CMB Spectral Distortion Anisotropies from Acoustic Damping with primordial non-Gaussianity
Jodrell Bank Centre for Astrophysics, School of Physics and Astronomy, The University of Manchester（曼彻斯特大学物理与天文学学院乔德雷尔银行天体物理学中心）；Department of Physics and Chongqing Key Laboratory for Strongly Coupled Physics, Chongqing University（重庆大学物理系及强耦合物理重庆市重点实验室）；Dipartimento di Fisica e Astronomia "Galileo Galilei" Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学伽利略·伽利莱物理与天文学系）
本文利用CosmoTherm的频率层级方法，研究含原初非高斯性的声学阻尼产生的CMB谱畸变各向异性，对比前人结果、分析小尺度曲率扰动影响，为原初非高斯性约束提供新途径。
2026-08-11 astro-ph.CO
Extracting foreground-obscured $μ$-distortion anisotropies to constrain primordial non-Gaussianity
宇宙微波背景（CMB）温度、偏振和光谱畸变各向异性之间的相关性可以作为原初非高斯性的一个探针。在这里，我们进行重建的$μ$失真各向异性的存在下，银河系和河外前景，应用所谓的约束ILC组件分离方法模拟拟议的CMB空间任务（PIXIE，LiteBIRD，CORE，PICO）。我们的天空模拟包括银河尘埃，银河同步加速器，银河自由，热Sunyaev-Zeldovich效应，以及初级CMB温度和$μ$ -畸变各向异性，后者被添加为相关场。约束ILC方法允许我们在重建的$μ$图中消除CMB温度各向异性（反之亦然），此外还可以减轻天体物理前景和仪器噪声的污染。在前景去除和分量分离之后，我们计算重构的（无CMB的）$μ$失真图和（无$μ$的）CMB温度图之间的互功率谱。由于互功率谱与原始非高斯参数$f_{\rm NL}$成比例，在尺度$k\simeq 740$ Mpc $^{-1}$上，这允许我们推导出$f_{\rm NL}$ -检测限，用于上述未来的CMB实验。我们的分析表明，前景降低了理论检测限（主要基于仪器噪声）超过一个数量级，PICO站在最好的机会，在规模依赖的非高斯上限。我们还讨论了信道灵敏度和所选频带的约束的依赖性。与$B$模式极化测量一样，频率$ν\lesssim 40\,{\rm GHz}$和$ν\gtrsim 400\,{\rm GHz}$的扩展覆盖范围比增加的通道灵敏度提供了更…
2018-04-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
Unlocking the synergy between CMB spectral distortions and anisotropies
对宇宙微波背景（CMB）光谱畸变（SD）的测量将为研究极早期宇宙打开一扇新的窗口，为从CMB温度和偏振各向异性收集到的信息提供新的补充。在本文中，我们研究了它们的协同作用作为所考虑的实验的特性的函数。特别是，我们研究了广泛的灵敏度可能SD测量，从FIRAS到噪声水平比PIXIE好1000倍，并研究其约束力时，结合当前或未来的CMB各向异性实验，如普朗克或LiteBIRD加CMB-S4。我们考虑了一些不同的宇宙学模型，如$Λ$ CDM，以及它的扩展与运行的标量谱指数，衰变或湮灭的暗物质（DM）粒子。虽然即将到来的CMB各向异性实验将能够减少膨胀参数，如$A_s$和$n_s$的不确定性约2倍的$Λ$ CDM的情况下，我们发现，SD实验100倍更敏感比PIXIE（相当于拟议的超级PIXIE卫星）可能进一步有助于限制这些参数。这在标量谱指数的运行的情况下甚至更显著。此外，正如预期的那样，对DM粒子在SD探测的红移处衰变的约束将提高几个数量级，即使实验比PIXIE差10倍，与CMB各向异性或大爆炸核合成边界相比。相反，DM湮没约束将不会显着改善CMB各向异性测量。最后，我们预测可获得的约束与灵敏度可从地面或气球。
2022-01-11 astro-ph.CO
Spectro-spatial evolution of the CMB II: generalised Boltzmann hierarchy
在本文中，我们制定了一个广义光子玻尔兹曼层次，使我们能够模拟早期宇宙的光谱失真各向异性的演变和创造。我们直接建立在我们的第一篇论文在本系列中，扩展热化格林函数处理各向异性的情况下。我们表明，这个问题可以用常见的玻尔兹曼层次结构的光子场扩展新的光谱参数-一个步骤，减少了至少两个数量级的计算的复杂性。我们的形式主义描述的影响，i）多普勒和潜在的驱动，ii）频谱演化康普顿散射，iii）扰动热化和iv）各向异性加热的失真各向异性。我们突出了一些主要的物理性质的方程，也概述了计算CMB功率谱，包括失真各向异性的步骤。还简要讨论了制定的限制和扩展。这里给出的新颖玻尔兹曼层次结构是一系列研究畸变各向异性如何在扰动宇宙中演变以及哪些物理过程可以使用未来的CMB成像技术进行约束的同伴论文的基础。
2022-10-27 astro-ph.CO
Disentangling redshift-space distortions and nonlinear bias using the 2D power spectrum
我们提出的非线性二维星系功率谱，$P(k,μ)$，在红移空间，测量从暗天模拟，使用星系表构建的晕占领分布和subhalo丰度匹配方法，选择代表一个中间红移的明亮的红色星系的样本。我们发现，在个人$μ$（余弦角的视线）箱的信息内容是丰富的，然后多极矩，并表明，这可以用来隔离非线性增长和红移空间失真（RSD）的影响的影响。使用$μ<0.2$模拟数据，我们发现它不受RSD效应的影响，我们可以成功地测量非线性偏差，在$k<0.6 h$ Mpc $^{-1}$的$\sim 5$ %的精度。当约束结构的线性生长速率时，使用单独的$μ$箱来提取非线性偏差成功地去除了大的参数简并。我们进行了联合参数估计，使用低$μ$模拟数据约束的非线性偏差，和$μ\ge0.2$约束的增长率，并表明$f$可以被约束到$\sim 26\, (22)$ %到一个$k_{\rm max}< 0.4\, (0.6) h$ Mpc $^{-1}$从集群单独使用一个简单的色散模型，为一系列的星系模型。我们对单个$μ$箱的分析也揭示了有趣的物理效应，这些效应仅仅来自于用星系填充晕的不同方法。我们发现一个突出的周转规模，在RSD阻尼效应大于非线性增长，这不仅不同的每个$μ$箱，但也为每个星系模型。这些特征可能提供独特的签名，可以用来阐明星系-暗物质的联系。
2016-01-18 astro-ph.CO
CMB $μ$ distortion from primordial gravitational waves
提出了一种新的产生宇宙微波背景辐射$μ$畸变的机制，该机制起源于原初引力波。这种$μ$失真是由温度各向异性通过汤姆逊散射的阻尼产生的，即使在比Silk阻尼更大的尺度上也是如此。这种机制与原始曲率（标量）扰动形成鲜明对比，其中温度各向异性主要通过Silk阻尼效应衰减。我们估计的$μ$失真的大小从新的机制，它可以用来限制振幅的原始引力波在较小的尺度上独立于CMB各向异性，给出更宽的范围内的限制其频谱指数的CMB各向异性的振幅相结合。
2014-06-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Anisotropies in Non-Thermal Distortions of Cosmic Light from Photon-Axion Conversion
与光子耦合足够强的超轻轴子可以在背景磁场存在的情况下与宇宙光混合，以不同的频率在天空中留下印记。我们探索这种方向依赖的灰体扭曲的CMB光谱，增强了IGM等离子体中的共振条件。我们还发现，如果这样的轴子是在早期宇宙中产生的，并且代表了今天的次主导暗辐射成分，那么它们可以在超级空洞中转换为X射线，并以X射线频率使它们变亮。
2015-01-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Exploring compensated isocurvature perturbations with CMB spectral distortion anisotropies
我们发展了一个线性微扰理论的光谱$y$ -扭曲的宇宙微波背景（CMB）。在复合时期产生的$y$ -失真通常是可以忽略的，因为能量转移由于康普顿散射强烈抑制在那个时候，但他们可以是显着的，如果有相当数量的补偿等曲率扰动（CIP），这是不严格限制从目前的CMB观测。线性$y$ -畸变明显依赖于重子密度涨落，因此$y$各向异性可以完全解决重子等曲率扰动和冷暗物质扰动之间的简并性.这种新颖的方法是免费的透镜污染，可以影响以前的方法的CIP的基础上的非线性调制的CMB各向异性。我们计算了$y$ -畸变与CMB温度和$E$模偏振各向异性的互相关函数。它们对由$f'\equiv\mathcal P_{\rm CIPζ}/\mathcal P_{ζζ}$参数化的相关CIP敏感，其中$\mathcal P_{ζζ}$和$\mathcal P_{\rm CIPζ}$是绝热扰动的自相关以及它们与CIP之间的互相关。我们调查如何以及$y$各向异性将约束$f'$在未来的观测，如提供的PIXIE和PRISM类调查，LiteBIRD和宇宙方差有限（CVL）调查，考虑到由于存在的Sunyaev Zel'dovich效应从星系团的约束力的退化。例如，我们的预测表明，有可能在68% C. L.时达到$f'< 2 \times 10^{5}$的上限。LiteBIRD和$f'<2\times 10^{4}$与CVL观察。
2018-09-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spectral distortion anisotropies from single-field inflation
$μ$型宇宙微波背景能谱的畸变对原初功率谱是敏感的，它是通过在$k\simeq 50$ - $10^4\,\mathrm{Mpc}^{-1}$尺度上耗散曲率扰动实现的。它们与大尺度温度各向异性的角相关性则对原始双谱的压缩极限敏感。对于服从单场一致性关系的暴胀模型，我们证明了观测到的对应于局部形状的$μT$角相关完全消失。所有主要的非原始贡献，包括所有的非线性产生和投影效应，都是“等边形状”，即被$k^2/{\cal H}_f^2$抑制，其中${\cal H}_f\simeq 10^{-1}\,{\rm Mpc}^{-1}$是$μ$时代结束时的哈勃半径。因此，这些非原始贡献与潜在的局部原始信号（例如，来自多场膨胀）正交。此外，它们的振幅非常小。我们的研究结果加强了$μ$扭曲作为本地原始非高斯性的最终探针的地位。
2018-08-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
One $μ$ to rule them all: CMB spectral distortions can probe domain walls, cosmic strings and low scale phase transitions
我们提出了一个新的探测纯引力耦合部门与大的各向异性。这些各向异性通过与重子-光子流体的引力相互作用而衰减，重子-光子流体在此过程中被加热。注入的热量导致宇宙微波背景光谱发生可测量的扭曲。我们给出了分析估计的扭曲的大小，并概述了如何计算它们从第一原理。这些方法适用于各向异性的形式的域壁/宇宙弦网络或所造成的一阶相变或标量场动力学。我们发现，这种方法可以潜在地探测以前不受约束的参数空间的大区域，是非常互补的，即将到来的搜索引力波所造成的这种黑暗的部门。
2023-02-15 astro-ph.CO hep-ph
Mixing of blackbodies: Increasing our view of inflation to 17 e-folds with spectral distortions from Silk damping
在复合之前和复合过程中，早期宇宙中的丝绸阻尼消除了小尺度上宇宙微波背景（CMB）的各向异性。这种从各向异性中消失的功率出现在晶体管中，如y型、i型和μ型失真。因此，对CMB频谱畸变的观测将使我们能够获得关于原始功率谱的信息，其尺度对应于同向运动波数$8< k < 10^4 Mpc^{-1}$，当与CMB各向异性相结合时，增加了我们对暴胀的总体看法，跨越17个e折叠。这些畸变可以简单地理解为不同温度的黑体的混合和随后的所产生的畸变的康普顿化。
2013-02-22 astro-ph.CO hep-ph
CMB distortion anisotropies due to the decay of primordial magnetic fields
本文研究了宇宙微波背景辐射（CMB）由于原初磁场衰减而产生的畸变功率谱。我们知道有两种类型的CMB失真，即所谓的μ型和y型，并且我们发现y型失真的信号变得比μ型失真的信号大。我们还讨论了由于原始磁场的存在而自然产生的CMB畸变和CMB温度各向异性之间的互功率谱。我们发现，这样的交叉功率谱有较小的振幅相比，自功率谱的CMB失真，因为丝绸阻尼效应的温度各向异性。我们还研究了在未来的CMB实验中检测到这种信号的可能性，不仅包括绝对校准的实验，如PIXIE，而且还包括相对校准的实验，如LiteBIRD和CMBpol。
2013-10-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spectral distortion anisotropies from photon to dark photon conversions
The University of Manchester（曼彻斯特大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
研究暗光子通过共振转换在宇宙微波背景中产生谱畸变各向异性，利用频率层次框架计算功率谱，发现暗光子质量控制信号形状，混合参数决定幅度，并给出普朗克数据约束。
2026-06-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Disentangling the primordial nature of stochastic gravitational wave backgrounds with CMB spectral distortions
本研究利用CMB谱畸变与引力波的关联，通过更新的窗口函数和约束映射，区分随机引力波背景的原初或天体物理起源，并强调未来CMB光谱仪的关键作用。
2023-09-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Combining ILC and moment expansion techniques for extracting average-sky signals and CMB anisotropies
多频图加权相加法，通常称为{ \it内线性组合}（ILC），已广泛应用于宇宙微波背景（CMB）各向异性及其二次散射的测量，并在21 cm数据分析中得到了类似的应用。在这里，我们认为，并证明，ILC方法也可以适用于绝对校准的CMB实验的数据，以提取平均天空信号，除了传统的CMB各向异性。然而，简单的ILC方法的性能是有限的，但可以通过添加物理和现有经验信息告知的约束来显着改善。在最近的工作中，一个时刻的描述已被引入作为一种技术进行高精度建模的前景中存在的不可避免的平均效应。我们结合这两种方法来构建一个严格约束的形式的ILC，被称为\milc，它可以用来恢复微小的单极频谱失真信号中存在的现实前景和仪器噪声。这是第一次演示的单极和各向异性频谱失真信号的测量使用ILC和扩展的时刻的方法。我们还表明，CMB各向异性测量可以得到改善，减少前景的偏见和信号的不确定性时，使用的\milc。虽然这里我们关注CMB频谱失真，但范围扩展到21 cm的UWB信号和$B$模式分析。我们简要讨论了需要进一步研究以充分发挥该方法潜力的增强。
2020-06-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmology from weak lensing of CMB
宇宙微波背景（CMB）的弱透镜效应导致CMB各向异性的空间斑图发生畸变，CMB各向异性的统计特性成为弱非高斯场。首先总结了标量、矢量和张量扰动对CMB的弱透镜效应。然后，我们重点讨论了透镜效应对CMB统计量的影响以及偏转角及其功率谱的估计方法。最后，我们总结了最近的观测进展和未来的展望。
2014-03-14 astro-ph.CO
The Anisotropic Line Correlation Function as a Probe of Anisotropies in Galaxy Surveys
我们提出了一个各向异性的概括线关联函数（ALCF）分离和量化相位信息的大尺度结构的星系。线关联函数探测结构形成的严格非线性状态，并且由于相位信息从功率谱中消失，线关联函数提供了基于两点统计的常用技术的补充工具。此外，它独立于线性偏置以及密度场模的高斯方差，因此在某些情况下，与双谱或类似的高阶统计相比，它也可以证明是有利的。然而，对于未来的应用来说，能够解释导致星系分布各向异性的观测效应是至关重要的。基于一些数值研究，我们发现，我们的ALCF是非常适合完成这一任务，我们演示了如何的Alcock Paczynski效应和运动学红移空间扭曲原则上可以通过ALCF测量。
2015-04-15 astro-ph.CO
Improved frequency hierarchy treatment for anisotropic spectral distortions
Jodrell Bank Centre for Astrophysics, School of Physics and Astronomy, The University of Manchester（曼彻斯特大学物理与天文学学院乔德雷尔银行天体物理学中心）；Instituut-Lorentz for Theoretical Physics, Leiden University（莱顿大学洛伦兹理论物理研究所）；School of Mathematics and the Maxwell Institute for Mathematical Sciences, University of Edinburgh（爱丁堡大学数学学院麦克斯韦数学科学研究所）
改进频率层级方法以更准确处理各向异性光谱畸变，提升CMB研究的理论预测能力。
2026-08-07 astro-ph.CO hep-th
Non-Gaussianity constraints from Planck spectral distortion cross-correlations
原始非高斯性可以产生与宇宙微波背景（CMB）的大尺度温度和偏振信号相关的$μ$ -失真各向异性。因此，$μT$和$μE$相关性的测量可用于将其限制在标准CMB各向异性不直接探测的扰动波长上。在这项工作中，我们进行了第一次严格的搜索$μ$型光谱畸变各向异性与\Planck的数据，应用测试良好的约束ILC组件分离方法结合针框架。我们重建的$μ$地图从\Planck数据，我们然后与CMB各向异性，以获得限制的振幅$\fNL$的本地形式的双谱，特别是在高度压缩配置与有效波数$k_s \simeq \SI{740}{Mpc^{-1}}$和$k_L \simeq \SI{0.05}{Mpc^{-1}}$。我们提高了以前估计的约束超过一个数量级。这种增强是由于这样一个事实，即我们第一次能够通过在最终分析中仔细控制偏差和系统效应来使用完整的多极信息。我们还首次纳入了从测量的$μE$相关性，进一步收紧限制的约束。将导出的\Planck $μT$和$μE$功率谱的组合产生$|\fNL| \lesssim 6800$（95\% c.l.）在这个高度压缩的双谱上。这仅比来自单独的\LiteBIRD的预期约束弱$\simeq 3$倍。我们表明，\LiteBIRD与\Planck的组合将改善预期的未来约束$\simeq 20\%$超过单独的\LiteBIRD。这些限制可以用来约束多场暴胀模型和原始黑洞形成的情…
2022-05-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Signatures of high-redshift galactic outflows in the thermal Sunyaev Zel'dovich effect
本文构建解析框架计算 z>6 超新星驱动星系外流产生的热 SZ y 型畸变各向异性，并预测 LiteBIRD 与 Roman 等星系巡天互相关可探测该信号。
2025-01-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Planck intermediate results. XLVIII. Disentangling Galactic dust emission and cosmic infrared background anisotropies
使用普朗克2015年数据发布（PR2）温度图，我们将银河系热尘埃发射与宇宙红外背景（CIB）各向异性分离开来。为此，我们实现了一个专门定制的组件分离方法，所谓的广义针状内部线性组合（GNILC）方法，它使用空间信息（角功率谱）来解开银河系尘埃排放和CIB各向异性。我们产生显着改进的普朗克热尘埃排放的全天空地图，减少CIB污染，在353，545和857 GHz。通过减少热尘埃图的CIB污染，我们提供了更准确的估计本地尘埃温度和尘埃光谱指数在天空中减少分散，特别是在高银河系纬度以上$b = \pm 20°$。结果表明，沙尘温度为$T = (19.4 \pm 1.3)$ K，沙尘光谱指数为全天空平均的$β= 1.6 \pm 0.1$，而在高纬度地区，有21%的天空为$T = (19.4 \pm 1.5)$ K和$β= 1.6 \pm 0.2$。此外，从去除CMB的普朗克图中减去新的去除CIB的热尘埃图，可以获得银河系纬度$|b| > 20°$ 60%以上的CIB各向异性。由于GNILC图比普朗克以前的产品有了显著的改进，因此推荐用于热尘埃科学。新的CIB图可以被视为暗物质的间接示踪剂，它们被推荐用于探索透镜和大尺度结构光学测量的互相关。重建的GNILC热尘埃和CIB地图作为普朗克产品交付。
2016-08-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
A partial inventory of observational anisotropies in single-dish line-intensity mapping
线强度映射是对宇宙体积中线强度场的不完全观测，它将受到观测中引入的各种各向异性的影响。现有的文献中的CO和[C II]线强度映射的背景下，往往只预测的实空间，球平均线强度功率谱，与一些工程考虑各向异性，同时检查投影的interloper发射。我们明确考虑一个简化的图片红移空间的失真和仪器的影响，由于有限的分辨率，以及这些如何扭曲的各向同性线强度信号在真实空间中，并引入强大的明显的各向异性。结果表明，虽然由于有限的仪器分辨率的信号损失是不可避免的，测量的四极功率谱，除了四极功率谱仍然会打破参数退化中存在的四极功率谱的约束，即使没有测量的全各向异性功率谱。
2021-01-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Validating the methodology for constraining the linear growth rate from clustering anisotropies
红移空间的团簇畸变提供了在最大宇宙尺度上检验引力理论的最有力的探针之一。我们进行了系统的验证研究的国家的最先进的统计方法，目前用于约束的线性增长率从红移空间扭曲的星系两点关联函数。模拟晕目录提取的标准宇宙学框架的大型N体模拟的数值管道进行了测试。在同动尺度范围$10<r[$ \Mpch $]<55$内，我们考虑了红移空间两点关联函数的四极矩和四极矩，以及径向和横向的聚集楔。此外，我们调查的影响，红移测量误差的增长率和线性偏置测量由于在红移空间失真模型的假设。考虑色散模型和两个广泛使用的基于微扰理论的模型，我们发现，线性增长率被低估约$5-10\%$在$z<1$，而限制在更大的尺度上的分析，$r>30$ \Mpch，差异减小到$5\%$。在更高的红移，我们发现，而不是一个整体良好的协议之间的测量和模型预测。虽然这种准确性是足够好的聚类分析，在目前的红移调查，模型必须进一步改进，不引入显着的系统性RSD的限制，从下一代星系调查。红移误差的影响是退化的小尺度随机运动之一，并可以在统计分析中边缘化，不引入任何统计上显着的偏差的线性增长约束，特别是在$z\geq1$。
2020-03-25 astro-ph.CO astro-ph.IM
Cosmological constraints from the redshift dependence of the Alcock-Paczynski effect: application to the SDSS-III BOSS DR12 galaxies
我们将\cite{Li2014,Li2015}中的方法应用于BOSS DR 12星系，并从Alcock-Paczynski（AP）效应的红移依赖性中推导出宇宙学约束。观测到的星系分布的明显各向异性主要来自两个来源，由于星系特有速度的红移空间畸变（RSD）效应，以及当假设不正确的宇宙学模型将红移转换为共动距离时的几何畸变，称为AP效应。RSD效应产生的各向异性虽然很大，但在很大的红移范围内保持几乎均匀的大小，而AP效应产生的各向异性程度随着红移的变化而变化，幅度要大得多。我们将DR 12星系分成6个红移仓，测量每个仓中的2点关联函数，并评估各向异性的红移演化。我们得到了$Ω_m=0.290 \pm 0.053,\ \ w = -1.07 \pm 0.15$的约束条件，这些约束条件与目前其他宇宙学探测的约束条件，如Ia型超新星、宇宙微波背景和重子声学振荡（BAO）的约束条件具有可比性.结合这些宇宙学探测与我们的方法产生严格的限制$ Ω_m = 0.301 \pm 0.006,\ w=-1.054 \pm 0.025$。我们的方法是互补的其他大尺度结构探针，如BAO和拓扑结构。我们期望这种技术将在从大尺度结构调查中推导宇宙学约束方面发挥重要作用。
2016-09-18 astro-ph.CO
C$^3$-Cluster Clustering Cosmology I. New constraints on the cosmic growth rate at z~0.3 from redshift-space clustering anisotropies
星系团聚集中的红移空间扭曲为在宇宙学尺度上检验引力理论提供了一种新的探测器。本工作的目的是从星系团的红移-空间两点关联函数导出宇宙结构线性增长率的新约束。我们构建了一个大型光谱目录的光学选择集群从斯隆数字巡天。选定的样品由红移范围$0.1<z<0.42$的$43,743$集群，与质量估计从弱透镜校准的标度关系。我们测量了所选簇的两点关联函数的横向和径向楔形。模拟红移空间聚类各向异性，我们提供了第一个限制集群聚类的线性增长率。聚类质量用于设置样本线性偏差的先验。这代表了用星系团代替星系作为宇宙探测器的主要优点。假设一个标准的宇宙学模型与最新的宇宙微波背景约束一致，我们没有发现任何偏离广义相对论的证据。具体地说，我们得到的增长率乘以物质功率谱归一化参数$fσ_{8}=0.44\pm0.05$的值，在一个有效的红移$z=0.275$。
2021-10-11 astro-ph.CO
Anisotropies of galaxy ellipticity correlations in real and redshift space: angular dependence in linear tidal alignment model
研究星系形状的内禀排列（IA）不仅对无偏地限制宇宙学参数与引力透镜的关系，而且对提取星系聚类分析所需的宇宙学信息具有重要意义。我们推导出简单而有用的公式的各种IA统计，包括内在的椭圆率-椭圆率相关性，引力剪切-内在的椭圆率相关性，和速度-内在的椭圆率关联函数。明确给出了每个统计量的角度依赖性，即视线方向与两点的分离向量之间的角度。因此，它使我们能够分析各向异性的重子声学振荡编码的IA统计，我们可以提取最大的宇宙学信息使用的Alcock-Pacyznski和红移空间失真的影响。我们还提供了这些公式分解成E和B模式的固有椭圆。
2020-02-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
A direct method to compute the galaxy count angular correlation function including redshift-space distortions
在不久的将来，宇宙学将进入宽而深的星系巡天领域，对宇宙的大尺度结构进行高精度的三维研究。为了检验宇宙学模型并精确地确定它们的参数，很自然地要用观测参数空间（角度和红移）中表达的精确理论期望来处理数据。由数据驱动的红移壳层上的星系数涨落，可以用来建立壳层上和壳层之间的关联函数$C(θ; z_1, z_2)$，从而探测重子声学振荡、距离红移畸变以及引力透镜等相对论效应。将模型变换到数据空间通常需要角功率谱$C_\ell(z_1, z_2)$的计算，但是这看起来是人为的且低效的步骤，受到变迹问题的困扰。在这篇文章中，我们表明，这是没有必要的，并提出了一个紧凑的表达式$C(θ; z_1, z_2)$，直接包括领先的密度和红移空间扭曲的条款，从全线性理论。它可以使用基于Clenshaw-Curtis求积和Chebyshev多项式级数的快速积分方法来计算。这种新的方法来计算的相关函数没有任何Limber近似，使我们能够直接在可观察的空间中产生和讨论的关联函数的地图，是一个重要的一步解开数据从测试模型。
2017-09-08 astro-ph.CO
Broadband Alcock-Paczynski test exploiting redshift distortions
重子声学振荡（BAO）是目前公认的最大的宇宙学天体之一，通过Alcock-Paczynski效应可以测量几何距离。这意味着，一旦我们知道了到观测到的BAO的正确距离，星系各向异性关联函数$ξ(σ,π)$中重子声学峰的尖端点可以在$σ$和$π$平面上形成一个大圆（以下简称2D BAO圆），其中$σ$和$π$分别是平行和垂直于视线的星系对的间隔。该二维BAO圆在未知星系偏差和/或相干运动的变化下保持不变，而它分别相对于$D_A$和$H^{-1}$的变化横向和径向变化。因此，横向距离$D_A$和径向距离$H^{-1}$之间的比率再现了2D BAO圆的固有形状，其是由已知的谱的宽带形状给出的{ \it先验}。用改进的红移畸变理论模型精确计算了$ξ(σ,π)$的所有BAO峰。我们测试这种宽带Alcock-Paczynski方法使用BOSS-模拟目录。横向和径向的距离探测精度为几个百分点的小数误差，并观察到的相干运动与基准值准确匹配。
2014-03-05 astro-ph.CO
Disentangling modified gravity from a dark force with gravitational redshift
本文指出结合结构增长与引力透镜的标准方法无法区分修改引力与暗第五力，并提出利用平方公里阵列的引力红移测量可打破该简并，通过MCMC分析量化了区分能力。
2024-10-30 astro-ph.CO gr-qc
Clustering and redshift-space distortions in interacting dark energy cosmologies
我们在耦合暗能量（cDE）宇宙学的框架下研究宇宙大尺度结构（LSS）的空间性质。使用公共晕目录从CoDECS模拟-最大的一套N体实验，迄今为止这样的宇宙学场景-我们估计冷暗物质（CDM）晕的聚类和偏置函数，无论是在真实的和红移空间。此外，我们调查的暗能量（DE）耦合的几何和动力学红移空间扭曲的影响，量化的差异相对于协调LambdaCDM模型。在z~0处，即使为了与最新的宇宙微波背景（CMB）数据相一致而对cDE模型进行了散射归一化处理，其CDM晕的空间性质也与LambdaCDM非常相似。在较高的红移，我们发现，DE耦合产生了显着的规模依赖的抑制晕集群和偏置功能。这种效应强烈依赖于耦合强度，在尺度r<5-10 Mpc/h时不退化为σ 8。此外，我们发现，耦合DE强烈影响的线性失真参数，β，和成对的奇特的速度色散，sigma 12。虽然在这项工作中考虑的模型被认为是所有与目前可用的观测数据一致，下一代的星系调查将能够把强大的约束DE和CDM利用红移空间聚类各向异性的形状之间的耦合水平。
2012-02-21 astro-ph.CO
Constraints on interacting dark energy models from Planck 2015 and redshift-space distortion data
我们研究了暗物质和暗能量之间的唯象相互作用，并利用最新的宇宙学数据，包括普朗克2015年的宇宙微波背景辐射各向异性、Ia型超新星、重子声学振荡、哈勃常数和红移空间畸变，对这些模型进行了约束。我们发现，在暗扇区的相互作用参数作为一个能量转移从暗物质到暗能量强烈抑制了整个更新的宇宙学数据。另一方面，暗扇区之间的相互作用与能量流从暗能量到暗物质被证明与现有的宇宙学观测更好地符合。需要暗扇区之间的这种耦合来缓解重合问题。
2017-01-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Tests of the CMB temperature-redshift relation, CMB spectral distortions and why adiabatic photon production is hard
在膨胀的宇宙中，宇宙微波背景（CMB）的平均温度与TCMB~（1+z）一样依赖于红移z。绝热光子的产生（或破坏）或偏离各向同性和均匀性可能会改变这种标度，并已进行了几次观测测试。在这里，我们解释了为什么“绝热”条件是非常困难的，以建立在这些测试所针对的红移范围。因此，不是导致CMB温度的简单重新缩放，而是应该产生光谱失真，这可以使用COBE/FIRAS来约束。对于晚期光子产生的情况，温度-红移关系（TRR）的测试因此应该被重新解释为弱光谱畸变极限，直接探测光子产生过程的能量依赖性。对于非均匀宇宙学，会产生一个平均的y型扭曲，但这种类型的扭曲可以通过其他几种方式产生。在这里，我们简要讨论可能有助于解开失真信号的不同贡献的可能影响，发现这是非常具有挑战性的。我们还认为，测试的TRR，使用SZ效应的适用性有限，并为非重力变化的TRR的CMB各向异性谱应表现出额外的Y型依赖。
2014-07-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Morphological Signatures of Gravitational Evolution, Redshift-Space Distortions, and Massive Neutrinos in Large-Scale Structure
Korea Institute for Advanced Study (KIAS)（韩国高等科学研究院）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）；Department of Physics, POSTECH（浦项科技大学物理系）；Indian Institute of Astrophysics（印度天体物理研究所）
研究宇宙大尺度结构的形态特性及影响其三维物质密度场形态的物理过程，通过Quijote N-body模拟探讨引力演化、红移空间扭曲和大质量中微子自由流对结构形态的影响。
2026-03-20 astro-ph.CO
Spectro-spatial evolution of the CMB I: discretisation of the thermalisation Green's function
宇宙微波背景（CMB）的光谱畸变已被公认为是早期宇宙的一个重要的未来探测。现有的理论研究主要集中在描述的演变和创建的平均扭曲，忽略了空间扰动等离子体。选择这一方法的主要原因之一是，要处理光子场在原始宇宙深处的光谱-空间演化，需要解决畸变信号的辐射转移问题，这在计算上是一个挑战。在这里，我们提供了解决这个问题的第一个关键步骤，制定一个新的光谱离散化的基本平均热化格林函数。我们的方法允许我们将高维偏微分方程系统（~ 1，000 - 10，000个方程）转换为一组低得多的维（~10个方程）的常微分方程。我们展示了该方法的精度，并强调了它如何在未来进一步改进。我们还阐明了可观察到的光谱失真参数（例如，mu和y）到我们在频率离散化中使用的计算谱基。这揭示了如何在未来的CMB分析中解释几个基础依赖的模糊性。即使不精确，新的格林函数离散化可以用来制定一个广义的光子玻尔兹曼层次，然后可以解决的方法是熟悉的理论研究的CMB温度和偏振各向异性。我们将在一系列配套论文中开展这一计划，从而为未来的CMB成像仪和光谱仪开辟全面光谱空间探索的道路。
2022-10-17 astro-ph.CO
Redshift-space distortions of galaxies, clusters and AGN: testing how the accuracy of growth rate measurements depends on scales and sample selections
宇宙奇速度引起的红移空间成团各向异性为在大尺度上检验引力理论提供了有力的探针。然而，为了提取无偏的物理约束，聚类模式必须精确建模，考虑到小尺度下非线性动力学的影响，并适当描述所选宇宙示踪剂和底层暗物质场之间的联系。我们使用一个大型的流体动力学模拟研究如何的线性增长率，$f$，模型的不确定性所造成的系统误差，取决于样本的选择和共动尺度。具体地说，我们测量了从Magneticum模拟中提取的星系、星系团和活动星系核的模拟样本的红移-空间两点关联函数，在红移范围为0.2 < z < 2，并采用不同的样本选择。我们估计$fσ_8$通过建模的两个方向和完整的二维各向异性聚类，使用分散模型。我们发现，系统误差$fσ_8$显着依赖于考虑的尺度范围内的配合。如果后者保持固定，误差取决于红移和样本选择，由于尺度依赖的非线性影响，如果没有正确的建模。另一方面，我们表明，它是可能得到无偏约束$fσ_8$提供的分析是限制在一个适当的范围内的尺度，这取决于非平凡的性质的样品。这可能会对多个示踪剂分析产生强烈影响，并且当组合在不同红移处选择的目录时。
2017-03-26 astro-ph.CO
Baryon Acoustic Oscillations in 2D II: Redshift-space halo clustering in N-body simulations
我们从宇宙学N体模拟中测量了红移空间中的晕功率谱，并对红移畸变的解析模型进行了检验，特别是对重子声学振荡（BAO）的尺度进行了检验.值得注意的是，在红移空间中测量的晕功率谱表现出大规模的增强幅度相对于实空间集群，效果变得显着的大规模或高度偏置晕样品。这些发现不能简单地用文献中经常使用的所谓流模型来解释。相比之下，在前一篇论文中开发的物理动机微扰理论模型很好地再现了晕的功率谱，并且结合简单的线性尺度依赖偏差的模型可以准确地表征晕在二维中的聚类各向异性，即，视线及其垂直方向。结果突出了密度场和速度场之间的非线性耦合的重要性，这与红移畸变的两种竞争效应有关，即，凯撒和上帝之指的影响，并适当考虑这种影响将是重要的，在两个维度上准确地描述BAO。
2011-06-22 astro-ph.CO
The non-thermal secondary CMB anisotropies from a cosmic distribution of radio galaxy lobes
目前和即将到来的高角分辨率和多频实验，以及准备探索丰富的景观二次CMB各向异性。在这种情况下，我们计算的第一次，CMB波动的功率谱从宇宙学分布的巨型射电星系的演变叶。我们还明确考虑了非热电子分布，这对CMB角功率谱的推断具有重要意义。我们计算平均全局非热y失真，\ynt。对于观测上合理分布的喷流光度范围内的$10^{45}-10^{47}$ ergs $^{-1}$，我们发现\ynt是小于$10^{-5}$，因此没有违反COBE的限制，如前所述。使用非热SZ的独特的光谱依赖性，我们表明，\ynt的检测可以在$\gtrsim 5σ$的水平，从未来的PIXIE样的实验，我们准确地理解前景。射电瓣的总非热SZ功率谱$C^{NT}_\ell$在$\ell \sim 3000$处达到峰值，其幅度为星系团热SZ功率谱的$\sim 1\%$。一个检测的$C^{NT}_\ell$，与PIXIE样的灵敏度实验，可以导致$\sim 5σ$约束喷流光度的质量依赖性与约束变得，至少，十倍更好的建议更雄心勃勃的CMB-HD调查。这将进一步导致对中心黑洞质量与宿主晕质量标度关系的最严格约束。
2022-11-04 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Beyond boundaries of redshift surveys: assessing mass fluctuations on "super-survey" scales
观测到的密度场在红移空间中直接受到径向运动的影响，这些径向运动是由给定星系红移巡天所占据的体积之外的质量波动产生的。这些运动引入了红移空间的各向异性，这些各向异性在距离巡天中心更远的地方更加明显，从而为超级巡天尺度上的质量波动的性质提供了线索。此外，我们注意到，来自红移空间扭曲的增长因子的所有估计的基础上的关系，明确假设的速度场产生的质量波动内的调查体积。这可能会导致这些估计数的不确定性，其数量级为百分之几。
2013-12-15 astro-ph.CO
KiDS-Legacy: Constraints on Horndeski gravity from weak lensing combined with galaxy clustering and cosmic microwave background anisotropies
Ruhr University Bochum（鲁尔大学波鸿分校）；Argelander-Institut für Astronomie, Universität Bonn（波恩大学阿根兰德天文研究所）；Roma Tre University（罗马第三大学）；University College London（伦敦大学学院）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Imperial College London（帝国理工学院）；Royal Holloway, University of London（伦敦大学皇家霍洛威学院）
本文结合KiDS-Legacy数据与DESI、eBOSS和Planck数据，研究Horndeski引力模型，发现宇宙透镜约束显著，结构增长参数S8与ΛCDM一致，但引力修正参数偏离广义相对论。
2026-03-24 astro-ph.CO
The late-time heating Green's function and improvements to distortion frequency hierarchy treatment
本文改进频率层级处理方法，通过重新定义μ谱形状并纳入双康普顿和轫致辐射效应，减少畸变建模失配，为各向异性谱畸变的精细模拟开辟新路径。
2025-01-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A new probe of Axion-Like Particles: CMB polarization distortions due to cluster magnetic fields
我们建议利用即将开展的宇宙微波背景辐射（CMB）地基实验来探测星系团中类轴子粒子（ALP）与磁场相互作用的信号。在星系团磁场存在下，CMB光子和ALP之间的转换会导致星系团周围CMB的偏振光谱畸变。信号的强度取决于星系团的红移，并将表现出一个独特的空间轮廓周围取决于电子密度和磁场的结构。该失真产生与其他已知的频谱失真（如$y$型和$μ$型）不同的形状，因此可与多频CMB观测分离。该频谱接近于运动学Sunyaev-Zeldovich（kSZ）信号，但可以使用偏振信息与其分离。对于未来的地面CMB实验，如西蒙斯天文台和CMB-S4，我们估计在前景污染，仪器噪声和CMB各向异性的存在下，该信号的可测量性。这种新的途径可以探测ALP质量范围从$10^{-13}$ eV到$10^{-12}$ eV的光子-ALP耦合，其精度比CMB-S4的现有边界高两个数量级。
2020-02-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Measuring ISW with next-generation radio surveys
CMB温度各向异性中的后期积分Sachs-Wolfe（ISW）信号是暗能量的重要探测信号，可以通过与大尺度结构观测的互相关来探测。由于其巨大的天空面积，无线电测量非常适合ISW探测。我们表明，21厘米强度映射和无线电连续统调查与SKA在第1阶段承诺$\sim5σ$检测，如果我们使用层析成像，与类似的预测前EMU调查。在SKA第2阶段，21厘米星系红移巡天和连续巡天可以提供一个$\sim6σ$探测。我们对无线电测量的分析旨在大尺度上的理论准确性。首先，我们包括所有的无线电调查从观察过去的光锥：红移空间失真和透镜放大率可以有一个显着的影响ISW的信噪比，而多普勒和其他相对论失真是不显着的。其次，我们使用的全部信息，在可观测的星系角功率谱$C_\ell(z,z')$，通过避免林伯近似和包括所有的交叉相关的红移箱之间的协方差。如果没有这些交叉箱相关性，ISW信噪比会有偏差。
2019-02-13 astro-ph.CO
Relativistic distortions in galaxy density-ellipticity correlations: gravitational redshift and peculiar velocity effects
本文建立星系位置与内禀形状GI关联的相对论解析模型，揭示多普勒与引力红移产生可探测的非零偶极信号，并通过协方差和信噪比分析论证其未来巡天观测价值。
2023-08-15 astro-ph.CO gr-qc
Joint Geometric and Dynamical Constraints on Cosmology from Anisotropies in Galaxy Intrinsic-Alignment Correlations
Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA)（中央研究院天文及天文物理研究所）；Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（卡弗里宇宙物理学起源研究所（世界顶级学术研究中心）、东京大学宇宙射线研究所）
该研究利用BOSS与DESI Legacy数据，通过星系本征对齐的各向异性关联，联合约束宇宙学参数，降低了相关参数的不确定性，为光谱宇宙学提供了新的信息源。
2026-08-10 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
