Non-adiabatic Chaplygin gas
状态方程为p = -A/ρ^α的广义Chaobergin气体分裂为状态方程为p_Λ = - ρ_Λ的无压物质和暗能量组分的相互作用混合物，这意味着存在非绝热压力扰动。我们证明了介质的有效（非绝热）声速cs的平方正比于暗能量扰动与暗物质扰动的比值。因为，正如在α= -1/2的特殊情况下明确证明的那样，与暗物质在与结构形成相关的尺度上的扰动相比，暗能量扰动可以忽略不计，我们发现|c_s^2| << 1.因此，没有振荡或不稳定性，困扰以前的绝热Chaubergin气体模型。
2013-10-14 astro-ph.CO
Compton light pressure and spectral imprint of relic radiation on cosmic electrons
本文采用QED/相对论的CMB辐射光压理论和Fokker-Planck电子分布方程，结合CMB温度T的宇宙学关系，给出了CMB辐射光压分布随时间和能量变化的解析结果。CMB对电子的强烈印记通过当前时期电子的“冻结非平衡”状态的形成以及作为高T源的残余的截止和窄谱线的可能存在而发生。
2018-06-15 astro-ph.CO
Optimisation of the Population Monte Carlo algorithm: Application to constraining isocurvature models with cosmic microwave background data
我们使用数值模拟优化人口蒙特卡罗算法的参数。的优化是基于效率的统计有关的收敛前评估的样本数，并施加到一个D维高斯分布，以获得最佳的算法参数的比例律。更复杂的分布，如香蕉和双峰分布也进行了研究。我们将这些结果应用于宇宙学参数估计问题，使用CMB各向异性数据从WMAP九年的释放来约束一个六参数绝热模型和一个十五参数混合模型，包括相关的绝热和等曲率扰动。在绝热模型和混合模型的情况下，我们发现各自的退化因子为3和20，相对于最佳高斯的情况下，由于退化的基本参数空间。WMAP九年的数据限制混合模型的等曲率分数最多为$36.3 \pm 2.8$ %。
2015-10-06 astro-ph.CO
Calculating Non-adiabatic Pressure Perturbations during Multi-field Inflation
等曲率扰动自然发生在由多个标量场组成的暴胀模型中。本文计算了由两个正则标量场组成的三种不同暴胀模型在暴胀结束时产生的等曲率扰动谱。在暴胀结束时存在的非绝热压力的量可以通过涡量的产生和随后的B模式极化的来源产生观测结果。我们比较了两种不同的定义的等曲率扰动，并显示这些数量如何在膨胀过程中以不同的方式演变。我们的结果是使用可供下载的开源Pyflation数值包计算的。
2012-01-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Unified Dark Fluid with Constant Adiabatic Sound Speed and Cosmic Constraints
众所周知，宇宙中90%以上的能量是由未知的暗成分组成的。通常这种暗流体分为两部分：暗物质和暗能量。然而，它可能是这两种能量成分的混合物，或者只是一种奇异的未知流体。这种性质被称为暗简并。基于这一动机，本文研究了绝热声速在$[0,1]$范围内的恒定绝热声速$c_s^2=α$的统一暗流体。首先，通过能量守恒方程，给出了其能量密度$ρ_d/ρ_{d0}=(1-B_s)+B_s a^{-3(1+α)}$，其中$B_s$与能量守恒方程中的积分常数作为另一个模型参数有关。然后利用现有的宇宙观测数据集，包括Ia型超新星Union 2、重子声学振荡和WMAP 7年宇宙背景辐射数据，利用Markov Chain Monte Carlo方法，我们证明了小的$α$值在这个统一的暗流体模型中是有利的。此外，我们表明，较小的值的$α<10^{-5}$需要匹配物质（重子）的功率谱从SDSS DR 7。
2012-02-07 astro-ph.CO gr-qc
Adiabatic or Non-Adiabatic? Unraveling the Nature of Initial Conditions in the Cosmological Gravitational Wave Background
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）；INAF - Osservatorio Astronomico di Padova（意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台）；Gran Sasso Science Institute（格兰萨索科学研究所）；Università di Pisa（比萨大学）；INFN, Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）
研究探讨了宇宙学引力波背景初始条件的绝热性问题，指出非绝热初始条件对CGWB各向异性有增强作用，并利用CMB数据构建了不同初始条件的CGWB图谱。
2026-02-18 astro-ph.CO gr-qc
The quintessence field as a perfect cosmic fluid of constant pressure
研究了等价于非正压理想恒压流体的经典标量场的宇宙学。符合问题可以通过这样一个精粹状态方程来缓解，该方程在大红移处的零平台和红移接近零时的负一平台之间进行插值。精粹场既不是一个统一的暗物质，也不是宇宙学常数和冷暗物质的混合物，因为精粹密度对比在亚视界尺度上单调衰减，而精粹扰动的平方声速并不为零。这个精髓所扮演的角色是动态的暗能量。尽管这种聚集效应会发生剧烈的衰减，但它在早期阶段会显著影响非相对论物质密度扰动的增长速率。
2013-04-21 astro-ph.CO
Tension in the Void: Cosmic Rulers Strain Inhomogeneous Cosmologies
提出了替代暗能量的非均匀Lemaître-Tolman-Bondi（LTB）模型的新约束，重点关注具有空间独立大爆炸和重子分数的绝热剖面。根据渐近值计算了早期的重子声学振荡（BAO）标度，然后根据背景度规的测地线将BAO标度投影到不同的红移。此外，一个独立的模型的方法来约束当地的膨胀率使用超新星光度的先验。利用最新的WiggleZ合作组BAO观测数据和哈勃空间望远镜的局域膨胀率，结合Union-II Ia型超新星观测数据和宇宙微波背景声学峰的位置和高度，采用Markov链蒙特卡罗方法研究了Ω {out}=1和Ω {out} \leq 1的绝热GBH物质剖面所描述的宇宙学.在较高红移处添加BAO数据大大增加了它们的约束能力，并代表了此类模型的一个新缺点，产生了局部密度参数Ω_{in}>0.2的值，与使用超新星发现的值Ω_{in}<0.15相差3σ。这种情况并没有改善，如果渐近平坦性假设下降，贝叶斯分析表明，约束GBH模型被排除在高置信度。我们强调，这些都是纯粹的几何探针，只是最近才成为足够的约束，独立地排除了整个类的绝热LTB模型。
2012-08-17 astro-ph.CO
Non-adiabatic instability in coupled dark sectors
最近有人指出，耦合的暗物质-暗能量系统在早期和大尺度上存在非绝热不稳定性。我们展示了如何耦合模型从非绝热不稳定性可以被确定为一个通用的耦合Q和暗能量状态方程w的函数。在我们的分析中，我们不涉及任何特定的宇宙场。我们还面临着一个可行的模型，其中的相互作用是成正比的暗能量密度最近的宇宙学数据。在这个框架中，我们显示了暗耦合和几个宇宙学参数之间的相关性，例如允许更大的中微子质量比在非耦合模型。
2009-05-14 astro-ph.CO
A precise and accurate determination of the cosmic microwave background temperature at z=0.89
根据大爆炸宇宙论和宇宙绝热膨胀的结果，宇宙微波背景（CMB）的温度随红移线性增加。然而，这种关系并没有得到很好的探索，任何偏差的发现都将直接导致（天文）物理学超越标准模型。我们的目标是在z=0.89时测量CMB的温度，其精度为百分之几，朝向星系中透镜状类星体PKS 1830 -211的分子吸收体。我们采用蒙特卡罗马尔可夫链的方法，加上预测从非LTE辐射转移代码RADEX，解决了一组各种分子物种的激发直接从他们的光谱。我们确定Tcmb=5.08 pm 0.10 K在68%的置信水平。我们的测量是一致的值Tcmb=5.14 K的标准宇宙学模型与宇宙的绝热膨胀预测。这是迄今为止在z>0时Tcmb的最精确测定。
2012-12-21 astro-ph.CO
Effects of dark matter pressure on the ellipticity of cosmic voids
本研究利用伪等温密度轮廓的暗物质状态方程，计算了暗物质压力下的密度扰动增长、传递函数和功率谱，发现暗物质压力使宇宙空洞更接近球形。
2019-05-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Matter creation, adiabaticity and phantom behavior
本文提出统一物质创生与热力学的宇宙学框架，通过绝热条件确定粒子创生率，实现幻影式膨胀，避免奇异物理，解释宇宙加速膨胀，为暗能量热力学起源提供新视角。
2025-01-24 astro-ph.CO gr-qc
Turbulence, Thermal Pressure, and Their Dynamical Effects on Cosmic Baryonic Fluid
本研究利用IllustrisTNG模拟和连续小波变换分析宇宙重子流体的湍流与热压，揭示了湍流压强的演化规律及环境依赖性，并发现湍流压会抵消热压的结构支撑作用，挑战了传统认知。
2024-07-18 astro-ph.CO astro-ph.GA physics.flu-dyn
Non-adiabatic dark fluid cosmology
我们模拟宇宙底层的暗区的粘性流体与状态方程$p=-ζΘ$，其中$Θ$是流体膨胀标量和$ζ$是体积粘度的系数，我们假设一个依赖$ζ\propto ρ^ν$的能量密度$ρ$。均匀和各向同性的背景动力学与状态方程为$p = - A/ρ^α$的广义Chaubergin气体的动力学一致。然而，粘性模型的扰动动力学本质上是非绝热的，并且与Chaubergin气体的情况有质的不同。特别是，它避免了短尺度的不稳定性和/或振荡，这显然已经排除了统一的模型的Chaubergin气体类型。我们计算了物质的功率谱，并证明了非绝热模型与2dFGRS和SDSS观测的数据是相容的。一个$χ^{2}$-分析表明，对于某些参数组合的粘性暗流体（VDF）模型是很好的竞争力与$Λ$ CDM模型。这些结果表明，\textit{non-adiabatic}统一模型可以被视为基于广义相对论描述宇宙底层的潜在竞争者。
2009-05-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
On the influence of non-thermal pressure on the mass determination of galaxy clusters
本文的主要目的是考虑所有三个非热分量对星系团总质量测量的贡献：宇宙射线、湍流和磁压。为了估计热压力，我们使用了5个Abell簇的公共XMM-\textit{Newton}存档数据。为了描述磁压，我们假设磁场的径向分布$B(r) \propto ρ_{g}^α$，为了寻求一般性，我们假设$α$在0.5至0.9的范围内，如观测和数值模拟所示。对于湍流分量，我们假设各向同性压力$P_{\rm turb} = {1/3}ρ_{\rm g}(σ_{r}^{2}+σ_{t}^{2})$。我们还考虑了宇宙线压力的贡献，$P_{cr}\propto r^{-0.5}$。因此，对非热组分的一致描述可能会产生质量估计值的变化，变化范围为10%至$\sim$ 30%。我们证实了在冷核团簇内部宇宙线分量与磁压相当，而在非冷核团簇内部宇宙线分量占主导地位。对于冷芯集群的磁压力是占主导地位的组成部分，贡献了超过50%的总质量变化，由于非热压力组件。而对于非冷核星系团，主要的影响来自宇宙线压力，它占总质量变化的80%以上。对于我们的样本，湍流分量对总质量变化的最大影响可以接近20%。我们表明，这种分析可以被视为一个起点，更详细和精细的探索团簇内介质（ICM）的非热压力的影响。
2009-11-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
Emerging the dark sector from thermodynamics of cosmological systems with constant pressure
我们研究具有压力恒定约束的一般流体的热力学。例如，这种情况发生在纯尘埃物质的情况下，压力为零，也发生在标准暗物质现象学的情况下。假设一个有限的非零压力，相应的动力学比人们天真地期望的要丰富。特别地，它可以被认为是对暗能量和暗物质的统一描述。我们首先考虑更一般的热力学性质，这类流体发现的重要结果，对他们来说，绝热和等温过程应该一致。因此，我们研究他们的行为在弯曲的时空，局部热平衡可以上诉。因此，我们表明，这种暗流体退化的LCDM模型的暗扇区的绝热演化的情况下。我们证明，增加耗散过程，幻影行为可以发生，最后我们进一步强调，任意分解的暗部门，到特设暗物质和暗能量条款，可能会引起幻影暗能量，而整个暗部门仍然是非幻影。
2014-12-13 astro-ph.CO gr-qc
Converting entropy to curvature perturbations after a cosmic bounce
我们研究两个领域的反弹宇宙学中，原始的扰动是在一个ekpyrotic或一个物质为主的收缩阶段。我们使用一个非奇异的幽灵凝聚反弹模型来跟踪宇宙的反弹到膨胀阶段的扰动。与绝热扰动相反，在大尺度上，绝热扰动在整个反弹过程中是守恒的，熵扰动在反弹阶段可以显着增长。如果它们在反弹之后被转换成绝热/曲率扰动，则它们通常形成对微波背景中所观察到的温度波动的主要贡献，这可以具有若干有益的含义。对于Ekpyrotic模型，这种机制放松了对Ekpyrotic势的振幅的约束，同时自然地抑制了非高斯性的内在量。对于物质反弹模型，与相关的原始引力波相比，该机制放大了标量扰动。
2016-10-05 astro-ph.CO hep-th
A note on perfect scalar fields
通过要求与标量场相关的固有的、非绝热的压力扰动完全消失，我们推导出了描述一个通用的、单一的、非正则的标量场的拉格朗日密度的条件。基于与理想流体的类比，我们称这种场为理想标量场。众所周知，仅依赖于标量场的动能的模型（通常称为纯动力学模型）不具有非绝热压力扰动。虽然我们能够构建看似依赖于标量场并且也不包含任何非绝热压力扰动的模型，但我们发现我们构建的所有此类模型都允许重新定义场，在此基础上它们简化为纯动力学模型。我们表明，如果一个完美的标量场驱动通货膨胀，那么，在这种情况下，第一个慢滚参数将始终是一个时间的单调递减函数。我们指出，这种行为意味着这些标量场不能导致暴胀标量微扰谱的特征。
2010-06-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Early-time thermalization of cosmic components? A hint for solving cosmic tensions
我们研究了一个非相对论性暗物质和辐射在一定时间内相互作用并建立近似热平衡的膨胀双流体模型。这种在背景水平上产生有效体积粘性压力的相互作用预计与从辐射到物质主导的过渡有关。我们量化了在物质辐射相等时期周围$1 {\rm eV} \lesssim m_χ \lesssim 10 {\rm eV}$范围内的暗物质粒子质量的压力大小（即，红移$z_{\rm eq}\sim 3400$），并证明了瞬态体积粘度的存在具有可能与解决标准宇宙学模型的当前张力相关的后果：（一）附加（负）压力贡献修改了$z_{\rm eq}$附近的膨胀率，产生较大的$H_0$值，和ii）大-尺度结构的形成是通过抑制物质过密度增长的幅度，通过一个新的粘性摩擦项贡献的Mészáros效应的影响。结果，当前标准宇宙学模型的$H_0$和$S_8$张力都得到了显著的缓解。
2021-08-16 astro-ph.CO gr-qc
The Ultimate Fate of Cosmic Rays from Galaxies and their Role in the Intergalactic Medium
大部分由恒星形成星系产生的宇宙射线（CR）会逃离它们，进入星系际介质（IGM）。银河风终止冲击也可能加速CR。我表明，这些CR的平均压力可以达到平均莱曼α森林热压力的数量级内。在z >~ 1时，它们的压力甚至可能占主导地位。我还证明，无论IGM阶段的CR驻留，他们有助于显着的压力，如果它的温度是~ $10^4$ K，只要介子和库仑损失可以忽略不计。CR的最终位置取决于星系际磁场的结构和强度。我认为，CR最终至少30千秒差距从他们的祖先星系。CR可以在IGM中自限制到声速，产生>~ $10^{-13}$ G磁场。这些考虑暗示了非热IGM的存在和重要性。
2015-01-29 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Properties of the Circumgalactic Medium in Cosmic Ray-Dominated Galaxy Halos
在FIRE-2模拟中，我们研究了宇宙射线（CR）对环星系介质（CGM）的影响，研究了超微弱的矮星系到银河系（MW）质量晕的恒星形成（SF）星系。我们的CR治疗包括注入超新星，各向异性流和扩散沿磁场，碰撞和流的损失，与恒定的平行扩散率$κ\sim3\times10^{29}\,\mathrm{cm^2\ s^{-1}}$选择匹配$γ$ -射线观测。因此，CR在较大的晕质量和较低的红移中变得更加重要，并在$z\lesssim 1-2$的MW质量晕中主导CGM中的压力。在这些“CR主导”晕中的气体与没有CR的运行显著不同：气体主要是冷的（几个$\sim10^{4}\,$ K），冷相是体积填充的，并且具有低于维里或局部热压平衡所需的热压。在该扩散冷气体中的“低”和“中”离子的电离由光电离主导，其中O VI柱$\gtrsim 10^{14.5}\,\mathrm{cm^{-2}}$位于距离$\gtrsim 150\,\mathrm{kpc}$处。CR和热气体压力是局部反相关的，保持总压力平衡，并且CGM气体密度分布由CR压力梯度和重力的平衡决定。忽略CR，相同的晕主要是暖/热（$T\gtrsim 10^{5}\,$ K）与热平衡重力的压力，碰撞电离占主导地位，O VI柱较低，Ne VIII较高，冷相被限制在与热相局部热压力平衡的致密细丝。
2020-08-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Virial shocks are suppressed in cosmic ray-dominated galaxy halos
我们研究了宇宙射线（CR）的维里冲击的结构上的影响，使用一个大的高分辨率宇宙学FIRE-2模拟占CR注入超新星。在大质量（$M_{\rm halo} \gtrsim 10^{11}\,M_{\odot}$），低红移（$z\lesssim 1-2$）晕，这是预期形成“热晕”与缓慢冷却的气体在准流体静力学平衡（与稳定的维里激波），我们的模拟没有CR表现出明确的维里激波。从流入冷凝出来的较冷的相变成压力受限于过密的团块，嵌入在低密度、体积填充的热气体中，其冷却时间比流入时间长得多。因此，气体从冷的自由下落的流入急剧过渡到大约维里半径（$\approx R_{\rm vir}$）处的热和热压力，并且激波是准球形的。与CR，我们以前认为，在这个特定的质量和红移范围内的晕建立CR压力主导的气体晕。在这里，我们表明，当CR压力占主导地位的热压，没有显着的维里冲击。相反，流入的气体被CR压力梯度逐渐减速，并且气体相对亚音速地流出并甚至超过$R_\mathrm{vir}$。快速冷却还保持了$\sim R_\mathrm{vir}$内流入气体的亚维里温度。
2020-11-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Non-adiabatic perturbations in decaying vacuum cosmology
我们研究了一个空间平坦的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker宇宙学，其中一个衰减的真空项导致物质在后期产生。假设衰变与哈勃速率成正比，暗物质和暗能量的背景能量密度之比随宇宙尺度因子的变化为$a^{-3/2}$。本征非绝热的双组分扰动动力学的这个模型被减少到一个单一的二阶方程。真空项的扰动被证明是可以忽略不计的规模，是相关的结构形成。在更大的尺度上，暗能量扰动的贡献稍高，但始终小于暗物质扰动。
2011-04-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Adiabatic Perturbations in GW170817-Compatible Einstein-Gauss-Bonnet Inflation
ICREA；Institute of Space Sciences (ICE-CSIC)（空间科学研究所（ICE-CSIC））；Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）；Khazar University（哈扎尔大学）
本文研究与GW170817兼容的EGB暴胀理论的绝热性，推导其物理参数约束，发现仅一类该类理论无绝热性病态。
2026-08-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Adiabatic and Isocurvature Perturbation Projections in Multi-Field Inflation
目前的数据与单场暴胀的预测吻合得很好。然而，在宇宙微波背景数据中看到的半球形不对称性可能暗示了一个潜在的问题。推广到多场模型可以提供一种可能的解释。模拟多场暴胀中的微扰的一个有用方法是研究微扰沿着和垂直于背景场轨迹的投影。这些对应于绝热和等曲率扰动。然而，重要的是要注意，通常没有相应的绝热和等曲率场。本文的目的是强调场重定义和微扰投影之间的区别。我们提供了一个详细的推导的演变的等曲率扰动表明，没有假设的绝热或等曲率场是必要的。我们还展示了如何这个演化方程是一致的场协变演化方程的等曲率扰动在平场空间限制。
2013-08-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cumulative effects in inflation with ultra-light entropy modes
在多场暴胀中，一个或多个非绝热模式可能会变轻，潜在地在宇宙微波背景中引起大水平的等曲率扰动。此外，如果这些光模耦合到绝热模，它们会影响它在超视界尺度上的演化。在这里，我们考虑的情况下，一个非绝热模式变得近似无质量（“超轻”），同时仍然耦合到绝热模式，一个典型的情况下出现的伪南布-戈德斯通玻色子或模量。这种超轻模式在超视界尺度上冻结，并作为曲率扰动的恒定源，使其随时间线性增长，并有效地抑制等曲率分量。我们确定了一个Stuckelberg一样的紧急转移对称性，这种行为的基础。由于暴胀持续许多e折叠，该源的积分效应增强了绝热模式的功率谱，同时保持非绝热谱近似不变。在这种情况下，在暴胀结束时，所有的涨落，绝热的和非绝热的，都由一个自由度支配。
2017-04-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
