CMB anisotropy science: a review
宇宙微波背景（CMB）为我们提供了观测早期宇宙最直接的窗口。对宇宙微波背景中温度和偏振各向异性的观测在定义现在标准的宇宙学模型中起了关键作用。在这篇文章中，我们回顾了CMB科学的一些基础知识，强调了地面和气球载南极望远镜观测的作用。标准宇宙学模型的大部分成分在基础物理学方面都知之甚少。我们讨论了当前和未来的CMB观测如何解决这些问题，重点是两个直接相关的南极计划：通过B模式偏振从膨胀中寻找引力波，并通过CMB透镜映射暗物质。
2012-10-22 astro-ph.CO
Relating the inhomogeneous power spectrum to the CMB hemispherical anisotropy
我们将宇宙微波辐射数据中观测到的半球各向异性与非均匀功率谱模型联系起来。半球各向异性可以参数化的偶极子调制模型。该模型导致对应于多极子l和l+1的球谐系数之间的相关性。我们提取的偶极调制幅度，A，通过拟合WMAP和普朗克CMBR数据的$l$的依赖。我们提出了一个非均匀的功率谱模型，并表明它也导致多极子，l和l+1之间的相关性。通过对数据进行拟合来确定模型参数。非均匀功率谱的谱指数与零一致。
2015-01-24 astro-ph.CO
A survey of lens spaces and large-scale CMB anisotropy
宇宙微波背景（CMB）各向异性具有显著的特性，即在大角度尺度上，CMB的功率受到强烈的抑制。这个观测事实自然可以用具有非平凡拓扑的宇宙学模型来解释。本文主要讨论透镜空间L（p，q），它是由p<=72阶的循环甲板群对球面三维空间S^3进行镶嵌而实现的。所研究的宇宙学参数空间覆盖Omega_tot \in [1.001，1.05]区间。我们发现了几个空间，它们在角标度θ ≥ 60^ \circ上的CMB相关性比单连通的S^3空间要低两倍。分析是基于S统计，并进行了比较WMAP 7年的数据。虽然CMB抑制不如庞加莱十二面体空间中明显，但这些晶状体空间为后续研究提供了另一种价值。
2012-06-12 astro-ph.CO
Dipole Anisotropy in Newly Sampled AGN Population: Still in Tension with CMB Dipole
Chosun University（朝鲜大学）；Nagoya University（名古屋大学）；The Institute of Statistical Mathematics（统计数学研究所）
该研究通过改进准则从WISE星表采样新AGN样本，发现其数计数偶极各向异性幅度为纯运动学起源的2.5倍、置信度5.3σ，方向与CMB偶极偏差约3σ，仍与CMB偶极存在张力并探讨相关宇宙学意义。
2026-08-10 astro-ph.CO
An Estimator for statistical anisotropy from the CMB bispectrum
对宇宙微波背景（CMB）的各种数据分析提供了统计各向同性破缺的观测线索。其中一些特征可以在暴胀理论中的原始矢量场的框架内进行研究，暴胀理论通常在功率谱和高阶关联函数中都显示出一定程度的统计各向异性。出于这些意见和最近的理论发展的研究原始矢量场，我们开发的形式主义必要的CMB温度各向异性的三点函数提取统计各向异性信息。我们采用了一个简化的矢量场模型和参数化的曲率波动的双谱的方式，所有的信息统计各向异性编码在一些参数lambda_{LM}（测量各向异性的各向同性的双谱振幅）。对于这样的模板双谱，我们计算lambda_{LM}和预期的信噪比的最佳估计。我们估计，对于f_{NL} ~ 30，像普朗克这样的实验可以对双谱的各向异性振幅与各向同性振幅之比敏感到10%。我们的研究结果是互补的信息来自功率谱分析，特别是相关的那些模型的统计各向异性被抑制在功率谱，但不能忽略的双谱。
2012-01-19 astro-ph.CO
CMB Anisotropy Due to Filamentary Gas: Power Spectrum and Cosmological Parameter Bias
热气体通过SZ效应引起CMB各向异性。从N体模拟的结果的指导下，我们模拟的形态和气体性质的附加气体，并确定各向异性的功率谱。我们的处理表明，功率水平可以是一个可观的分数的集群贡献在多极$\ell\lesssim 1500$。它的空间不规则的形态和较大的特征角尺度可以帮助区分这SZ签名的集群。除了内在的兴趣，在这个最广泛的SZ信号作为一个探针的细丝，它对宇宙学参数估计的影响也应该进行评估。我们发现，灯丝“噪音”可以潜在的偏见测定$A_s$，$n_s$，和$w$（归一化的原始功率谱，标量指数，和暗能量方程的状态参数，分别）超过标称的统计不确定性在普朗克SZ调查数据。更一般地说，当从未来的最佳宇宙方差限制CMB实验推断，我们发现，几乎所有的参数将被偏置超过这些下一代CMB实验估计的标称统计不确定性。
2012-09-23 astro-ph.CO
Explaining Cosmological Anisotropy: Evidence for Causal Horizons from CMB data
在宇宙的最大尺度上，功率不对称性的起源和统计各向异性的其他措施，表现在宇宙微波背景（CMB）和大尺度结构数据，是宇宙学中一个长期悬而未决的问题。在本文中，我们分析了普朗克遗留的温度各向异性数据，发现了违反宇宙学各向同性原理的强有力证据，其概率为~ 10^-9量级的统计涨落。探测到的各向异性与整个CMB天空的大尺度方向性LCDM宇宙学参数变化有关，这些宇宙学参数变化来源于地图中的三个不同的补丁，半径在40到70度之间。我们讨论了我们的研究结果的鲁棒性，不同的前景分离方法和分析选择，并找到一致的结果时，限制分析相同的尺度从WMAP数据。我们认为，这些定义明确的区域内的宇宙学参数地图可能反映有限的和偶然不相交的视野在整个可观测的宇宙。特别是，我们发现，在一个给定的地平线上的地平线大小和平均暗能量密度之间的关系是在最近提出的宇宙模型，解释宇宙加速和宇宙学参数之间的紧张局势的存在，在我们的宇宙中的休闲地平线的期望是很好的协议。
2021-04-27 astro-ph.CO
The role of $T_0$ in CMB anisotropy measurements
量$T_0$，即宇宙微波背景（CMB）辐射，是标准宇宙学模型中经常被忽略的第七个参数。除了影响宇宙微波背景辐射物理特性的变化之外，$T_0$的测量还用于通过轨道偶极校准各向异性。我们指出，这是很容易错误估计的效果，$T_0$，因为CMB各向异性提供了传统的温度单位。事实上，各向异性最自然地被描述为无量纲的，我们主张恢复与$ΔT/T$，而不是$ΔT$工作的公约。作为一个自由的宇宙学参数，$T_0$最自然地只通过晚时效应影响CMB功率谱。因此，如果我们忽略COBE-FIRAS测量，当前CMB数据仅弱约束$T_0$。即使是理想的未来CMB数据，也只能对$T_0$提供一个最高级别的约束，尽管添加大尺度结构数据将导致进一步的改进。FIRAS测量是如此精确，以至于它的不确定性对当前CMB实验的大部分宇宙学参数推断的影响可以忽略不计，但不是全部。然而，如果我们最终想要从测量到多极$\ell\simeq5000$的CMB功率谱中提取所有可用信息，那么我们将需要比当前可用的更好的$T_0$确定。
2021-07-02 astro-ph.CO
Platonic topology and CMB fluctuations: Homotopy, anisotropy, and multipole selection rules
宇宙微波背景起源于宇宙历史的早期阶段。观测到的低多极贡献的CMB波动激发了搜索的选择规则的基础拓扑结构的3-空间。Everitt（2004）利用面胶合生成了Platonic球面3-流形的所有同伦。我们将胶水生成器转化为同构的甲板变换。甲板变换作用于一个球形的柏拉图三维流形作为prototile和瓷砖的3球的形象。三维球面上的正交函数的完备集由Wigner调和多项式张成。对于一个四面体，两个立方和三个八面体流形，我们构造代数线性组合的维格纳多项式，甲板下不变的变换和域的流形。从同伦的角度证明了多面体面上的边界条件。通过代数方法，我们转到多极展开式。假设随机模型的CMB辐射，我们推导出多极选择规则，根据点对称的流形。
2010-06-12 astro-ph.CO
Physics of the cosmic microwave background anisotropy
对宇宙微波背景（CMB）的观测，特别是对它的频谱及其温度和偏振各向异性的观测，在现代宇宙学的发展和我们对极早期宇宙的认识中起着关键作用。我们回顾了宇宙微波背景的物理基础，以及原始温度和偏振各向异性是如何形成的。强调了区分竞争宇宙学模型的可能性。评述了CMB实验和实验技术的现状，重点是未来的观测，特别是在偏振方面。前景的排放，特别是偏振尘埃的物理，详细讨论，因为这一领域可能成为至关重要的测量的B模式的CMB偏振在以往任何时候都更高的灵敏度。
2015-01-18 astro-ph.CO
Spectral distortions of the CMB dipole
我们考虑了与原始复合辐射（PRR）和原始$y$ -和$μ$ -畸变有关的宇宙微波背景（CMB）偶极子各向异性的畸变。这些信号是由于我们相对于CMB静止坐标系的运动而产生的，并表现为CMB温度偶极子的频率依赖性失真。对于首阶，CMB偶极子的预期相对失真不依赖于特定的观测方向，并且在1 - 700 GHz的频率范围内，对于PRR-和$μ$ -失真达到$10^{-6}$的水平，对于$y$ -失真达到$10^{-5}$的水平。由残余CMB畸变的偶极各向异性引起的温差依赖于观测方向。对于相互相反的方向，共线的CMB偶极轴，温度差，因为PRR-和$μ$ -偶极各向异性达到值$ΔT\simeq 10\,$ nK在考虑的范围内。由$y$ -偶极各向异性引起的温差可达到高达$1\,μ$ K的值。所考虑的效果的关键特征如下：（i）效果的观测不需要绝对校准;（ii）可以选择具有最小前景污染的天空块。因此，未来CMB偶极子失真的测量将提供一种直接检测PRR、$y$和$μ$失真的替代方法。$y$失真偶极子可以用PIXIE在几个标准差下检测到。
2015-09-11 astro-ph.CO
Statistical Isotropy Violations in CMB Temperature Anisotropy: Analysis Using Minimal Bipolar Spherical Harmonics
本研究扩展了最小双极球谐函数（mBipoSH）形式体系，用于分析CMB温度各向异性中由宇宙半球不对称性和非圆形光束形状引起的统计各向同性破缺，成功解释了观测到的角相关性。
2024-11-17 astro-ph.CO
Implications of primordial power spectra with statistical anisotropy on CMB temperature fluctuation and polarizations
威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）和普朗克观测报告了宇宙微波背景（CMB）温度波动的半球不对称性。这种半球不对称性可能源于宇宙暴胀时期的原始统计各向异性。本文研究了具有偶极各向异性的原始功率谱对CMB温度涨落和偏振的可能影响。我们明确地表明，统计偶极各向异性可能会导致非对角（\(\ell'\neq\ell\)）$TT$，$EE$，$BB$和$TE$的相关性，以及对角（\(\ell'=\ell\)）$TB$和$EB$光谱。特别地，这些相关系数一般预期是\(m\)依赖性的。这些统计各向异性的信号可能在未来的CMB观测中得到检验。
2014-05-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Detection of Dipole Modulation in CMB Temperature Anisotropy Maps from WMAP and Planck using Artificial Intelligence
该研究首创使用人工神经网络（ANNs）基于CMB温度各向异性的局部方差图，区分统计各向同性图与偶极调制图，并预测首选方向的幅度和单位向量，在WMAP和Planck数据中显著且稳健地检测到偶极调制信号，独立于现有方法缓解了对该首选方向的其他地方效应和事后推断的批评。
2023-05-22 astro-ph.CO
Dipole anisotropy in sky brightness and source count distribution in radio NVSS data
本文研究了NRAO VLA巡天（NVSS）数据中偶极数和通量密度加权数（或天空亮度）的各向异性。偶极各向异性是预期由于我们的本地运动相对于CMBR静止框架。我们分析数据与改进的拟合的数量密度，n（S），作为一个函数的通量密度S，这允许偏离一个纯粹的幂律行为。我们还施加更严格的削减，以消除由于集群偶极子的贡献。在协议与早期的结果，我们发现，各向异性的幅度是显着更大的预测CMBR测量的基础上。发现提取的速度大约是对应于CMBR的速度的3倍。与早期的估计相比，偏差的重要性较小，约为2 sigma。对于S>30 mJy的切割，使用源计数分析发现速度为$1110\pm370$ Km/s。偶极各向异性的方向被发现是近似与CMBR协议。我们发现，结果是相对不敏感的下限以及上限施加的磁通密度。我们的结果表明，宇宙本质上是各向异性的轴各向异性轴大致指向CMBR偶极子方向。最后，我们提出了一种方法，它可以允许一个独立的提取的本地速度和固有的偶极子各向异性，提供了一个更大的数据集，在未来变得可用。
2014-06-30 astro-ph.CO
Amplitudes of thermal and kinetic Sunyaev-Zel'dovich signals from small-scale CMB anisotropies
弧分尺度的宇宙微波背景（CMB）各向异性是由于次级效应，点源占主导地位的总各向异性功率谱。在高频率下，点源主要是以尘埃的形式，恒星形成的星系。Herschel和Planck最近测量了由尘埃、恒星形成星系产生的宇宙红外背景（CIB）的各向异性功率谱，从度到亚弧分角标度，包括这些星系在3000到6000多极的非线性成团，与CMB次级各向异性研究有关。我们将CIB角功率谱缩放到CMB频率，并解释WMAP-7年和角分规模的阿塔卡马宇宙学望远镜（ACT）和南极望远镜（SPT）的组合功率谱测量，以限制Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应。允许的CIB集群振幅变化，我们限制在150 GHz的热和动力学SZ功率谱的振幅。
2012-02-29 astro-ph.CO
A viable explanation of the CMB dipolar statistical anisotropy
在宇宙微波背景（CMB）波动的光谱中存在偶极统计各向异性，这是由威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）报道的，最近在普朗克2013年的温度各向异性分析中得到了证实。与此同时，普朗克2013年的结果报告了局域型非高斯性振幅的严格界限。我们发现，偶极各向异性的非线性效应不仅产生四极矩的CMB，但也有本地型非高斯。因此，它是不容易建立一个大的偶极调制，并在同一时间足够小的四极和本地双谱各向异性的水平，以符合目前的数据模型。特别是，到目前为止提出的大多数模型几乎都被排除在外，或者充其量只是与观测数据勉强一致。我们提出了一个简单的替代方案，可以解释偶极统计各向异性，同时满足观测的四极矩和本地型非高斯性的界限。
2014-04-27 astro-ph.CO gr-qc
Can modified gravity models reconcile the tension between CMB anisotropy and lensing maps in Planck-like observations?
普朗克2015年的数据似乎有利于CMB光谱中的透镜振幅参数$A_{\rm L}=1.22\pm0.10$的大值。该结果与透镜重建结果$A_{\rm L}^{ϕϕ}=0.95\pm0.04$处于$2σ$张力中。在本文中，我们模拟了几个CMB各向异性和CMB透镜光谱的基础上普朗克-2015最佳拟合宇宙学参数值和普朗克蓝皮书光束和噪声规格。我们分析了几个修改后的重力模型的有效场论框架内对这些模拟，发现模型的有效牛顿常数增强可以调制CMB各向异性谱的方式类似的$A_{\rm L}$参数。然而，为了充分地透镜CMB各向异性，如在普朗克-2015结果中，物质扰动的增长被大大增强，并给出高的$σ_8$值。当将这些数据与其他探测器结合时，这反过来又被证明是有问题的，比如CFHTLenS的弱透镜效应，它有利于较小幅度的物质波动。
2015-02-23 astro-ph.CO gr-qc
Spectral Distortion Anisotropy from Inflation for Primordial Black Holes
单场暴胀模型，寻求大大提高小规模的权力，以形成原始的黑洞预测压缩双谱，这是增强了这种小规模的权力和一个潜在的可检测的增强CMB光谱失真。尽管有这种组合，CMB尺度上的谱失真各向异性仍然很小，因为压缩双谱表示尺度的不可观察的调制，而不是耗散并形成$μ$谱失真的短波长声功率的局部振幅。领先的顺序振幅效应来自本地调制的声学耗散在开始的$μ$时代在热化结束时，由一个长波长模式，与CMB各向异性本身。由热化时的同动视界与最小可探测的原始CMB尺度之比的平方引起的抑制的补偿因子（$\sim 0.0005$）和$μ$的最大允许增强（$\sim 5000$）在$μT$交叉频谱中留下的信号由于灵敏度和分辨率仍然远远超出PIXIE或LiteBIRD的能力，同时保持比单场慢滚膨胀大得多，潜在的可观察性。
2021-12-09 astro-ph.CO
The Gravitational Lensing Effect on the CMB Polarisation Anisotropy in the Λ-LTB Model
局部空洞通过引力透镜改变了宇宙微波背景（CMB）偏振的天空分布模式，并从偏离中心的观测者的E模式产生B模式。为了观察这种效应是否可以用来检验局部空洞模型的有效性，我们计算这种透镜效应，通过求解传播的CMB偏振沿零测地线接近中央光锥在一般Lemaintre-Tolman-Bondi（LTB）模型微扰。特别地，我们给出了偏心观测者观测到的E和B的相关性的一般公式，并证明了对于相同的l值，E_l ^m和B_l ^m是相关的，即，<E_l ^mB_l'^m'>与δ_{1，l'}成比例，而<E_l ^mE_l'^m'>与δ_{1，l'}成比例。|l '-l|，1}。这一特征可用于区分星系中由局域空洞引起的引力透镜效应和由正常剪切场引起的引力透镜效应。
2011-02-02 astro-ph.CO
Prospects of Future CMB Anisotropy Probes for Primordial Black Holes
原始黑洞（PBH）以霍金辐射形式注入的粒子串能够电离和加热星系际介质，从而改变宇宙复合的历史，进而改变宇宙微波背景（CMB）的各向异性谱。在本文中，我们研究了未来的几个CMB实验的预期灵敏度约束的丰度分布在$10^{15}\sim10^{17}$ g质量窗口根据四个质量函数：单色，对数正态，幂律和临界崩溃模型。我们的结果表明，未来的实验，如CMB-S4和PICO，可以提高目前的{ \it{Planck} }边界约两个数量级。目前CMB数据允许的PBH参数空间中的所有区域，包括质量大于$4 \times 10^{16}$克的单色分布PBH，都可以被即将进行的具有重要意义的任务排除。
2021-06-06 astro-ph.CO hep-ph
Test for anisotropy in the mean of the CMB temperature fluctuation in spherical harmonic space
暴胀的标准模型预测的是统计上均匀的、各向同性的原始波动，这需要通过观测来检验。本文在球谐空间中检验了WMAP测量的宇宙微波背景温度波动平均值的统计各向同性。一个经典的方法来测试一个平均值，像简单的学生的t检验，是不适合这个目的，因为WMAP数据包含各向异性的仪器噪声和遭受的影响的掩模的前景排放，打破了统计的独立性。在这里，我们执行的带功率分析与蒙特卡罗模拟，其中我们考虑到各向异性噪声和掩模。我们发现在99.93%的置信水平在一个特定范围内的多极的非零均值的证据。即使考虑到我们已经测试了多个范围的事实，在99%的置信水平下，反对零均值假设的证据总体上仍然是显著的。
2012-03-29 astro-ph.CO
On non-linear CMB temperature anisotropy from gravitational perturbations
计算了大尺度上三阶以上的非线性CMB温度各向异性。在大尺度和Sachs-Wolfe极限下，我们给出了原始曲率扰动到三阶的温度各向异性的显式表达式。我们导出了最终的各向异性的双谱和三谱以及相应的非线性参数，其中原始扰动和原始曲率扰动到温度各向异性的非线性映射对观测到的非高斯性的贡献是透明分离的。
2010-05-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Recovering hidden signals of statistical anisotropy from a masked or partial CMB sky
宇宙微波背景（CMB）上的各向同性破坏现象会导致两点函数中的非对角关联。这些相关性本身可用于估计潜在的各向异性信号。在CMB研究中，由于剩余前景而造成的遮蔽，或由于测量限制而造成的部分天空的可用性，是不可避免的情况。但是，掩蔽引起额外的相关性，从而使这种信号的恢复复杂化。在这项工作中，我们讨论了一个程序的基础上双极球谐（BipoSH）形式主义，以全面解决任何虚假的相关性引起的掩蔽和成功地恢复隐藏的信号的各向异性观察到的CMB地图。该方法具有通用性，可用于恢复各种各向同性破坏现象。在这里，我们通过从模拟的CMB天空中恢复微妙的多普勒增强信号来说明这个过程，这已经成为可能，因为普朗克探测器具有前所未有的全天空灵敏度。
2015-10-08 astro-ph.CO astro-ph.IM
Statistical anisotropy in CMB spectral distortions
宇宙微波背景辐射谱$y$畸变各向异性的测量提供了对$0.01\lesssim k{\rm Mpc}\lesssim 1$原始密度扰动统计各向同性的检验。我们计算1点系综平均值的$y$失真各向异性消失的统计各向同性扰动。对于四极统计各向异性，我们发现$4π\langle y_{2m}\rangle=-6.8A_2\times 10^{-9}Y_{2m}(\mathbf d )$与四重勒让德系数的各向异性功率谱$A_2$和$\ell=2$球谐$Y_{2m}(\mathbf d )$的首选方向$\mathbf d $。此外，我们还讨论了统计各向异性宇宙中$y$ -畸变各向异性的宇宙方差。
2019-01-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB Shadows: The Effect of Interstellar Extinction on Cosmic Microwave Background Polarization and Temperature Anisotropy
我们评估的宇宙微波背景（CMB）和前景组件之间的组件分离的准确性的下降所造成的忽视的吸收的CMB的宇宙微波背景的银河系星际物质。由于尘埃成分，由CMB阴影引起的温度各向异性的幅度约为1 uK。该值与即将进行的CMB实验中探测非高斯性研究所需的噪声水平相当。此外，由尘埃引起的CMB阴影所引起的偏振幅度与原始引力波所留下的CMB B模式偏振的RMS值相当或更大。我们表明，应用单幂律模型作为观测到的多频数据的尘埃光谱引入系统误差，这是可比的或大于所需的噪声水平即将CMB B模式偏振实验。从亚毫米波段数据中推导出尘埃发射的本征谱，将系统误差降低到所需的噪声水平以下。然而，这种方法要求粉尘温度测量的精度优于百分之几。我们的结论是，在未来的CMB任务中，必须考虑由于灰尘的CMB阴影，以实现其目标灵敏度。我们的结果对于探测张量标量比为r=10^{-3}的原始CMB B模偏振具有重要意义。
2020-05-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detecting higher spin fields through statistical anisotropy in the CMB bispectrum
暴胀可能提供一个合适的对撞机来探测高能物理。本文研究了在超哈勃尺度下长寿命的高自旋场，如部分无质量的高自旋场对宇宙微波背景辐射双谱的影响。我们发现，独特的统计各向异性信号的CMB三点相关器诱导，我们调查他们的可检测性。
2018-03-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
QCD Axions and CMB Anisotropy
在暴胀子微扰太小而不能解释宇宙微波背景宇宙微波背景温度各向异性的可能性。由于轴子势是通过辐射获得能量而产生的，因此在暴胀时代产生的轴子场的原始涨落与CMB各向异性相关。因此，观测严格限制了轴子模型和早期宇宙场景。必须满足以下条件：（i）CMB各向异性的足够幅度（ii）与轴子等曲率约束的一致性和（iii）非高斯约束。为了满足这些条件，在量子色动力学尺度下，当产生轴子势时，轴子的能量分数$Ω_A^{}$必须很大，但同时，由于等曲率约束，它必须在现阶段变得很小。因此，早期宇宙的一个额外的情况，如低尺度的热膨胀，是不可避免的稀释后的QCD尺度的轴子。我们研究了这样的模型，并得到了它的允许参数区域。
2020-10-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
From Cavendish to PLANCK: Constraining Newton's Gravitational Constant with CMB Temperature and Polarization Anisotropy
利用WMAP、BOOMERANG、CBI和ACBAR实验的最新CMB数据和来自大爆炸核合成的独立约束，给出了牛顿引力常量宇宙变化的新约束.我们发现，目前的CMB数据提供的限制在10%的水平，可以提高到3%，包括BBN数据。我们表明，未来的数据预计从普朗克卫星可以约束G在1.5%的水平，而最终的，宇宙方差有限，CMB实验可以达到约0.4%的精度，与目前的实验室测量竞争。
2009-05-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Bumblebee cosmology: The FLRW solution and the CMB temperature anisotropy
Tsinghua University（清华大学）；Beijing Institute of Mathematical Sciences and Applications（北京国际数学研究中心）；Universitat Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学）；Max-Planck-Institute for Extraterrestrial Physics（马克斯·普朗克地外物理研究所）；Peking University（北京大学）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
该研究通过矢量场替代暗能量，发现FLRW解可模拟标准模型，但CMB温度功率谱存在差异。
2026-01-19 astro-ph.CO gr-qc
Quantum Gravitational Contributions to the CMB Anisotropy Spectrum
在量子宇宙学的框架下，我们导出了密度涨落的原初功率谱。为此，我们对具有标量场的暴胀宇宙的Wheeler-DeWitt方程作了Born-Oppenheimer近似。通过这种方式，我们首先恢复了尺度不变的功率谱，它是在最简单的暴胀模型中发现的近似。然后，我们得到量子引力修正这个频谱，并讨论它们是否导致可测量的签名在CMB各向异性谱。到目前为止，没有观察到这种修正，这就转化为暴胀能量尺度的上限。
2011-10-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
CMB anisotropy and BBN constraints on pre-recombination decay of dark matter to visible particles
在复合时期附近注入高能电磁粒子可以修改标准复合历史，从而修改CMB各向异性功率谱。先前的研究已经对复合时代（红移$z\lesssim 4500$）周围的电磁能量注入量提出了严格的限制。然而，以高能（$>$ keV）可见标准模型粒子的形式注入的能量不是瞬时沉积的。能量注入的时间和所有能量都沉积到背景重子气体和CMB光子上的时间之间有相当大的延迟，再加上测量CMB各向异性的非凡精度，意味着CMB各向异性对在复合时期之前注入的能量很敏感。我们发现，CMB各向异性功率谱是敏感的能量注入，即使在$z = 10000$，给予更强的约束相比，大爆炸核合成和CMB频谱失真。我们推导出，使用普朗克CMB数据，通过显式地发展膨胀宇宙中的电磁级联，从而扩展以前的约束，以较低的粒子寿命长寿命的不稳定粒子衰变在红移$z\lesssim 10000$（寿命$τ_X\gtrsim 10^{11}$ s）的约束。我们还重新审视BBN约束，并表明延迟注入的能量是重要的BBN约束。我们发现，当我们放松准静态或现场假设时，约束可以减弱几个到几乎一个数量级的因素，这取决于能量。
2019-12-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Statistical anisotropy of CMB as a probe of conformal rolling scenario
在CMB数据中寻找统计各向异性是约束早期宇宙模型的有力工具。在本文中，我们集中在最近提出的宇宙学方案与共形滚动。我们考虑两个子方案，其中之一涉及一个漫长的中间阶段之间的共形滚动和常规热时代。在这些子场景中产生的原始标量扰动具有不同的方向相关功率谱，都由单一参数h^2表征。我们使用二次极大似然方法，首先应用于类似的目的，汉森和刘易斯在七年的WMAP数据中寻找这种各向异性的签名。我们确认了在V和W波段检测到的大四极各向异性，这被认为是源于系统效应，而不是宇宙学。我们构造参数h^2的估计量。在具有中间阶段的子场景的情况下，我们在95%的置信水平下设置上限h^2 < 0.045。在另一个子场景中，对h^2的约束要弱得多，因为没有中间阶段。
2012-05-03 astro-ph.CO hep-th
CMB-GAN: Fast Simulations of Cosmic Microwave background anisotropy maps using Deep Learning
Birla Institute of Technology & Science Pilani（比尔拉科学技术学院皮拉尼分校）
宇宙微波背景（CMB）自1964年被发现以来，一直是许多宇宙学实验和研究的基石。用于生成CMB温度各向异性图的传统计算模型（如CAMB）是极其资源密集型的，并且在需要大量CMB数据进行分析的宇宙学实验中充当瓶颈。在本文中，我们提出了一种新的方法来生成CMB温度图使用一个特定的类的神经网络称为生成对抗网络（GAN）。我们训练我们的深度生成模型来学习CMB图的复杂分布，并以各向异性图的2D补丁的形式有效地生成新的CMB数据集，而不会损失太多的准确性。我们限制我们的实验产生56 $^{\circ}$和112 $^{\circ}$广场补丁的CMB地图。我们还训练了一个多层感知器模型，用于从CMB图中估计重子密度，我们将使用该模型对我们的生成模型进行性能评估，使用诊断措施，如像素强度直方图，像素强度分布的标准差，功率谱，交叉功率谱，功率谱的相关矩阵和峰值计数。我们表明，GAN模型是能够有效地产生多种大小的CMB样本，是敏感的宇宙学参数对应的底层分布的数据。该方法的主要优点是生成CMB数据所需的计算时间呈指数级减少，GAN模型能够在几秒钟内生成样本，而不是CAMB包所需的几小时，具有可接受的误差和信息丢失值。我们希望这种方法的未来迭代将取代CMB数据生成的传统统计方法，并有助于大规模宇宙学实验。
2019-11-27 astro-ph.CO cs.LG eess.IV
Effects of cosmic strings with delayed scaling on CMB anisotropy
在暴胀过程中的相变中产生的宇宙弦网络进入标度区的时间要晚于普通弦。如果它发生在复合之后，宇宙微波背景（CMB）在高多极矩的温度各向异性显着降低。在本文中，我们定性地研究了这种效应，并表明CMB温度各向异性和B模偏振对宇宙弦张力的约束可以放松。它被证明是很难解释最近的BICEP 2和POLARBEAR的结果在宇宙弦单独诱导的信号，即使我们考虑到延迟标度。然而，解释观测到的B模式信号所需的暴胀张量标量比可以稍微减少，以符合普朗克约束。
2014-10-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Modifications of CMB spectrum by nonextensive statistical mechanics
宇宙微波背景辐射可以为我们提供宇宙信息中最重要的部分。有些研究者认为，引力系统不能用标准的统计力学来描述。本文应用Tsallis非广延统计力学研究CMB谱及相关的宇宙学过程。根据最近的观测资料，我们发现非广延统计力学可以修正有关物理量的值。由于物理量的值发生了变化，一些过程，如复合，可能会受到影响。我们研究了两种效应下的CMB各向异性：CMB的偶极各向异性和Sunyaev-Zel'dovich效应。我们发现CMB的偶极各向异性不能用非广延统计力学来修正。然而，Sunyaev-Zel'dovich效应的标准结果应该由非广延统计力学修正。原则上，未来的工作可以区分这些影响。
2021-12-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Prospects for an independent measurement of $\boldsymbol{\ell}$=1,2,3 CMB anisotropy multipoles using the anisotropic Sunyaev-Zel'dovich effect
Astro-Space Center of P.N. Lebedev Physical Institute（普尔科沃天文台列别捷夫物理研究所天体空间中心）；HSE University（高等经济大学）
本文提出利用各向异性Sunyaev-Zel'dovich效应独立测量CMB多极子，并改进分离方法以克服宇宙方差问题。
2026-09-17 astro-ph.CO astro-ph.IM
Capturing Statistical Isotropy violation with generalized Isotropic Angular Correlation Functions of CMB Anisotropy
精确测量的宇宙微波背景（CMB）波动图提供了通过对数据中的非统计各向同性（nSI）特征进行系统的可观测测量来检验宇宙统计各向同性（SI）原理的可能性。最近对CMB温度场的测量提供了偏离SI的诱人证据。基于强有力的数学公式的系统方法允许将任何nSI特征追溯到已知的物理效应或观测伪影。无法解释的nSI特征可能会对宇宙学的标准模型产生巨大的宇宙学影响。BipoSH（双极球谐函数）提供了一种通用的形式主义，用于量化2D球体上的场与统计各向同性的偏离。我们采用了一个已知的减少的BipoSH功能，被称为最小谐波（Manakov等1996）。我们证明，这种减少技术的BipoSH导致一个新的广义的一组各向同性的角度关联函数（mBipoSH），是可观察到的量化的nSI功能的天空地图。我们发现，任何nSI功能的CMB地图中捕获的双极多$L$与投影$M$的BipoSH可以研究$(L+1)$ mBipoSH角关联函数的情况下，偶奇偶校验和$L$功能的情况下，奇奇偶校验。在这封信中，我们提出了一种新的可观察到的量化偏离统计各向同性的广义角关联函数，是紧凑的和互补的BipoSH光谱，概括角功率谱CMB波动。
2023-01-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
Searching for Cosmic Strings in CMB Anisotropy Maps using Wavelets and Curvelets
我们使用小波和曲波变换提取信号的宇宙弦从宇宙微波背景（CMB）的温度各向异性地图，并研究宇宙弦张力的各种正在进行的CMB温度各向异性实验将能够实现的限制。我们构造了对应于各种实验的具有大小和角分辨率的天空图。这些地图包含的信号的缩放解决方案的长弦段与一个给定的弦张力$G μ$，占主导地位的高斯原始宇宙学波动的贡献，和像素的白噪声与振幅对应的仪器噪声的各种实验。在我们包括白噪声的情况下，我们发现曲波比小波更强大。对于普朗克规格的地图，我们得到的弦张力的界限相媲美的普朗克合作。具有更好的角分辨率的实验，如南极望远镜第三代（SPT-3G）调查，将能够产生更强的限制。对于规格为SPT-3G的标测图，我们发现弦线信号在弦线张力为$G μ= 1.4 \times 10^{-7}$时都是可见的。
2016-09-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB statistical anisotropy from noncommutative gravitational waves
原始统计各向异性是研究早期宇宙模型的关键指标，并已通过宇宙微波背景（CMB）各向异性进行了探索。在本文中，我们研究了由各向异性引力波产生的张量模CMB涨落，参数为$P_h({\bf k}) = P_h^{(0)}(k) [ 1 + \sum_{LM} f_L(k) g_{LM} Y_{LM} (\hat{\bf k}) ]$，其中$P_h^{(0)}(k)$是通常的标度不变功率谱。这种各向异性的张量涨落可能产生于具有非对易性场的暴胀模型。验证了在该模型中，产生了各向同性分量和与$f_0(k) = f_2(k) \propto k^{-2}$的四极不对称性，因此在CMB功率谱中产生了高度红倾斜的非对角分量，即$TT$、$TE$、$EE$和$BB$中的$\ell_2 = \ell_1 \pm 2$，以及$TB$和$EB$中的$\ell_2 = \ell_1 \pm 1$。我们发现，B-模式偏振比温度和E-模式偏振更敏感，由于大尺度宇宙方差的小，我们可以潜在地测量$g_{00} = 30$和$g_{2M} = 58$在68% CL的宇宙方差有限的实验，这样的信号。这样的信号水平可以在类似PRISM的实验中测量，而仪器噪声在$Planck$实验中污染它。这些结果意味着，它是不可能的测量的非对易参数，如果它是足够小的微扰处理是有效的。我们处理CMB张量统计各向异性的形式和方法是通用的，直接适…
2014-07-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inflation and CMB Anisotropy from Quantum Metric Fluctuations
我们提出了一个早期和晚期宇宙的宇宙学演化模型，它与观测数据相一致，自然地解释了暴胀和暗能量的起源。我们证明了没有物质场的FLRW空间（以下简称空空间）的de Sitter加速膨胀是其自然状态，并且该模型不需要标量场或宇宙学常数或任何其他假设.这是因为德西特态是严格的数学上一致的单圈量子引力方程的精确解，该方程适用于有限质量壳的空FLRW空间。没有物质场的空间并不是空的，因为它总是具有度规的自然量子涨落，即引力子。因此，空的（在这个意义上）空间充满了引力子，这些引力子对它随时间的演化具有反作用，形成自洽的德西特瞬子，导致宇宙的指数加速膨胀。在宇宙演化的开始和结束时，宇宙被假定为空的，这解释了暴胀和暗能量的起源。这种情况导致预测参数1+w的符号在两种情况下应该是相反的，这一事实与观测结果一致。引力子数量的涨落导致其能量密度的涨落，这又导致了观测到的10^-5量级的CMB温度各向异性和CMB极化。在这种情况下，它不是一个假想的标量场产生的膨胀和残余引力波，但相反，引力波（引力子）产生暗能量，膨胀，CMB各向异性和极化。
2015-02-08 astro-ph.CO hep-th physics.gen-ph
Spatial Periodicity of Galaxy Number Counts, CMB Anisotropy, and SNIa Hubble Diagram Based on the Universe Accompanied by a Non-Minimally Coupled Scalar Field
我们已经成功地建立了一个具有非最小耦合标量场$ϕ$的宇宙学模型，它不仅可以解释星系$N$ - $z$的2dF巡天所表现出的空间周期性或{ \it栅栏结构}，而且可以解释WMAP卫星观测到的宇宙微波背景辐射（CMB）温度各向异性的空间功率谱。我们模型的哈勃图也与Ia型超新星的观测结果相比较。我们的模型宇宙的标量场从核合成时期附近的极小值开始，保持在该状态足够长的时间，允许足够的时间形成CMB温度各向异性，然后在红移$z$为$\sim 1$时开始增长，随后是再现所观察到的$N$ - $z$关系的栅栏结构所需的阻尼振荡。为了实现标量场的这种行为，我们发现有必要引入一种新形式的势$V(ϕ)\propto ϕ^2\exp(-qϕ^2)$，其中$q$是常数。通过这个参数$q$，我们可以控制标量场开始增长的时期。
2008-04-26 astro-ph astro-ph.CO gr-qc
