Impacts of biasing schemes in the one-loop integrated perturbation theory
在弱非线性条件下，分析了偏置方案对大尺度结构示踪剂聚集的影响。为了这个目的，我们使用的集成微扰理论与重整化偏置函数的各种，物理动机的拉格朗日偏置计划的单回路近似。这些包括晕，峰值和偏移集峰值模型，我们推导出有用的公式，用于评估其重整化偏置函数。功率谱和关联函数的形状在弱非线性尺度上受到不同偏差模型的影响，影响程度仅为百分之几。在实空间和红移空间中对这些效应进行了定量研究。在原始非高斯性的存在下，尺度依赖性偏差的幅度也取决于偏差模型的细节。如果不加以考虑，这些理论上的不确定性可能会影响从星系团数据中提取的宇宙学约束的鲁棒性。
2016-06-21 astro-ph.CO
A Prescription for Galaxy Biasing Evolution as a Nuisance Parameter
目前还没有一致的方法来模拟宇宙学推断中的星系偏差演化。由于缺乏共同的标准，很难对探针进行严格的比较或组合。我们发现，选择的偏置模型有显着的影响宇宙学参数的约束，如暗能量调查（DES），考虑到2点的相关性的星系在5个层析红移箱的调查。我们发现，用每个红移箱的自由偏置参数对星系偏置进行建模，会给出暗能量状态方程参数w_0、w_a的品质因数（FoM），比假设恒定偏置时小10倍。不正确的偏差模型也会导致宇宙学参数测量值的偏移。受这些观点的启发，并专注于线性偏差的红移演化，我们提出了一个广义的星系偏差，其中包括一系列的偏差模型，从理论，观测和模拟，b（z）= c +（b_0 - c）/D（z）^alpha，其中参数c，b_0和alpha依赖于星系的性质，如晕质量。对于一个类似DES的星系巡天，我们发现该模型在相同或更少的干扰参数下给出了w_0，w_a的无偏估计，并且比允许z仓变化的简单b（z）模型有更高的FoM。我们展示了这个模型的参数是如何与宇宙学参数相关的。我们拟合了一系列的偏差模型，最近的两个数据集，并得出结论，这种广义的参数化是一个明智的基准表达大尺度上的星系偏差。
2015-12-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
On cosmological signatures of baryons-dark energy elastic couplings
我们考虑了一个暗能量和重子在没有任何能量转移的情况下动态耦合的情况。在这种情况下，背景宇宙学是不受影响的，在微扰水平，耦合只出现通过相应的暗能量和重子的欧拉方程。然后，我们探讨了这种情况下的一些现象学后果和他们的签名在几个宇宙学观测。特别是，我们展示了它抑制宇宙结构生长的能力。我们还约束模型的参数与宇宙学数据，并表明，暗能量与重子的相互作用在宇宙学尺度上是温和的青睐。
2020-05-12 astro-ph.CO
Retrieving the three-dimensional matter power spectrum and galaxy biasing parameters from lensing tomography
随着弱透镜巡天中星系距离指标的可用性，透镜层析成像可以被利用来约束在一定范围的红移和物理尺度上的三维（3D）物质功率谱。通过结合星系-星系透镜和星系团，这可以扩展到探测3D星系-物质和星系-星系功率谱，或者，星系偏置参数。为了实现这一目标，本文介绍和讨论了最小方差估计和更一般的贝叶斯方法，统计反演一组噪声断层扫描2点关联函数，在一个有限的开度角内测量。这两种方法的构造使得它们探测功率谱与基准功率谱的偏差，从而使理论和数据的直接比较成为可能，并且原则上识别物理尺度和偏差的红移。通过设计一种新的蒙特卡罗技术，我们量化了基准调查的测量噪声，并测试了反演技术的性能。我们的结论是，剪切层析成像分析的未来弱透镜调查有望取得丰硕成果的见解重子的非线性物质功率谱在z<~0.3约k2 h/Mpc，并进入星系偏置（z<~0.5）。然而，一个适当的治疗预期的系统-不包括在模拟分析，但在这里讨论-可能会减少分析中的信噪比，使一个强大的评估的3D物质功率谱可能要求至少1000 sdeg的调查区域。[删节]
2012-04-16 astro-ph.CO
Testing standard perturbation theory and the Eulerian local biasing scheme against N-body simulations
我们测试三阶标准微扰理论（SPT）作为一个近似的非线性宇宙结构的形成。本文从两个高分辨率宇宙学模拟的初始条件出发，采用一种新的方法，用标准粒子群方法数值计算三维暗物质密度场。计算出的密度场进行比较的非线性暗物质场的模拟都逐点和统计。对于平滑尺度超过8兆秒差距/小时，它显示了良好的协议，红移0。我们提出了一个简单的拟合公式来关联线性和非线性密度对比度，该公式在百分比水平上精确地恢复了0 <= z <= 10的非线性时间演化。为了解决模拟中确定的物质场和晕之间的偏置问题，我们采用欧拉局部偏置模型（ELB），包括三阶非线性偏置。偏置参数通过拟合晕和物质密度的散点图（均来自模拟和SPT）获得。利用这些偏置参数，我们可以重建晕密度场。我们发现，这种重建是不能够捕捉所有的细节晕分布。我们研究如何以及大尺度偏差可以描述为一个常数，如果它对应于线性偏置参数b_1的局部偏置模型。我们还讨论了如何以及从重建的晕密度场的晕-晕功率谱和晕-质量互谱同意从模拟相应的统计。结果表明，虽然SPT是一个很好的近似的物质场的适当大的平滑尺度，即使在红移0，ELB模型只能解释晕密度场的一些属性。
2011-03-21 astro-ph.CO
Weak Lensing Minima and Peaks: Cosmological Constraints and the Impact of Baryons
我们提出了一种新的统计量来提取弱透镜数据中的宇宙学信息：透镜极小值。我们还研究了重子对峰值和最小计数的宇宙学约束的影响。利用\texttt{MassiveNuS}模拟，我们发现透镜极小值对非高斯宇宙学信息敏感，并且与透镜功率谱和峰值计数互补。对于LSST的调查，我们获得$95\%$可信区间的组合透镜的最小值和峰值，显着强于单独从功率谱，由$44\%$，$11\%$，和$63\%$的中微子质量总和$\sum m_ν$，物质密度$Ω_m$，波动幅度$A_s$，分别。我们利用流体力学模拟\texttt{BAHAMAS}和\texttt{Osato15}研究重子过程对透镜极小值和峰值的影响。我们发现，忽略重子效应将导致强（$\approx 4 σ$）的偏见，从峰值计数的推论，但可以忽略不计（$\approx 0.5 σ$）的最小计数，这表明透镜最小是一个潜在的更强大的工具对重子效应。最后，我们证明，在原则上可以减轻偏见，而不会显着降低宇宙学约束，当我们模型和边缘化重子效应。
2019-10-09 astro-ph.CO
Modified Baryonic Dynamics: two-component cosmological simulations with light sterile neutrinos
在这篇文章中，我们继续测试宇宙学模型为中心的修正牛顿动力学（MOND）与轻不育中微子，这可能是一种方法，以解决星系尺度上的标准模型的微调问题，同时保持更大尺度上的成功预测。由于简单MOND宇宙学模型以前的失败，在这里我们测试一个推测模型，其中修改后的引力场只由重子产生，而不育中微子产生一个纯牛顿场（因此修改后的重子动力学）。我们使用两个组件的宇宙学模拟分离重子N体粒子的不育中微子。其前提是要减弱大质量星系团晕的过度产生，这些晕在最初的MOND加轻不育中微子方案中很普遍。尽管这样一个公式的理论问题，修改重子动力学模型未能产生正确的振幅的星系团质量函数的任何合理的值的原始功率谱归一化。
2014-07-04 astro-ph.CO
The Impact of Baryons on Cosmological Inference from Weak Lensing Statistics
随着弱透镜测量变得越来越深，覆盖的区域越来越大，将可以获得小角尺度的信息，小角尺度可达弧分水平。为了提取这些额外的信息，精确的重子效应模型是必要的。在这项工作中，我们采用了重子修正模型，其中包括气体内的束缚和喷出的暗物质（DM）晕，一个中央星系，和重子引起的DM轮廓的变化。我们使用这个模型，将重子到一个大的套件DM-只有$N$体模拟，覆盖网格的$Ω_\mathrm{m}-σ_8$参数空间中的75个宇宙学。我们研究重子如何影响高斯和非高斯弱透镜统计和宇宙学参数推断从这些统计。我们的研究结果表明，边缘化的重子参数降低了$Ω_\mathrm{m}-σ_8$空间的约束相比，重子参数固定的$2-4$的一个因素。我们调查每个重子组件的贡献，这种退化，并发现，气体被喷射（从活动星系核反馈）的距离有最大的影响，由于其退化与宇宙学参数。这个参数的外部约束，无论是从其他数据集或从一个更好的理论理解AGN反馈，可以显着减轻重子的影响，在HSC的调查。
2021-04-09 astro-ph.CO
Baryonic effects on weak-lensing two-point statistics and its cosmological implications
我们发展了一个扩展的\textit{the Halo Model}，解析地描述了由于重子物理的物质功率谱的修正。我们将这些修正推广到弱透镜剪切角功率谱。在每个晕内，我们的重子模型解释了：1）一个中央星系，其主要恒星成分的性质来自丰度匹配技术; 2）一个流体静力平衡的热等离子体和3）绝热收缩的暗物质成分。这种分析方法使我们能够将我们的模型与仅暗物质的情况进行比较。我们的基本假设进行了测试对流体动力学模拟Martizzi等。我们的重子模型只有一个自由参数，即$M_{\rm crit}$，它是一个临界晕质量，它标志着活动星系核反馈效应变弱的富气晕和反馈主导晕之间的转变。我们探索整个宇宙学参数空间，使用角功率谱在三个红移箱作为观察，假设一个欧几里德调查。我们推导出相应的宇宙学参数的约束，以及忽略重子物理的影响可能引入的偏差。我们发现，直到$\ell_{max}$ =4000，重子物理在宇宙学参数估计中起的作用很小。然而，如果一个人上升到$\ell_{max}$ =8000，宇宙学参数的边缘化误差可以显着减少，但忽略重子物理可能会导致恢复的宇宙学参数的偏差高达10 $σ$。如果考虑到主要的重子参数$M_{\rm crit}$，这些偏差就被消除了，它也可以和其他宇宙学参数一起被确定到1- 2%。
2014-10-24 astro-ph.CO
Non-parametric estimation of the baryon gas fraction and the cosmological bias with clusters
Sejong University（世宗大学）；Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）；Université Paris-Saclay, CNRS, Institut d’Astrophysique Spatiale（巴黎萨克雷大学、法国国家科学研究中心、空间天体物理研究所）；Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天文与空间科学研究院）；University of Science and Technology（科学技术大学）
利用X射线观测估计气体分数及演化，提出非参数框架以避免宇宙学和天体物理效应的退化，通过Ia型超新星重建宇宙膨胀历史并推断质量偏置演化。
2026-03-14 astro-ph.CO
On Possible Variation in the Cosmological Baryon Fraction
以重子或暗物质形式存在的那部分物质可能具有重子-暗物质等曲率波动形式的空间波动。我们使用大爆炸核合成计算与观测到的轻元素丰度以及星系团气体分数，以约束重子分数的宇宙学变化。轻元素丰度限制空间变化小于26- 27%，而“放松”的星系团样本显示气体分数的空间变化小于8%。较大的空间变化可能会导致初级宇宙微波背景各向异性的差异屏蔽，导致波动的不对称性，并缓解与晕星7 Li丰度的一些紧张关系。在我们允许的范围内的波动可以导致“B模式”CMB偏振各向异性在一个不可忽略的水平。
2009-07-27 astro-ph.CO
Counts of galaxy clusters as cosmological probes: the impact of baryonic physics
从N体模拟的无碰撞物质的晕质量函数通常用于检索宇宙学参数从观测到的星系团的计数。这忽略了一个观测事实，即星系团中的重子质量分数是一个随机变量，平均而言，随着总质量的增加（在500的过密度内）。考虑一个模拟目录，其中包括数以万计的星系团，预期从即将到来的一代的调查，我们表明，一个不同的重子质量分数的影响将是可观察到的具有很高的统计意义。净效应是簇质量函数的整体归一化的变化和其形状的较温和修改。我们的研究结果表明，如果要从这种质量的数据中获得无偏的宇宙学参数估计，就必须考虑重子对质量函数的修正。我们介绍了实现这一目标所必需的形式主义。我们的讨论是基于条件概率找到一个给定的值的重子质量分数的集群固定的总质量。最后，我们表明，从集群计数与测量的重子质量分数在一个小的子样本的集群（包括只有几十个对象）相结合的信息将几乎最优约束的宇宙学参数。
2013-04-15 astro-ph.CO
Cosmological Leverage from the Matter Power Spectrum in the Presence of Baryon and Nonlinear Effects
我们研究如何使用更高的波数（较小的尺度）在星系聚类的功率谱影响宇宙学的约束。我们考虑到非线性密度波动，（规模依赖）星系的偏见，重子效应的不确定性。允许基本上模型独立的不确定性，通过单独的拟合参数在每个波数仓，也允许红移的演变，我们量化强增益的暗能量和中微子质量杠杆增加最大波数，尽管边缘化了许多（多达125）额外的拟合参数。杠杆作用不仅是由于模式数量的增加，而且更重要的是，打破了线性范围之外的简并。
2014-11-13 astro-ph.CO
Reducing sample variance: halo biasing, non-linearity and stochasticity
比较暗物质分布的不同偏置示踪剂的聚类提供了减少某些宇宙学参数测量中的宇宙方差误差的机会。我们开发了一个形式主义，包括偏见的非线性和随机性。我们的形式主义足够通用，可用于优化测量设计和示踪剂选择，并最佳分割（或组合）示踪剂，以最大限度地减少宇宙学上有趣的量的误差。我们的方法推广了McDonald & Seljak（2009）提出的方法，即在$f\equiv d \ln D/d\ln a$的测量中规避样本方差。我们分析了偏差、噪声、非线性和随机性对$Df$测量的影响，并探讨了在哪种信噪比下，将星系样本分成两个不同偏差的示踪剂是非常有利的。我们使用N体模拟找到现实的价值观的参数描述不同质量和数量密度的暗物质晕的偏置特性。我们发现，即使暗物质晕可以被用作示踪剂，并选择在一个理想的方式，对于现实的晕，样本方差限制只能减少到一个因素$σ_{2tr}/σ_{1tr}\simeq 0.6$。如果不将两个示踪剂分开，这仍相当于三倍大的调查量所带来的收益。在任何实际应用之前，我们应该记住，这些发现适用于作为示踪剂的暗物质晕，而现实的调查将选择星系：星系-宿主晕关系可能会引入额外的随机性，这可能会进一步减少增益。
2010-12-07 astro-ph.CO
The Evolution of the Baryon Distribution in the Universe from Cosmological Simulations
本文报道了由宇宙学模拟得到的不同相态的重子分布演化。计算结果表明，目前大部分重子处于温暖的星系际（WHIM）介质中（约占43%），而在z = 2.5时，大部分重子构成弥散介质（约占74%）。恒星和星系中的冷气体只占z = 0的重子的14%。当z < 4时，大约一半的金属被锁定在恒星中，而WHIM和扩散介质中的金属则随着红移的减小而增加。在0 < z < 2.5的红移范围内，WHIM中的金属量从4%增加到22%，而在扩散介质中，金属量从0.6%增加到4%。这种富集过程主要是由于与超新星爆炸驱动的质量运动相关的湍流扩散机制。在z = 0时，模拟的蓝色（晚型）星系显示出与来自HII区域的数据相当吻合的所考虑的星系的光度与冷气中存在的氧丰度的相关性。
2011-11-08 astro-ph.CO
Accuracy of cosmological parameters using the baryon acoustic scale
对共动重子声学标度标准尺的X-能级测量可以用来打破仅来自CMB的参数约束中的简并性。重子拖曳时期的声视界常被用作物质密度关联函数峰值尺度的代用指标，并可方便、快速地计算出不同宇宙学模型的声视界。然而，测量并不直接约束该尺度，而是对全关联函数的测量，其取决于通过解耦的详细演变。我们评估的可靠性水平的参数约束的基础上一个简单的近似的声学尺度相比，一个更直接的确定从完整的数值两点关联函数。使用类似于最近BAO数据分析的五参数拟合技术，我们发现，对于标准ΛCDM模型和具有大质量中微子和附加相对论自由度的扩展，对于在合理范围内变化的大多数参数组合，近似优于0.15%。
2014-12-08 astro-ph.CO
Cosmic variance or galaxy bias? Disentangling finite-volume and galaxy formation effects in cosmological analysis
Institute for Fundamental Physics of the Universe (IFPU)（宇宙基本物理研究所）；SISSA - International School for Advanced Studies（国际高等研究院）；INAF - Osservatorio Astronomico di Trieste（的里雅斯特天文台）；INFN – National Institute for Nuclear Physics（意大利国家核物理研究所）；Instituto de Astrofísica de Canarias（加那利天体物理研究所）；Universidad de La Laguna（拉古纳大学）
本文重新定义宇宙方差，利用星系偏袒形式主义描述有限体积效应，并应用于BAO非线性位移分析，通过N体模拟验证了不确定性降低。
2026-07-10 astro-ph.CO
Resummed Kinetic Field Theory: Using Mesoscopic Particle Hydrodynamics to Describe Baryonic Matter in a Cosmological Framework
最近，Bartelmann等人提出了一种“动力学场论”（KFT）形式主义，以解决大尺度结构形成的困难。在这种方法中，经典粒子的非平衡系综的动力学检查的统计场论的方法的基础上。到目前为止，只考虑了来自暗物质的贡献，这被认为是在非常大的尺度上对我们宇宙的准确描述。然而，在更小的尺度上，重子的贡献也必须考虑在内。基于Viermann等人的思想，我们提出了一个在宇宙学框架下描述重子物质的有效流体动力学粒子模型。利用该模型，在Lilow等人的KFT框架下计算了最低微扰阶的重子密度衬度功率谱，讨论了与暗物质情况的定性差异，并与欧拉微扰理论得到的重子谱进行了定量比较.随后的论文将解决耦合两个分别描述暗物质和重子物质的理论的问题，以获得宇宙物质的完整模型。尽管我们的重点是宇宙学系统，我们要强调的是，这里提出的所有方法都是一个相当普遍的方式，使它也适用于其他领域。
2019-05-17 astro-ph.CO
Modeling scale-dependent bias on the baryonic acoustic scale with the statistics of peaks of Gaussian random fields
星系和晕团的模型通常假设示踪剂可以被视为一个连续的场，相对于基本的质量分布局部偏置。在BBKS开创的峰值模型中，人们认为初始高斯质量密度场的密度最大值近似为维里化物体的形成位置。本文从两个方面对峰值模型进行了扩展，以提高其预测精度。首先，我们推导出两点关联函数的初始密度峰值到二阶，并证明了一个峰背景分裂的方法可以应用于获得k-独立和k-依赖的峰值偏置因子在所有的订单。其次，我们探讨了峰值关联函数在Zel'dovich近似下的引力演化。我们发现，当地（拉格朗日）偏差的方法出现作为一个特殊的情况下的峰值模型，其中所有的偏置参数是尺度无关的，没有统计速度偏差。我们应用我们的公式来研究如何拉格朗日峰值偏置，扩散由于大规模的流动和模式耦合由于非局域相互作用影响的规模依赖性的偏置从小分离的重子声学振荡（BAO）的规模。对于在z=0.3处塌陷的2-sigma密度峰，我们的模型预测了围绕声学尺度的约5%的残余尺度相关偏差，该偏差主要来自一阶拉格朗日峰值偏差（与二阶重力模式耦合相反）。我们还寻找一个规模依赖的偏见在大规模的自相关提取的大规模晕从一个非常大的N体模拟MICE合作。对于质量M>10^{14}Msun/h的晕，我们的测量表明，在BAO特征上存在尺度依赖的偏差，这可以通过基于峰值模型的预测很好地再现。
2010-10-19 astro-ph.CO
Cosmological constraints from Radial Baryon Acoustic Oscillation measurements and Observational Hubble data
利用径向重子声学振荡（RBAO）测量、远距离Ia型超新星（SNe Ia）、观测$H(z)$数据（OHD）和宇宙微波背景（CMB）位移参数数据，对$Λ$ CDM和XCDM宇宙学参数进行了约束，并进一步研究了OHD和SNe Ia数据在宇宙学约束中的作用.通过对概率密度$P\propto e^{-χ^{2}/2}$的积分，对$h$上的似然函数进行边缘化处理，得到了最佳拟合结果和$Ω_{m}-Ω_Λ$平面上的置信域，并对{ \rm $Λ$ }CDM和XCDM模型进行了组合分析，得到了68.3%的置信域，OHD+RBAO+CMB与SNe Ia+RBAO + CMB的一致性分别为95.4%和99.7%，与Lin等的结果一致。随着OHD观测数据的增加，我们有可能用OHD观测数据代替Ia型超新星观测数据来约束宇宙学参数。
2010-05-13 astro-ph.CO
Recombination induced thermodynamic Gaussian cosmological baryonic fluctuations
在某些情况下，例如在相变附近，热力学波动变得宏观相关，并且相对幅度增长远高于标准$N^{-1/2}$标度，其中$N$是粒子的数量。这种大的波动的特征在于尺度不变的高斯功率谱。在这封信中，我表明，突然下降的重子声速跨越重组导致的条件，导致在这样大的热力学高斯波动的重子电离分数。在压力平衡下，这将导致在重子分量中产生标度不变密度和温度涨落的机制，这是重子本身热力学所固有的。在$Λ$ CDM框架内，这种额外的随机波动源导致了暴胀残余小波数谱和高斯随机波动振幅在高于第一声峰的频率处的解耦，这种效应可以解释宇宙微波背景（CMB）推断和哈勃常数的局部动力学测定之间的不匹配。在没有暗物质的修正引力理论中，提出的机制可以作为声峰区域随机高斯密度波动的来源。
2017-10-23 astro-ph.CO
Impact of baryons on the cluster mass function and cosmological parameter determination
普朗克合作组的最新结果表明，从宇宙微波背景辐射各向异性和星系团数计算得出的宇宙学参数处于紧张状态，后者倾向于较低的物质密度参数$Ω_\mathrm{m}$和功率谱振幅$σ_8$。受此启发，我们调查在何种程度上的紧张局势可能得到改善，一旦考虑到对集群质量函数的重子耗尽的影响。在我们的研究中，我们使用了大体积的千禧气体模拟，包括一个在高红移下预热的气体和一个由恒星和活动星系核加热的气体（在后者中，重子的自引力和辐射冷却被省略）。在这两种情况下，集团重子分数是在合理的良好协议的数据在低红移，显示出显着的重子消耗相对于宇宙平均。结果发现，这些模拟中的星系团丰度比Tinker等人（2008）在质量范围为$10^{14}-10^{14.5}h^{-1} \mathrm{M}_\odot$的暗物质模拟中普遍采用的拟合低约15%。忽略这种效应会产生宇宙学参数的显著的人为偏移，对于反馈模型，它可以表示为$z=0.17$处的$Δ[σ_8(Ω_\mathrm{m}/0.27)^{0.38}]\simeq -0.03$（$\mathit{Planck}$集群样本的中值红移）。虽然这种变化不足以完全解释$\mathit{Planck}$的差异，但很明显，在未来对星系团宇宙学参数的精确测量中，这种影响不能被忽略。最后，我们概述了一个简单的，独立于模型的程序，试图纠正重子耗尽的影响，并表明它的工作原理，如果重子…
2014-01-15 astro-ph.CO
Observable tests of self-interacting dark matter in galaxy clusters: cosmological simulations with SIDM and baryons
我们将介绍BAHAMAS-SIDM，这是第一个大体积（400/h Mpc）^[3]的宇宙学模拟，包括自相互作用暗物质（SIDM）和重子物理。这些模拟很重要，主要有两个原因：1）它们包括了重子对暗物质分布的影响; 2）重子粒子可以用来制作模拟观测值，可以直接与观测值进行比较。众所周知，小岛屿发展中国家的晕圈在其中心的密度系统地低于清洁发展机制的晕圈，而且更圆。在这里，我们发现，这些变化并没有反映在气体或恒星的分布在星系团，或在他们的X射线光度。然而，引力透镜观测数据可以区分DM模型，我们提出了一个测试菜单，未来的调查可以用来测量SIDM相互作用强度。我们对模拟的星系团进行射线追踪，以产生强透镜图。包括重子增强了在SIDM模拟中不产生临界曲线的集群的透镜强度。将我们模拟的星系团的爱因斯坦半径与CLASH巡天中观测到的半径进行比较，我们发现，在1000 km/s左右的速度下，sigma/m > 1 cm^2/g的SIDM截面可能与观测到的星系团透镜不相容。
2020-06-01 astro-ph.CO
Accounting for Baryons in Cosmological Constraints from Cosmic Shear
即将进行的引力透镜观测所面临的最有害的理论系统之一是由重子对会聚场功率谱的影响所引入的不确定性。已经提出的一种解释这些效应的方法是允许几个额外的参数（表征暗物质晕）变化，并将透镜数据与这些晕参数以及标准的宇宙学参数集同时拟合。我们测试这个方法。特别是，我们使用这种技术来模拟收敛功率谱预测从一组宇宙学模拟。我们估计的偏差，在暗能量状态方程的参数，如果一个是适合的光谱预测的模拟没有模型的重子，或与所提出的方法。我们发现，忽略重子效应会导致暗能量参数的偏差，这是像暗能量调查这样的调查的统计误差的几倍。提出的重子效应修正方法使暗能量状态方程参数的剩余偏差小于统计误差。这些结果表明，这种缓解方法可以应用于分析收敛谱的调查，如暗能量调查。对于大得多的巡天观测，例如大型综合巡天望远镜，重子效应带来的偏差要显著得多。我们表明，这种缓解技术显着降低了这样的大型调查的偏差，但更有效的缓解策略将需要开发，以确保这些调查中的剩余偏差低于统计误差。
2012-12-05 astro-ph.CO
Baryonic effects for weak lensing. Part I. Power spectrum and covariance matrix
重子反馈效应导致小尺度下弱透镜角功率谱的抑制。这种抑制的形状和幅度约束不佳是即将到来的宇宙学弱透镜调查（如Euclid或LSST）的不确定性的重要来源。在这两篇系列论文中的第一篇中，我们使用模拟为宇宙剪切功率谱和相应的协方差矩阵建立了一个类似欧几里得的层析模拟数据集，这两个数据集都是根据施耐德等人的重子化方法进行重子效应校正的。（2019）。此外，我们开发了一个模拟器，以获得快速预测的重子功率抑制，使我们能够执行一个标准的$Λ$ CDM宇宙学与宇宙学和天体物理参数的似然推断分析。我们的主要发现是：（i）忽略重子效应会导致宇宙学参数$Ω_m$和$σ_8$的$σ$偏差大于5，（ii）将分析限制在最大尺度上，即不受重子影响的尺度上，使偏差消失，但会导致$Ω_m$ - $σ_8$等值线面积放大10倍以上;（iii）忽略重子对协方差矩阵的影响不会显著影响宇宙学参数的估计;（iv）虽然重子的抑制是轻微的宇宙学依赖，这种影响不会明显修改后轮廓。总的来说，我们的结论是，包括重子的不确定性方面的滋扰参数的结果在宇宙学的公正和令人惊讶的严格约束。
2020-03-30 astro-ph.CO
Semi-Analytical Jeans Filtering Functions for Baryonic Density and Velocity Fields in Second-Order Cosmological Perturbation Theory
Observatorio Astronómico Nacional, Universidad Nacional de Colombia（哥伦比亚国立大学国家天文台）；Universidad Antonio Nariño（安东尼奥·纳里尼奥大学）；Universidad ECCI（ECCI大学）
本研究在二阶宇宙学微扰理论中提出解析方法，结合弗拉索夫方程与金斯滤波函数，描述CDM和重子混合流体的涨落演化，首次通过解析推导获得一、二阶解，揭示重子压强对滤波尺度等参数的影响。
2026-09-29 astro-ph.CO
Simultaneously constraining cosmology and baryonic physics via deep learning from weak lensing
正在进行的和计划中的弱透镜（WL）调查越来越深，足以包含角度尺度上的信息下降到几个弧分。为了从这些小尺度中充分提取信息，我们必须在宇宙学WL信号中捕获非高斯特征，同时准确地考虑重子效应。在这项工作中，我们占重子物理通过重子修正模型，修改暗物质的物质分布-只有$N$ -体模拟，模仿星系形成和反馈的影响。我们实现了这个模型在一个大型的光线跟踪模拟套件，跨越网格的宇宙模型在$Ω_\mathrm{m}-σ_8$空间。然后，我们开发了一个卷积神经网络（CNN）架构，学习和约束宇宙学和重子参数同时从模拟WL收敛图。我们发现，在一个超超级凸轮（HSC）的调查，我们的CNN实现了1.7 $\times$更严格的约束在$Ω_\mathrm{m}-σ_8$空间（$1σ$区域）比功率谱和2.1 $\times$更严格的峰值计数，表明CNN可以有效地提取非高斯宇宙学信息，即使在重子效应边缘化。当我们将我们的CNN与功率谱结合时，重子效应使$Ω_\mathrm{m}-σ_8$空间中的约束退化了2.4倍，而单独使用这两种方法时，退化程度要严重得多，分别为4.7或3.7倍。
2022-01-17 astro-ph.CO
New cosmological constraints with extended-Baryon Oscillation Spectroscopic Survey DR14 quasar sample
我们通过采用2015年公布的普朗克数据和重子声振荡（BAO）测量，包括新的DR14类星体样品在红移$z=1.52$处的测量，更新了对宇宙学参数的约束，得出了基于六参数$Λ$ CDM模型的结论。通过对$Λ$ CDM模型的一些扩展，我们发现在$w$ CDM模型中暗能量的状态方程为$w=-1.036\pm 0.056$，在$N_\text{eff}+Λ$ CDM模型中宇宙的有效相对论自由度为$N_\text{eff}=3.09_{-0.20}^{+0.18}$，在$Ω_k+Λ$ CDM模型中空间曲率参数为$Ω_k=(1.8\pm1.9)\times 10^{-3}$，在$68\%$置信水平（C.L.）下，和$95\%$ C.L.三个活跃中微子质量之和的上限是正常层次（NH）的$\sum m_ν<0.16$ eV和具有$Δχ^2\equiv χ^2_\text{NH}-χ^2_\text{IH}=-1.25$的倒置层次（IH）的$\sum m_ν<0.19$ eV。
2017-10-09 astro-ph.CO
Modeling baryonic physics in future weak lensing surveys
重子物理引起的物质功率谱的修正是宇宙学弱透镜测量中的主要理论不确定性之一。为这种系统不确定性的来源制定强有力的缓解方案，增加了宇宙学约束的鲁棒性，如果它们能够使用来自较小尺度的信息，可能会提高它们的精度。在这里，我们探讨了两个减轻方案的重子效应在弱透镜宇宙剪切的性能：主成分分析方法和晕模型方法在\textsc{HMcode}。我们构建模拟断层剪切功率谱从四个流体动力学模拟，并运行模拟似然分析与\textsc{CosmoLike}假设LSST的调查统计。在角标度切割为$\ell_{\rm max}<2000$的情况下，两种方法都成功地消除了由于各种重子物理场景而导致的宇宙学参数的偏差，PCA方法比\textsc{HMcode}在参数约束方面造成的退化更少。对于一个更积极的$\ell_{\rm max}=$ 5000，PCA方法表现良好，但一个重子物理的情况下，需要额外的训练模拟，以占极端的重子物理的情况下，插图; \textsc{HMcode}表现出紧张局势的宇宙学参数的二维后验分布，由于缺乏自由，在描述功率谱$k > 10\ h^{-1}\mathrm{Mpc}$。我们调查的PCA方法的变体，并通过PCA改善偏差缓解占通过Cholesky分解的协方差矩阵的数据中的噪声属性。我们改进的PCA方法使我们能够保留更多的统计约束能力，同时有效地减轻重子的不确定性，即使是广泛的重子物理场景。
2019-08-20 astro-ph.CO
The impact of baryons on the matter power spectrum from the Horizon-AGN cosmological hydrodynamical simulation
未来弱透镜巡天的精确宇宙学依赖于在$k < 10$ $h$ /Mpc尺度下百分比水平的总物质功率谱的知识，重子物理学的影响建模是至关重要的。我们比较测量的总物质功率谱从地平线宇宙学流体动力学模拟：一个暗物质-只有运行，一个完整的重子物理，另一个缺乏活动星系核（AGN）的反馈。重子在$k\simeq 10$ $h/$ Mpc处导致能量的抑制，在$z=0$处导致$<15\%$的能量的抑制，并且由于更有效的冷却和恒星形成，在较小的尺度上导致能量的几倍的增强。结果对模拟中最高质量晕的存在很敏感，暗物质的分布也受到了几个百分点的影响。在整个$z=0-5$中，由于活动星系核反馈和气压的相互作用以及结构的生长，该效应的红移演化是非单调的。我们调查的有效性的分析重子校正模型在描述我们的结果。我们需要一个不同的红移演化，并提出了一个替代的拟合函数与$4$自由参数，重现我们的结果内$5\%$。与其他模拟相比，我们发现在$z=0$中重子过程对总物质功率谱的影响较小。相应地，我们的结果表明，活动星系核的反馈是不够强的模拟。来自地平线模拟的总物质功率谱在https://www.horizon-simulation.org/catalogues.html上公开提供
2018-09-24 astro-ph.CO
Does dark matter consist of baryons of new stable family quarks?
我们调查的可能性，暗物质组成的集群的重族夸克和轻子与零汤川耦合到较低的家庭。这样的家庭是预测的方法统一自旋和电荷作为第五家庭。我们对这个新家族成员的重子性质进行了粗略的估计，并研究了直接的实验和宇宙学证据对家族性质可能的限制，研究了第五家族星系团的宇宙学演化。
2009-07-01 astro-ph.CO
Constraints on dark energy from the Lyα forest baryon acoustic oscillations measurement of the redshift 2.3 Hubble parameter
我们使用Busca等人（2012）在红移z = 2.3处测量的哈勃参数，以及Simon等人（2005），Gaztanaga等人（2009），Stern等人（2010）和Moresco等人（2012）的21个较低z测量值，对恒定和时间演化的暗能量宇宙学模型的模型参数进行约束。新Busca等人（2012）的测量结果在H（z）约束中的限制性明显高于Farooq等人（2012）得出的限制性。这些H（z）约束现在比当前Ia型超新星（SNIa）视星等测量的限制性更大（Suzuki et al. 2012）。H（z）约束本身要求在大约2-sigma置信水平下加速宇宙膨胀，这取决于分析中使用的宇宙学模型和哈勃常数先验。对H（z）、重子声学振荡峰长标度和SNIa数据的联合分析支持一个空间平坦的宇宙学模型，该模型目前由与时间无关的宇宙学常数主导，但不排除缓慢演化的暗能量密度。
2012-12-18 astro-ph.CO
The cluster gas mass fraction as a cosmological probe: a revised study
本文分析了用Chandra观测的52个X射线发光星系团在红移0.3-1.273范围内的重子含量。我们使用去投影的X射线表面亮度轮廓和气体温度的测量值来恢复气体和总质量轮廓。通过假设星系团代表宇宙重子收支，用最热（T> 4keV）系统中星系团重子分数随红移的分布来约束宇宙学参数。我们讨论了我们的约束是如何影响的几个系统学，即等温线，假设的重子分数的恒星，耗尽参数和样品的选择。通过仅使用星团重子分数作为宇宙学参数的代理，我们得到Ω被很好地限制在0.35的值，相对统计不确定度为11%（1 σ水平; w=-1），进一步的系统误差约为（-6，+7）%。另一方面，由于存在更大的统计和系统不确定性（Lambda的数量级为40%，w的数量级大于50%），对Lambda（没有平坦几何的先验）和w（使用平坦几何的先验）的约束肯定更弱。如果WMAP 5年的最佳拟合结果被假定为固定的宇宙学参数，我们限制的贡献，预计从非热压力的支持和ICM团块低于约10%，也留下空间，以容纳重子不占无论是在X射线发射等离子体或恒星的顺序的18%的总集群重子预算。
2009-04-27 astro-ph.CO
The impact of baryonic physics and massive neutrinos on weak lensing peak statistics
我们研究了重子过程和大质量中微子对弱透镜峰统计的影响，这些统计可以用来约束宇宙学参数。我们使用BAHAMAS宇宙学模拟套件，自洽包括重子过程和大质量中微子自由流对结构形成演化的影响。我们利用光线追踪光锥的方法构造了综合弱透镜星表，并利用孔径质量统计量进行了分析。在地图上检测到的峰值反映了来自大质量束缚物体和一般大尺度结构的累积信号。我们提出的第一个研究弱透镜峰的模拟，包括重子物理和大质量中微子（总中微子质量$M_ν =$ 0.06，0.12，0.24，和0.48 eV假设正常的层次），因此，由于物理学的不确定性超出了重力的暗物质可以被考虑到宇宙学模型的约束。假设重子物理学的基准模型，我们还研究了峰值和大质量晕之间的相关性，在一个范围内的总和中微子质量值。由于更高的中微子质量倾向于抑制宇宙中质量结构的形成，因此，晕质量函数和透镜峰计数被修改为$M_ν$的函数。在大部分的S/N范围内，基准重子物理的影响大于（小于）中微子为0.06和0.12（0.24和0.48）eV的模型。当从弱透镜观测中导出宇宙学参数时，重子物理和大质量中微子都应该被考虑进去。
2019-10-07 astro-ph.CO
Forecasting the Cosmological Constraints with Anisotropic Baryon Acoustic Oscillations from Multipole Expansion
重子声学振荡（BAO）在高红移星系的功率谱中的印记可以作为确定角直径距离和哈勃参数的标准标尺。结合明显扭曲星系团模式的红移畸变效应，我们还可以约束大尺度结构形成的增长速率。通常，通过星系红移巡天来约束这些参数的未来预测已经用全二维功率谱来进行，该功率谱被表征为波数$k$和视线方向与波矢量之间的方向余弦$μ$的函数，即，$P(k,μ)$。在这里，我们应用多极展开的完整的二维功率谱，并讨论了多少宇宙学信息可以从较低的多极谱提取，适当考虑到非线性效应的引力集群和红移失真。Fisher矩阵分析表明，与全2D光谱分析相比，来自双极和四极光谱的部分信息通常使每个参数的约束降低$\sim1.3$的因子。来自十六极谱的附加信息有助于改善约束，这导致从全2D谱预期的几乎可比较的结果。
2011-01-25 astro-ph.CO
The large-scale environment from cosmological simulations I: The baryonic cosmic web
使用一系列的宇宙学模拟，其中包括一个暗物质（DM-唯一）运行，一个气体冷却恒星形成超新星反馈（CSF）运行和一个，另外包括活动星系核（AGN）的反馈，我们分类的大尺度结构与速度剪切张量代码（Vweb）和潮汐张量代码（Pweb）。我们发现重子过程对大尺度结构几乎没有影响--至少在使用上述技术分类时没有。更重要的是，我们的结果证实，单独的气体成分可以用来推断宇宙的结构几乎没有偏见，这可以应用于宇宙学约束。此外，气体细丝的速度（Vweb）和密度（Pweb）场，这可以在理论上连接到无线电观测，如HI调查分类。这将有助于我们在大尺度上无偏地将射电观测与DM分布联系起来。
2017-12-21 astro-ph.CO
Stability of small-scale baryon perturbations during cosmological recombination
本文研究了重子流体在复合过程中的小尺度涨落（重子压力声波）。特别是，我们看看它们的演化中存在的重子和光子之间的相对速度在大尺度上（$k \sim 10^{-1} \ {\rm Mpc}^{-1}$），这是自然存在的去耦的时代。先前的工作得出结论，波动增长是由于重组等离子体中声波的不稳定性，但增长因子对于典型的宇宙学模型来说很小。这些分析模型的重组在一个不均匀的宇宙作为一个扰动的参数均匀的解决方案。我们表明，相关的波数$k\gtrsim 10^3\ {\rm Mpc}^{-1}$的动态显着改变的运输电离连续（$hν>13.6$ eV）和莱曼- $α$光子之间的波峰和波谷的密度扰动。我们解决了这两个频率范围内的光子的辐射转移，并将结果在一个微扰的三能级原子模型。我们的结论是，不稳定性持续在中间尺度。我们使用的结果来估计在$10^{7}$随机实现的大规模相对速度的增长率的分布。我们的研究结果表明，有没有明显的增长，这些$10^7$实现，我们发现的最大增长因子是小于$\approx 1.2$在波数$k \approx 10^{3} \ {\rm Mpc}^{-1}$。不稳定性的低增长因素是由于电子和光子耦合的复合时期的持续时间相对较短。
2015-08-10 astro-ph.CO
Relative baryon-dark matter velocities in cosmological zoom simulations
本文提出在宇宙学缩放模拟中自洽引入重子与暗物质相对速度的方法，发现该速度显著抑制晕重子比例、延迟恒星形成并降低最终恒星质量。
2023-09-14 astro-ph.CO
More accurate simulations with separate initial conditions for baryons and dark matter
我们重新审视重子和冷暗物质的宇宙学模拟技术时，每种流体有不同的初始条件，是在辐射时代结束的情况下。大多数模拟都不能再现冷暗物质和重子微扰之间差异的线性预测。我们发现，这是由于在设置粒子初始条件时通常使用偏移规则网格。通过对重子粒子使用拉格朗日玻璃，可以在不损失模拟分辨率的情况下获得正确的行为。我们进一步表明，冷暗物质和重子之间的差异可能会影响预测的莱曼α森林通量功率谱在5%的水平，可能会影响目前的宇宙学约束。
2020-05-29 astro-ph.CO
How Density Environment Changes the Influence of the Dark Matter-Baryon Streaming Velocity on the Cosmological Structure Formation
我们研究了暗物质和重子流体之间的相对速度的动力学效应，重子流体在复合后仍保持超音速。这种超音速运动对宇宙结构形成的影响首先由Tseliakhovich & Hirata（2010）根据小尺度波动耦合到平均密度区域中大尺度相对速度的线性理论来阐述。在他们的形式主义中，他们将大尺度密度环境限制为全球平均密度环境。我们通过允许密度环境和相对速度的变化来改进它们的配方。这导致了大尺度和小尺度模式之间的新型耦合。我们发现小尺度涨落的增长是有偏差的：在过密环境中增长较快，在欠密环境中增长较慢。我们还发现，对密度波动的全球功率谱的净效应是从Tseliakhovich & Hirata（2010）的预测中提高其整体振幅。相应地，宇宙晕的条件质量函数和晕偏置参数也受到类似的影响。我们的预测与Tseliakhovich和Hirata（2010）的预测之间的差异是显着的，因此相关的宇宙学和高红移天体物理学应该重新审视。本研究的数学形式可用于生成宇宙学初始条件的小尺度扰动的一般，过密（欠密）背景补丁。
2016-08-03 astro-ph.CO
Producing baryons from neutralinos in small H2 clumps over cosmological ages
类星体中的极端散射事件表明存在质量为$\rm \sim 10^{-3} M_\odot$、大小为$\rm \sim 10 AU$的暗$\rm H_2 $团块。与通过N体模拟获得的相同质量的WIMP团块相比，这样的团块是极其密集的。一个被中心$\rm H_2 $团引力吸引的WIMP团将经历第一次下降，在此期间，它的密度增加了$\rm \sim 1 Myr$中的$\rm 10^6$。在这张海报中，我开始探索由$\rm H_2 $和WIMP制成的混合团块的现象学。由团块构成的分子云是将WIMP的平滑分布转化为密集网络的有效机器。如果WIMP是被引力吸引在这种分子云团块中的中性伴子，它们可能会在宇宙学年龄内富集重子扇区，或者与冷的$\rm H_2 $云混合，直到团块因碰撞或恒星紫外线加热而蒸发。一个唯象模型的基础上假设的黑暗重子组件（DBC），在过去被调用来解释CDM配置文件的主要缺点之一，其过于密集的核心，在这方面进行了简要的回顾。DBC被$\rm H_2 $和WIMP的混合物所取代，其中一小部分HI是由内部$\rm H_2 $碰撞产生的，在轻微分散的云团中，可能从晕向星系和盘的内部迁移。
2012-11-07 astro-ph.CO
Implications of feedback solutions to the $S_8$ tension for the baryon fractions of galaxy groups and clusters
本文研究了重子效应在缓解$S_8$张力中的作用，通过扩展SP(k)模型预测重子分数，发现固定宇宙学参数时需强抑制且重子分数偏低，而同时边缘化两者则与观测一致且$S_8$值偏低，表明仅靠重子物理难以解决该张力。
2025-06-26 astro-ph.CO
Calibrating baryonic effects in cosmic shear with external data in the LSST era
本研究利用LSST、X射线和kSZ模拟数据，通过BCM模型校准重子效应，发现关键参数需校准至10%-20%精度，并预测长期X射线和kSZ数据可实现自校准。
2025-09-16 astro-ph.CO
On the Baryonic Contents of Low Mass Galaxies
重子Tully-Fisher关系是宇宙学和银河系模型中一个重要的观测约束。然而，重要的是要记住，在观测中，只有恒星，分子和原子气体被计算在内，而电离气体的贡献几乎普遍被忽略。然而，电离气体被认为存在于矮星系的气体盘中，仅仅是因为它们暴露在宇宙电离背景和恒星辐射中，这些恒星辐射设法从星系盘的中心区域逃逸到它们的外层。事实上，这样的预期是由宇宙学数值模拟和简单的分析模型所证实的。
2012-06-11 astro-ph.CO
Halo mass function: Baryon impact, fitting formulae and implications for cluster cosmology
我们使用一组流体力学（Hydro）和暗物质（DMonly）模拟校准晕质量函数（HMF）。我们探讨重子的影响，提出了一个改进的参数化球形高密度群众和确定我们的DMonly HMF和以前发表的HMF之间的差异。我们使用的\textit{Magneticum}模拟，这是非常适合的，因为他们的重子，高分辨率，高达$(3818~\textrm{Mpc})^3$的大宇宙体积的精确治疗。重子效应在全球范围内降低了星系团的质量，在给定的质量下，这导致它们的数密度降低。这种效应在高红移$z\sim2$和高质量$M_{200\textrm m}\gtrsim10^{14}M\odot$时消失。我们对南极望远镜（SPT）、\textit{Planck}和eROSITA的星团巡天进行了三种理想化近似的宇宙学分析。我们追求两个主要问题：（1）重子的影响是什么？--对于类SPT和类\textit{Planck}样品，重子对宇宙学结果的影响可以忽略不计。然而，在类似eROSITA的情况下，忽略重子撞击导致$Ω_\textrm m$被低估了大约$0.01$，这与eROSITA的预期不确定度相当。(2)我们的DMonly HMF与以前的工作相比如何？--对于\textit{Planck}样样品，使用我们的仅DM HMF获得的结果相对于使用Tinker等人（2008）拟合获得的结果偏移了$Δ(σ_8)\simeqΔ(…
2015-12-22 astro-ph.CO
Modeling the large-scale redshift-space 3-point correlation function of galaxies
基于首阶微扰理论，考虑红移空间畸变（RSD），提出了大尺度星系三点关联函数（3 PCF）的位形空间模型。该模型在通过重子声学振荡（BAO）方法从3 PCF中提取距离尺度信息时应该是有用的。我们包括第一红移空间治疗偏置的重子-暗物质相对速度。总的来说，在大尺度上，RSD的影响主要是3 PCF的重整化，这与物理尺度和三角形开角大致无关;对于我们采用的$Ω_{\rm m}$和偏置值，重新缩放是$\sim 1.8$的一个因素。我们还提出了一个有效的计划，从我们的模型计算3 PCF的预测，重要的是允许快速探索空间的宇宙学参数在未来的分析。
2016-07-11 astro-ph.CO
A 2% Distance to z = 0.35 by Reconstructing Baryon Acoustic Oscillations - III : Cosmological Measurements and Interpretation
我们使用Padmanabhan等人（2012）和Xu等人（2012）的Sloan数字巡天（SDSS）数据发布7（DR 7）的发光红星系（LRGs）结合威尔金森微波各向异性探测器（WMAP 7）的宇宙微波背景（CMB）数据重建的重子声学振荡（BAOs）签名的2%距离测量。来测量各种宇宙学模型的参数在一个具有宇宙学常数的平坦宇宙中，我们发现1.7%的测量值为H_0 = 69.8 +/-1.2 km/s/Mpc，5.0%的测量值为Omega_m = 0.280 +/-0.014。H_0和Omega_m的这些测量结果与膨胀历史的一系列基础模型相比是稳健的。我们测量了暗能量状态方程的参数w = -0.97 +/-0.17，这与一个宇宙学常数是一致的。如果允许曲率变化，我们发现宇宙符合平坦几何（Omega_K = -0.004 +/- 0.005）。我们还使用6度场星系巡天BAO数据，WiggleZ暗能量巡天数据，Ia型超新星（SN）数据和本地测量的哈勃常数的组合来探索更多参数的宇宙学模型。最后，我们探讨了改变相对论粒子的能量密度对测量H_0的影响。
2012-03-28 astro-ph.CO
Cosmological constraints on the velocity-dependent baryon-dark matter coupling
利用普朗克微波宇宙微波背景辐射（CMB）和斯隆数字巡天（SDSS）Lyman- $α$ forest数据，给出了MeV以下暗物质质量的重子-暗物质相互作用截面的宇宙学约束.为了探索暗物质质量$m_χ\lesssim 1$ MeV的暗物质的自由流效应可以抑制可观察到的小尺度密度波动，除了存在重子-暗物质耦合的声振荡阻尼，我们应用类似于传统的暖暗物质的近似处理暗物质的自由流。我们还证明了重子-暗物质横截面边界的质量依赖性（对于暗物质质量下降到$m_χ \sim 5~{\rm keV}$），相反，暗物质质量独立的横截面约束的光暗物质在以前的文献中声称的MeV尺度以下。
2019-02-03 astro-ph.CO hep-ph
Is the baryon acoustic oscillation peak a cosmological standard ruler?
在宇宙学的标准模型中，宇宙在共动坐标系中是静态的;膨胀均匀发生，并由全局尺度因子表示。重子声学振荡（BAO）峰位置是一种统计示踪剂，在标准模型中，它代表一个固定的共轨长度标准标尺。最近的引力坍缩应该会改变这个度量，使有效的比例因子以及BAO标准标尺在空间上变得不均匀。使用斯隆数字巡天，我们显示了高的显着性（P < 0.001），空间压缩的BAO峰值位置增加的空间路径的重叠与超星系团的增加。在解释下一个十年的宇宙学调查时，需要详细的观测和理论校准这个BAO峰值位置的环境依赖性。
2015-09-24 astro-ph.CO gr-qc
Baryonic solutions and challenges for cosmological models of dwarf galaxies
星系和它们的暗物质晕对暗能量加冷暗物质（LCDM）宇宙学模型提出了几个挑战。观测和理论之间的这些差异在质量最低的（“矮”）星系中加剧。LCDM对低质量暗物质晕的数量、空间分布和内部结构的预测在历史上一直与观测到的矮星系不一致，但这是部分预期的，因为许多预测只模拟了暗物质成分。任何强有力的LCDM预测都必须包括一个星系形成的模型，以了解重子物质如何填充和影响暗物质晕。在这篇文章中，我们回顾了LCDM关于矮星系的最显着的挑战，我们讨论了最近的宇宙学数值模拟如何精确定位重子解决方案，这些挑战。我们确定剩余的紧张局势，包括内部暗物质含量的多样性，卫星，恒星形态，和恒星形成淬火的飞机。它们的解决方案，或作为LCDM的实际问题的验证，可能需要改进星系形成模型和提高模拟中的数值精度。
2022-06-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing sub-GeV Dark Matter-Baryon Scattering with Cosmological Observables
利用普朗克卫星的宇宙微波背景数据和斯隆数字巡天的莱曼-α森林通量功率谱，我们推导了重子和暗物质之间弹性散射截面的新极限。我们的分析地址的形式$σ\propto v^n$，其中v是暗物质重子的相对速度，允许独立于特定的粒子物理模型的截面上的约束通用的横截面。我们包括高$\ell$极化数据从普朗克在我们的分析，改善了以前的限制。我们应用了一个更仔细的治疗暗物质热演化比以前做的，使我们能够扩展我们的约束到暗物质质量的$\sim$兆电子伏。我们在这项工作中表明，宇宙学探测是目前的直接探测和天体物理搜索的补充。
2018-03-23 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological and astrophysical probes of dark baryons
我们研究了“暗重子”的宇宙学和天体物理学特征，这是一种与中子混合的中性费米子。由于混合是通过夸克水平上的高维算子进行的，因此高能暗重子的产生得到了增强，因此它在早期宇宙中的丰度可能是显着的。把它的初始丰度作为一个自由参数，我们得到新的，强大的限制的性质的黑暗重子。原始核合成和宇宙微波背景提供了强的约束，由于中子通过其诱导跃迁偶极相互转换为暗重子，并由于暗重子的后期衰变。此外，中子星中的中子可以缓慢地衰变为暗重子，提供了一种新的热源，但受到脉冲星温度测量的限制。考虑到所有的约束条件，我们确定参数空间的黑暗重子可以是一个可行的暗物质的候选人，并讨论有前途的途径探测它。
2020-12-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Neural networks as optimal estimators to marginalize over baryonic effects
许多不同的研究表明，丰富的宇宙学信息存在于小的非线性尺度上。不幸的是，要利用这些信息，需要克服两个挑战。首先，我们不知道最优估计，这将使我们能够检索最大的信息。第二，重子效应对这一机制的影响很大，但人们对它的了解很少。理想情况下，我们希望使用一个估计器，提取最大的宇宙学信息，同时边缘化重子效应。在这项工作中，我们证明了神经网络可以实现这一点。我们利用了已知最大宇宙学信息量的数据：功率谱和2D高斯密度场。我们也用简化的重子效应污染数据，并训练神经网络来预测宇宙学参数的值。对于这些数据，我们证明了神经网络可以1）提取最大可用的宇宙学信息，2）边缘化重子效应，3）提取隐藏在重子物理学主导的体系中的宇宙学信息。我们还表明，神经网络学习先验的数据，他们是trainedon.We的结论，一个有前途的战略，以最大限度地提高宇宙学实验的科学回报是训练神经网络的国家最先进的数值模拟与不同的强度和重子效应的实现。
2020-11-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Cosmological model-independent constraints on the baryon fraction in the IGM from fast radio bursts and supernovae data
快速射电暴（Fast Radio Burst，FRB）是一种毫秒级的射电瞬变，观测到的色散测量值（$DM$）大于预期的银河系贡献，这表明这种事件是河外起源的。虽然已经提出了一些模型来解释脉冲的物理过程，但FRB发射背后的机制仍然是未知的。从已知宿主星系的FRB数据中，可以直接测量红移，并可以与$DM$的估计相结合，以约束宇宙学参数，如重子数密度和哈勃常数。然而，对星系际介质中重子质量分数（$f_{IGM}$）及其与宇宙学参数的简并性的认识不足限制了FRB的宇宙学应用。在这项工作中，我们提出了一个独立于宇宙学模型的方法来确定$f_{IGM}$的演变相结合的最新FRB观测本地化的宿主星系和当前的超新星数据。我们认为常数和时间依赖性的$f_{IGM}$参数化，并显示，通过贝叶斯模型选择分析，一个结论性的答案的时间演变的$f_{IGM}$强烈依赖于$DM$波动由于宇宙电子密度（$δ$）的空间变化。特别是，我们的分析表明，证据从强（有利于随着红移不断发展的$f_{IGM}$）到不确定的变化，因为考虑了更大的$δ$值。
2023-03-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
