无法观测到。因此，就像在ekpyrotic模型中一样，对这些残余引力子的任何观测都将排除这种类型的量子宇宙学反弹模型。
2012-11-12 astro-ph.CO gr-qc
Relic neutrino clustering in the Milky Way
标准宇宙学模型预测了残余中微子的存在，这是通过早期宇宙中相对论性物质的有效数量间接探测的。此外，从中微子味振荡我们知道至少有两个中微子质量态具有非零质量。由于宇宙的膨胀已经稀释了残余中微子的能量，那些大质量的中微子今天也是非相对论的。这意味着它们可以被困在强引力势中，比如银河系。本文回顾了银河系、仙女座星系团和室女星系团引力作用下产生的遗迹中微子的局部过密度的计算，并对PAPOMY计划等遗迹中微子探测实验的意义进行了评述。
2019-11-21 astro-ph.CO hep-ph
ALMA-SZ Detection of a Galaxy Cluster Merger Shock at Half the Age of the Universe
我们目前的ALMA测量的合并冲击使用的热Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应信号，在一个无线电遗迹的位置在著名的El戈多星系团在$z \approx 0.9$。多波长分析结合档案钱德拉数据和高分辨率的无线电图像提供了一个一致的图片的热和非热信号的变化，整个冲击波阵面，并有助于把强大的约束冲击马赫数以及遗迹磁场。我们采用贝叶斯分析技术的SZ和X射线数据自洽建模，说明各自的参数退化。综合结果表明，激波马赫数为${\cal M} = 2.4^{+1.3}_{-0.6}$，这反过来又表明磁场的高值（$4-10 ~μ$ G级），以解释在2 GHz时观察到的遗迹宽度。在大约宇宙当前年龄的一半时，这是迄今为止对星团激波的最高红移直接探测，也是ALMA-SZ观测星系团的第一个实例之一。它显示了未来ALMA-SZ观测的巨大潜力，以检测合并冲击和其他集群子结构的最高红移。
2016-11-23 astro-ph.CO
A 400 Trillion-Grid Vlasov Simulation on Fugaku Supercomputer: Large-Scale Distribution of Cosmic Relic Neutrinos in a Six-dimensional Phase Space
本文报道了在Fugaku超级计算机上进行的宇宙遗迹中微子的Vlasov模拟和冷暗物质的N体模拟，并讨论了宇宙中大尺度结构的形成.首次通过在六维相空间中直接积分弗拉索夫方程来跟踪中微子的引力动力学。我们最大的模拟以自洽的方式结合了400万亿网格上的弗拉索夫模拟和3300亿体计算，并准确地再现了宇宙中中微子的非线性动力学。新的高阶Vlasov求解器是通过结合一系列最先进的数值方案和充分利用A64 FX处理器上的SIMD指令来优化的。我们的模拟的时间解决方案是一个数量级短于最大的N体模拟。在Fugaku上，性能可扩展到147，456个节点（700万个CPU核心）;弱扩展和强扩展效率分别为82% - 96%和82% -93%。
2021-10-29 astro-ph.CO
Cosmological Constraints on Light (but Massive) Relics
许多超出标准模型的物理学场景都预测了新的光，弱耦合自由度，在早期宇宙中占据了一席之地，并作为今天的宇宙遗迹保留下来。由于其高丰度，这些遗迹可以显着影响宇宙的演化。例如，无质量的遗迹产生了一个位移$ΔN_{\rm eff}$到宇宙预期的有效活跃中微子数。另一方面，巨大的遗迹也成为后来宇宙中宇宙学暗物质的一部分，尽管它们的光性质允许它们自由地从势阱中流出。这在宇宙的大尺度结构（LSS）中产生了新的签名，抑制了小尺度的物质波动。我们提出了第一次一般搜索这样的光（但大规模）文物（LiMR）与宇宙微波背景（CMB）和LSS数据，扫描其质量$m_X$和温度$T_X^{(0)}$今天的二维参数空间。在保守的最低温度（$T_X^{(0)}=0.91$ K）方案中，我们排除了外尔（和更高自旋的）费米子--如引力子--在95% C. L.时具有$m_X\geq 2.26$ eV，并为标量、矢量和狄拉克费米子遗迹设置类似的$m_X\leq 11.2, 1.06, 1.56$ eV极限。这是第一次搜索LiMR与联合CMB，弱透镜，和完整形状的星系数据，我们表明，弱透镜数据是关键的打破参数简并，而完整形状的信息提出了一个显着的提升，相对于只有重子声学振荡参数的分析约束功率。在这些数据集的综合实力下，我们的约束是迄今为止最严格和最全面的。
2022-04-16 astro-ph.CO hep-ph
Constraint on the early Universe by relic gravitational waves: From pulsar timing observations
最近由帕克脉冲星定时阵列和欧洲脉冲星定时阵列团队进行的脉冲星定时观测获得了对频率为$f_*=1/{\rm yr}$的遗迹引力波的约束，这提供了约束$H_*$的机会，当这些波在膨胀期间穿过视界时，哈勃参数。在本文中，我们研究这个约束，考虑早期宇宙的一般情况下：我们假设有效的（平均）状态方程$w$大爆炸核合成阶段之前是一个自由参数。在使用$w=1/3$的标准热大爆炸场景中，我们发现当前PPTA结果遵循有界$H_*\leq 1.15\times10^{-1}\mpl$，并且EPTA结果遵循$H_*\leq 6.92\times10^{-2}\mpl$。我们还发现，这些界限变得更紧，在非标准的情况下与$w>1/3$。当$w=1$时，当前PPTA的边界变为$H_*\leq5.89\times10^{-3}\mpl$，当前EPTA的边界变为$H_*\leq3.39\times10^{-3}\mpl$。相反，在使用$w=0$的非标准场景中，当前PPTA的界限变为$H_*\leq7.76\mpl$。
2011-05-06 astro-ph.CO gr-qc
CORN -- Chronometers of Relic Nature I: The first estimate of the expansion rate of the Universe using compact relic galaxies
Jagiellonian University（雅盖隆大学）；European Southern Observatory（欧洲南方天文台）；University of Oxford（牛津大学）；Open University（开放大学）；SISSA（国际高等研究学院）；University of Warwick（华威大学）；National Centre for Nuclear Research（国家核研究中心）
本研究采用宇宙计时仪方法，利用超致密巨大星系测得z=0.15处的哈勃参数，为解决哈勃张力提供了独立测量结果。
2026-08-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
PeV-Scale Dark Matter as a Thermal Relic of a Decoupled Sector
在这封信中，我们考虑了一类场景，其中暗物质是一个沉重的隐藏部门的一部分，是热解耦的标准模型在早期宇宙。暗物质通过湮灭到更轻的亚稳态而冻结，其随后的丰度可以自然地支配宇宙的能量密度。当这种状态衰变时，它会重新加热可见部分并稀释所有残余丰度，从而使暗物质比弱尺度重几个数量级。为了具体起见，我们考虑一个简单的实现与狄拉克费米子暗物质候选人耦合到一个大质量的规范玻色子，通过其动力学混合超荷衰变到标准模型。我们确定可行的参数空间中的暗物质可以作为重~1-100 PeV，而不会在早期宇宙过度生产。
2016-02-26 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological constraints on the decay of heavy relics into neutrinos
在早期宇宙中，一个大质量粒子衰变成中微子，比它衰变成其他标准模型粒子受到的约束要小。然而，即使衰变为中微子，后者仍然不可避免地发射出次级粒子，这些次级粒子经历了可以探测的电磁相互作用。我们详细分析了如何敏感的各种宇宙学探针是这样的二次粒子，即CMB各向异性，CMB光谱失真，大爆炸核合成。对于寿命短于宇宙年龄的遗迹，这导致了粒子寿命作为其丰度和质量的函数的原始和严格的界限。
2022-05-27 astro-ph.CO hep-ph
Detecting relics of a thermal gravitational wave background in the early Universe
如果在通常的暴胀阶段之前有一个辐射主导的时期，那么在早期宇宙中就可以产生热引力波背景。这种背景为研究宇宙的初始状态提供了一种独特的方法。我们讨论了引力子的热谱对宇宙微波背景（CMB）功率谱的影响，以及它可能被CMB观测到。假设暴胀阶段是一个纯粹的de Sitter膨胀，我们发现，如果暴胀的e倍数小于65，这个热谱的信号可以通过普朗克和北极熊实验的观测，或计划中的EPIC实验检测到。如果类通货膨胀阶段是次指数阶段，这个界限甚至可以更宽松。
2009-09-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Physics of Light Relics
标准模型的许多有良好动机的扩展预测了可能在早期宇宙中产生的新的光物种的存在。突出的例子包括轴子，无菌中微子，引力子，暗光子等等。光遗迹的引力影响在宇宙微波背景起伏、宇宙的大尺度结构和原始元素丰度中留下了印记。在本文中，我们详细介绍了宇宙光遗迹的物理学，并描述了如何测量其遗迹密度和质量作为物理学的探针超越标准模型。在即将到来的宇宙学调查中，对轻遗迹密度的精确测量将为新物理学指明方向，或者严重限制标准模型可行扩展的范围。
2022-03-15 astro-ph.CO hep-ph
Production of relic gravitational waves and the baryon asymmetry of the universe by random hypermagnetic fields
本文通过推导并数值求解随机等离子体中超磁场的动力学方程，预言了其产生的原初引力波谱和宇宙重子不对称性，从而为限制种子超磁场强度提供了依据。
2023-07-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Relic gravitons at intermediate frequencies and the expansion history of the Universe
宇宙的早期膨胀历史受到最近宇宙引力子在音频波段的极限和nHz域的证据的限制。最简单的情况是，在暴胀结束和轻核形成之间，演化由一个以比辐射快或慢的速度膨胀的单相组成。相反，如果有多个后暴胀阶段以不同的速率演化，频谱能量密度总是低于脉冲星定时阵列在中频可能归因于残余引力子的信号，但最终会发展出局部最大值。在考察了进一步的补充可能性（如在低尺度下暴胀的第二阶段的存在）之后，我们分析了有效膨胀率的早期修改，并认为如果在常规暴胀时期遗留引力子的折射率增加，则光谱能量密度在fHz以上是蓝色的，然后在$μ$ Hz区域中消失。在这种情况下，该信号与未经证实的nHz观测结果、宽带干涉仪的最新限制以及通常对暴胀期间产生的残余引力子背景施加的进一步约束是相容的。
2022-03-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Kaluza-Klein Towers in the Early Universe: Phase Transitions, Relic Abundances, and Applications to Axion Cosmology
我们研究了在质量产生相变存在下的卡鲁扎-克莱因（KK）塔标量场的早期宇宙学，重点是总塔能量密度（或遗迹丰度）的时间发展以及它在不同KK模式中的分布。我们发现，这两个功能是非常敏感的相变的细节，并可以表现在各种方式的后期宇宙学意义。特别是，我们发现，相变和它产生的混合的时间属性之间的相互作用是负责增强和supplantation在后期的丰度，有时由许多数量级。我们绘制出完整的模型参数空间，并确定传统的分析近似是有效的，他们失败。在后一种情况下，我们还提供了新的分析近似，成功地模拟我们的结果。最后，我们将这种机制的例子中的一个类轴子字段的散装，映射这些现象在一个扩大的轴子参数空间，超出了那些可访问的标准治疗。一个重要的副产品，我们的分析是一个替代的“UV为基础的”有效截断KK理论的发展有一些有趣的理论特性，区分它从更传统的“IR为基础的”截断通常用于额外的维文献。
2017-12-11 astro-ph.CO hep-ph
Dark photon relic dark matter production through the dark axion portal
利用最近提出的暗轴子门，提出了一种在早期宇宙中借助轴子（$a$）产生暗光子（$γ'$）的新机制。暗光子是暗区的一种轻规范玻色子，如果它的寿命足够长，它可以成为一种遗迹暗物质。我们考虑的主要过程是由光子介导的Primakoff过程$f a \to f γ'$的变体，这是可能的轴子-光子-暗光子耦合。在早期宇宙中，由于强相互作用的存在，轴子被热化，通过暗轴子门耦合，轴子参与了非热暗光子的产生。它提供了一个双组分的暗物质扇区，轴子暗物质的残余密度亏损问题可以通过暗光子的补偿来解决。暗光子暗物质也可以通过$γ' \to γa$衰变来解决报告的3.5 keV $X$ -射线过剩。
2017-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Constraining the Gravitational Wave Speed in the Early Universe via Gravitational Cherenkov Radiation
本文研究早期宇宙修正引力中原初等离子体通过引力切伦科夫辐射产生遗迹引力波背景的机制，并结合大爆炸核合成约束推导出对早期引力波速度的限制。
2025-01-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A precision calculation of relic neutrino decoupling
本文研究了早期宇宙中遗留中微子与电子、正电子和中微子相互作用时平衡谱的畸变。我们首次求解了中微子密度矩阵的积分微分动力学方程，包括从QED到次领先阶$\mathcal{O}(e^3)$的三味振荡和有限温度修正。此外，还直接求解了质量基中中微子的等效动力学方程，并对质量基中中微子谱的畸变进行了数值计算，这一结果可以很容易地外推到当前宇宙中非相对论中微子谱的畸变。在这两个基地，我们发现相同的有效中微子数，$N_{\rm eff} = 3.044$，参数化的总中微子能量密度的值。由于数值计算和中微子混合参数的选择，对$N_{\rm eff}$值的估计误差至多为0.0005。
2020-08-05 astro-ph.CO hep-ph
Detecting Relic Gravitational Waves by Pulsar Timing Arrays: Effects of Cosmic Phase Transitions and Relativistic Free-Streaming Gases
早期宇宙中产生的遗迹引力波（RGW）形成了一个随机的GW背景，可以通过测量毫秒级双星的定时残差来直接探测。在本文中，我们调查的约束RGW和暴胀参数的观测当前和潜在的未来脉冲星定时阵列。特别地，我们着重研究了早期宇宙中各种宇宙相变（如$e^{+}e^{-}$湮灭、QCD跃迁和超对称性破缺）和相对论性自由流气体（中微子和暗流体）的效应，这些效应在以往的工作中被忽略了。我们发现相变可以显著地抑制脉冲星定时阵列敏感频率范围内的RGW，并且张量标量比$r$的上限对于当前和未来的观测都增加了一个因子$\sim 2$.然而，自由蒸汽中微子和暗流体的影响都太小而无法检测到。同时，我们发现，如果早期宇宙的有效状态方程$w$大于$1/3$，即偏离了标准的热大爆炸假设，那么脉冲星定时阵列探测RGW将变得更有希望.
2015-12-23 astro-ph.CO gr-qc
Cosmic Neutrinos and Other Light Relics
早期宇宙辐射密度的宇宙学测量可以作为标准模型之外物理学的灵敏探针。对原始轻元素丰度的观测长期以来一直被用来对新物理模型施加重要的约束，并为我们理解当前膨胀阶段最初几分钟的热历史提供信息。精确测量宇宙微波背景温度和偏振的角功率谱将在未来十年内大大改善我们对宇宙辐射密度的测量。这些改进的测量要么会发现新的物理学，要么会对标准模型之外的物理学施加更严格的约束，同时将我们对早期宇宙的理解推向更早的时代。
2016-05-18 astro-ph.CO hep-ph
Classical Physics and Hamiltonian Quantum Mechanics as Relics of the Big Bang
在一个封闭系统（如整个宇宙）的量子力学的基本公式中，需要三种形式的信息来预测封闭系统的替代时间历史的概率。这些是基本粒子的作用泛函，宇宙的量子态，以及对我们特定历史的描述。我们讨论的起源“准经典领域”的熟悉的经验和哈密顿量子力学与它的首选时间在这样一个制定的量子宇宙学。有人认为，宇宙的这些特征不是量子理论的一般性质，而是近似的特征，是普朗克时间之后出现的封闭系统的量子态和动力学理论的结果。
2021-03-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Comment on "keV Neutrino Dark Matter in a Fast Expanding Universe" by Biswas et al
Biswas等人发现，当宇宙的能量密度由非标准的额外成分$ϕ$主导时，暗物质粒子冻结的热残余密度可以被极大地抑制，该额外成分的能量密度红移比辐射快。在这里，我们表明，这一结果，这与以前的大量文献相矛盾，是不正确的：错误在于假设（去耦）额外的组件$ϕ$有助于熵自由度相关的暗物质冻结。如果是这样的话，就需要一种完全不同的方法来计算暗物质遗迹的丰度，结果会大不相同。
2018-10-16 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Genuine Irregular Galaxies as a Relic of Building Blocks of Galaxies
为了了解早期宇宙中星系的组成成分，我们对邻近宇宙中的“真正的不规则星系（GIGs）”进行了研究。在这里，GIG被定义为没有规则结构（球体，凸起，盘，棒，旋臂和核）的孤立星系。利用Sloan数字巡天（SDSS）对星系形态的两次出色的研究结果，我们获得了66个不规则星系的样本。利用SDSS数据Release 10图像，我们将它们分为GIG和非GIG，这些GIG具有规则的结构或显示出星系相互作用的证据。然后，我们发现，这些不规则星系的一半（33/66）是GIG和首次获得一个明确的样本33 GIG。通过与椭圆星系、S 0星系、旋涡星系和没有GIG的不规则星系的观测特性进行比较，讨论了它们的观测特性。我们发现，我们的GIG有更小的尺寸，更低的光学光度，更蓝的静止坐标系光学颜色，更低的表面恒星质量密度，和更低的气体金属丰度比正常星系。所有这些性质都表明，即使在附近的宇宙中，它们也处于化学和动力学上更年轻的阶段。
2013-12-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Multipolar Dark Matter Freeze-out in an Early Matter-Dominated Universe
Indian Institute of Science（印度科学研究所）；Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究所）
研究早期物质主导宇宙中费米子暗物质通过高维电磁算符与标准模型相互作用的冻结，考虑多种相互作用并计算耦合，对比参数空间与标准场景及当前约束，发现熵稀释使可行参数空间变化，凸显早期宇宙学历史对暗物质现象学和实验可行性的影响。
2026-07-10 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter relic density from conformally or disformally coupled light scalars
热冻结是早期宇宙中暗物质产生机制的一个突出例子，它可以产生稳定的弱相互作用大质量粒子（WIMP）的正确残余密度。在质量尺度的另一端，标准模型的许多流行扩展预测了超轻标量场的存在。这些可以耦合到物质，优先在一个普遍的和移位对称性保持的方式。我们研究的影响，这种共形和非正式耦合的遗迹密度的WIMP，而不引入修改宇宙的热历史。这可能导致额外的热贡献DM遗迹密度或抑制否则太大的丰度相比，观察到的水平。在这项工作中，我们假设WIMP只通过光标量门与标准模型相互作用。我们使用简单的模型的费米子或标量DM，虽然类似的讨论举行了更复杂的情况下，并预测，他们的质量应该是之间的$\sim 100~\textrm{GeV}$和几个$\textrm{TeV}$符合DM丰度和当前的限制耦合的光标量物质在大型强子对撞机。未来的搜索将收紧这些界限。
2020-06-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Impact of hypermagnetic fields on relic gravitational waves, neutrino oscillations and baryon asymmetry
本文研究了早期宇宙对称相区在电弱相变前的随机超磁场演化。HMF的行为是由手征磁效应的模拟驱动的，手征磁效应解释了轻子和希格斯玻色子的不对称性。这些不对称性也是模型的动力学变量，并与HMF一起演化。此外，我们考虑了超磁流体湍流在有效扩散系数和$α$发电机参数中的贡献。种子HMF的实际谱由两个分支组成：Batchelor和Kolmogorov谱。考虑了HMF对残余引力波（GWs）产生和宇宙重子不对称性（BAU）的影响，以及随机产生的GWs中超新星中微子的味振荡。我们建立了种子HMF的强度的约束，比较产生的GWs的光谱密度与观测的LIGO-Virgo-KAGRA合作。在不超过BAU观测值的条件下，得到了种子HMF的较强上界。
2022-12-27 astro-ph.CO hep-ph
Messengers from the Early Universe: Cosmic Neutrinos and Other Light Relics
已知早期宇宙的热密环境产生了大量的重子、光子和中微子。这些极端条件也可能产生其他长寿的物种，包括新的轻粒子（如轴子或无菌中微子）或引力波。任何这样的光遗迹的引力效应都可以通过它们在宇宙微波背景（CMB）、大尺度结构和原始轻元素丰度中的独特印记来观察，并且在确定宇宙的初始条件方面是重要的。我们认为，未来的宇宙学观测，特别是改进的小角度尺度的CMB地图，可以更敏感的数量级探测早期宇宙的热历史比目前的实验。这些观测为暗区及更远的新物理学提供了独特而广阔的发现空间，即使其影响在地球实验或天体物理环境中不可见。探测到多余的光遗迹丰度将是新物理学的明确标志，并将提供关于宇宙在再加热和中微子退耦之间的第一个直接信息。
2019-03-12 astro-ph.CO hep-ph
Generation of the relic neutrino asymmetry in a hot plasma of the early Universe
本文计算了早期宇宙等离子体$n_ν- n_{\bar ν}$在电弱相变前后的中微子不对称性。在EWPT之前的标准模型中，稀薄成因是由无质量超荷场中的阿贝尔反常驱动的。EWPT后希格斯相中中微子不对称性的产生，以前没有考虑过，因为对于中微子这样的电中性粒子来说，在外部电磁场中没有任何量子异常，这与带电的左和右极化无质量电子在同一电磁场中的Adler-Bell-Jackiw异常不同。利用动量空间中的Berry曲率项修正的中微子Boltzmann方程，建立了EWPT后等离子体中宏观中微子流的破缺，精确地再现了量子场论中由于非零轻子超荷和相应的超荷场中的三角形反常引起的EWPT前对称相轻子流的不守恒.在最后一种情况下，轻子流的不守恒是通过动力学方法推导出来的，而不需要计算相应的费曼图。然后，新的动力学方程被应用于计算中微子的不对称性占的Berry曲率和电弱相互作用与背景费米子在Higgs阶段。这种相互作用通过中微子电流与等离子体中电磁场的电弱耦合产生中微子不对称性，即$\sim G_\mathrm{F}^2$。事实证明，这种效果是特别有效的最大螺旋磁场。
2017-12-18 astro-ph.CO hep-ph
Using pulsar timing arrays and the quantum normalization condition to constrain relic gravitational waves
在早期宇宙遗留引力波（RGW）的非标准模型中，理论谱主要由振幅$r$和谱指数$β$来描述，谱指数通常由暴胀势的斜率决定。脉冲星定时阵列（PTAs）数据对应变谱的幅值施加了幂律形式的唯象约束。将这些约束应用到一个通用的，理论上的频谱与$r$和$β$作为独立的参数，我们将PTA约束转换成一个上限的索引$β$，这原来是严格的BBN，CMB和LIGO/VIRGO，分别比这些上限。此外，它被发现，PTA约束的非标准RGW更严格的标准RGW。如果量子归一化的条件被施加在RGW的理论光谱上，则$r$和$β$变得相关。在这个条件下，暴胀过程中视界尺寸的最小要求大于普朗克长度，导致了$β$的上限，这在幅度上与PTA相当。当PTAs和量子归一化都应用于RGW的理论谱时，可以获得早期宇宙的其他宇宙过程的约束，例如再加热，这是一个迄今为止在观测上不太了解的过程。由此产生的约束是一致的慢卷，大规模标量暴胀模型。未来的SKA将能够进一步限制RGW，甚至可能探测RGW，从而对非常早期的宇宙进行重要的探索。
2013-11-28 astro-ph.CO gr-qc
Hierarchical Bayesian Detection Algorithm for Early-Universe Relics in the Cosmic Microwave Background
一些理论上动机良好的补充标准宇宙学模型预测弱签名的形式嵌入在宇宙微波背景（CMB）波动的空间局域源。我们提出了一个分层贝叶斯统计形式主义和一个完整的数据分析管道测试这样的场景。我们推导出一个准确的近似定义任何理论，预测嵌入在CMB的源的参数的全后验概率分布，并进行了广泛的测试，以建立其有效性。该逼近是使用模块化算法实现的，旨在避免后验选择效应，该算法将候选检测阶段与完整的贝叶斯模型选择和参数估计分析相结合。我们将此管道应用于预测宇宙纹理和气泡碰撞的理论，通过使用以下技术扩展了先前的分析：（1）自适应分辨率技术，允许我们探测任意大小的特征，以及（2）最佳滤波器，为检测候选签名提供最佳灵敏度。我们的结论是，WMAP 7年的数据不赞成添加任何宇宙纹理或气泡碰撞的标准宇宙学模型，并放置强大的限制，预测数量的这样的来源。在我们的探测阈值内，CMB天空中的气泡碰撞和宇宙纹理的预期数量在95%的置信度下分别被限制为小于4.0和5.2。
2013-09-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Standard Timers from Unstable Primordial Relics
本文提出利用不稳定原始遗迹作为标准计时器追踪宇宙演化，以原始黑洞气泡为例，通过霍金辐射反问题分析质量函数，实现红移-时间关系的校准。
2023-09-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Dark Matter Annihilation Boost from Low-Temperature Reheating
宇宙在暴胀和大爆炸核合成开始之间的演化是很难探测的，而且在很大程度上是不受约束的。这种无知极大地限制了我们对暗物质的理解：如果不知道宇宙何时变成辐射主导的，我们就无法计算它的热遗迹丰度。幸运的是，小尺度的密度扰动提供了一种对早期宇宙的探测，可以打破这种简并性。如果暗物质是一种热遗迹，那么在早期物质主导时代进入视界的密度扰动在再加热之前随着比例因子线性增长。由此产生的丰富的子结构将湮灭率提高了几个数量级，这可以补偿在这些场景中产生观测到的暗物质密度所需的较小湮灭截面。特别是，热遗迹与质量小于TeV的热和动力学去耦再加热之前可能已经排除了费米-LAT观测矮球状星系。虽然这些限制受到微晕内部结构的不确定性的影响，这些微晕是由增强的扰动形成的，但它们开辟了使用伽马射线观测来了解宇宙再加热的可能性。
2015-11-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Inflation, space-borne interferometers and the expansion history of the Universe
根据常识，即使假设星载探测器的灵敏度是最乐观的，在几兆赫到几赫兹之间，暴胀引力子的光谱能量密度也可以安全地忽略不计。在这个分析中，我们表明，如果在核合成之前，后暴胀演化包括一系列比辐射膨胀更快或更慢的阶段，这个结论是回避。因此，与传统的知识相反，它表明，低于一个分数的Hz的频谱能量密度的遗迹引力子可能超过（甚至八个数量级）的假设下获得的信号辐射主导整个膨胀历史之前，轻核的形成。由于光谱的斜率和振幅特别反映了暴胀动力学和随后的减速演化，因此有可能将残余引力子的贡献与其他（晚期）引力辐射爆发相关联，例如，与TeV尺度下假定的强烈一级相变相关联。因此，在兆赫范围内对残余引力子的光谱能量密度的任何限制同时限制了暴胀后的膨胀历史和暴胀的初始数据。
2022-09-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
