Investigating Primordial Black Hole Accretion through Cosmic Optical Depth
本工作使用Bondi-Hoyle吸积模型研究原初黑洞（PBH）的质量增长，基于Planck 2018 CMB光学深度上限推导出严格的PBH丰度限制，并发现考虑质量演化可将限制加强一个数量级，同时PBH吸积对21-cm亮度温度产生可观测影响。
2025-07-13 astro-ph.CO
Cluster richness-mass calibration with cosmic microwave background lensing
通过光度测量中星系的过密度来识别星系团是最古老的，也可以说是最经济和质量敏感的探测方法，与X射线和Sunyaev-Zel'dovich效应探测热的星系团内介质相比。然而，一个长期存在的问题一直是映射的光学“丰富”的测量对总集群质量。宇宙微波背景以14 Gpc的共形距离发射，对宇宙中所有介入的物质起到背光的作用，因此被引力透镜化。在这里，我们提出了一个校准的集群光学丰富度在10%的水平，通过测量平均宇宙微波背景透镜收敛普朗克测量的大量的光学选择集群的位置，检测偏转的光子的总质量的顺序为10**14太阳质量的晕。虽然普朗克透镜重建主要是针对大尺度结构的研究，但对于角分尺度上的堆叠星系团，它可以得到几乎无偏的结果。透镜收敛只依赖于物质的分数密度的红移积分，因此这种方法提供了一个干净的测量在宇宙历史的大部分时间，在很大程度上独立于重子物理的集群质量。
2017-07-28 astro-ph.CO
Constraints on primordial magnetic fields from the optical depth of the cosmic microwave background
在后退耦时代，磁场通过双极扩散和磁流体动力学（MHD）湍流衰减而衰减，加热了星系际介质（IGM）。IGM中氢原子的延迟复合产生了宇宙微波背景（CMB）散射的光学深度。在$z\gg 10$产生的光学深度不影响低多极子下CMB偏振功率谱的“再电离凸点”，但影响高多极子下的温度和偏振功率谱。将解耦时期阻尼尺度上平滑的场的现今能量密度写成$ρ_{B,0}=B_{0}^2/2$，我们将$B_0$约束为谱指数$n_B$的函数。使用普朗克2013似然码，该码使用普朗克温度和透镜数据以及WMAP 9年偏振数据，我们分别找到了$n_B=-2.9$、$-2.5$和$-1.5$的$B_0<0.63$、0.39和0.18 nG的95%上限。对于这些光谱指数，光学深度主要是由耗散的衰减MHD湍流后不久发生的去耦时代。我们的限制是强于以前的限制忽略了电离历史的影响的领域。在加热的IGM中，CMB光子离开电子的逆康普顿散射使CMB的热谱失真。我们对$B_0$的限制意味着在后去耦时代由场耗散引起的$y$型畸变应该分别小于$10^{-9}$、$4\times10^{-9}$和$10^{-9}$。
2015-05-24 astro-ph.CO
The Quantum Origin of Cosmic Structure
在这篇关于结构形成的简明而主观的评论中，我将介绍宇宙学标准模型及其理论和观测基础。我将集中在最近的结果和当前的问题在理论宇宙学，特别是在宇宙学扰动理论及其应用。
2010-11-11 astro-ph.CO
KiDS+VIKING-450: Cosmic shear tomography with optical+infrared data
我们提出了一个层析宇宙剪切分析的千度调查（KiDS）结合VISTA千度红外星系调查（VIKING）。这是第一次将完整的光学到近红外数据集用于宽场宇宙学弱透镜实验。这一前所未有的数据，跨越$450~$度$^2$，使我们能够显着提高测光红移的估计，使我们能够包括强大的高红移源的透镜测量，和-最重要的是-巩固我们的知识的红移分布的来源。基于一个平坦的$Λ$ CDM模型，我们发现$S_8\equivσ_8\sqrt{Ω_{\rm m}/0.3}=0.737_{-0.036}^{+0.040}$在一个单独的宇宙剪切盲分析。KiDS宇宙剪切和普朗克-Legacy CMB测量之间的紧张关系仍然存在于这个系统性更强的分析中，$S_8$与$2.3σ$不同。这一结果是不敏感的内在对齐，重子反馈，中微子质量的干扰参数的先验的变化。KiDS剪切测量用一组新的、更真实的图像模拟进行校准，在调查中没有检测到显著的B模式，表明系统误差在控制之下。当通过假设30波段COSMOS-2015测光红移是正确的来校准我们的红移分布时（在暗能量巡天和超极凸轮巡天之后），我们发现与普朗克的紧张关系得到了缓解。源红移分布的可靠确定仍然是未来宇宙剪切调查最具挑战性的方面之一。
2019-11-18 astro-ph.CO
Large HI optical depth and Redshifted 21-cm signal from cosmic dawn
HI 21-cm光学厚度（$τ_b$）可能相当大，因为星系间介质（IGM）的动力学和自旋温度预计在宇宙黎明期间非常低。在HI过密度的区域，它将特别高。我们重新审视了广泛使用的线性化方程的有效性估计HI 21厘米差分亮度温度（$T_b$），其中假设$τ_b << 1$和近似$[1-\exp({-τ_b})]$作为$τ_b$。我们考虑两种情况，一种没有任何额外的冷却机制或无线电背景（称为标准情况），另一种（称为过度冷却）的情况下，假设EDGES的吸收轮廓和过度冷却机制。我们发现，给定一个测量的全球吸收信号，符合标准（过度冷却）的情况下，线性方程高估了自旋温度的$\sim 5\%(10\%)$。此外，使用数值模拟，我们研究了大的光学深度对各种信号统计的影响。我们观察到，在模拟分辨率（$\sim 0.5 h^{-1} \, {\rm Mpc}$）下计算的方差、偏度和峰度，对于标准方案分别被过度预测至$\sim 30\%$、$30\%$和$15\%$，对于过度冷却方案分别被过度预测至$\sim 90\%$、$50\%$和$50\%$。此外，我们发现，$T_b$的概率分布函数被压缩，变得更高斯的形状，如果没有近似。球平均HI功率谱分别在标准和过度冷却情况下，在所有尺度下被最多$\sim 25 \%$和$80\%$过度预测。
2021-10-13 astro-ph.CO
Theoretical Aspects of Cosmic Acceleration
为了理解和绘制宇宙后期加速的可能解释，人们提出了广泛的建议，从宇宙学常数和直接的暗能量，到奇异耦合模型，再到广义相对论的红外修正。如果我们要揭示这些方法中的哪一种（如果有的话）可能为问题提供严肃的答案，那么理解理论一致性对模型的约束以及它们做出预测的机制是至关重要的。在这个演讲中，作为在日本京都举行的宇宙黑暗面会议上的特邀全体演讲，我简要描述了一些现代的尝试，以实现这一计划和一些更有趣的想法已经出现。作为一个例子，我使用Galileon模型，讨论Vainshtein机制是如何发生的，以及如何在这样的背景下出现一些这样的理论问题。
2016-04-29 astro-ph.CO
FirstLight III: Rest-frame UV-optical spectral energy distributions of simulated galaxies at cosmic dawn
使用FirstLight数据库的300放大宇宙学模拟，我们提供了休息帧的紫外光谱能量分布的星系与复杂的恒星形成的历史，耦合到非均匀的气体吸积历史的星系晕在宇宙黎明。在任何红移下，星系群都是非常多样的，从恒星暴到静止星系，甚至是固定恒星质量的星系。这驱动着紫外线光度和恒星质量之间的红移依赖关系，具有较大的散射，由特定的恒星形成率驱动。紫外线斜率和莱曼连续光子的生产效率有很高的值，与灰尘校正的观测结果一致。这表明年轻的恒星星族具有低金属丰度。FirstLight模拟对z=6-12的星系的静止帧UV光学绝对星等，颜色和光学发射线进行了预测，这些星系将在未来十年内首次使用JWST和下一代望远镜进行观测。
2019-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Optical analysis of a CMB cosmic string candidate
关于宇宙弦（CS）的宇宙学场景的复杂性仍然阻碍着我们对它的全面理解。我们在这里描述了一个有前途的策略，这些难以捉摸的物理实体的可能检测。它是基于搜索强引力透镜事件的位置区域的CS候选人（CSc-1），这是宣布在以前的工作由CMB分析。使用光度和几何标准，我们确定了对候选人的透镜星系（LGC）的“弦场”（SF），然后与平均密度的背景星系对在一组“控制场”（CF）进行比较。我们发现了过量的$22\%$（每平方米）。（摄氏度）这超过了估计的宇宙色散。我们还发现，在角分离仓$[8'', 9'']$中，LGCs的数量超过$29.2\%$。最后，我们分析了连接LGCs中心的线的优选取向的可能性。对于角分离箱$[4'',6'']$，方向具有统计学显著性。因此，我们发现了两个“窗口”的首选角分离的LGCs沿可能的CS。然而，我们的LGC的引力透镜起源的确认需要光谱观测，这似乎是合理的，目前的结果。我们计划获取它们的光谱，并继续研究CSc-1场中LGC的光谱和形态特征，并使用相同的策略分析其他CS候选者。
2019-02-21 astro-ph.CO
Cosmic Structures in CDM and SIDM
Institute of Physics, National Yang Ming Chiao Tung University（国立阳明交通大学物理研究所）
本综述概述ΛCDM模型的小尺度观测差异问题，介绍自相互作用暗物质（SIDM）框架的理论基础、解决方案、最新进展及星系团对暗物质自相互作用截面的观测约束。
2026-08-14 astro-ph.CO
A Projected Estimate of the Reionization Optical Depth Using the CLASS Experiment's Sample-Variance Limited E-Mode Measurement
我们分析了宇宙学大角尺度探测器（CLASS）实验的模拟地图，并恢复了再电离光学深度$τ$的近宇宙方差有限的估计。我们使用基于功率谱的可能性，同时清洁前景和多极空间中的宇宙学参数估计。使用专门设计的软件来约束$τ$，标量波动的幅度$A_s$，和张量-标量比$r$，我们证明了类实验将能够估计$τ$在一个因素的两个全天宇宙方差限制允许的宇宙微波背景偏振测量。此外，我们讨论的作用类的$τ$约束结合引力透镜的CMB上获得的中微子质量的总和的$\gtrsim4σ$测量。
2018-08-03 astro-ph.CO
Circular polarization of the cosmic microwave background induced by the optical Magnus effect on gravitational lensing
Department of Physics, Institute of Science Tokyo（东京科学大学物理系）
本文研究了引力透镜中光学马格努斯效应如何导致宇宙微波背景的圆偏振现象，提出了一种新的产生CMB圆偏振的基本机制。
2026-05-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Impact of uncertainties on the cosmic optical and infrared backgrounds on the propagation of astroparticles
Ruhr-Universität Bochum（波鸿鲁尔大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；Bergische Universität Wuppertal（伍珀塔尔山岳大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Institut Universitaire de France (IUF)（法国高等研究院）
本文研究宇宙光学和红外背景不确定性对甚高能伽马射线及超高能宇宙射线传播的影响，发现当前背景光知识已非低红移宇宙天体粒子现象学的主要不确定性来源，为下一代测量提供稳健推断。
2026-09-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
The density, the cosmic microwave background, and the proton-to-electron mass ratio in a cloud at redshift 0.9
基于Effelsberg 100-m望远镜的测量，对引力透镜系统PKS 1830 -211的分子种类进行了多谱线研究。获得平均径向速度和执行大速度梯度辐射转移计算，这项研究的目的是（1）确定气体的密度，（2）约束的温度的宇宙微波背景，（3）评估质子电子质量比在红移0.9。分析六个旋转HC 3 N跃迁的数据（这包括J=7-6线，这可能是第一次在星际介质中检测到），我们得到大约2000 cm-3的西南吸收成分的气体密度。同样朝向西南源，具有光学细线和较高转动常数的分子种类的激发温度平均而言与宇宙微波背景的预期温度T_CMB = 5.14 K一致。然而，个别地，有一个令人惊讶的大分散，远远超过预期的不确定性。CSJ =1-0和4-3光学深度对较弱的西北吸收分量的比较导致11 K的激发温度和3 K的1-sigma误差。对于东南方向的主分量，通过比较10条NH3光学薄反转线和5条HC 3 N光学薄旋转跃迁线（在相似频率下观测到）所测得的速度，可以将质子-电子质量比的潜在变化限制在小于1.4 x 10^-6（置信度为3 σ）。还包括来自其他分子种类的光学薄旋转线，强调系统误差小于1 km/s，对应于10-6的不确定性。
2009-04-20 astro-ph.CO
The cosmic optical background excess, dark matter, and line-intensity mapping
最近使用新视野LORRI图像的研究已经返回了迄今为止对宇宙光学背景的最精确测量，产生的通量超过了深星系计数的预期，大约是两倍。我们调查是否这种过剩，在$\sim 4σ$意义上检测到，是由于轴子样的暗物质，衰变为单能光子。我们计算的光谱能量分布从这样的衰变和LORRI测量的通量的贡献。假设类轴子粒子构成了所有的暗物质，到目前为止，解释测量到的8 - 20 eV质量和3 - 6 $\times 10^{-11}$ GeV $^{-1}$的有效轴子-光子耦合的参数空间不受约束。如果过剩是由暗物质衰变到光子谱线引起的，那么在即将到来的谱线强度映射测量中将有一个重要的信号，这将允许将这个假设与其他候选者区分开来。
2022-12-05 astro-ph.CO hep-ph
The Cosmic History of Black Hole Growth from Deep Multiwavelength Surveys
在过去的几年里，人们在理解超大质量黑洞如何形成和成长方面取得了重大进展。在本文中，我们首先回顾了活动星系核（AGN）的光谱特征，从射电到硬X射线波长。然后，我们描述了最常用的方法来找到这些来源，包括光学/紫外线，无线电，红外线和X射线发射和光学发射线。然后，我们描述的主要观测特性的模糊和未模糊AGN人口。最后，我们总结了黑洞吸积的宇宙历史，即，在宇宙历史上，超大质量黑洞获得了大部分质量。最后，我们总结了开放性问题，并描述了计划和未来的天文台，这将有助于回答这些问题。
2011-12-01 astro-ph.CO
Cosmic Acceleration as an Optical Illusion
我们考虑光在宇宙学常数为零的非均匀无旋尘埃宇宙中的传播，初始条件与标准线性微扰理论相同。一个非微扰的方法，这样一个宇宙的动力学相结合的距离公式的基础上的萨克斯光学方程。然后一个数值研究意味着一个红移距离的关系，大致同意与观察。在标准的均匀设置中解释，我们的结果似乎暗示了哈勃速率和减速参数的当前公认值;此外，在最后的散射中密度扰动是一致的。这三个量的确定仅依赖于与截止尺度相关的单个参数。与现有文献的不同之处在于高阶微扰理论的微妙之处，这使得本方法的可靠性和超过二阶的微扰效应的大小难以评估。
2016-09-29 astro-ph.CO gr-qc
Measurement of the Cosmic Optical Background using the Long Range Reconnaissance Imager on New Horizons
宇宙光学背景是一个重要的观测，它限制了恒星的能量产生和宇宙中更奇异的物理过程，并提供了一个关键的宇宙学基准，以判断结构形成的理论。测量这种背景的绝对亮度是复杂的局部前景，如地球的大气层和太阳光反射从当地行星际尘埃，并在光学背景的亮度推断有很大的差异，导致。远离地球的探测器的观测不受这些明亮前景的影响。在这里，我们分析数据从远程侦察成像仪（LORRI）仪器对美国宇航局的新视野任务期间获得的巡航阶段外的木星轨道，并找到一个统计上限的光学背景的亮度类似的综合光从星系。我们的结论是，一个仔细执行的调查与LORRI可能会产生不确定性相比，从星系计数测量。
2017-04-10 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
Cosmic Explosions (Optical Transients)
本文是我在IAU研讨会“时域天文学的新视野”（牛津，2011年）上的演讲的扩展总结。我首先回顾了瞬变的历史（这与宽视场望远镜成像的出现密切相关;然后我总结了宽视场成像项目。导致设计帕洛玛瞬态工厂（PTF）的动机，随后总结了PTF的天文回报。我回顾了PTF的经验教训。我的结论是，在这十年中，光学瞬态搜索将继续蓬勃发展，甚至可能加速在其他波长的调查-特别是无线电，紫外线和X射线-上线。因此，我冒昧地建议，专门搜索瞬态将继续-甚至进入LSST时代。最后，我讨论了后续望远镜对瞬态物体研究的重要性--这是一个热门问题，因为在美国，组合审查正在进行中。
2012-02-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmic star formation rate: a theoretical approach
宇宙恒星形成率（CSFR）是研究星系聚集和演化历史的重要线索。在这里，我们开发了一种方法来研究CSFR从纯理论的角度来看。从详细的化学演化模型出发，我们得到了不同形态类型星系的恒星形成历史。这些历史，然后用来确定光度功能的同一星系的分光光度代码的装置。在不同的假设条件下，我们得到了CSFR。首先，我们研究了一个纯光度演化的假设，在这个假设中，所有的星系都被假定在相同的红移上形成，然后只在光度上演化。然后，我们考虑的情况下，数密度或斜率的LF被假定为随红移而变化。与现有的数据进行比较后，我们得出结论，一个纯粹的光度演化并没有提供一个很好的适合的数据，特别是在非常高的红移，虽然许多不确定性仍然存在于数据。另一方面，椭圆星系和螺旋星系的数密度随红移的变化可以更好地拟合观测到的CSFR。我们还探讨了随红移变化的低频斜率的情况，以及同时发生数密度和斜率变化的情况。我们找不到任何这些情况下，可以改善拟合的数据方面的唯一的数量密度变化。最后，我们计算了具有红移的星系中平均宇宙金属丰度的演化。
2012-01-09 astro-ph.CO
Cosmic quantum optical probing of quantum gravity through a gravitational lensLens
我们考虑了中性无质量标量粒子的非幺正量子动力学，该粒子用于模拟光子围绕大质量引力透镜的运动。透镜质量和渐近自由粒子之间的引力相互作用由它们的二次量子化散射波函数描述。值得注意的是，零点时空涨落可以引起散射态与引力子的自发发射的显著退相干，从而降低粒子的相干性和能量。这种新效应表明，当光子偏振可以忽略时，这种量子引力现象可能导致最近研究的天体物理激光通过黑洞和星系团范围内的引力透镜发生可测量的异常红移。
2018-10-08 astro-ph.CO gr-qc quant-ph
Mitigating baryon feedback bias in cosmic shear through a theoretical error covariance in the matter power spectrum
本文提出在物质功率谱中直接建模重子反馈理论误差协方差，以替代传统尺度截断，从而在宇宙剪切宇宙学参数约束中有效降低重子反馈引起的偏差，并验证了 HMCode-2020 的拟合灵活性。
2024-10-16 astro-ph.CO
Theoretical bounds on the tensor-to-scalar ratio in the cosmic microwave background
宇宙微波背景中的张量模式是暴胀最有力的特征之一。我们推导出张量分数的理论界，作为一个推广的著名的Lyth界。在合理的假设下，新的边界至少比原来的边界强两个数量级。我们评论以前派生的泛化，所谓的Efstathiou-Mack关系。我们还得到了一个新的绝对上界张量使用德西特熵界。
2013-03-11 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dissecting the properties of optically-thick hydrogen at the peak of cosmic star formation history
本文介绍了利用MagellanClay望远镜上的蓝敏MagE摄谱仪对105个z~3类星体的莱曼极限系统（LLS）的盲测结果。通过在~3000- 4000 A波长范围内搜索莱曼极限吸收，我们测量了在z~2.8处每单位红移的LLS数量l（z）=1.21+/-0.28。利用叠加分析，我们进一步估算了z~3宇宙中电离光子的平均自由程，即λ ^[912]= 100+/-29 Mpc/h_70.4。结合我们的LLS测量，我们得出结论，在这些红移下，log N_HI >= 17.5 cm^-2的系统对观测到的平均自由程的贡献仅为~40%。此外，在光电离建模的帮助下，我们推断可能需要大量电离和贫金属系统来重现在20个LLS的复合光谱中观察到的金属线强度，其中N_HI = 17.5-19 cm^-2，z约为2.6-3.0。最后，通过一个简单的玩具模型，我们推导出星系晕中的气体可以单独解释z<~3时的LLS总量，但在z~3.5之后，星系际介质的贡献逐渐增加。我们还展示了如何在z<~3时每单位红移弱演化的LLS数量可以通过要求环星系介质的空间范围在宇宙演化的最后~10 Gyr中是红移不变的或通过假设LLS出现在晕中来建模，晕是每个红移处密度场的罕见波动。
2013-08-26 astro-ph.CO
A Measurement of the Cosmic Optical Background and Diffuse Galactic Light Scaling from the R < 50 AU New Horizons-LORRI Data
直接光度测量的宇宙光学背景（COB）提供了一个重要的比较点，其他测量方法和模型的宇宙结构的形成，并允许宇宙的一致性测试，有可能揭示额外的扩散源的排放。由于难以将它与太阳系行星际尘埃散射的漫射光隔离开来，因此从地球上测量COB一直具有挑战性。我们提出了一个测量的COB使用的数据由美国宇航局的新视野号任务的远程侦察成像仪（LORRI），考虑到所有的数据获得47 AU。我们采用盲法，我们的分析选择是针对完整数据集的一个子集开发的，然后揭盲。暗电流和其他仪器系统学占，包括一些散射光的来源。我们充分表征和删除结构化和弥漫的天体物理前景，包括明亮的恒星，从微弱的未解决的来源，和弥漫的银河光的综合星光。对于完整的数据集，我们发现COB的表面亮度为$λI_λ^{\mathrm{COB}}$ $=$ 21.98 $\pm$ 1.23（统计）。$\pm$ 1.36（校准）nW m $^{-2}$ sr $^{-1}$。这一结果支持了最近的决定，发现一个因素2 ${-}$ 3 $\times$更多的光比预期的综合光从星系和激励新的漫射强度测量更有能力的仪器，可以支持光谱测量在光学和近红外。
2022-12-14 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.IM
Anisotropic cosmic optical background bound for decaying dark matter in light of the LORRI anomaly
最近，新地平线观测报告了宇宙光学背景（COB）中的异常通量。COB的流量是$16.37\pm 1.47\, \rm nW m^{-2} sr^{-1}$，在LORRI枢轴波长$0.608\,\rm μm$，这是$\sim 4σ$水平以上的预期流量从哈勃太空望远镜（HST）星系计数。如果这是电子伏特尺度的暗物质衰变为光子的暗示，那就太好了。在本文中，我们指出，这样一个衰减的暗物质模型预测大量的各向异性的COB通量，这是准确测量的HST。HST的数据排除了在$5$ - $20$ eV质量范围内大于$10^{-24}$-$10^{-23}\,{\rm s}^{-1}$的主导冷暗物质的衰变率。因此，衰变的冷暗物质解释了COB过剩是强烈不利的各向异性约束。我们讨论了一些漏洞：例如热/热暗物质或暗物质的两步衰变，以解释COB过量。
2023-01-18 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Cosmicflows 4: The Calibration of Optical and Infrared Tully-Fisher Relations
这项研究是Cosmicflows-4项目的一部分，目的是测量本地宇宙中超过10，000个螺旋星系的距离，速度高达15，000公里/秒。新的HI线宽信息主要来自Arecibo Legacy Fast ALFA调查。我们的样本星系的光度测量已经进行了光学（SDSS u，g，r，i，z）和红外（WISE W1和W2）波段。倾斜度已经确定使用一个在线的图形界面访问的公民科学家的合作。星系距离的测量是基于螺旋的旋转速率和它们的绝对光度之间的相关性，称为塔利-费舍尔关系（TFR）。在这项研究中，我们提出了TFR的校准使用子样本的~600螺旋位于20个星系团。这些可观测的颜色，表面亮度，和相对HI含量之间的相关性进行了探讨，试图减少散射的TFR的目标，获得更准确的距离。根据校准星团的距离和速度，初步确定哈勃常数为H 0 =76.0+-1.1（stat.）+- 2.3（系统）km/s/Mpc.
2020-05-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Theoretical constraints on brane inflation and cosmic superstring radiation
我们分析的一致性膜膨胀导致宇宙超弦的形成和随后的辐射这些宇宙超弦的理论约束。我们首先研究最近阐明的超引力约束膜膨胀模型的影响。我们证明了D3/D 7和D3/反D3膜膨胀都受到非平凡的约束。这两个模型都可以证明满足这些约束，但对于D3/D 7的情况，暴胀机制可能有重要的后果。然后，我们分析了强大的理论约束类型的允许辐射的宇宙超弦，如果他们形成，这样的约束不适用于他们的场论类似物。我们认为，在一个扭曲的背景下，人们可能会期望轴辐射相对于引力辐射增强，neithe F-弦或D-弦可以发射轴辐射，而FD-弦不能引起Neveu-Schwarz-Neveu-Schwarz粒子发射，其Ramond-Ramond粒子发射是不明确的。
2015-01-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A minimal empirical model for the cosmic far-infrared background anisotropies
宇宙远红外背景（CFIRB）探测宇宙时间内未解决的尘埃恒星形成星系，并补充星系演化的紫外和光学观测。在这项工作中，我们解释所观察到的CFIRB各向异性使用经验模型的基础上解决星系在紫外和光学调查。我们的模型包括恒星质量函数，恒星形成的主要序列，和尘埃衰减。我们发现，通常使用的线性Kennicutt红外光度和恒星形成率之间的关系overproduces所观察到的CFIRB振幅。观测到的CFIRB要求低质量星系的红外光度比Kennicutt关系预期的要低，这意味着低质量星系的尘埃含量更低，尘埃衰减更弱。我们的研究结果表明，CFIRB不仅提供了一个严格的一致性检查星系演化模型，但也限制了低质量星系的尘埃含量。
2017-03-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Synthetic nebular emission from massive galaxies I: origin of the cosmic evolution of optical emission-line ratios
在遥远宇宙和本地宇宙中，镓占据[OIII] $\lambda5007$ /H $β$ -与[NII] $\lambda6584$ /H $α$发射线比率图的不同区域。我们调查的起源，这一有趣的结果是通过自洽建模，第一次，星云发射年轻的恒星，吸积黑洞（BH）和老年人，后渐近巨分支（后AGB）恒星星族在星系形成模拟在一个完整的宇宙学背景下。在后处理中，我们将新一代星云发射模型与大质量星系的高分辨率宇宙学放大模拟相结合，以探索哪些星系物理性质驱动了[OIII] $\lambda5007$ /H $β$，[NII] $\lambda6584$/H $α$，[SII] $λ\lambda6717,6731$ /H $α$和[OI] $\lambda6300$ /H $α$的宇宙演化。模拟星系的线比与恒星形成和活动的本地SDSS星系的观测结果吻合得很好。在固定星系恒星质量的情况下，随着红移的增加，平均[OIII]/H $β$增加，[NII]/H $α$、[SII]/H $α$和[OI]/H $α$减少--这与观测结果基本一致。在固定的恒星质量，我们确定恒星形成的历史，控制星云发射的年轻恒星通过电离参数，作为宇宙演化的[OIII]/H $β$和[NII]/H $α$的主要驱动程序。对于[SII]/H $α$和[OI]/H $α$，这只适用于高于$z=1.5$的红移，在较低红移处的演化由活动星系核…
2017-08-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the Blue Axion with Cosmic Optical Background Anisotropies
提出通过宇宙光学背景各向异性探测质量约5-25 eV的“蓝色轴子”，建议新频率测量以提升寿命限制，并指出线强度映射实验对冷暗物质和热遗迹轴子的探测潜力。
2024-07-24 astro-ph.CO hep-ph
Testing modified gravity with 21 cm intensity mapping, HI galaxy, cosmic microwave background, optical galaxy, weak lensing, galaxy clustering, type Ia supernovae and gravitational wave surveys
在现代宇宙学中，一个重要的任务是研究宇宙中是否存在引力修正的信号。由于分辨率和灵敏度的限制，目前的观测无法探测到任何修正重力信号。因此，迫切需要预测未来宇宙学调查对修正引力的约束力。我们用8个未来主流探测器约束Hu-Sawicki $f(R)$引力，包括21 cm强度图、HI星系、宇宙微波背景、光学星系、弱透镜、星系团、Ia型超新星和引力波。我们发现，HI星系巡天SKA 2给出了最强的约束$σ_{f_{R0}}=1.36\times10^{-8}$中的八个探头。21 cm强度巡天SKA 1-MID-B1和光学星系巡天Euclid也达到了$\mathcal{O}$（-8）量级。第四代CMB实验SO和CORE得到了$\mathcal{O}$（-6）阶，而大尺度结构巡天Euclid弱透镜、Euclid星系团和CSST弱透镜得到了$\mathcal{O}$（-5）阶。有趣的是，CSST星系团的$\mathcal{O}$（-6）阶与SO和CORE星系团的$\mathcal{O}$（-6）阶相同，而引力波巡天ET星系团的$\mathcal{O}$（-5）阶也是$\mathcal{O}$阶。八个探针的组合给出了最严格的约束$1.14\times10^{-8}$，其仅比SKA 2和SK 1-MID-B1组合的$1.34\times10^{-8}$强一点。这表明，在很大程度上，未来的21厘米强度映射…
2021-08-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
GAMA/DEVILS: Constraining the cosmic star-formation history from improved measurements of the 0.3-2.2 micron Extragalactic Background Light
我们提出了一个修正的测量光学河外背景光（EBL）的基础上，解决星系的贡献的综合星系光（IGL）。宇宙光背景辐射（COB）对恒星形成过程中产生的光进行编码，提供了丰富的宇宙恒星形成历史（CSFH）信息。我们结合了来自银河和质量大会调查（GAMA）和深河外可见遗产调查（DEVILS）的宽和深星系数量计数，以及哈勃太空望远镜（HST）档案和其他深调查数据集，在9个多波长滤波器中测量从0.35微米到2.2微米的COB。我们独立地推导出每个波段的光度密度，并与最近的和补充的甚高能量（VHE）实验的光学EBL估计显示出良好的一致性。我们的误差分析表明，IGL和伽马射线测量现在完全一致，误差在10%以内，这表明在已知的星系群之外，几乎不需要任何额外的漫射光源。我们使用我们修改后的IGL测量来约束宇宙恒星形成的历史，并对一些最近的估计振幅约束。作为一致性检查，我们现在可以令人信服地证明，CSFH，恒星质量增长和光学EBL提供了一个完全一致的星系演化图像。我们的结论是，恒星形成率的峰值位于0.066-0.076 Msol/yr/Mpc ^3的范围内，时间回溯为9.1 ~ 10.9 Gyrs。
2021-02-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
How deep can a cosmic void be? Voids-informed theoretical bounds in Galileon gravity
Università degli Studi di Napoli “Federico II”（那不勒斯费德里科二世大学）；INFN Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）；ICTP, International Centre for Theoretical Physics（国际理论物理中心）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（平坦研究所计算天体物理学中心）；Università degli Studi di Torino（都灵大学）；INFN-Sezione di Torino（意大利国家核物理研究所都灵分部）；INAF-Istituto Nazionale di Astrofisica, Osservatorio Astrofisico di Torino（意大利国家天体物理研究所都灵天文台）
本文通过空洞引导的测试，确定了伽利略引力理论中空洞深度的上限，排除了部分参数空间，为未来宇宙学推断提供更精确的先验信息。
2026-04-17 astro-ph.CO gr-qc
Theoretical and numerical perspectives on cosmic distance averages
宇宙学观测的解释依赖于一个平均宇宙的概念，它通常被认为是均匀和各向同性的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克（FLRW）模型。然而，由于引力透镜和红移扰动等多种效应，不均匀性可能会在统计上使FLRW的观测平均值产生偏差，特别是在距离测量方面。在这篇文章中，我们回顾了宇宙学中基于二阶微扰理论的平均距离测度的主要已知理论结果，并填补了其中的一些空白。然后，我们全面测试这些理论预测对射线追踪的高分辨率暗物质$N$体模拟。这种方法使我们能够描述小规模的不均匀性深入到光传播的$z=10$的结构形成的非线性制度的影响。我们发现，在超样本方差的限制下，数值结果与理论预测非常吻合。没有意外的大偏差源于非常小的尺度，其效果完全编码在非线性功率谱。具体来说，反向放大的方向平均值和源平均放大值与1相容;恒定宇宙时间的表面面积变化与零相容;其他距离测量的偏差，在高红移时可以达到略小于$1\%$，是很好理解的。作为一个副产品，我们也面临着最近的有限束形式主义的预测与数值数据，并找到很好的协议。
2021-08-24 astro-ph.CO gr-qc
The Physics of Cosmic Acceleration
宇宙膨胀正在加速这一发现在物理学和天文学领域引起了强烈的理论和实验反应。这一发现意味着我们关于引力如何工作的最基本概念在宇宙学距离尺度上被违反了。一个简单的修正方法是在广义相对论的场方程中引入一个宇宙学常数。然而，相对于理论预期，宇宙学常数的值非常小，这使得理论家们探索了各种各样的替代解释，包括引入一种奇异的负压流体或修改广义相对论。在这里，我们简要回顾宇宙加速的证据。然后，我们调查了一些理论上的尝试来解释它，包括宇宙学常数，精髓及其变体，质量变化的中微子，和广义相对论的修改，如标量张量和$f(R)$理论和膜世界的情况。我们将讨论实验和观测测试，这可能使我们能够区分已经提出的一些理论观点。
2009-03-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
COSMIC: A Galaxy Cluster Finding Algorithm Using Machine Learning
本文提出机器学习星系团寻找算法 COSMIC，通过识别最亮星系团星系并估计富度，在 SDSS 与 WHL 数据上训练，验证显示其完备性高且富度与光学、X 射线结果紧密相关。
2024-10-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Artificial Neural Networks for cosmic gamma-ray propagation in the Universe
我们探讨了潜在的人工神经网络（ANN）为基础的方法智能探测宇宙$γ$ -射线光子在河外宇宙的传播。$γ$ -射线从一个遥远的源，如耀变体发射到地球上的观察者的旅程是通过与河外背景光（EBL）的相互作用的吸收，导致电子-正电子对的生产。这个过程占主导地位的伽马射线光子的能量超过10 GeV的宇宙学距离传播。$γ$射线衰减效应的特征在于一个称为\emph{optical depth}的物理量，它强烈地依赖于$γ$射线光子能量、源的红移和EBL光子的密度。我们估计的光学深度值$γ$射线能量超过10 GeV的红移在0.01至1的范围内使用三种不同的和最有前途的EBL模型从源发出。这些光学深度估计被随机分为两个数据集的人工神经网络的训练和测试使用能量，红移作为输入和光学深度作为输出。每个EBL模型的ANN性能的优化采用标准的反向传播（BP）和径向基函数（RBF）算法。使用RBF神经网络模型的性能被认为是优于BP方法。特别是，与Finke等人（2010）提出的EBL模型相对应的隐藏层中具有40个神经元的RBF-ANN显示了宇宙中$γ$射线传播的最佳性能。
2021-09-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Toward understanding the anisotropic point spread function of Suprime-Cam and its impact on cosmic shear measurement
我们研究了各向异性点扩散函数（PSF）的Suprime-Cam数据利用密集的星场数据。我们将点扩散函数的椭圆度分解为三个分量，即光学像差、大气湍流和芯片错位，并对每个分量的振幅进行了评估。我们发现，对于长曝光数据，光学像差对PSF椭圆率的贡献最大，这可以很好地由一个简单的解析函数的基础上的最低阶像差理论建模。通过数值模拟研究了大气湍流引起的点扩散函数椭圆率的统计特性。模拟结果与实测数据吻合较好。同时还发现，采用多项式拟合函数的标准校正方法可以很好地校正光学点扩展函数。然而，对于大气PSF，由于恒星数量有限，它的校正受到PSF稀疏采样所造成的共同限制的影响。我们还研究了剩余PSF各向异性对Suprime-Cam宇宙剪切数据的影响。我们发现，B-模式剪切方差的形状和幅度与从稠密星场数据测量的剩余PSF椭圆率大致一致。这表明我们已经了解了剩余系统的大部分来源，这是宇宙剪切统计成为精确宇宙学实用工具的重要一步。
2013-11-21 astro-ph.CO astro-ph.IM
Tracing cosmic evolution through Weyl-Type f(Q,T) gravity model: theoretical analysis and observational validation
本研究通过动力学系统分析和CC及Pantheon+数据验证，确认Weyl型f(Q,T)引力模型能描述宇宙从减速到加速的转变，并给出宇宙年龄约13.8-14 Gyr。
2024-09-25 astro-ph.CO gr-qc
Review of the theoretical and experimental status of dark matter identification with cosmic-ray antideuterons
近年来，越来越多的理论和实验努力，首次探测到宇宙射线反氘核，特别是作为暗物质湮灭或衰变的间接标志。与使用正电子、反质子或伽马射线进行的间接暗物质搜索相比，这些搜索受到相对较高且不确定的天体物理背景的影响，使用反氘的搜索受益于非常受抑制的常规背景，为暗物质的未探索相空间提供了潜在的突破。本文基于2014年6月在加州大学洛杉矶分校举行的第一次专门的宇宙射线反氘研讨会。它回顾了广泛的类别的暗物质候选人，导致可检测的宇宙射线反氘通量，以及目前的实验研究的现状和前景。讨论了反氘核产生的合并模型和粒子对撞机上反氘核测量的影响。其次是反氘核传播的磁场，等离子体电流，我们的银河系，太阳系，地球的地磁场和大气的分子材料的建模的审查。最后，三个正在进行的或计划中的实验，是敏感的宇宙射线反氘核，BESS，AMS-02，和GAPS，进行了详细说明。由于宇宙射线反氘核探测是一个罕见的事件搜索，正交技术和背景的多个实验是必要的。在过去的十年里，许多理论和实验小组对这些研究做出了贡献，本文旨在提供第一个连贯的讨论，反氘探测的相关暗物质理论，对反氘信号的预测和解释的挑战，以及对宇宙反氘探测的实验努力。
2016-04-04 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
A New Era in Extragalactic Background Light Measurements: The Cosmic History of Accretion, Nucleosynthesis and Reionization
（简要概述）自复合时代以来，宇宙的总辐射含量是多少？河外背景光（EBL）光谱捕获了宇宙历史上第一个恒星物体、原星系和星系释放的红移能量。然而，我们还没有确定河外天空从紫外/光学到远红外波长的亮度，其准确度足以确定宇宙的辐射含量超过一个数量级。在许多科学主题中，对从光学到远红外波长的EBL光谱的精确测量将解决：在宇宙历史上恒星核合成释放的总能量是多少？非恒星过程释放了大量能量吗？从光学到亚毫米的任何地方，EBL都有漫射成分吗？第一颗恒星是什么时候出现的？再电离时期的亮度如何？绝对光学到中红外EBL光谱的天体物理学上有趣的精度可以建立宽场成像在5AU的距离或以上的黄道平面，其中黄道前景减少了两个以上的数量级。
2009-02-13 astro-ph.CO astro-ph.IM
Cosmic Optical Background: the View from Pioneer 10/11
我们提出了新的限制宇宙光学背景（COB）从先锋10/11成像光偏振计（IPP）的数据分析。在仔细检查数据质量后，将不受黄道光影响的可用测量值整合到蓝色（~0.44 um）和红色（~0.64 um）波段的天空图中。精确的星光扣除是通过参考全天星表和银河系恒星星族的合成模型下降到32.0马格。我们发现，剩余的光被分成两个分量：一个分量显示出一个明确的相关性与热100 μ m的亮度，而另一个背叛了一个恒定的水平，在最低的100 μ m的亮度区域。在考虑了银河系中所有的不确定性和可能的残留光之后，第二个分量的存在是重要的，因此它最有可能具有河外起源（即，COB）。导出的COB亮度为（1.8 +/- 0.9）x 10^（-9）和（1.2 +/- 0.9）x 10^（-9）erg/s/cm 2/sr/A，分别为7.9 +/- 4.0和7.7 +/- 5.8 nW/m2/sr。我们的结论是，COB的大部分是由正常的星系，已经解决了目前最深的观测。在这些波长下，似乎没有多少空间让其他星族做出贡献，包括“第一颗恒星”。另一方面，IPP剩余光的第一个分量代表了银河系漫射光（DGL）--被星际尘埃散射的星光。我们得到这两个波段的平均DGL与100 μ m的亮度比分别为2.1 × 10^（-3）和4.6 × 10^（-3），这与以前对密集尘埃区的观测结果大致一致。扩散星际介质中的扩展红光发射也得到了证实。
2011-07-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Gif Lectures on Cosmic Acceleration
这些课堂讲稿涵盖了一些与宇宙加速有关的理论主题。对宇宙加速的合理解释包括暗能量、修正的引力和违反哥白尼原理。这些可能性中的每一个都被简要地描述。
2010-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
The 21 cm Signature of Cosmic String Wakes
我们讨论了21厘米红移巡天中宇宙弦尾流的特征。由于21厘米巡天比光学大尺度结构巡天探测到更高的红移，宇宙弦的特征在21厘米图中比在光学星系巡天中更明显。我们发现，如果宇宙弦的张力超过一个临界值（这取决于弦尾流产生时的红移和观测的红移），宇宙弦尾流将产生一个亮度温度接近极限值的发射信号，在大弦张力的极限下，该极限值在红移为$z + 1 = 30$时接近400 mK.信号在位置空间中会有一个特定的特征：多余的21厘米辐射将被限制在一个楔形区域，其尖端对应于弦的位置，其平面尺寸由弦尾流的平面尺寸决定，其厚度（在红移方向上）取决于弦的张力。对于在$z_i + 1 = 10^3$处产生的尾流，则在$z + 1 = 30$的红移处，弦张力$μ$的临界值是$G μ= 6 \times 10^{-7}$，并且它随红移线性减小（对于在物质和辐射相等时产生的尾流，临界值在相同的红移处低两倍）。对于较小的张力，宇宙弦导致可观察到的吸收信号具有相同的楔形几何形状。
2010-11-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
