Magnetic Fields from Compensated Isocurvature Perturbations
本研究提出补偿等曲率扰动可通过Biermann电池机制在复合后宇宙中产生磁场，其强度可达标准模型的十倍，可作为星系发电机的潜在种子。
2023-06-02 astro-ph.CO
Lensing Bias to CMB Polarization Measurements of Compensated Isocurvature Perturbations
补偿等曲率扰动是重子和暗物质密度的相反空间涨落。它们出现在弯曲子模型和一些重子生成模型中。虽然重子涨落的引力效应被DM的引力效应所补偿，在一阶时对宇宙微波背景（CMB）没有可观测到的影响，但它们在复合时调制了声视界，从而使不同多极子的CMB各向异性相关联。因此，可以使用类似于引力透镜的CMB检测的二次估计器来重建CIP。然而，由于这些相似之处，CIP估计量存在偏差，必须减去透镜贡献。这些透镜的贡献CMB偏振测量的CIP被发现大致三倍的噪声功率的总CIP估计大规模。另外，温度交叉功率和$E$模偏振分别受到透镜-ISW（integratedSachs-Wolfe）关联和再电离-透镜关联的影响。对于测量多极$l_{\max} = 2500$的宇宙方差限制（CVL）温度和偏振实验，透镜噪声将检测阈值提高了1.5倍，从而使曲率模型中最大CIP信号的$2.7σ$检测成为可能。
2017-08-03 astro-ph.CO
Search for Compensated Isocurvature Perturbations with Planck Power Spectra
在标准暴胀情形中，原始扰动是绝热的。大多数类型的等曲率扰动的幅度通常被当前数据限制为小。然而，如果有一个重子密度扰动被暗物质扰动以这样一种方式补偿，即总物质密度未被扰动，那么这种补偿的等曲率扰动（CIP）在宇宙微波背景（CMB）中在CIP振幅的线性量级上没有可观测的结果。在这里，我们搜索的影响，CIP对CMB功率谱的二次顺序的CIP振幅。普朗克温度数据的分析导致上限$Δ_{\rm rms}^2 \leq 7.1\times 10^{-3}$，在68\%的置信水平，CIP振幅的方差$Δ_{\rm rms}^2$。如果包括普朗克小角偏振数据，则将其加强为$Δ_{\rm rms}^2\leq 5.0\times 10^{-3}$。宇宙方差限制的CMB实验可以提高$1σ$对$Δ^2_{\rm rms} \lesssim 9\times 10^{-4}$ CIP的敏感性。还发现，将CIP添加到标准$Λ$ CDM模型中可以与添加非标准透镜振幅一样多地改善所观察到的CMB声峰的平滑的拟合。
2016-01-28 astro-ph.CO
Lensing Bias to CMB Measurements of Compensated Isocurvature Perturbations
补偿等曲率扰动（CIP）是重子和暗物质密度涨落相互抵消的模式。它们出现在弯曲子的情况下，以及一些模型的重子生成。虽然它们对线性量级的宇宙微波背景（CMB）没有留下可观测的影响，但它们确实对两点CMB统计进行了空间调制，并且可以以类似于引力透镜的方式进行重建。由于CMB透镜效应和CIP效应之间的相似性，透镜效应向CIP估计器贡献了近似为重建噪声功率的两倍的近似高斯随机噪声。此外，透镜效应和集成的萨克斯-沃尔夫（ISW）效应之间的互相关生成CIP估计器和温度场之间的相关性，即使在没有相关CIP信号的情况下。对于多极子$l \leq 2500$的宇宙方差有限温度测量，减去固定的透镜偏置会使CIP的检测阈值降低$1.3$倍，无论CIP是否与绝热模式相关。
2016-05-26 astro-ph.CO
Power Spectra Based Planck Constraints on Compensated Isocurvature, and Forecasts for LiteBIRD and CORE Space Missions
补偿等曲率扰动（CIP），其中重子和冷暗物质扰动抵消，不引起总物质等曲率扰动。因此，在重子密度衬度$Δ$的线性阶，CIP是不能被CMB功率谱检测到的。在第二阶，CIP以与透镜化类似的方式平滑功率谱，导致CIP方差$Δ^2_{rms}=<Δ^2>$和透镜化参数$A_L$之间的简并。我们表明，CMB透镜数据打破了这种简并。LCDM+CIP（+ $A_L$）模型的嵌套采样、普朗克2015年温度、偏振和透镜数据给出了68% CL下的$Δ^2_{rms}=0.0069\pm0.0030$。在2.3 $σ$时，非零值更受欢迎。与绝热LCDM模型相比，CIP与$Δ^2_{rms}=0.007$的最佳拟合$χ^2$提高了3.6。相比之下，尽管温度数据有利于$A_L=1.22$，但允许$A_L\ne1$不会改善关节配合，因为透镜数据不利于$A_L\ne1$。事实上，CIP提供了一个罕见的简单模型的例子，它可以通过同时拟合高多极温度和透镜数据以及极化数据来减少普朗克透镜异常。最后，我们得出预测未来的卫星任务（LiteBIRD建议JAXA和探索宇宙起源与核心建议欧空局的M5电话）。由于其粗糙的角分辨率，LiteBIRD无法改善CIP或$A_L$的约束，但CORE-M5接近宇宙方差极限，并将CIP约束改善为68%（95%）CL的$Δ^2_{rms}<0.0006\ (0.0014)$，这比目前基于三谱的上…
2017-01-24 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on neutrino density and velocity isocurvature modes from WMAP-9 data
我们使用WMAP 9年和其他CMB数据来约束宇宙学模型，其中原始扰动具有绝热和（可能相关的）中微子密度（NDI），中微子速度（NVI）或冷暗物质密度（CDI）等曲率分量。对于NDI和CDI，我们使用的现象学方法，其中原始扰动参数化的振幅在两个尺度，和一个慢卷两个字段的通货膨胀的方法，其中慢卷参数作为主要参数。对于NVI，我们只使用现象学的方法，因为很难想象它与通货膨胀的联系。我们发现，在NDI和NVI的情况下，更大的等曲率分数允许比相应的模型与CDI。对于不相关扰动，原始NDI（NVI）分数的上限在k = 0.002 Mpc^{-1}时为24%（20%），在k = 0.01 Mpc^{-1}时为28%（16%）。对于最大相关（与扰动相关）扰动，NDI分数的上限为3.0%（0.9%）。对于NDI（NVI）模，非绝热对CMB温度变化的贡献可以高达10%（-13%）。贝叶斯模型比较有利于纯绝热初始模式的混合原始绝热和NDI，NVI，或CDI扰动。与纯绝热模型相比，混合模型（不相关NDI）的赔率最多为1：3.4。对于现象学的一般相关混合模型，几率约为1：100，而慢滚方法导致1：13（NDI）和1：51（CDI）。
2013-07-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Uncorrelated Compensated Isocurvature Perturbations from kSZ Tomography
补偿等曲率扰动（Compensated isocurvature perturbations，CIP）是一种相对密度扰动，其中重子密度涨落伴随着暗物质密度涨落，使得总物质密度不受扰动。如果在暴胀期间存在多个场，那么这些波动就可以产生，因此它们可以用来区分早期宇宙的不同模型。动力学Sunyaev-Zeldovich（kSZ）层析成像允许重建物质的径向速度场作为红移的函数。这种技术可以用来重建总物质过密度场，独立于从大规模星系巡天获得的星系密度场。我们利用独立测量星系和物质过密度场的能力，基于两种测量的逐模式比较，构建了原始CIP振幅的最小方差估计。我们预测，对应于CMB-S4和VRO的配置将能够检测（在$2σ$处）与$A\simeq 5\times 10^{-9}$一样小的CIP幅度$A$（对于标度不变功率谱）。类似地，对应于SO和DESI的配置将对CIP幅度$A\simeq 1\times 10^{-7}$敏感。这些值将与当前约束$A \leq {\cal O}(0.01)$进行比较。
2023-01-29 astro-ph.CO
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
Compensated Isocurvature Perturbations and the Cosmic Microwave Background
对宇宙微波背景（CMB）各向异性的测量表明，光子与非相对论粒子之间的等曲率涨落要小于绝热涨落。然而，重子和暗物质的相对数密度的扰动令人惊讶地受到很差的约束。事实上，如果用暗物质微扰来补偿重子密度的微扰，那么就可能存在相当大幅度的重子密度微扰，从而使总密度保持不变。这些补偿的等曲率扰动（CIP）在可观察尺度上不会在CMB上留下印记，其幅度为线性顺序。CMB偏振中的B模是在再电离时通过CIP对光深度的调制而产生的，但这种诱导偏振很小。对CIP振幅的最强已知约束$\lesssim 10%$来自于星系团重子分数。在这里，它表明，调制的重子密度的CIP和之前的汤姆逊散射在$z\sim 1100$去耦引起CMB效应的几个数量级大于以前考虑的。极化B模式的诱导，是温度/极化球谐系数的不同$lm$之间的相关性。结果表明，CIP场的表面上的最后散射可以测量与这些高阶相关。正在进行的和未来的实验，这些波动的敏感性估计。来自WMAP、ACT、SPT和Spider实验的数据将对幅度为$\sim 5-10%$的波动敏感。普朗克卫星和北极熊实验将对幅度为$\sim 3%$的波动敏感。SPTPol、ACTPol和未来的天基极化方法将探测低至$\sim 0.4%-0.6%$的振幅。在宇宙方差极限中，CMB可以检测到的最低振幅CIP的振幅为$\sim 0.05%$。
2012-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Compensated Isocurvature Perturbations in the Galaxy Power Spectrum
我们调查潜在的星系功率谱约束补偿等曲率扰动（CIP），原始的重子密度的波动，补偿CDM密度的波动，以确保未扰动的总物质密度。我们发现，CIP有助于星系的密度在线性顺序，如果他们接近标度不变，他们的影响是几乎完全退化的本地PNG参数$f_{\rm nl}$，如果他们与绝热扰动。然而，这种简并可以通过分析具有不同偏置参数的多个星系样本来打破，或者通过考虑$f_{\rm nl}$上的CMB先验来打破。参数化的CIP功率谱的振幅为$P_{σσ} = A^2P_{\mathcal{R}\mathcal{R}}$（$P_{\mathcal{R}\mathcal{R}}$是绝热功率谱），我们发现，在一个简化的预测设置的基准星系样本的数量，$A$的约束，相对于$f_{\rm nl}$，顺序$σ_{A}/σ_{f_{\rm nl}} \approx 1-2$是可实现的CIP与绝热扰动，和$σ_{A}/σ_{f_{\rm nl}} \approx 5$的不相关的情况下。这些值与调查量无关，并表明目前的星系数据已经能够大大改善CMB对CIP的最严格限制。未来旨在实现$σ_{f_{\rm nl}} \sim 1$的星系巡天有可能对CIP施加更强的限制。
2020-09-21 astro-ph.CO
The intrinsic bispectrum of the CMB from isocurvature initial conditions
早期宇宙中的非线性效应产生了非零的宇宙微波背景（CMB）温度和极化的双谱，即使在没有原始非高斯性的情况下。在本文中，我们计算的贡献，从等曲率模式的CMB双谱使用一个修改后的版本的二阶玻尔兹曼求解器宋。我们调查的能力，目前和未来的CMB实验，以约束这些模式的双谱观测。我们的研究结果表明，由于单一的等曲率模式与绝热模式混合的增强是可以忽略不计的参数范围内目前允许的最新普朗克结果。然而，我们发现，一个大的补偿等曲率模式可以产生一个可检测的双谱时，它的相关性与绝热模式是可观的。在寻找普朗克透镜双谱的过程中没有观察到这种贡献，这使得我们可以对$f_{\rm CIP}=1\pm100$的补偿等曲率模式的相关部分的相对振幅施加新的约束。我们计算COrE，SO，CMB-S4和一个理想的实验对未来观测的预测，并得出结论，从补偿模式中专门搜索双谱可以排除一些在曲率模型中实现的场景。此外，CMB-S4实验可以在2至3- $σ$显著性时检测到这些情景中最极端的情景（$f_{\rm CIP}=16.5$）。
2021-09-08 astro-ph.CO
BAO Modulation as a Probe of Compensated Isocurvature Perturbations
补偿等曲率扰动（CIP）是重子和暗物质密度的反向空间涨落。它们可以在早期宇宙的曲率模型中产生，但很难观察到，因为它们的引力印记几乎抵消了。因此，我们提出了一种新的测量方法，通过寻找空间调制的重子声学振荡（BAO）标度的CIP诱导。我们发现，对于一个欧几里德调查的灵敏度是略优于WMAP宇宙微波背景（CMB）的约束，利用CIP诱导调制的CMB声地平线。对于一个宇宙方差有限的BAO调查使用发射线星系$z\sim7$的灵敏度是在第3阶段和第4阶段的CMB实验。这些结果包括使用CIP-星系互相关，这提高了相关CIP的$\sim2-3$的一个因素的灵敏度。该方法可以进一步改进的最佳估计，类似于CMB，并可以提供一个有用的交叉检查其他CIP探针。最后，如果CIP存在，它们可以使假设没有CIP的宇宙学测量产生偏差。特别是，它们可以作为一个超级样品的重子密度和BAO标度的偏差测量的波动。对于现代BAO测量，普朗克95\%界限允许的最大2 $σ$ CIP波动可能使$H(z)$的BAO测量值偏差2.2\%，部分降低了局部$H_0$测量值的张力，从3.1 $σ$降低到2.3 $σ$。
2019-12-03 astro-ph.CO
CMB constraint on non-Gaussianity in isocurvature perturbations
研究了CDM等曲率扰动中非高斯性的CMB约束。在宇宙的非常早期阶段，非高斯等曲率扰动可以在各种模型中产生。由于等曲率扰动对后期结构形成的影响很小，因此CMB至少在近期内是等曲率非高斯的最佳探头。在本文中，我们专注于不相关的等曲率扰动和约束其非高斯性。为此，我们采用了几个国家的最先进的技术，CMB数据和模拟的分析。我们使用WMAP的7年温度各向异性资料。当绝热扰动为高斯扰动时，我们得到了尺度不变等曲率功率谱的等曲率非高斯约束α ^2 f_{NL} ^{（ISO）}=40+-66，其中α是等曲率扰动功率谱与绝热扰动功率谱的比值。当我们假设绝热扰动也可以是非高斯的时，我们得到f_{NL} =38+-24和α ^2 f_{NL} ^{（ISO）}=-8+-72。我们还讨论了我们的结果对轴子CDM等曲率模型的影响。
2013-06-11 astro-ph.CO hep-ph
Probing correlated compensated isocurvature perturbations using scale-dependent galaxy bias
补偿等曲率扰动（CIP）是相对重子和暗物质密度的调制，使总物质密度保持不变。来自原始宇宙微波背景（CMB）的最佳电流约束与CIP一致，CIP的振幅比绝热扰动大两个数量级，这表明我们对早期宇宙的认识可能存在巨大差距。然而，最近Barreira~et.~ al.的CIP与原始曲率扰动，如出现在一些版本的曲率模型，导致一个新的可观察的：规模依赖星系的偏见。将星系巡天与密度场的无偏示踪剂相结合，有助于测量不受宇宙方差影响的相关CIP的振幅，这是主要CMB约束的主要限制。其中最有前途的示踪剂用于这一目的是远程偶极场，重建使用的技术动力学Sunyaev Zel'dovich（kSZ）层析成像。在本文中，我们评估的相关CIP的振幅可能与下一代CMB和星系调查使用kSZ断层扫描的检测意义。我们的分析包括所有相对论的贡献所观察到的星系数计数，并允许CIP和原始的非高斯性，这也引起了规模依赖的星系偏见。我们发现，kSZ断层扫描可以探测CIP的幅度相当的绝热波动，代表了两个数量级以上的改进后，目前的限制，和一个数量级以上的将是可能的，单独使用未来的CMB或星系调查。
2019-08-23 astro-ph.CO
Constraints on compensated isocurvature perturbations from BOSS DR12 galaxy data
我们使用BOSS DR 12星系的功率谱来约束补偿等曲率扰动（CIP），这是相反的符号原始重子和暗物质扰动，使总物质密度不变。长波长的CIP $σ(\vec{x})$以$δ_g(\vec{x}) \supset b_σσ(\vec{x})$的形式进入星系密度对比，而$b_σ$则是线性CIP星系偏置参数。我们将CIP谱参数化为$P_{σσ} = A^2P_{\mathcal{R}\mathcal{R}}$和$P_{σ\mathcal{R}} = ξ\sqrt{P_{σσ}P_{\mathcal{R}\mathcal{R}}}$，其中$A$是CIP振幅，$ξ$是与曲率扰动的相关性$\mathcal{R}$。我们发现检测$1.8σ$的$Ab_σ\neq 0$对于相关（$ξ= 1$）和$3.7σ$对于不相关（$ξ= 0$）CIP的意义。大规模的数据系统性对不相关的CIP有更大的影响，这可以解释检测的重要性。对$A$的约束取决于$b_σ$参数的假设先验，我们使用单独的宇宙模拟来估计。假设$b_σ$值代表所有晕，我们发现相关CIP的$σ_A = 145$和不相关CIP的$σ_{|A|} = 475$。我们最强的不相关CIP约束是$b_σ$代表的$33\%$最集中的晕，$σ_{|A|} = 197$，这是优于目前的CMB界限$|A| \lesssim 360$。我们还讨论了本地原始非高斯参数$f…
2023-02-03 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
Cold Dark Matter Isocurvature Perturbations: Cosmological Constraints and Applications
在本文中，我们提出的限制冷暗物质（CDM）等曲率贡献的宇宙学扰动。利用Wilkinson微波各向异性探测器（WMAP 7）7年观测数据、斯隆数字巡天（SDSS）亮红星系（LRG）的物质功率谱和“联盟2”Ia型超新星（SNIa）样本，采用马尔可夫链蒙特卡罗方法（MCMC）对宇宙学参数进行了全局分析.我们发现，绝热和等曲率模式的相关混合物是温和的更好地拟合到当前的数据比纯绝热的，与最小的$χ^2$给出的似然分析减少了3.5。我们还得到了一个严格的限制，CDM等曲率贡献的分数，这应该是小于14.6%，在95%的置信水平。随着等曲率模的出现，绝热谱指数n_s^{ \rm adi}=0.972 \pm 0.014~（1\，σ），等曲率谱的倾斜度可能较大，即最佳拟合值为n_s^{ \rm iso}=3.020。最后讨论了CDM等曲率扰动对WMAP归一化先验、位移参数R、声学尺度l_A和z_{*}的影响。通过对混合初始条件的拟合，我们发现与纯绝热条件下的结果相比，R、lA和z_{*}的平均值分别可以改变约2.9σ、2.8σ和1.5σ。
2010-12-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cold Dark Matter Isocurvature Perturbations: Constraints and Model Selection
我们利用CMB（WMAP和ACBAR）、大尺度结构（SDSS发光红星系）和超新星（SNLS）数据来限制CDM等曲率模对原始扰动谱的可能贡献。我们考虑三种不同的混合物绝热模式在一个平坦的$Λ$ CDM宇宙学没有张量模式：固定的相关性与一个单一的光谱指数;一般的相关性与一个单一的光谱指数;和一般的相关性与独立的光谱指数为每个模式。对于固定的相关性，我们验证了WMAP分析完全不相关和反相关的模式，而对于一般的相关性与一个单一的指标，我们发现一个小收紧的约束的分数贡献的isocurvature模式观察到的功率超过早期的工作。对于一般相关的模式和独立的光谱指数，我们的结果是完全不同的，以前的工作，需要加倍的先验空间的isocurvature光谱指数，以充分探索该地区的高可能性。标准的马尔可夫链蒙特卡罗技术被证明是不适合这个特定的应用程序，而不是我们的结果与嵌套采样。我们还使用贝叶斯证据，计算简单的嵌套采样算法，比较模型，发现纯绝热模型优于我们所有的isocurvature模型。这种倾向是这样的，贝叶斯因子的对数，$\mathrm{ln} B < -2$的所有模型和$\mathrm{ln} B < -5$的情况下，完全反相关的模式与一个单一的光谱指数（曲率的情况下）和一般相关的模式与一个单一的光谱指数。
2009-05-23 astro-ph.CO
Adiabatic versus Isocurvature Non--Gaussianity
我们研究在何种程度上可以区分原始非高斯（NG）所产生的绝热和等曲率扰动。我们联合分析不同的NG模型的基础上，各种通货膨胀的情况下：本地型和等边型NG从绝热扰动和本地型和二次型NG从等曲率扰动与点源的前景污染。为了研究不同NG分量的信噪比的尺度依赖性及其相关性，我们将CMB温度和偏振图的双谱的Fisher信息用l分离，用于Munshi & Heavens（2009）提出的斜谱估计。我们发现绝热模和等曲率模是强相关的，虽然声学振荡的相位差有助于区分它们。局部型和等曲率型之间的相关性较弱，但两种等曲率模式之间的相关性太强而无法区分。当l>100时，点源污染在一定程度上可以被视为白噪声，几乎可以完全与原始成分分离。考虑到各分量之间的相关性，我们发现WMAP五年观测的NG参数误差增加了20-30%，而Planck观测的NG参数误差增加了5%。
2009-07-02 astro-ph.CO
Baryons still trace dark matter: probing CMB lensing maps for hidden isocurvature
补偿等曲率扰动（CIP）是平衡重子和暗物质等曲率以保持总物质密度不受扰动的原始波动。CIP对宇宙微波背景（CMB）各向异性的影响类似于CMB的弱透镜效应：平滑功率谱，产生非高斯特征。以前的工作考虑了CIP对CMB功率谱的影响，但忽略了CIP对透镜势功率谱估计的影响（尽管它对CMB三谱的非高斯、连通部分的贡献）。在这里，CIP贡献的标准估计的透镜潜在的功率谱的推导，以及CIP贡献的CMB功率谱，普朗克数据被用来放置在CMB尺度上的均方根CIP波动的限制，$Δ_{\rm rms}^2(R_{\rm CMB})$。由此产生的约束$Δ_{\rm rms}^2(R_{\rm CMB}) < 4.3 \times 10^{-3}$使用这种新技术提高了过去的工作的一个因素的$\sim 3$。我们发现，对于普朗克数据，我们的约束几乎达到最优CIP估计的灵敏度。这里提出的方法是目前最灵敏的探头的幅度的尺度不变CIP功率谱放置在95% CL的上限$A_{\rm CIP}< 0.017$。未来对大规模CMB透镜势功率谱的测量可以探测低至$Δ_{\rm rms}^2(R_{\rm CMB}) = 8 \times 10^{-5}$（$A_{\rm CIP} = 3.2 \times 10^{-4}$）的CIP振幅。
2017-04-14 astro-ph.CO hep-ph
Probing small-scale baryon and dark matter isocurvature perturbations with cosmic microwave background anisotropies
宇宙的初始条件，特别是重子和冷暗物质（CDM）等曲率扰动，在亚百万秒差距尺度上的约束很差。本文发展了一种新的形式来计算小尺度重子微扰对平均自由电子丰度的影响，从而对宇宙微波背景（CMB）各向异性的影响。我们的框架可以容纳任意的时间和尺度依赖的扰动。我们应用这种形式主义的重子和CDM等曲率模式的四种不同的组合，并使用普朗克CMB各向异性数据来探测它们的初始振幅。我们发现，普朗克数据是一致的，没有小规模的等曲率扰动，这一额外的成分并不能帮助缓解哈勃紧张。我们设置上界的无量纲初始功率谱$Δ_{\mathcal{I}}^2(k)$这些等曲率模式在同向波数$1~\textrm{Mpc}^{-1} \le k \le 10^3$ Mpc $^{-1}$，几个参数化。对于标度不变的功率谱，我们对$Δ_{\mathcal{I}}^2$的95%置信限是：纯重子等曲率为0.023，纯CDM等曲率为0.099，补偿重子CDM扰动为0.026，重子CDM联合等曲率扰动为0.009。使用Fisher分析推广到非解析参数依赖，我们预测，CMB阶段-4实验将能够探测小规模的等曲率扰动与初始功率小于普朗克极限的3至10倍。在这项工作中介绍的形式主义是非常普遍的，可以更广泛地用于探测任何物理过程或初始条件源小尺度重子微扰。
2021-08-17 astro-ph.CO
Isocurvature and Curvaton Perturbations with Red Power Spectrum and Large Hemispherical Asymmetry
我们计算了由沿其势的快子部分演化的复场Φ引起的等曲率和曲率扰动的功率谱和半球不对称性。利用初始亚视界量子涨落的半经典演化，我们计算了功率谱、平均场和半球不对称性随快子生长e折叠数ΔN和快子质量项cH ^[2]的变化。我们发现，一个大的半球不对称性，由于调制的|Φ|可以容易地通过空间调制产生|Φ|在地平线的另一边，|Φ|/|Φ|> 0.5，当观测到的宇宙在快子演化开始的10-40个e折叠内离开视界，c在0.1-1的范围内。等曲率和曲率扰动的谱指数一般为负，对应于红色功率谱。暗物质等曲率扰动由于一个大的半球形不对称性的轴子一样的曲率可能能够解释半球形不对称观察到的WMAP和普朗克。在这种情况下，红色光谱可以在小尺度下额外抑制半球形不对称性，这应该更容易满足类星体数量计数对不对称性的尺度依赖要求。
2013-05-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB Cold Spot from Inflationary Feature Scattering
我们提出了一种“特征散射”机制来解释WMAP和Planck图上的宇宙微波背景冷点。如果在多场暴胀的势能中存在隐藏的特征，暴胀的轨迹就可以被这些特征所分散。散射由等曲率波动的量控制，因此可以被认为是将等曲率波动转换为曲率波动的机制。这种机制预测了CMB上的局部冷点（而不是热点）。此外，它还可以桥接冷点与$\ell \sim 20$处CMB功率谱上的下降之间的连接。
2016-03-22 astro-ph.CO hep-th
Smooth hybrid inflation in a supersymmetric axion model
我们证明了在超对称轴子模型的框架下，光滑混合暴胀是自然实现的。识别Peccei-Quinn标量场作为infaton扇区的一部分，成功的暴胀发生再现的振幅和光谱指数的曲率扰动观察到的WMAP。在我们的模型中预测了一个相对较大的轴子等曲率扰动及其非高斯性。Saxion相干振荡具有很大的振幅，并主导着宇宙。随后的衰变产生了巨大的熵，稀释了不需要的遗物。Winos是这种情况下最轻的超对称粒子，在衰变中以非热的方式产生，并解释了暗物质。
2013-02-19 astro-ph.CO hep-ph
Constraining SUSY with Heavy Scalars -- using the CMB
如果低能超对称性存在，大型强子对撞机的数据有利于标量超伴体的高质量标度（超过TeV），而sfermions和暗物质可以参数化更轻-导致所谓的分裂光谱。当结合这一事实与超对称破缺之前的位移对称标量（模量）的基本理论的动机，这导致了早期宇宙的非热历史。这样的历史意味着对暗物质微观性质的不同预期，以及暗辐射和宇宙轴子背景的可能性。在本文中，我们将研究如何相关和混合等曲率扰动产生这样的模型，以及连接到暗辐射。多个相关的isocurvature模式的WMAP的约束允许多达一半的原始扰动isocurvature，相反的情况下，一个单一的isocurvature模式的扰动必须是主要绝热。然而，这样的界限是强烈的先验依赖，并没有调查与最新的普朗克数据。在本文中，我们使用的超对称非热历史的例子来建立宇宙学参数的理论先验。特别感兴趣的是，我们发现暗辐射的先验与等曲率总量的先验是退化的--它们是负相关的。暗辐射在早期宇宙中受到严格的限制，最近被用来对基于弦的方法施加严格的限制，以超越标准模型。我们的研究结果表明，这样的约束可能需要更多的理论输入。来自宇宙学探测器（如普朗克）的数据可以帮助指导MSSM、分裂超对称性模型及其他模型的建模。我们的模型也证明了UV模型在构建宇宙学先验中的实用性。（节略）
2014-06-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Exploring a string-like landscape
我们探讨暴胀轨迹内随机产生的二维潜力，被认为是一个玩具模型的字符串景观。背景和扰动方程的数值求解，后者使用的两个领域的形式主义的彼得森和Tegmark，充分结合了等曲率扰动的影响。充分膨胀是一种罕见的事件，大约只有$10^5$中的一个发生。对于产生足够膨胀的模型，我们发现大多数运行满足WMAP的当前约束。在所有运行中，标量光谱指数小于1。张量-标量比低于当前的极限，但通常足够大，可以被下一代CMB实验检测到，也许也可以被普朗克检测到。在许多情况下，暴胀一致性方程被等曲率模的影响打破。
2011-02-15 astro-ph.CO hep-th
Do baryons trace dark matter in the early universe?
重子密度的大振幅扰动可能存在，如果它们被暗物质扰动补偿，使总密度保持不变。大爆炸核合成和星系团允许这些补偿等曲率扰动（CIP）的振幅大到$\sim10%$。CIP将调制宇宙微波背景（CMB）波动的功率谱--那些由于通常的绝热扰动--作为天空位置的函数。这导致温度/偏振图的不同球谐系数之间的相关性，并且它在CMB偏振中诱导B模式。在这里，这些影响的大小计算和技术来衡量他们的介绍。虽然这种振幅的CIP可以用WMAP在最大尺度上探测，但即将进行的CMB实验应该至少提高一个数量级的CIP灵敏度。
2012-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Quark mass variation constraints from Big Bang nucleosynthesis
我们研究了大爆炸核合成（BBN）时夸克质量的变化对轻元素原始丰度的影响。为了通过粒子和核物理导航所需的夸克质量的结合能和反应速率在一个独立的方式，我们使用格点量子色动力学数据和层次的有效场论。我们发现，氦-4丰度的测量值使夸克质量的可能变化范围为-1%<~ dm_q/m_q <~ 0.7%。夸克质量变化对氘丰度的影响在很大程度上可以通过重子-光子比η的变化来补偿。通过引入WMAP结果中的eta变化范围和一些附加假设，进一步缩小了dmq/mq的允许值范围。
2011-04-26 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Estimators for CMB Statistical Anisotropy
我们使用二次最大似然（QML）估计约束模型与高斯，但统计各向异性宇宙微波背景（CMB）波动，使用CMB地图与现实的天空覆盖和仪器噪声。当各向异性很小时，或者当检查与各向同性的一致性时，这种方法是最佳的。我们证明了QML方法的力量，通过将其应用到WMAP数据来约束几个模型，这些模型调制所观察到的CMB波动，以产生统计各向异性的天空。我们首先限制了所观察到的CMB波动的经验激励的空间调制，再现了在L < 60处振幅为7%的偶极调制模式的边缘证据，但证明了在更高的多极时该效应降低，并且在L~500处为1%。我们还寻找证据的方向依赖的原始功率谱，发现一个非常显著的统计四极信号几乎与黄道平面对齐，但我们认为，这种各向异性在很大程度上是由观测系统污染。最后，我们约束由于绝热和等曲率原始扰动的空间调制的各向异性，并讨论各向异性和非高斯估计之间的密切关系。
2012-03-04 astro-ph.CO
Large scale distribution of total mass versus luminous matter from Baryon Acoustic Oscillations: First search in the SDSS-III BOSS Data Release 10
早期宇宙中的重子声学振荡（BAO）被预测会在总质量与发光物质的相对聚集上留下一个尚未被探测到的特征。对这种效应的探测将为标准宇宙学范式提供重要的确认，并限制暗物质的替代品以及补偿等曲率扰动（CIP）等非标准波动。我们进行了第一次观测搜索这种效果，通过比较数字加权和亮度加权的关联函数，使用SDSS-III BOSS数据发布10 CMASS样本。当我们的模型中包括CIP时，我们在$3.2σ$正式获得相对聚类签名的证据和与CIP幅度的现有上限相匹配的限制。然而，各种测试表明，这些结果尚不可靠，可能是由于数据中的系统性偏差。在这封信中开发的方法，使用更准确的未来数据，如DESI的数据，可能会证实或反驳我们的初步证据。
2016-02-04 astro-ph.CO
Inflaton or Curvaton? Constraints on Bimodal Primordial Spectra from Mixed Perturbations
我们考虑宇宙微波背景约束下的暴胀模型，其原始功率谱是由暴胀子波动和曲率场波动产生的扰动的混合物。如果未来的实验没有检测到等曲率模式或大的非高斯性，将不可能直接区分膨胀和曲率贡献。我们调查当前和未来的数据是否可以限制这两个来源的相对贡献。我们模型的频谱与双峰形式组成的两个独立的幂律的总和，具有不同的频谱指数。我们量化的能力，当前和即将到来的数据集，以约束的差异$Δn$在频谱指数，和相对分数$f$的次主导功率谱在枢轴尺度的$k = 0.017\ {\rm Mpc^{-1}\ h}$。选定的数据集是WMAP 7年的数据，单独和与南极望远镜数据，以及一个合成数据集，可与即将到来的普朗克数据集。我们发现，目前的数据显示没有增加的质量适合的混合暴胀/曲率功率谱，和一个纯粹的幂律谱的青睐。约束诸如张量/标量比的独立参数的能力基本上不受拟合中的附加参数的影响。普朗克将能够对双峰谱的参数空间施加重要的约束。
2012-06-19 astro-ph.CO
Large scale distribution of mass versus light from Baryon Acoustic Oscillations: Measurement in the final SDSS-III BOSS Data Release 12
早期宇宙中的重子声学振荡（BAO）被预测会在总质量与发光物质的相对聚集上留下一个尚未被探测到的特征。这个特征是对重子和暗物质的相对大尺度聚集的调制，它提供了一个新的角度来比较光与质量的大尺度分布。对这种效应的探测将为标准宇宙学范式提供重要的确认，并限制暗物质的替代品以及补偿等曲率扰动（CIP）等非标准波动。在SDSS-III BOSS Data Release 10 CMASS样本中测量这种效应的第一次尝试仍然没有结果，但允许开发一种方法，我们在这里详细介绍并用于进行第二次观测搜索。当使用与我们先前研究相同的模型并在模型中包括CIP时，DR 12数据与零检测一致，这导致与先前使用DR 10数据测量的强有力证据的张力。当我们使用一个更现实的模型，考虑到我们对调查通量限制的了解时，这种紧张仍然存在，因为数据然后特权为零效应。在没有CIP的情况下，我们得到了一个零检测一致的情况下的效果和幅度预测在以前的理论研究。这表明需要更准确的数据来证明或反驳理论预测。
2018-02-28 astro-ph.CO
Cosmological Parameters from the QUaD CMB polarization experiment
本文利用QUaD实验对第二、三季的偏振和温度功率谱进行了参数估计分析。QUaD首次在E模式偏振光谱中检测到多个具有高度显著性的声学峰。虽然QUaD的参数约束与以前的标准6参数LCDM宇宙学的结果没有竞争力，但它们确实首次允许有意义的仅偏振参数分析。在一个标准的6参数LCDM分析中，我们发现QUaD TT功率谱与以前的结果吻合得很好。然而，QUaD偏振数据显示出与LCDM的一些张力。这个1到2西格玛张力的起源仍然不清楚，可能指向新的物理学，剩余系统学或简单的随机机会。我们还将QUaD与五年WMAP数据集和SDSS Luminous Red Galerkin第四次数据发布功率谱相结合，并扩展我们的分析以约束单个等曲率模分数，约束冷暗物质密度，α（cdmi）<0.11（95% CL），中微子密度，α（ndi）<0.26（95% CL），中微子速度，α（nvi）<0.23（95% CL），modes.我们的分析为未来的极化实验设定了一个基准。
2009-01-07 astro-ph.CO
Impacts of Dark Stars on Reionization and Signatures in the Cosmic Microwave Background
我们对暗恒星对宇宙再电离历史的可能影响及其在宇宙微波背景（CMB）中的特征进行了详细而系统的研究。我们计算了包括暗星在内的一系列恒星星族的氢再电离历史、CMB光学厚度和各向异性功率谱。如果暗星通过核散射捕获大量的暗物质，再电离可以被大大延迟，导致综合光学深度下降，最后散射和大规模的EE偏振功率谱的功率。利用WMAP7观测到的积分光学深度，在我们的正则再电离模型中，我们排除了具有高散射诱导捕获率的暗恒星占据了所有第一批恒星形成重子的90%以上，并且寿命超过2.5亿年的参数空间部分。当核散射只提供了适量的暗物质时，再电离可以稍微加速，适度增加CMB的光学深度。如果暗星没有通过核散射获得任何暗物质，那么对再电离和宇宙微波背景辐射的影响可以忽略不计。暗星对再电离及其CMB标记的影响可以通过改变再电离模型的现有参数来很大程度上模拟或补偿，这使得暗星难以从天体物理学的不确定性中解脱出来，但也拓宽了再电离模型中标准参数的范围，这些参数可以与观测结果保持一致。
2011-09-01 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph
