Cosmic Ray-Dominated AGN Jets and the Formation of X-ray Cavities in Galaxy Clusters
活动星系核的反馈在星系团和星系团气体演化中起着关键作用，这一观点已被广泛接受。明确的证据来自于在星团中心附近观测到的准球形X射线空洞，这些空洞的大小从几千秒差距到几十千秒差距不等，有些还含有射电辐射。空洞显然是活动星系核喷流与团内介质相互作用的结果。然而，在数值模拟中，很难从狭窄的射流中产生这样的脂肪腔。由动能主导的超热热射流通常深入ICM，在大半径处形成径向细长的空腔，这与观察到的不同。在这里，我们研究了非常轻的喷流占主导地位的相对论宇宙射线（CR）与轴对称流体动力学模拟，调查喷流演化时，他们是活跃的，当他们后来被关闭。我们发现，当CR主导的喷流中的热气体密度足够低时，喷流具有相应的低惯性，因此在ICM中快速减速。此外，CR压力导致射流横向扩张，遇到并取代更多减速ICM气体，自然产生类似于观察到的簇中心附近的脂肪腔。我们对空洞形成的计算表明，活动星系核中负责产生胖X射线空洞（射电泡）的喷流是非常轻的，并且主要由CR控制。这种情况是一致的Fanaroff-Riley I喷流，似乎减速迅速，产生强烈的同步辐射和扩大通常在几个kpc的距离从中央活动星系核的无线电观测。
2010-12-20 astro-ph.CO
Ionization from Cosmic Strings at Cosmic Dawn
宇宙弦产生带电粒子，这些带电粒子通过发射电磁辐射，在黑暗时代部分地吸收中性氢。对宇宙弦引起的中性氢电离分数的修正可能会导致新的观测效应和/或对$Gμ\sim 10^{-16} - 10^{-22}$周围的弦张力的新约束，其原始磁场值在$B_0 \sim 10^{-11}-10^{-9}$高斯范围内。
2019-07-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The role of AGN jets and intracluster magnetic fields in the formation and acceleration of cosmic rays
利用两个强大射电星系的射电和X射线数据，我们试图找出射电喷流（在成分和功率方面）以及星系团内磁场在宇宙射线的形成、传播和加速中所起的作用。在这项研究中，我们选择了强大的射电星系武仙座A和3C，310，因为它们的kpc尺度射电辐射中存在环状特征，而不是通常的热点。这两个FR1.5位于稠密环境中星系冷却流团的中心。我们观察到独特的喷流大力士在kpc-（多频VLA数据）和pc尺度（EVN观测在18厘米）。我们还使用全球VLBI观测了3C 310 18厘米处的核心和内部喷流。我们报告正在进行的工作。
2012-09-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Linking High-Energy Cosmic Particles by Black-Hole Jets Embedded in Large-Scale Structures
超高能宇宙射线（UHECR）的起源是一个半个世纪的谜（Linsley 1963）。一个有趣的巧合加深了这个谜团：在能量的十个数量级上，UHECR，PeV中微子和各向同性亚TeV伽马射线的能量产生率是相当的，这暗示了一个大统一的图像（Murase and Waxman 2016）。在这里，我们报告说，强大的黑洞喷流聚集的星系可以提供所有这些现象的共同起源。一旦被喷流加速，限制在射电瓣中的低能宇宙射线就会被冷却;离开源的高能宇宙射线与磁化的星团环境相互作用，产生中微子和伽马射线;最高能量的粒子从主星团逃逸，并对观测到的100 PeV以上的宇宙射线做出贡献。该模型与观测到的UHECR的光谱，成分和各向同性是一致的，也解释了冰立方中微子和费米伽马射线背景的非耀变体成分，假设一个合理的能量输出从集群中的黑洞射流。
2018-10-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Ultrahigh-energy Cosmic-ray Nuclei from Black Hole Jets: Recycling Galactic Cosmic Rays through Shear Acceleration
我们进行蒙特卡罗模拟的相对论剪切加速度致力于一个喷茧系统的活动星系核。在晕中，一定比例的银河系宇宙射线被夹带，足够高的能量粒子可以被注入到再加速过程中，并进一步加速到100 EeV。我们表明，剪切再加速机制导致逃逸宇宙射线，$dL_E/dE\propto E^{-1}-E^0$，不同于传统的$E^{-2}$频谱硬频谱。超高能核的超太阳丰度是由于TeV-PeV能量的注入而实现的。结果表明，我们的模型可以合理地解释最高能谱和质量组成，与各向异性数据没有矛盾。
2018-01-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Zipping and Unzipping of Cosmic String Loops in Collision
本文研究了两个宇宙弦环的碰撞。碰撞后，结形成，环纠缠在一起。我们表明，他们的形成后，路口开始解压缩和循环解开。这种分析提供了一个理论上的理解，在一个网络的宇宙弦与一个以上类型的宇宙弦的数值模拟中观察到的解压缩效应。解压缩现象在宇宙弦网络的演化中有重要的影响，当碰撞形成结时，例如在宇宙超弦网络中。
2009-10-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Scattering Of Photons Off Cosmic Strings
光子可以从宇宙弦环中被引力散射，并获得或失去能量。我们考虑放置在周围的光子热浴宇宙弦环引起的光谱失真。由宇宙弦引起的热谱的分数偏差估计为（G_N μ）^2 z^2，其中G_N是牛顿常数，$μ$是弦的张力，z是宇宙学红移，在此之后，谱畸变才能存在。这种效应足够大，可能具有观测价值。
2013-02-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Magnetic reconnection in the wakes of cosmic strings
宇宙弦在宇宙中的运动导致了尾流的产生。我们研究了在后复合等离子体中运动的宇宙弦的磁化尾迹。结果表明，在激波后区域可以发生磁重联。由于宇宙弦尾流的宽度非常小，重联发生在一个非常短的长度尺度上。重联导致大量的动能被释放在宇宙弦尾流的激波后区域。这增强了在重连期间释放的动能。我们对宇宙弦尾流中磁重联释放的动能作了初步估计，并表明它可以解释后复合时代的低能伽马射线暴（GRB）。
2022-10-31 astro-ph.CO
Effects of anisotropic dynamics on cosmic strings
在各向异性背景下考虑宇宙弦的动力学。特别是，无限长的直宇宙弦和宇宙弦环的行为是确定的。计算了直线宇宙弦的小扰动。这些结果的相关性进行了讨论相对于可能的观测印记的各向异性相的行为的宇宙弦网络。
2012-04-24 astro-ph.CO hep-th
Inferring Cosmic String Tension through the Neural Network Prediction of String Locations in CMB Maps
在以前的工作中，我们构建了一个卷积神经网络，用于估计宇宙弦在模拟宇宙微波背景温度各向异性图中的位置。我们推导出了这个神经网络对宇宙弦位置的估计与宇宙弦张力$Gμ$的后验概率分布之间的联系。在这里，我们显着改善的后验分布的弦张力$Gμ$的计算。我们还通过使用残差网络改进了我们以前的普通卷积神经网络。我们将新的神经网络和后验计算方法应用于我们以前工作中使用的相同模拟的地图，并量化改进。
2019-01-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB anisotropies generated by cosmic string loops
研究了宇宙弦环对宇宙微波背景（CMB）各向异性的贡献。这是通过扩展未连接段模型（USM）来实现的，该模型包括了在宇宙弦网络的宇宙学演化过程中产生的宇宙弦环对应力-能量张量的贡献。然后，我们在公开可用的CMBACT代码中实现了这种扩展的USM，并获得了由宇宙弦环产生的线性CDM功率谱和CMB角功率谱。我们发现，环产生的角功率谱的形状是，在一般情况下，类似的长字符串。然而，在小的角度尺度上，通常存在各向异性的增强。对于大的多极矩$\ell$，由回路产生的矢量模优于由长弦产生的矢量模。环对宇宙弦网络产生的CMB各向异性的贡献对于大的环可以达到$10\%$的水平，但是随着环的尺寸减小而减小。这种贡献可能是显着的，因此，这种扩展提供了一个更准确的预测宇宙弦网络产生的CMB各向异性。
2021-06-28 astro-ph.CO
On the nature of cosmic strings in the brane world
本文在不采用微扰近似的条件下研究膜上静态柱对称宇宙弦，发现弦中心能量密度超过两倍膜张力时有效弦张力会大幅增强，并提出当能量密度接近两倍膜张力时可规避宇宙弦问题的新机制。
2023-03-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Magnetic Field of Cosmic Strings in the Early Universe
宇宙弦是一种拓扑缺陷，它可以在早期宇宙中由自发对称性破缺的相变形成。本文分析了在大统一能量标度（GUT标度）下，早期宇宙中的宇宙弦在解除禁闭相变结束后立即产生磁场的可能性。研究发现，在由带电π介子组成的赝标物质的真空中，弦周围会感应出一个沿弦方向的环形电流和磁场。我们还研究了早期宇宙中环绕弦的磁通量管（弦磁层）与宇宙等离子体的相互作用。分析了弦周围的宇宙等离子体由于与弦磁场相互作用而磁化的可能性。
2013-04-30 astro-ph.CO
Cosmic Filaments from Cosmic Strings
宇宙弦在粒子物理学的标准模型的许多扩展中被普遍预言。我们提出了一种新的途径，通过它们对宇宙网中的附属结构的影响来检测宇宙弦。使用宇宙学模拟的密度唤醒从宇宙弦，我们研究了各种灯丝结构探针。我们发现，宇宙弦的最大影响是在弦尾流周围的细丝分布的密度过大。来自高密度的信号在更高的红移下更强，并且在更宽的视场下更鲁棒。我们分析了空间分布的细丝从公开可用的目录中的细丝建立SDSS星系。利用现有的数据，我们没有发现弦张力参数$Gμ$高于$5\times 10^{-6}$的宇宙弦尾流存在的证据。然而，我们计划WFIRST将能够在红移$z=2$的$99\%$置信水平上检测到来自这种尾流的信号，具有显著更高的置信度和探测较低张力（$Gμ\sim 10^{-6}$）的可能性，在$z=10$。该方法的灵敏度与来自CMB的约束不具有竞争力。然而，它提供了一个独立的发现通道在低红移，这可能是一个吸烟枪的情况下，CMB绑定可以被削弱。
2020-08-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Chaotic inflation in supergravity and cosmic string production
我们描述了一个简单的超引力混沌暴胀模型，在这个模型中，不仅可以很容易地调整基本的宇宙学参数，如n_{s}，r和f_NL，而且还可以调整宇宙弦对CMB各向异性的贡献。
2013-03-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Collisions of cosmic strings with chiral currents
我们提出了一个宇宙超导手征弦碰撞闵可夫斯基空间中的分析研究，应用运动学的限制，从相关的推广南武后藤行动。特别是，我们重新审视解决方案的手征超导宇宙弦，并证明Y结生产这样的字符串是可能的。我们考虑了手征载流直弦的碰撞，得到了角速度空间中允许产生弦结的区域。这项研究有助于理解手征超导弦网络的复杂演化。
2018-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for Cosmic Strings in New Observational Windows
宇宙弦在粒子物理学的标准模型之外的许多模型中都有预测。在承认弦的模型中，早期宇宙的相变中必然会形成一个弦网络，并将持续到现在。弦在宇宙学中留下了独特的特征。在新的观测窗口中寻找这些特征提供了一种在高能尺度上约束粒子物理的方法，因此是对在低能端（例如在LHC）寻找新物理的补充。具体来说，我将讨论在宇宙微波背景极化图和21厘米红移巡天中宇宙弦的特征。
2013-01-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Forecast constraints on cosmic string parameters from gravitational wave direct detection experiments
引力波是宇宙弦的重要特征之一。如果在未来的实验中检测到来自宇宙弦的GWs，不仅可以证实它们的存在，而且可以探索它们的性质。在本文中，我们研究的宇宙弦参数的测定，通过直接检测的GW签名在未来的地基GW实验。我们考虑两种类型的GW，爆发和随机GW背景，这为我们提供了不同的信息宇宙弦属性。通过对宇宙弦的参数进行Fisher矩阵计算，我们发现两种不同类型的GW可以打破其中一些参数的简并性，并提供比每种测量更好的约束条件。这些参数包括控制弦张力的参数$Gμ$、初始环尺寸的参数$α$和重联概率的参数$p$。
2012-06-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Light from Cosmic Strings
宇宙弦的时间依赖度规导致了弦和光子之间的有效相互作用--“引力阿哈罗诺夫-玻姆”效应--并导致宇宙弦发光。我们评估了宇宙弦中光子对的辐射，发现尖点、扭结和扭结-扭结碰撞的辐射在弦尺度的所有频率下都具有平坦的光谱。此外，尖点发射光子束，扭结沿曲线发射，并且扭结-扭结碰撞时的发射是在所有方向上。宇宙弦的光发射可以提供一个重要的新的宇宙弦观测信号，这是目前实验所能达到的一系列弦张力。
2010-12-09 astro-ph.CO hep-th
Black hole jets on the scale of the Cosmic Web
本研究通过多波段联合观测发现一对延伸超7兆秒差距的黑洞喷流，为宇宙网尺度能量传输及星系际磁场与宇宙射线的跨空洞起源提供了新证据。
2024-11-13 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Signals of Inflationary Models with Cosmic Strings
有一类动机良好的暴胀模型最终会产生宇宙弦。目前的状态，努力计算和观察这些模型的信号进行了概述，特别强调宇宙弦，和宇宙微波背景信号。
2011-06-02 astro-ph.CO hep-ph
CMB constraints on cosmic strings and superstrings
我们提出了第一个完整的马尔可夫链蒙特卡罗分析的宇宙学模型与不断发展的宇宙（超）弦网络，使用不连接段模型的不等时间相关形式主义。对于普通的宇宙弦网络，我们导出了Lambda冷暗物质（CDM）与弦网络参数的联合约束，即弦张力Gmu、回路截断效率c_r和弦波动度α。对于宇宙超弦，我们得到了弦的基本张力Gmu_F、弦耦合g_s、自相互作用系数c_s和紧致额外维体积w的联合约束。这是迄今为止对LambdaCDM宇宙学+弦最全面的CMB分析。对于普通的宇宙弦网络，我们对弦张力的最新约束是相对论单位的Gmu<1.1x10^-7，而对于宇宙超弦，我们对基本弦张力的约束是Gmu_F<2.8x10^-8，两者都是使用普朗克2015的温度和极化数据得到的。
2016-05-20 astro-ph.CO hep-th
Cosmic Rays from Cosmic Strings with Condensates
我们重新审视宇宙弦尖点产生宇宙射线的过程。如果一个标量场（"希格斯“）与弦世界片有线性相互作用，就像弦上有玻色子凝聚体时发生的那样，弦环上的尖点会发射出极高能量的希格斯窄束，然后衰变为超高能宇宙射线通量。当弦标度为$\sim 10^{13}$ GeV时，超高能通量和γ质子比与观测结果一致。扩散的伽马射线和质子通量远低于目前的界限。较轻的弦（\it）和标量的线性相互作用产生了过量的直接和扩散宇宙射线，并被观测所排除，而较重的弦（$\sim 10^{15}$ GeV）则受到它们的引力特征的限制。这为玻色凝聚的宇宙弦的存在留下了一个狭窄的参数空间窗口。
2009-11-24 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Semianalytic calculation of cosmic microwave background anisotropies from wiggly and superconducting cosmic strings
我们研究了世界片电流的存在如何影响宇宙弦网络的演化，以及它们对这些网络产生的宇宙微波背景（CMB）各向异性的预测的影响。我们提供了一个一般性的描述弦网络的电流和明确调查详细的两个物理动机的例子：摆动和超导宇宙弦网络。通过使用修改后的版本的CMBact代码，我们定量地显示了在这两种情况下的相关网络参数如何影响预测的CMB信号。我们的分析表明，以前的研究高估了摆动弦的各向异性的幅度。对于超导弦，各向异性的幅度取决于目前还不为人所知的参数，但这些参数可以在未来的高分辨率数值模拟中测量。
2020-10-20 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological effects of decaying cosmic string loops with TeV scale width
在超对称理论中，早期宇宙中产生的宇宙弦通常具有TeV尺度的宽度，而张力要大得多。在一个尺度范围内，无限大的宇宙弦以弦环的形式释放出相当大一部分能量。这些粗弦环通过粒子发射有效地失去了能量，因此它可能对宇宙学观测产生影响。我们详细研究了TeV尺度宽度的弦环的宇宙学意义，并推导出弦的张力约束。对未来的引力波探测器的影响进行了讨论。
2011-05-23 astro-ph.CO hep-ph
Detecting cosmic string passage through the Earth by consequent global earthquake
宇宙弦通过地球的通道调用的影响进行了调查。宇宙弦引起地球的全球振荡，其振幅和加速度都线性依赖于弦线密度。在宇宙观测所允许的最大线密度范围内，这种振荡甚至对人类来说都是可以感知的，并可能对环境造成严重的破坏。利用精密的加速计，我们可以探测到线密度比宇宙学相关值小十个数量级的弦。
2013-05-29 astro-ph.CO physics.geo-ph
Gravitational wave detection and cosmic string detection with current radio interferometers
作者对这篇论文的初步提交表示歉意。
2010-11-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
Level Crossing Analysis of Cosmic Microwave Background Radiation: A method for detecting cosmic strings
本文研究了极早期宇宙中作为拓扑缺陷的宇宙弦对宇宙微波背景辐射的影响。我们开发的水平交叉分析的方法在著名的Kaiser-Stebbins现象的背景下，探索宇宙弦的签名。我们用WMAP-7给出的最佳拟合参数模拟了一个高斯映射，然后用非相干的、活跃的涨落来模拟宇宙弦效应。为了研究我们的方法检测宇宙弦的张力，$Gμ$的不同值的能力，一个模拟的纯高斯映射进行了比较，包括宇宙弦。通过能级交叉分析，在没有仪器噪声和分辨率为$R=1'$的模拟图中，可以探测到叠加有$Gμ\gtrsim 4\times 10^{-9}$的宇宙弦。在存在预期的仪器噪声的情况下，下限刚好增加到$Gμ\gtrsim 5.8\times 10^{-9}$。
2011-03-01 astro-ph.CO hep-th physics.data-an
CMB Distortions from Damping of Acoustic Waves Produced by Cosmic Strings
研究了宇宙弦对光子重子流体中声波的扩散阻尼，计算了宇宙微波背景的$μ$型和$y$型谱畸变.对于在当前范围内具有张力的宇宙弦，它们对光谱畸变的贡献比原始密度扰动的畸变要小。
2013-08-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Gamma Rays from Cosmic-Ray Proton Scattering in AGN Jets: the Intra-Cluster Gas vastly outshines Dark Matter
活动星系核（AGN）拥有包含高能电子和质子的强大喷流。活动星系核及其喷流所处的天体物理环境的特征是暗物质（DM）和星系团内介质（ICM）气体的高浓度。当高能喷流粒子穿过DM和ICM时，弹性和非弹性散射过程通常导致最终态光子的产生。正如Bloom和Wells（1998）首先设想的那样，以及我们和其他人最近指出的那样，DM的电子散射可能导致潜在的可检测的伽马射线信号，质子的部分子水平贡献提供了更暗淡的前景。最近，Chang等人认为，考虑到强子化和簇射的光子，实际的光子通量大大增加。在这里，我们指出，质子喷流必须是高度准直的，与这些研究中有时采用的简单的斑点几何喷流模型所预测的相反，否则它们将从与ICM核子的非弹性碰撞中产生非常大的光子通量，这将使DM的信号黯然失色许多数量级，对于几乎任何合理的ICM和DM密度分布。
2013-04-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraints on Superconducting Cosmic Strings from Early Reionization
来自超导宇宙弦环的电磁辐射可以在宇宙的极早期使宇宙中的中性氢还原，并影响大角度尺度下的宇宙微波背景（CMB）温度和极化关联函数。我们约束弦的张力和电流使用WMAP7数据，并与早期的约束，采用CMB频谱失真。在弦的张力范围很广的情况下，弦上的电流必须小于10^7 GeV。
2012-04-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmic string parameter constraints and model analysis using small scale Cosmic Microwave Background data
我们提出了一个显着的更新的约束阿贝尔希格斯宇宙弦张力的宇宙微波背景（CMB）的数据，使使用新的高分辨率CMB数据从亚轨道实验以及最新的结果的WMAP卫星，并改进预测阿贝尔希格斯宇宙弦的CMB功率谱的影响。新的宇宙弦谱（在以前的工作中提出），特别是小角尺度的改进，通过使用更大的阿贝尔希格斯弦模拟和仔细的外推。如果存在阿贝尔希格斯弦，那么我们发现它们对CMB各向异性的贡献的界限得到了改善：f10< 0.095，Gμ< 0.57 x 10^-6，这两个界限都是在95%置信水平下使用WMAP 7数据得到的;而f10 < 0.048，Gμ< 0.42 x 10^-6，这是使用所有CMB数据得到的。我们还发现，使用所有的CMB数据，标度不变的初始扰动谱，ns=1，现在不利的2.4σ，即使弦存在。贝叶斯模型选择分析不再表明对字符串的偏好。
2011-12-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmic Strings
这篇为Scolarpedia撰写的文章，简要介绍了宇宙弦的主题，并回顾了它们的主要性质，宇宙学演化和观测特征。
2015-06-19 astro-ph.CO hep-ph hep-th
