Unveiling the nature of dark matter with high redshift 21 cm line experiments
对中性氢的红移21厘米谱线的观测将为早期宇宙打开一扇新的窗口。通过影响星系际介质（IGM）的热和电离历史，湮灭的暗物质（DM）可以在21厘米的信号中留下可检测的印记。建立在公开可用的21厘米FAST代码，我们计算21厘米的信号为10 GeV的WIMP DM候选人。DM湮灭最显著的作用是比天体物理学的X射线源更早、更均匀地加热IGM。这在大尺度星系的红移演化中留下了几个明确的定性特征。（$k\approx0.1$ Mpc $^{-1}$）21 cm功率振幅：（i）与IGM加热相关的局部最大值（峰值）可能低于其他最大值;（ii）加热峰值可能发生在IGM相对于宇宙微波背景（CMB）发射时;（iii）对应于IGM温度与CMB温度相当的时期，可能存在功率的急剧下降（全局最小值）。这些特征对天体物理学的不确定性是稳健的，并且将很容易被第二代干涉仪检测到。我们还简要地表明，衰变的温暖暗物质加热IGM的作用可以忽略不计。
2014-11-19 astro-ph.CO astro-ph.HE
Seeking Dark Signals in Oscillating Redshifts: Exploring Geometric Scalar Field Dark Matter
我们详细介绍了一个新的理论预测，标量场暗物质的几何扭转模型可能会导致振荡，在容易探测的时间尺度上，在不同的红移尺度（大于或小于z ~ 0.1）的性质不同的行为的天文源的宇宙学红移的时间演化。我们提出了一个分析现存的光谱数据从澳大利亚暗能量调查（OzDES），以评估是否存在这样的信号在广泛的宇宙学来源和基线红移的六年时间尺度上的OzDES。虽然一个简单的傅立叶分析的红移变化微弱地识别出一些候选频率，因此未来的宇宙学数据集的进一步研究可能是必要的，我们还没有发现令人信服的经验证据，在这个数据集中考虑的理论，把它的自由参数暂时限制。
2023-02-17 astro-ph.CO gr-qc
Exploring the Self Interacting Dark Matter Properties From Low Redshift Observations
小尺度观测表明，暗物质可能是自相互作用的。本文用动论方法计算了自相互作用暗物质（SIDM）流体的剪切粘度（$η$）和体粘滞系数（$ζ$）。此外，利用KSS约束的$η/\mathfrak{s}$，我们得到了一个新的上限的暗物质自相互作用截面的比例，它的质量，$ σ/m $。然后，使用$ σ/m $约束，我们表明，KSS绑定只允许sub-GeV质量的SIDM粒子。进一步，在假设$η$和$ζ$满足幂律形式的条件下，我们研究了它在低红移观测下的演化.我们发现，在大的红移，SIDM粘度是小的，但在小的红移，它变得足够大，并有助于显着的宇宙耗散。因此，粘性SIDM可以解释低红移观测，也符合标准的宇宙学预测。
2020-02-26 astro-ph.CO
Redshift drift as a model independent probe of dark energy
众所周知，在传统的Friedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker（FLRW）宇宙模型中，正的红移漂移是暗能量的标志。在这里，我们表明-没有对宇宙的度量张量的假设-红移漂移是一个有前途的直接探测违反广义相对论的理论内的强能量条件。
2021-02-07 astro-ph.CO gr-qc
Finding high-redshift dark stars with the James Webb Space Telescope
宇宙历史上的第一批恒星很可能形成于z=10-50的10^5-10^6兆太阳冷暗物质晕的密集中心区域。暗物质粒子在这些环境中的湮灭可能会导致所谓的暗恒星的形成，据预测，这些暗恒星比传统的第三星族恒星更冷，更大，质量更大，寿命可能更长。在这里，我们调查的前景检测高红移暗星与即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）。我们发现z>6的暗星本质上太暗，无法被JWST探测到。然而，通过利用前景星系团作为引力望远镜，某些种类的冷（Teff < 30000 K）暗星应该可以达到红移z=10。如果暗恒星的寿命足够长，许多这样的物体也可能聚集在第一个星系内。我们证明，这可能会引起特殊的功能，在综合光谱的星系在高红移，提供暗恒星构成至少1%的总恒星质量在这样的对象。
2010-06-23 astro-ph.CO
Constraints of Dark Energy at High Redshift
从当前和模拟未来观测数据中得到了高红移下的暗能量约束。结果表明，目前的观测数据对红移z=0.4以上的DE的约束很差，而模拟未来2298 Ia型超新星的观测数据对DE的约束只作了很小的改进。我们详细分析了为什么随着红移的增加，DE的约束迅速减少。然后，我们试图改善DE在高红移的限制。结果表明，最有效的方法是改善观测值的误差。
2014-08-24 astro-ph.CO gr-qc
Limits on decaying dark energy density models from the CMB temperature-redshift relation
暗能量的本质至今仍是一个谜，人们提出了几种模型来解释它，本文考虑Lima（J. Lima，Phys.Rev.D54，2571（1996））提出的一个暗能量衰变为光子和粒子的唯象模型。他研究了衰减的暗能量模型的热力学方面，特别是在连续的光子创造和/或中断的情况下。按照他的方法，我们推导出一个温度红移关系的CMB依赖于有效状态方程$w_{eff}$和“绝热指数”$γ$。比较我们的关系作为红移的函数的CMB温度的数据从Sunyaev-Zel'dovich观测和在更高的红移从类星体的吸收线光谱，我们发现$w_{eff}=-0.97 \pm 0.034$，采用绝热指数$γ=4/3$，在很好的协议与目前的估计和仍然兼容$w_{eff}=-1$，这意味着暗能量内容是恒定的时间。
2010-07-14 astro-ph.CO
Probing dark energy with redshift-drift
未来的红移漂移测量（也称为Sandage-Loeb信号）将是探测所谓的“红移沙漠”的关键，从而为宇宙学研究提供新的工具。在本文中，我们量化的能力，未来的测量Sandage-Loeb信号的CODEX样光谱仪约束动力学暗能量的唯象参数化，特别是通过获得$w_0$和$w_a$的约束。我们还证明，如果与CMB数据一起使用，Sandage-Loeb测量将能够打破膨胀参数之间的简并性，从而大大改善宇宙学约束。
2012-11-19 astro-ph.CO
Magnification as a Probe of Dark Matter Halos at high redshift
我们提出了一种新的方法来测量星系群和星系团的质量分布和形状，它使用遥远的背景星系的透镜放大。透镜放大的主要优点是，与透镜剪切不同，它只依赖于精确的光度红移，而不是星系的形状，因此可以研究未解析源星系的暗物质分布。我们提出了一个可行性研究，使用一个真正的人口z > 2.5莱曼Break星系作为源星系，并在那里，类似于星系星系透镜，前景透镜堆叠，以增加信号噪声比。我们发现，引力透镜作为探测高红移处暗物质晕的探测器，存在一个有趣的新观测窗口，它不需要测量星系的形状。
2010-04-21 astro-ph.CO
Constraints on dark energy from the lookback time versus redshift test
我们使用来自星系团的回望时间与红移数据（Capozziello等人，2004）和被动进化的星系（Simon等人，2005），并应用一个基于WMAP测量的宇宙总年龄的bavelet先验，以约束暗能量宇宙学模型参数。目前的回顾时间数据提供了有趣的和适度的限制性约束宇宙学参数。当与当前重子声学峰值和Ia型超新星视星等与红移数据结合使用时，回看时间数据收紧了对参数的约束，并有利于非相对论物质能量密度的较小值。
2010-08-06 astro-ph.CO
Beyond $Λ$CDM with Low and High Redshift Data: Implications for Dark Energy
在假设宇宙在高红移（z \sim 4及更高）时符合LCDM模型的前提下，我们重新分析了低红移宇宙学数据，重建了哈勃参数随红移的变化.这使我们能够解决H_0和其他紧张关系之间的低z观测和高z普朗克测量CMB。从重建的H（z），我们计算的能量密度的“暗能量“部门的宇宙作为红移的函数，而不假设一个特定的模型暗能量。我们发现，在一定的红移范围内，暗能量密度存在一个极小值，在这个极小值处，暗能量的值为负值。这种行为可以用负的宇宙学常数加上不断演化的暗能量来描述。我们讨论了这种情况下可能的理论和观测影响。
2020-02-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraining decaying dark energy density models with the CMB temperature-redshift relation
讨论了密度标度为$ρ_x \propto (1+z)^{m}$的变暗能量模型的热力学和动力学性质，z为红移。这些模型导致物质和辐射的产生/破坏，这影响了宇宙中物质和辐射成分的宇宙演化。特别是，我们已经研究了辐射的温度红移关系，这已被限制使用最近收集的宇宙微波背景（CMB）温度测量高达$z \sim 3$。我们发现，在不确定性，该模型是无法区分的宇宙学常数，不交换任何粒子与其他组件。未来的观测，特别是在大红移的CMB温度的测量，将允许给出更坚实的边界上的有效状态方程参数$w_{eff}$的这种类型的暗能量模型。
2012-02-10 astro-ph.CO
Dark matter and Modified Newtonian Dynamics in a sample of high-redshift galaxy clusters observed with Chandra
本文比较了用修正牛顿动力学（MOND）和标准牛顿引力理论对Chandra观测到的38个高红移星系团的引力质量的测量结果。我们的分析证实了先前的发现，MOND不能解释重子质量和总质量之间的差异推断流体静力平衡的假设。我们还发现用MOND方法计算的$r_{2500}$的重子分数与用Wilkinson微波各向异性探测器（WMAP）测量的$Ω_{B}/Ω_{M}$的重子分数是一致的
2009-07-14 astro-ph.CO
High Redshift Standard Candles: Predicted Cosmological Constraints
我们调查是否未来的测量高红移标准蜡烛（HzSC）将是一个强大的探测暗能量，相比其他类型的计划暗能量测量。活动星系核和伽马射线暴都被认为是可能的HzSC候选者。由于它们的高亮度，它们可用于探测宇宙膨胀历史中未探索的区域。来自这些区域的信息可以帮助限制暗能量的属性，特别是它是否随时间变化。我们考虑线性和分段参数化的暗能量状态方程，$w(z)$，并评估最佳的红移分布高红移标准烛光调查可以采取约束这些模型。暗能量状态方程$w(z)$的形式越普遍，高红移标准烛光就越有用。对于线性参数化的$w(z)$，HzSC只给计划的超新星和重子声学振荡测量小的改进;一个广泛的红移范围与许多低红移点是最佳的约束这个线性模型。然而，为了限制一般的、因此可能更具信息性的$w(z)$形式，具有许多HzSC可以显著改善对暗能量性质的限制。
2014-06-04 astro-ph.CO
Current lookback time-redshift bounds on dark energy
我们调查观测约束暗能量模型从回望时间（LT）的估计分布在红移间隔$0.11 \leq z \leq 1.84$的32个老被动星系。为了建立我们的LT样本，我们将这32个天体的年龄测量与从当前CMB数据中获得的宇宙总年龄估计相结合。我们表明，LT数据可能提供的宇宙学参数的准确性竞争Ia型超新星方法的界限。为了打破可能的模型参数之间的简并，我们还讨论了边界时，我们的回望时间与红移的样本相结合，与最近的测量重子声振荡峰和推导出的宇宙年龄从当前的CMB测量。
2009-06-12 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
The observational signatures of high-redshift dark stars
小晕中心暗物质粒子的湮灭可能导致所谓的暗星的形成，暗星比传统的第三族恒星更冷，更大，更大，可能更长寿。在这里，我们调查的前景检测高红移暗星与现有的和即将到来的望远镜。我们发现，质量低于~ 1 e3 Msolar的个别暗星本质上太暗了，即使是即将到来的詹姆斯韦伯太空望远镜（JWST）。然而，通过利用前景星系团作为引力望远镜，某些种类的暗星应该在JWST的z=10范围内。如果更多的大质量暗星能够形成，即使在没有透镜的情况下，它们也可能被JWST探测到。事实上，最近提出的一些超大质量（~ 1 e7 Msolar）暗星在z=10时足够明亮，即使用现有的设施也可以探测到，如哈勃太空望远镜和地面上的8-10米望远镜。最后，我们认为，由于最热的暗恒星（Teff > 30000 K）可以产生自己的HII区，他们可能会大大亮于恒星大气光谱的基础上估计会建议。
2011-01-14 astro-ph.CO
The critical dark matter halo mass for Population III star formation: dependence on Lyman-Werner radiation, baryon-dark matter streaming velocity, and redshift
第三星族恒星的临界暗物质晕质量（$M_{\rm crit}$）可以定义为典型的最小晕质量，它包含了第一颗恒星形成所需的足够冷的致密气体。Lyman-Werner（UV）辐射的存在，可以离解分子氢，以及重子-暗物质流动速度都通过增加$M_{\rm crit}$来延迟Pop III星的形成。在这项工作中，我们约束$M_{\rm crit}$作为莱曼-维尔纳通量（包括自屏蔽），重子-暗物质流，和红移的函数使用宇宙学模拟与大样本的晕，利用自适应网格细化（AMR）代码ENZO。我们提供了一个适合的$M_{\rm crit}$作为这些量的函数，我们希望是特别有用的早期星系形成的半解析模型。此外，我们发现：（i）在没有辐射或流的情况下，测得的$M_{\rm crit}$的红移依赖性是$(1+z)^{-1.58}$，与恒定维里温度一致;（ii）增加紫外背景会增加$M_{\rm crit}$，同时使红移依赖性变陡，直至$(1+z)^{-5.7}$ ;（iii）重子-暗物质流增强了$M_{\rm crit}$，但使对红移的依赖性变平;（iv）这两种效应的结合并不是简单的倍增。
2020-10-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Solving the Hubble tension at intermediate redshifts with dynamical dark energy
本文提出在中等红移处通过引入依赖红移的系统效应使光度距离与角直径距离一致，并用动力学暗能量修正膨胀历史，从而解决哈勃张力。
2023-11-28 astro-ph.CO
Dark stars: structure, evolution and impacts upon the high-redshift Universe
最引人注目和流行的暗物质模型预测，它应该在恒星核心聚集和湮灭。湮灭对总能量收支有很大贡献的恒星看起来与我们熟悉的恒星非常不同。在这里，我解释了一般的特点修改的恒星的暗物质湮灭的帮助下，一系列的网格的“暗”恒星演化模型，并描述了公共代码与它们的计算。我继续讨论暗恒星对高红移宇宙的可能影响，包括再电离的历史。这里重现的初步再电离计算是基于暗恒星大气层和暗恒星所属的恒星星族的专用模型。
2011-02-13 astro-ph.CO hep-ph
Redshift space distortions in the presence of non-minimally coupled dark matter
在本文中，我们充分研究宇宙学的情况下，暗物质是非最小耦合到一个额外的标量自由度。这种相互作用是通过变换后的引力度规中的共形项和非形式项来实现的。考虑到线性微扰理论，我们表明，暗物质的增长率不同于非耦合的情况下，著名的凯泽公式进行修改。因此，红移空间畸变测量不再是总物质线性增长率的直接探测器，因为畸变因子有一个额外的耦合依赖项。我们研究了三个宇宙学模型，两个共形和一个非正式耦合的耦合的效果，并预测耦合的约束，和其他宇宙学参数，从未来的星系调查。
2019-08-20 astro-ph.CO
The Mass-Concentration-Redshift Relation of Cold and Warm Dark Matter Halos
我们利用一套宇宙学模拟来研究暗物质晕的质量-浓度-红移关系$c({\rm M},z)$。我们的模拟包括标准的$Λ$ -冷暗物质（CDM）模型，以及与热暖暗物质（WDM）方案一致的截断功率谱的额外运行。我们发现，CDM和WDM晕的质量分布是自相似的，以及近似的Einasto配置文件。CDM晕的$c({\rm M},z)$关系是单调的：在红移不变的情况下，浓度随维里质量的增加而减小;在红移不变的情况下，浓度随维里质量的增加而减小。CDM晕的质量吸积历史（MAH）也是无标度的，可以用来直接推断浓度。这些结果并不适用于WDM晕：他们的MAH不是无标度的，因为功率谱抑制所施加的特征尺度。此外，WDM $c({\rm M},z)$关系是非单调的：浓度在截断尺度决定的质量尺度处达到峰值，并在更高和更低的质量处降低。我们表明，组装历史的晕仍然可以用来推断其浓度，只要被认为是其祖先的总质量（“崩溃的质量历史”; CMH），而不仅仅是它的主要祖先。这利用CMH的无标度性质，导出一个简单的标度，再现质量浓度红移关系的CDM和WDM晕的质量和红移的巨大范围内。因此，我们的模型提供了一个强大的帐户的质量，红移，宇宙学和功率谱依赖的暗物质晕浓度。
2016-05-10 astro-ph.CO
Discerning Dark Energy Models with High-Redshift Standard Candles
在Ia型超新星成功地将宇宙学限制在较低的红移$(z\lesssim2)$之后，人们一直在努力确定是否可以在较高的红移处找到类似的有用的标准烛光。{In本工作确定了恒定暗能量$Λ$ CDM宇宙学和暗能量状态方程$(z\gtrsim2)$是高红移标准烛光的红移函数的宇宙学之间可能存在的最大幅度差异。我们讨论了一些流行的参数化的$w(z)$与两个自由参数，$w_z$ CDM宇宙学，包括Chevallier-Polarski-Linder及其推广，$n$ CPL，以及Jassal-Bagla-Padmanabhan参数化。对于这些参数化，我们计算并找到$Δμ$的极值，$w_z$ CDM宇宙学和基准$Λ$ CDM宇宙学的距离模之间的差异作为红移的函数，给出68\%的似然约束的参数$P=(Ω_{m,0}, w_0, w_a)$。参数的约束使用宇宙微波背景，重子声学振荡，Ia型超新星的数据，使用CosmoMC。我们发现，没有一个测试的宇宙学可以偏离超过0.05兆，从基准$Λ$ CDM宇宙学在高红移，这意味着高红移标准蜡烛将不会帮助辨别之间的$w_z$ CDM宇宙学和基准$Λ$ CDM宇宙学。相反，这意味着如果发现高红移标准烛光与高红移下的$Λ$ CDM不一致，那么这不仅对$Λ$ CDM而且对整个$w_z$ CDM宇宙学家族都是一个问题。
2017-06-26 astro-ph.CO
Bounds on WIMP dark matter from galaxy clusters at low redshift
引力示踪信号与电磁信号之间的互相关角功率谱的研究可以成为约束暗物质微观性质的有力工具。在这项工作中，我们关联\Fermi \弥漫\g射线地图与目录的星系团。为了强调DM信号的敏感性，我们选择了低红移$0<z<0.2$和大晕质量$M_{500}>10^{13}M_\odot$的星系团。分析是在不同的波段，包括红外，光学和X射线的四个目录。未发现DM信号的证据。另一方面，我们推导出了竞争边界：在95 C. L.对于DM质量低于20 GeV和在$τ^+-τ^-$通道中湮灭。
2019-07-16 astro-ph.CO
Global signal in the redshifted hydrogen 21-cm line from the Dark Ages and Cosmic Dawn: Dependence on the nature of dark matter and modeling of first light
本文研究黑暗时代与宇宙黎明时期红移21厘米线全局信号对暗物质自湮灭/衰变参数及第一批源光谱能量分布的敏感性，指出需结合十米和米波段兼容观测才能约束暗物质与第一缕光模型。
2025-04-10 astro-ph.CO
Cosmic Voids in Evolving Dark Sector Cosmologies: the High Redshift Universe
我们比较了标准宇宙学模型和两种不同的宇宙学模型下形成的空洞的演化。这两个模型是一个精粹模型（$ϕ$ CDM）和一个耦合的暗物质-暗能量（CDE）模型，这两个模型都有演化和相互作用的暗扇区。从$N$体绝热流体动力学模拟这些模型，我们测量的统计数据和量化的红移范围内的$z=1.5-12$的空洞的属性：这些包括他们的人口规模，体积，形状和平均密度。我们发现，后者的属性有潜力作为宇宙学的探针，特别是暗能量，平均空隙密度之间存在显着差异的替代模型和标准模型。我们假设，这种签名产生于一个增加的疏散率的颗粒出空隙，或更早开始空疏散，在替代模型作为一个直接后果的动态标量场，这也导致了更大的空隙合并率。此外，两种替代模型之间的差异可能是由于暗扇区耦合产生的拖曳力，作用于我们耦合模型中的暗物质粒子。
2018-07-09 astro-ph.CO
Redshift-space distortion from dynamical dark energy with time-dependent Lagrangian perturbation theory
我们应用拉格朗日微扰理论与时间相关的增长函数在第二和第三阶微扰的目的是模拟动力学暗能量的红移空间扭曲的影响。我们的基准星系红移调查是仿照即将到来的SKA和DESI红移调查。我们包括普朗克CMB先验和线性偏置参数的20\%的不确定性，结合未知的仪器噪声。边缘化后的结果表明，对密度参数的约束可能优于$\sim$ 1，而对$w_0$和$w_{\rm a}$的约束可能分别优于$\sim 5\%$和$\sim 60\%$，这与以前的工作一致.然而，包含时间相关的增长函数将改变非线性功率谱多达$\sim$ 10\%。随着精度的提高，包含时间相关的增长函数变得至关重要。
2018-10-28 astro-ph.CO
Virialization of high redshift dark matter haloes
我们提出了一个研究结果的维里态的高红移暗物质晕的N体模拟。我们发现，大多数的崩溃，束缚晕在我们的研究（$z=15-6$）中的任何红移切片没有维里化，并有多余的动能。在这样的红移下，合并仍然很猖獗，而且这些晕不能严格地被当作孤立系。为了评估这种多余的动能是否来自环境，我们在维里方程中明确地包括了表面压力项，并放松了晕边界处密度为零的假设。在包含表面项后，我们发现晕更接近于维里化，然而，它们仍然有一些多余的动能。我们报告的维里比的趋势，包括额外的表面项与三个关键的晕属性：自旋，环境和浓度。我们发现，更接近邻居的晕离开更多的维里化，以及更大的自旋参数的晕。我们的结论是，除了在最低的质量（$M < 10^6 \Msun$），暗物质晕在高红移不完全维里化。这一发现对于在这些高红移下的星系形成具有有趣的意义，因为多余的动能将影响随后的重子坍缩以及第一个盘和/或重子结构的形成。
2011-06-03 astro-ph.CO
Viscous Self Interacting Dark Matter Cosmology For Small Redshift
宇宙学模型中暗物质的粘性可能导致加速膨胀，当这种效应足够大时，它可以解释暗能量。在本工作中，我们将粘性的起源归结为暗物质的自相互作用，研究了小红移$(0\leq z\leq2.5)$下的粘性宇宙学。假设星系团的尺度被维里化，并通过模拟速度梯度的幂律行为，我们计算哈勃膨胀率，$H(z)$和减速参数，$q(z)$。然后，我们进行$χ^{2}$分析，以估计最佳拟合模型参数。通过使用最佳拟合值，我们解释了宇宙计时器和Ia型超新星的数据。我们的结论是，如果耗散效应只在宇宙演化的后期才变得突出，并且在更高的红移处较小，我们可以解释观测数据，而不需要任何暗能量成分。我们的分析是独立于任何特定的自相互作用的暗物质模型。
2018-10-27 astro-ph.CO hep-ph
Spherical collapse and cluster number counts in dark energy models disformally coupled to dark matter
我们研究了暗能量和暗物质之间的非形式耦合对球形坍缩的预测及其在星系团数计数中的特征的影响。我们发现在高红移时，特别是在物质支配时期，非形式耦合对球坍缩没有显著影响。然而，在较低的红移，外推的线性密度对比度接近红移$z \lesssim 1$和超密度在维里化崩溃可以强烈抑制之间的非正式耦合暗能量和暗物质。我们还发现非形式耦合与共形耦合对团簇数计数有不同的影响，非形式耦合可以强烈地抑制$z > 0.1$处预测的团簇数，而增加$z < 0.05$处的团簇数.利用eROSITA观测的规范，我们发现暗能量和暗物质之间的非形式耦合可以被团簇数紧密地约束。
2018-07-04 astro-ph.CO
Early Dark Energy at High Redshifts: Status and Perspectives
早期的暗能量模型在高红移时对暗能量密度的贡献是不可忽略的，它影响着宇宙结构的生长，并可能留下不同于标准宇宙学常数冷暗物质（$Λ$ CDM）模型的可观测特征。在本文中，我们提出了更新的约束早期暗能量使用几何和动力学探针。根据WMAP五年观测数据、重子声学振荡和Ia型超新星光度距离，我们得到了最后一个散射面（lss）$Ω_{\rm EDE}(z_{\rm lss})<2.3\times10^{-2}$（95% C. L.）处的暗能量密度上限。当我们包括更高的红移观测探测，如测量的线性增长因子，伽马射线暴（GRB）和莱曼- $α$森林（\lya），这一限制显着改善，成为$Ω_{\rm EDE}(z_{\rm lss})<1.4\times10^{-3}$（95% C.L.）。此外，我们发现，未来的测量，基于Alcock-Paczyrobski测试使用的21厘米中性氢线，伽玛暴和\lya森林，可以约束的行为的暗能量组件和区分早期的暗能量模型和纯$Λ$ CDM之间的高置信水平。在这种情况下，当与当前约束相比时，对最后散射表面处的早期暗能量的量的约束提高了十倍。我们还讨论了参数$γ$，增长率指数，它描述了在标准和修改后的重力模型的结构的增长的影响。
2009-04-01 astro-ph.CO
Testing dark energy using pairs of galaxies in redshift space
成对星系与视线之间的夹角分布，在真实空间中是均匀的，但由于它们的特殊运动而扭曲，并被提议作为宇宙膨胀的探测器。我们测试这个想法使用N体模拟的结构形成在一个冷的暗物质宇宙的宇宙学常数和两个不同的宇宙学与不同的暗能量模型。我们发现角分布的畸变对暗能量的性质很敏感。然而，第一次，我们的模拟也揭示了在以前的工作中被忽视的红移和宇宙学的分布的归一化的依赖性。这引入了系统学，严重限制了原始方法的实用性。在模拟的指导下，我们设计了一种新的、改进的暗能量性质的测试。我们证明，这种测试不需要背景宇宙学的先验知识，它甚至可以区分模型，具有相同的重子声学振荡和暗物质晕质量函数。我们的技术可以应用于完成的BOSS星系红移调查，以限制宇宙的膨胀历史优于2%。该方法还将产生不同的信号，暗能量和修改后的引力宇宙学，即使他们有相同的膨胀历史，通过不同的奇特的速度在这些情况下诱导。
2011-11-30 astro-ph.CO
Dark Cosmology: Investigating Dark Matter & Exotic Physics in the Dark Ages using the Redshifted 21-cm Global Spectrum
由红移21厘米信号探测到的黑暗时代是对标准LCDM宇宙学模型进行新的严格检验的理想时期。与该模型的分歧将表明新的物理学，如暗物质衰变（加热）或重子冷却超出了宇宙绝热膨胀的预期。在早期宇宙中，大多数重子物质都是以中性氢（HI）的形式存在，可以通过其基态的自旋翻转跃迁来检测。对红移21厘米光谱的测量映射了HI气体从黑暗时代到宇宙黎明直到再电离时代（EoR）的历史。探测全球EoR信号的实验（EDGES）最近报道了一个78 MHz的吸收谷（红移z为17），与宇宙黎明的预期频率相似，但比标准宇宙学和HI绝热冷却所认为的可能深度深3倍。重子和带有类似电子质量的轻微带电的暗物质粒子之间的相互作用为这种差异提供了一种可能的解释，但其他冷却机制也正在研究中，以解释这些结果。宇宙黎明谷受到宇宙学和第一个发光物体的复杂天体物理历史的影响。另一个低谷预计在黑暗时代，在第一批恒星形成之前，因此完全由宇宙学现象（包括暗物质）决定。在月球背面或轨道上的观测可以研究这个原始时期（15-40 MHz; z=100-35），这是从地球无法到达的。一个单一的交叉偶极天线或紧凑的阵列可以测量21厘米光谱的振幅，以区分（在>5 $σ$ }）标准宇宙学模型从额外的冷却来自当前的EDGES结果所需的水平。这一观察构成了对黑暗时代奇异物理学的有力而清晰的探索。
2019-02-16 astro-ph.CO
An improved model of redshift-space distortions around voids: application to quintessence dark energy
利用宇宙空洞来探测宇宙结构的增长率，从而探测暗能量的本质，在依赖于屏蔽机制的修正引力理论的背景下特别有趣。在这项工作中，我们改进了暗物质密度场中空洞周围的红移空间畸变的建模，从而减少了宇宙学参数推导中的系统误差。我们还展示了如何特定类型的空隙可以用来更好地探测的增长率，使用灵活的空隙探测器。我们应用我们的结果来测试一个典型类型的暗能量与LCDM模型，并发现一个很好的协议与基准宇宙学后，实施分析校正周围的空隙的径向速度分布。我们还概述了暗能量的特征印记周围的空隙的暗物质的速度分布。
2017-07-25 astro-ph.CO gr-qc
Dark Energy Black Holes with Intermediate Masses at High Redshifts: an earlier generation of Quasars and observations
本研究基于与中微子质量相关的暗能量模型，提出暗能量相变会在高红移处形成中等质量黑洞（IMBHs）的早期峰值，该预测可解释EDGES观测及红移$z \sim 7$的超大质量黑洞，并有望通过James Webb Space Telescope等在$z \sim 18$附近验证。
2024-10-16 astro-ph.CO hep-ph
Predictions for the sky-averaged depth of the 21cm absorption signal at high redshift in cosmologies with and without non-baryonic cold dark matter
Case Western Reserve University（凯斯西储大学）
研究预测高红移宇宙中无非重子冷暗物质时21厘米吸收信号比有暗物质时大约2倍，提示可能需要扩展引力理论替代暗物质解释。
2018-08-07 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on Warm Dark Matter models from high-redshift long gamma-ray bursts
暖暗物质（WDM）模型中的结构在一定尺度下被指数抑制，其特征在于暗物质粒子质量$m_{\rm x}$。由于结构是分层形成的，在高红移处坍缩的天体的存在可以对$m_{\rm x}$设定很强的下限。我们把强大的约束$m_{\rm x}$使用最近的结果从{ \it斯威夫特}数据库的高红移伽马射线暴（GRB）。我们参数化宇宙伽玛暴率和恒星形成率（SFR）之间的比率的红移演化为$\propto (1+z)^α$，从而允许天体物理的不确定性，部分模仿WDM模型中的宇宙学抑制结构。对两个不同的$z>4$ GRB子样本（包括$z>8$的两个爆发）使用最大似然估计，我们将$m_{\rm x} \gtrsim 1.6$限制在95% C. L.时为-1.8 keV，当在$α$中的平坦先验上被边缘化时。我们进一步估计，5年的SVOM类任务将收紧这些限制$m_{\rm x} \gtrsim 2.3 $ keV。我们的结果表明，伽玛暴是一个强有力的探针高红移结构，提供强大的和竞争性的限制$m_{\rm x}$。
2013-04-17 astro-ph.CO
Hiding dark energy transitions at low redshift
我们发现，只要它们发生在超低红移z<0.02处，暗能量状态方程中的大起伏在观测上是允许的，在理论上也是可能的。这些波动会伪装成哈勃速率中百分之几或更少的局部跃迁，甚至会逃脱未来对膨胀历史和结构的高精度、高红移测量。表现出这种行为的标量场模型在电势中具有明显的特征，即场在当前的e倍的一小部分内穿过。状态方程参数可以变得任意大，如果一个急剧下降或隆起的潜力造成的动能和势能的领域都是大的，并有相反的符号。虽然正则标量场模型可以在低红移时降低膨胀率，但增加局域膨胀率需要标量场的非正则动力学项。
2009-08-10 astro-ph.CO
Redshift Drift in LTB Void Universes
我们研究红移漂移，即，在LTB解中宇宙学红移的时间导数，其中观测者被假定位于对称中心。这个解经常被当作一个反哥白尼宇宙模型来研究，用来解释宇宙体积膨胀的加速，而不引入暗能量的概念。红移漂移被认为是LTB宇宙模型与含暗能量的哥白尼宇宙模型的决定性区别之一。在所有已知的LTB宇宙模型中，红移漂移都是负的，而在含有暗能量的哥白尼模型中，红移漂移在$z \lesssim 2$区域是正的.然而，还没有关于这个问题的详细研究。在本文中，我们证明了在LTB空洞模型的情况下，偏心源的红移漂移总是负的。我们还表明，红移漂移可以是积极的一个非常大的驼峰型不均匀性。我们的结果表明，我们可以通过观测红移漂移来确定我们是否生活在没有暗能量的大空洞中心附近。
2010-10-01 astro-ph.CO
Clarifying Forecasts of Dark Energy Constraints from Baryon Acoustic Oscillations
通过星系红移巡天测量重子声学振荡（BAO）是探测暗能量最有前途的方法之一。在本文中，我们澄清的假设，进入预测的暗能量约束BAO。我们表明，假设一个常数nP_{0.2} /G^2（z）（其中P_{0.2}是在k= 0.2 h/Mpc和红移z的真实空间星系功率谱）给出了一个很好的近似的观测星系数密度从一个现实的流量有限的星系红移调查预期。我们发现，假设nP_{0.2} /G^2（z）=10，得到的暗能量约束与假设nP_{0.2} =3非常相似，但后者对应的星系数密度在z=2时要大70%左右。我们展示了约束暗能量的品质因数（FoM）如何依赖于假设的星系数密度、红移精度、红移范围、测量区域以及由于非线性演化和星系偏置理论中的校准和不确定性引起的系统误差。我们发现，高达0.4-0.5%的dz=0.1红移切片的加性系统噪声不会导致显着减少的BAO FoM。
2009-12-03 astro-ph.CO
Cosmological constraints on interacting dark energy with redshift-space distortion after Planck data
相互作用的暗能量模型可以提供一种有效的方法来避免符合问题。本文把暗能量看作是一种具有常数状态方程参数$w_x$的流体。在一般规范下，当暗物质或暗能量的静止坐标系中动量转移势为零时，我们可以得到两组不同的微扰方程。从唯象的角度考虑，相互作用的形式有很多种，在这里，我们选择了$Q=3Hξ_xρ_x$，它在大多数情况下具有稳定的扰动。然后，根据马尔可夫链蒙特卡罗方法，我们约束的模型，目前可用的宇宙观测，包括宇宙微波背景辐射，重子声学振荡，Ia型超新星，和$fσ_8(z)$数据点的红移空间失真。将几何检验与大尺度结构信息相结合，结果表明，与没有$fσ_8(z)$数据的情况相比，相互作用模型受到更严格的约束。我们发现在3个$σ$区域的相互作用率：$ξ_x=0.00372_{-0.00372- 0.00372-0.00372}^{+0.000768+0.00655+0.0102}$。这意味着最近的宇宙观测倾向于暗区之间的相互作用率较小，同时，红移-空间畸变的测量可以排除1 $σ$区的大相互作用率。
2014-04-09 astro-ph.CO
Running Hubble Constant with the Redshift as a Marker of Evolutionary Dark Energy
Nuclear Department, ENEA - C. R. Frascati（意大利国家新能源与可再生能源署弗拉斯卡蒂研究中心核物理部）；Physics Department, “Sapienza” University of Rome（罗马大学物理系）；Division of Science, National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台科学部）；The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)（综合研究大学院大学）；Space Science Institute（太空科学研究所）
本文通过分析Pantheon样本数据，提出哈勃常数随红移变化可由演化暗能量解释，并发现其与类幻影暗能量相关。
2026-09-16 astro-ph.CO
Illuminating the dark universe with a very high density galaxy redshift survey over a wide area
在宇宙加速发现20年后，暗能量的本质仍然是一个深刻的谜团。使用相同的示踪剂，使用大规模平行宽场多目标狭缝光谱学从空间进行的在宽区域（HD GRS Wide）跨越0.5<z<4的红移范围的非常高数量密度星系红移调查，将提供明确的暗能量测量，并通过设计提供最小的观测系统。HD GRS Wide将照亮暗能量的本质，并导致粒子物理学和宇宙学的革命性进步。它还将追踪暗物质的宇宙网络，并提供对宇宙大尺度结构的关键见解。所需的观测设施可在今后十年内作为美国航天局探测组合的一部分建立起来。
2019-03-13 astro-ph.CO
Dark Matter Annihilation in the Circumgalactic Medium at High Redshifts
湮灭暗物质（DM）模型为未来的DM探测提供了有希望的途径，特别是通过修改天体物理信号。然而，当在高红移模拟这种潜在信号时，需要考虑到暗物质和重子结构的出现，以及能量转移过程的复杂性。在下面的文章中，我们提出了一个详细的能量沉积代码，并使用它来检查的能量转移效率的湮灭暗物质在高红移，包括重子结构的影响。我们采用的PYTHIA代码模型neutralino-like DM候选人和他们随后的湮灭产品的质量和湮灭通道的范围。我们还比较了在红移20和40处10^5-10^7 M_sun晕的不同密度剖面和质量浓度关系。对于这些DM晕和粒子模型，我们径向依赖的电离和加热曲线，并比较沉积的能量晕的引力结合能。我们使用的“过滤”湮没光谱逃脱晕计算加热的环星系介质和显示的质量的最小的恒星形成对象的增加了2-3的因素，在红移20和4-5的红移40的一些DM模型。
2017-06-14 astro-ph.CO hep-ph
Detectability of Cosmic Dark Flow in the Type Ia Supernova Redshift-Distance Relation
我们重新分析了大规模的暗流（或本地批量流）的可探测性相对于CMB背景的基础上红移的距离关系Ia型超新星（SN Ia）。我们做了两个独立的分析：一个是基于确定笛卡尔速度的三个分量;另一个是基于天空中哈勃流偏差的余弦依赖性。我们将这些分析应用于Union2.1 SN Ia数据和SDSS-II超新星巡天。对于这两种方法，低红移的结果，$z < 0.05$，与以前的搜索是一致的。我们发现了一个局部的整体流动的$v_{\rm bf} \sim 300$公里的$^{-1}$方向的$(l,b) \sim (270, 35)^{\circ}$。然而，在$z>0.05$寻找暗流是不确定的。基于模拟数据，我们推断在高红移下探测暗流的困难主要来自于距离模的观测误差。因此，即使它存在，暗流是无法检测到在大红移与目前的超新星Ia数据集。我们估计，探测将需要Ia型超新星到$z = 0.3$的显著天空覆盖和从0.2等到$\lesssim 0.02$等的有效距离模数误差的减小。我们估计，即使距离模数误差为$0.2$等，$\sim 10^4$ Ia型超新星的极大扩展的数据样本也可能探测到小至300 km/s的$^{-1}$到$z = 0.3$的暗流。像LSST这样的大型调查。
2016-05-24 astro-ph.CO
Redshift remapping and cosmic acceleration in dark-matter-dominated cosmological models
宇宙学红移和宇宙标度因子之间的标准关系是几乎所有宇宙学观测的宇宙学推论的基础，导致了LambdaCDM宇宙学模型的出现。这个关系不是一个基本理论，因此观测确定这个函数（红移重映射）应该被视为在宇宙学数据分析中保持其标准形式的一个有见地的替代方案。在这里，我们提出了非参数重建的红移重新映射在暗物质为主的模型和约束的宇宙学参数的联合分析的所有主要宇宙学探测器，包括本地测量的哈勃常数，Ia型超新星，重子声振荡（BAO），普朗克观测的宇宙微波背景（CMB）辐射（温度功率谱）和宇宙计时器。重建的红移重映射指出，在宇宙演化的后期，红移的额外增加，但影响低红移观测和CMB。该模型预测实际的哈勃常数h=0.48+/-0.02与其本地测定值h_obs=0.73+/-0.02之间存在显著差异。这两个值的比值与相应的开放宇宙学模型中形成的空洞内的最大膨胀率非常接近，Ω_m=0.87+/-0.03，而哈勃常数的实际值意味着宇宙的年龄与普朗克λ CDM宇宙学相一致。新的暗物质为主的模型与红移重新映射提供了良好的适合所有的数据，并消除了最近报道的普朗克LambdaCDM宇宙学，本地确定的哈勃常数和BAO测量从Ly-alpha森林的高红移类星体之间的紧张关系。
2017-06-26 astro-ph.CO
Testing a DBI model for the unification of dark matter and dark energy with Gamma-Ray Bursts
我们研究了一个基于非线性标量场Dirac Born Infeld作用量的模型的一致性范围，该模型用于利用高红移的伽马射线暴统一暗物质和暗能量。我们使用了Wei（2010）报道的59个高红移伽玛暴样本，用Ia超新星的Union 2样本在低红移处进行了校准，从而避免了圆度问题。在这个分析中，我们还包括了CMB 7年的数据和重子声峰BAO。计算了状态方程参数$w$、减速参数$q_0$和向减速-加速相转变的红移量$z_t$。
2012-02-14 astro-ph.CO gr-qc
Distinguishing standard reionization from dark matter models
威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）实验已经探测到$5.5 σ$水平的再电离，并报告了平均光学深度为$0.088 \pm 0.015$。大角度$EE$偏振功率谱是再电离的一个强有力的探测器，它现在（从WMAP的第一个五年数据开始）是$2\le l \le6$的宇宙方差限制。在这里，我们考虑部分再电离引起的WIMP暗物质湮灭，并计算预期的偏振功率谱。我们比较了暗物质模型与标准的2步再电离理论，并研究是否可以区分使用当前和未来的CMB观测模型。我们认为暗物质湮灭在中间红移（$z<60$）由于晕，以及湮灭在较高的红移由于自由粒子。为了研究高红移暗物质湮灭对CMB功率谱的影响，必须考虑复合后剩余电子对电离历史的贡献。红移$z<60$处的暗物质晕影响$EE$功率谱中的低多极$l<20$，而高红移$z>100$处的自由粒子暗物质的湮灭主要影响多极$l>10$。
2010-06-11 astro-ph.CO
Growth factor and galaxy bias from future redshift surveys: a study on parametrizations
在不久的将来，许多实验将通过对物质扰动线性增长的影响来测试暗能量。在本文中，我们讨论了未来的大规模红移调查可以把三个不同的参数化的线性增长因子的约束，以及这些约束将如何帮助排除不同类别的暗能量和修改后的重力模型。我们表明，尺度无关的偏差可以估计到百分之几的红移切片结合红移失真与功率谱幅度，而不需要一个外部估计。我们发现对于每个$Δz=0.2$红移切片，增长率可以被限制在2-4%之内，而状态方程$w$和指数$γ$可以同时估计到0.02之内。我们还发现，暗能量和暗物质之间的常数无量纲耦合可以被限制为小于0.14。
2011-01-12 astro-ph.CO
Measuring the Dark Matter Halo Mass of X-ray AGN at z~1 using photometric redshifts
利用AEGIS、COSMOS和ECDFS巡天的观测数据，通过与星系的交叉关联函数，推断了中等亮度[LX（2-10 keV）= 42.9 erg s-1] X射线活动星系核在z~1处的偏差和暗物质晕质量。在对比标准的交叉关联函数估计，我们提出了一种方法，只需要光谱的活动星系核和光度红移概率分布函数的星系，以确定投影的真实空间活动星系核/星系交叉关联函数。在AEGIS、COSMOS和ECDFS联合观测场中，对活动星系核X射线的暗物质晕质量的估计值为~ 13 h-1 M_solar，与以前在类似红移和光度范围内的研究结果一致。从样品中去除5%的活动星系核与X射线选择的集团的结果减少约0.5德克斯在推断活动星系核暗物质晕质量。活动星系核在暗物质晕质量中的分布因此是偏斜的，大部分人口生活在中等质量的晕中。这一结果有利于冷气体吸积作为大部分X射线活动星系核的超大质量黑洞生长的主要通道。
2012-12-20 astro-ph.CO
Dark sirens and the impact of redshift precision
本文研究暗汽笛方法中红移精度对哈勃常数测量的影响，发现光谱红移精度优于测光，但低完整度会抵消优势，建议采用混合目录。
2025-10-08 astro-ph.CO
Hints of dark photon dark matter from observations and hydrodynamical simulations of the low-redshift Lyman-$α$ forest
本研究针对低红移Lyman-α森林观测与模拟的加热差异问题，首次开展含暗光子加热的流体动力学模拟，发现特定参数的暗光子可解释该加热需求，并预测高红移低密度气体的非标准热历史，为暗光子暗物质研究提供线索。
2022-06-27 astro-ph.CO hep-ph
Constraining a variable dark energy model from the redshift-luminosity distance relations of gamma-ray bursts and type Ia supernovae
描述暗能量动力学的模型有很多种。其中，我们采用状态方程（EoS），它随时间变化。我们采用马尔可夫链蒙特卡罗方法来约束我们的模型的五个参数。因此，我们可以显示DE在宇宙演化过程中的特征行为。利用现有的伽马射线暴和Ia型超新星（SNe Ia）的红移-光度距离关系，对DE的EoS进行了约束。结果发现，DE在早期是类精粹的，而在现在或不久的将来是类幻影的，在那里$z\sim0.3$的变化相当迅速。
2016-11-14 astro-ph.CO
Distinguishing Between Void Models and Dark Energy with Cosmic Parallax and Redshift Drift
最近提出的两种技术，涉及测量宇宙视差和红移漂移，提供了新的方法来指导探测（在几年的时间跨度）宇宙的背景度量，因此揭示了暗能量难题。前者利用即将到来的高精度天体测量来观察或严格限制偏离中心的观测者的宇宙学各向异性，而后者采用高精度光谱学来独立测试宇宙的当前加速度。在本文中，我们表明，这两种方法可以打破LTB空洞模型和更传统的暗能量理论之间的简并性。使用不久的将来的观测任务盖亚和CODEX，我们表明，这种区别可能是在十年的过程中具有高置信度。
2009-12-23 astro-ph.CO
