The haloes of bright satellite galaxies in a warm dark matter universe
银河系冷暗物质晕的高分辨率N体模拟表明，我们应该期望在银河系周围找到一些卫星星系，其晕的最大圆周速度超过40公里。然而，除了麦哲伦云和人马座矮星，它们可能存在于比这更大速度的subhaloes中，银河系的明亮卫星似乎都存在于最大圆周速度低于40公里的subhaloes中。正如Boylan-Kolchin等人最近强调的那样，这种差异意味着，在冷的暗物质星系晕中，大多数质量最大的次晕过于集中，与明亮的银河系卫星的运动学数据不一致。在这里，我们表明，没有这样的差异存在，如果晕是由温暖的，而不是冷的暗物质，因为这些晕是不太集中的帐户，其通常较晚的形成时代。温暖的暗物质是对观测到的卫星运动学的几种可能解释之一。
2012-01-16 astro-ph.CO
The sizes of mini-voids in the local universe: an argument in favor of a warm dark matter model?
使用高分辨率的模拟内的冷和暖暗物质模型，我们研究了小尺度结构的演变在本地体积，一个球的8兆秒差距半径周围的本地组。我们比较观察到的光谱的微型空洞的局部体积与微型空洞的模拟确定的光谱。我们表明，\LWDM模型可以很容易地解释所观察到的光谱的微小空洞和存在的低质量星系中观察到的本地体积，提供的所有晕的圆速度大于20公里/秒的主机星系。相反，在LCDM模型中，模拟的微空洞的分布反映了观测到的最大圆速度大于35 km/s的晕。这一假设与我们本宇宙中圆周速度低至20 km/s的星系的观测结果相矛盾。LWDM模型的一个潜在问题可能是气体可以有效地光蒸发的晕的后期形成。因此，恒星的形成受到抑制，低质量的晕可能根本没有任何星系。
2009-07-10 astro-ph.CO
Probing the First Stars and Black Holes in the Early Universe with the Dark Ages Radio Explorer (DARE)
本文提出了一个新的天基宇宙学任务的概念，称为黑暗时代无线电探索（DARE）。DARE的科学目标包括：（1）第一颗恒星是什么时候形成的？(2)第一个吸积黑洞是什么时候形成的？(3)重生是什么时候开始的？(4)黑暗时代的结束有什么惊喜（例如，暗物质衰变）？DARE将使用中性氢的高度红移超精细21厘米跃迁来跟踪第一个发光物体的形成，这些物体是在黑暗时代结束和宇宙黎明期间（红移z=11-35）撞击星系间介质而形成的。它将测量大爆炸后8000万至4.2亿年未探索时期中性氢的天空平均自旋温度，提供最早的恒星和星系照亮宇宙的第一个证据，并测试我们的星系形成模型。DARE的方法是在40-120 MHz的无线电带通上测量天空平均的红移21厘米信号的预期光谱特征。DARE的任务寿命为3年，在月球轨道上运行，并在月球背面上方采集数据，月球背面是太阳系内唯一被证明没有人为射频干扰和任何重要电离层的地方。科学仪器由一个三元件辐射计，包括电短，锥形，双锥形偶极天线，接收器和数字光谱仪组成。天线的平滑频率响应和使用马尔可夫链蒙特卡罗技术的差分光谱校准方法将用于探测在强烈的太阳系和银河前景辐射存在的情况下的微弱宇宙21厘米信号。
2011-06-26 astro-ph.CO
The local and distant Universe: stellar ages and $H_0$
我们银河系中最古老的恒星天体的年龄为当前的宇宙学模型提供了一个独立的测试，因为它们给出了宇宙年龄的下限。盖亚空间飞行任务最近进行的精确测量、通过个别元素丰度对恒星金属丰度的精确测量以及恒星演化建模方面的进展，为银河系中最古老的恒星星族：球状星团和金属丰度极低的恒星提供了新的、更高精度的年龄估计。宇宙年龄的限制，$t_U$，这样得到的确定从本地宇宙和晚的时间。众所周知，另一个与宇宙年龄密切相关的宇宙学参数--哈勃常数$H_0$--的局部和早期宇宙测定显示出一种$\gtrsim 3 σ$张力。在标准宇宙学模型中，$Λ$ CDM、$t_U$和$H_0$通过物质密度参数$Ω_{m,0}$联系起来。我们建议在$Λ$ CDM框架中将局部$t_U$约束与后期$Ω_{m,0}$估计相结合，以获得不依赖于早期宇宙物理的低红移$H_0$确定。这种方法与目前的数据的原理证明$H_0= 69.3 \pm 2.7$（$H_0= 69.3 \pm 2.7$）公里秒$^{-1}$ Mpc $^{-1}$从球状星团（极低金属丰度恒星）具有良好的前景，在不久的将来改进的约束。
2019-03-29 astro-ph.CO astro-ph.SR
Warm-Intermediate inflationary universe model
研究了介于幂律和指数之间的中间膨胀背景下的热暴胀宇宙模型。这些模型是可实现的一般条件推导和讨论。这项研究是在弱耗散和强耗散制度。在本研究中考虑的暴胀子势分别为负幂律和幂次幂函数。我们的模型的参数是从WMAP的三年和五年的数据约束。
2009-03-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Warm inflation with bulk viscous pressure for different solutions of an anisotropic universe
我们研究了一个由Bianchi I度规描述的各向异性宇宙的不同膨胀的暖暴胀模型。宇宙充满了标量场或暴胀子、辐射和体粘滞压力。在体粘滞系数$ξ$和耗散系数$Γ$分别为常参数和变参数的两种不同情况下，对该宇宙的不同解进行了暴胀分析.我们将所得结果与最近的观测结果进行了比较，以发现观测对模型参数空间的约束。此外，我们试图提出一个更好的判断所考虑的模型通过计算的非线性参数$f_{NL}$描述的非高斯属性的模型。此外，我们还从弱引力猜想出发，考虑沼泽地准则，研究了具有粘性压力的暖暴胀模型。
2022-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Lyman-α Forest and Cosmic Weak Lensing in a Warm Dark Matter Universe
本文综述了暖暗物质（WDM）宇宙学模型中大尺度结构理论的研究现状。特别是，我们专注于非线性建模的物质功率谱和质量函数的暗物质晕。我们描述了N体WDM模拟的结果，并提到重子物理可能引起的影响。我们还研究了大尺度结构的晕模型及其最近提出的WDM宇宙学的修改，这说明了初始物质密度场的小尺度光滑性，更好地拟合N体模拟的结果。在描述了理论模型之后，我们讨论了WDM粒子质量的当前下限m_w，其对应于假设粒子是热遗迹的WDM温度的上限。最好的约束来自Lyα森林，并在2σ置信水平下排除所有低于3.3 keV的质量。最后，我们回顾了未来透镜观测的预测，这将是相同的数量级的Lyα森林数据已经存在的限制，但探索一个不同的红移制度。
2013-11-20 astro-ph.CO
Warm dark matter and the ionization history of the Universe
在温暖的暗物质的情况下，结构的形成被抑制在小尺度上相对于冷的暗物质的情况下，减少低质量晕的数量和电离气体的分数在高红移，从而延迟再电离。这对宇宙的电离历史产生了影响，测量再电离的光学深度，电离气体的全球部分的演化和星系际介质的热历史，可以用来限制暗物质粒子的质量。然而，在这些情况下，电离介质的部分抑制可以通过改变其他参数来部分补偿，例如电离效率或晕可以容纳恒星形成星系的最小质量。在这里，我们使用不同的数据集关于宇宙的电离和热的历史，并考虑到从几个天体物理参数的简并，我们得到的热暖暗物质候选人的质量的下限$m_X > 1.3$千电子伏，或$m_s > 5.5$千电子伏的情况下，无菌中微子非共振产生的早期宇宙，都在90\%的置信水平。
2018-04-23 astro-ph.CO hep-ph
Warm-Intermediate inflationary universe model in braneworld cosmologies
本文研究了膜世界宇宙学背景下的暖中介暴胀宇宙模型。这项研究是在弱耗散和强耗散制度。我们发现，以标量场表示的标量势和耗散系数分别按型幂律和方幂律演化。这些模型是可实现的一般条件推导和讨论。我们还研究了每个区域的标量和张量扰动。我们使用最近的天文观测来约束膜世界模型中出现的参数。
2011-08-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing the Cosmic Dark Ages with the Lunar Crater Radio Telescope
宇宙黑暗时代代表了宇宙早期演化的时期，从CMB光子与物质脱钩后立即开始，并以第一批恒星和星系的形成结束。来自中性氢原子的HI信号是我们理解宇宙历史中这一关键阶段的唯一机制，也是我们回答关于标准宇宙学模型、暗物质物理学和暴胀有效性的基本问题的唯一机制。由于宇宙学的红移，这个信号现在只能在3-30 MHz的频带内观察到，这是由电离层阻止到达地球表面。在本文中，我们提出了设计的月球陨石坑射电望远镜，打算进行前所未有的测量，通过部署一个反射镜大小的抛物面反射器网内的月球陨石坑在月球的远侧和悬挂在其焦点的接收器的信号。
2022-06-02 astro-ph.CO
The magnitude of the dark ages 21-cm signal in the context of existing early and late time constraints on $Λ$CDM
Kavli Institute of Cosmology Cambridge, University of Cambridge（剑桥大学卡弗里宇宙学研究所）
本文基于现有早期和晚期宇宙学约束，研究暗年代21厘米信号的幅度，确定其深度和中心频率的精度。
2026-02-24 astro-ph.CO
A model independent measure of the large scale curvature of the Universe
作为红移函数的宇宙学距离依赖于有效曲率密度，通过大尺度空间曲率对光子几何路径的影响及其对膨胀历史H（z）的影响。然而，宇宙时间只取决于膨胀历史。因此，通过组合距离和回望时间观测（或扩展历史的其他估计），可以隔离几何曲率贡献并以模型无关的方式测量曲率，即，不受关于宇宙能量含量的假设的影响。我们调查两种不同的方法来完成这项任务;微分和积分的方法。差分方法除了需要距离之外，还需要距离对红移的导数以及膨胀历史的知识。积分方法是基于通过对宇宙时间的测量来测量膨胀历史的逆的积分，例如，从银河时代。在本文中，我们试图约束宇宙的大尺度曲率使用的距离从Ia型超新星的观测与推断年龄的被动演化星系和哈勃参数估计从大尺度星系团。目前的数据是一致的零空间曲率，虽然曲率密度的不确定性是为了统一。未来的数据集与成千上万的Ia型超新星的距离和星系年龄的顺序将允许我们约束曲率密度的不确定性小于0.1在95%的置信水平。
2011-02-22 astro-ph.CO
After the Dark Ages
在回顾了宇宙学中的一些难题并简要回顾了弗里德曼-勒梅特宇宙之后，描述了一个简单的“黑暗区”统一模型。这个模型涉及一个标量场和一个赝标量轴子场，它们分别以"精粹“和"模糊”暗物质的形式产生暗能量。该模型的预测有关的宇宙的后期演化和可能的影响的问题，观察到的物质反物质不对称性的宇宙中勾勒。
2022-05-24 astro-ph.CO math-ph math.MP
Testing the growth of cosmic structures during the Dark Ages
本文研究未来地球与月球背面21厘米谱线强度映射巡天在红移30到200范围内约束宇宙结构增长的能力，表明月球背面观测在前景处理稳健时可达到亚百分比精度，从而为早期暗能量和nDGP等偏离ΛCDM的模型提供严格检验。
2025-09-19 astro-ph.CO
Dark matter and radiation production during warm inflation in a curved Universe-an irreversible thermodynamic approach
我们利用具有物质产生/湮没的开放系统的不可逆热力学，在暖暴胀模型的框架下研究了由于标量场衰变而产生的暗物质粒子。我们考虑了在均匀各向同性的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）宇宙中，标量场、辐射和暗物质作为相互作用的三组分宇宙流体，并考虑了曲率项.将开放系统热力学和引力场方程应用于三组分宇宙流体，推广了基本的标量场-辐射相互作用模型，它是暖暴胀模型的理论基础。此外，衰变（创建）压力描述的物质生产被明确认为是宇宙学流体能量动量张量的一部分。一个特定的理论模型，描述相干振荡标量波，被认为是。特别是，我们调查的曲率项在早期宇宙的动力学演化的作用，通过考虑数值解的引力场方程。我们的结果表明，尽管宇宙在暴胀时代结束时变得平坦，但曲率项（如果存在的话）可能仍然在宇宙演化的最初阶段发挥重要作用。
2023-03-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
On the role of dissipative effects in the quantum gravitational onset of warm Starobinsky inflation in a closed universe
在空间封闭的宇宙中，低能量尺度的暴胀模型（如斯塔罗宾斯基暴胀）的一个有问题的特征是在暴胀开始之前会发生坍缩和大紧缩奇点。在最近的工作中，它表明，这个问题可以成功地解决在圈量子宇宙学的一个大类的初始条件，由于一个非奇异的循环演化和一个类似的现象。然而，对于某些非常不利的初始条件，通货膨胀的开始仍然很难获得。在这项工作中，我们探讨了耗散粒子产生的作用，这是典型的暖膨胀的情况下，在上述设置。我们发现，这种耗散效应产生的熵产生使类混沌现象更强。因此，膨胀的开始通常是快速的，包括非常不利的初始条件，其中在没有耗散效应的情况下，膨胀失败或显著延迟。我们唯象地考虑了三种耗散系数形式不同的暖暴胀情形，从动力学解和相空间图中发现，有利初始条件的相空间比冷暴胀情形大得多。
2021-10-22 astro-ph.CO gr-qc
Dark Matter Halo Merger Histories Beyond Cold Dark Matter: I - Methods and Application to Warm Dark Matter
我们描述了一种方法来准确地计算晕质量函数，祖质量函数，合并率和合并树在非冷暗物质宇宙中使用的广义扩展Press-Schechter形式主义的自洽处理。我们的方法允许快速探索的subhalo人口的星系晕在暗物质模型与各种不同的粒子属性或宇宙滚动，截断，或更复杂的功率谱。我们做了详细的比较，解析推导的质量函数和合并的历史与最近的温暖暗物质宇宙学N体模拟，并找到很好的协议。我们表明，一旦吸积的平滑分布的物质占，粗粒度的统计数据，如质量吸积历史的晕可以几乎无法区分冷，暖暗物质的情况下。然而，晕质量函数和祖质量函数显着不同，与温暖的暗物质的情况下，被强烈抑制以下的自由流动尺度的暗物质。我们证明了使用正确的解决方案的漂移集障碍首次穿越分布在温暖的暗物质的重要性-如果一个平坦的障碍的解决方案，而不是使用的截断晕质量函数慢得多，导致高估的低质量晕的数量。
2012-10-07 astro-ph.CO
Inert-Sterile Neutrino: Cold or Warm Dark Matter Candidate
在通常的粒子模型中，只有质量在千电子伏范围内并且是温暖的暗物质，无菌中微子才能解释宇宙的暗物质。严格的宇宙学和天体物理学界限，特别是X射线观测所施加的界限，适用于它们。我们指出，在一个特定的变化的惰性双重模型中，不育中微子可以解释宇宙中的暗物质，可能是冷或热的暗物质候选人，即使质量远远大于keV的范围。这些惰性-惰性中微子在早期宇宙中以非热的方式产生，它们是稳定的，与标准模型粒子的耦合非常小，这使得它们在直接或间接的暗物质搜索中很难被探测到。原则上，它们可以在对撞机中通过发现模型中的其他粒子来揭示。
2009-12-22 astro-ph.CO hep-ph
Chemistry of heavy elements in the Dark Ages
原始分子是在黑暗时代形成的，即在早期宇宙中重组和再电离之间的时间。本文的目的是分析在黑暗时代的重元素的基础上形成的原始分子，元素丰度取自不同的核合成模型。我们提出了计算的完整的非线性方程组的原始化学。我们考虑了45种化学物种的演化，并使用了隐式多步方法的可变阶精度与自适应步长控制。我们发现，最丰富的黑暗时代分子的基础上的重元素是CH和OH。非标准核合成可以导致更高的重元素丰度，同时仍然满足观测到的原始轻丰度。在这种情况下，我们表明，基于C，N，O和F的分子种类的丰度可以提高两个数量级相比，标准的情况下，导致CH的相对丰度高于HD+或H2D+。
2009-06-19 astro-ph.CO
A High-resolution SZ View of the Warm-Hot Universe
Sunyaev-Zeldovich（SZ）效应在近50年前首次被预测，但直到最近才成为一种成熟的工具，用于对星系、星系群和星系团内部和之间的温暖和热电离气体进行高分辨率研究。星系群和星系团是宇宙学的强大探测器，它们也是宇宙中大约一半星系的宿主。在这份白皮书中，我们概述了我们对未来十年通过空间和光谱分辨的SZ效应测量来理解温暖宇宙的热力学和运动学性质的进展。其中许多进步将通过现有设施上新的/即将推出的毫米/亚毫米（mm/submm）仪器来实现，但真正的变革性进步将需要建设具有更大视场和更宽频谱覆盖范围的新设施。
2019-03-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Strong Hydrogen Absorption at Cosmic Dawn: the Signature of a Baryonic Universe
最近报道的探测到$z \approx 17$红移21厘米吸收是宇宙暗时代探索的一个重大进展。观察到的信号（$T_{\mathrm{21}} \approx -0.5$ K，极限$T_{\mathrm{21}} < -0.3$ K为99\% c.l.）对于$Λ$ CDM来说是非常强的，它最多预测$-0.24$ K。在这里，我表明，强观测信号是预期在一个纯粹的重子宇宙。
2018-03-06 astro-ph.CO
Probing the Warm Dark Matter with High-z Quasar Luminosity Function
在温暖的暗物质（WDM）宇宙学中，在z ≥ 20处形成的第一个物体是平均长度在WDM自由流尺度量级的一维细丝。Gao和Theuns最近通过使用高分辨率流体动力学模拟声称，这些WDM细丝沿着其最长轴的最终坍缩可能会产生为高z类星体提供动力的超大质量黑洞。在这幅图中，我们假设高z类星体的光度函数应该反映早期宇宙中WDM细丝的丰富程度。我们借助泽尔多维奇近似解析地推导出早期宇宙细丝的质量函数。然后，我们确定其减少的速度在质量部分对应的WDM粒子的质量m_v的自由流标度。调整m_v的值，我们拟合的斜率的分析模型的高Z类星体的光度函数从斯隆数字巡天DR3测量。一个新的WDM约束从这个可行性研究被发现是一致的最轻的超对称的合作伙伴。
2009-08-06 astro-ph.CO
Evidence of X-ray emission from the Warm Hot Intergalactic Medium
本研究通过对XMM-Newton和eROSITA数据进行功率谱分析，首次高置信度间接探测到来自温热星系际介质的X射线辐射，填补了宇宙大尺度结构演化图景的关键空白。
2023-07-26 astro-ph.CO
The Ages of the Oldest Astrophysical Objects in an Ellipsoidal Universe
本文提出γδCDM模型通过修正时间-红移关系缓解“不可能存在的早期星系问题”，并利用最古老天体年龄、宇宙计时器和Pantheon+超新星数据验证其能为高红移大质量结构形成提供更充裕时间而不显著改变宇宙当前年龄。
2024-08-01 astro-ph.CO gr-qc
The Hot and Energetic Universe: The missing baryons and the warm-hot intergalactic medium
宇宙大尺度结构的主干是由宇宙尺度上的过程和占主导地位的暗物质的引力相互作用决定的。然而，移动的重子群体塑造了这些结构的外观。理论预测，大多数重子存在于连接星系群和星系团的巨大的非维里化结构中，但目前缺乏观测证据。由于大多数重子都被认为存在于大尺度、热而稀的气相中，X射线为我们提供了理想的工具来推进我们的理解。雅典娜+X射线积分场装置的观测将揭示重子活跃种群的位置、化学成分、物理状态和动力学。
2013-06-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
On the ages of the stellar populations of galaxies at $z=0.1$-7
本文利用JWST和HST测光数据研究z=0.1-7星系的恒星族年龄，发现约60%星系年龄随红移演化且比宇宙年轻，其余40%的异常年龄可由红化-年龄-金属丰度简并或AGN发射解释。
2025-07-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
CMB constraints on $U(1)$ axion warm inflation
提出类轴子粒子与$U(1)$规范场相互作用的温暴胀模型，利用电磁场热涨落产生耗散与反作用，并借助CAMB和CosmoMC以CMB数据约束参数。
2025-07-23 astro-ph.CO hep-ph
Warm inflation in presence of magnetic fields
我们提出了初步的结果，原始磁场可能有一个温暖的通货膨胀的情况下，基于全球超对称性，与新的通货膨胀型潜力。这项工作的动机有两个考虑：第一，磁场似乎存在于宇宙中的所有尺度，这增加了它们也可能渗透到早期宇宙的可能性;第二，最近出现的暴胀模型，其中暴胀子不是孤立的，而是作为一个相互作用的场，即使在暴胀膨胀期间。采用Schwinger本征时间方法，考虑了磁场的影响.
2013-11-03 astro-ph.CO hep-ph
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
Astrophysics with the Spatially and Spectrally Resolved Sunyaev-Zeldovich Effects: A Millimetre/Submillimetre Probe of the Warm and Hot Universe
近年来，对Sunyaev-Zeldovich（SZ）效应的观测具有重要的宇宙学意义，并开始成为对弥漫在宇宙中的温暖和炎热气体的强大而独立的探测器。正如一些开创性的研究已经表明的那样，SZ观测既补充了X射线观测-研究星系团内部介质的传统工具-又带来了独特的能力，可以探测高红移和星系团外围低密度区域的天体物理过程。SZ观测的进展主要是由地面设施上厘米、毫米和亚毫米波仪器的发展推动的，但普朗克卫星的结果除外。在这里，我们审查的热，运动学，相对论，非热，和偏振SZ效应的星系团和其他大尺度结构的研究，结合在过去的二十年中，影响SZ理论，模拟和观测的许多进展。我们还讨论了观测结果，技术和挑战，并旨在对新兴机会进行概述和展望，目的是突出该领域一些令人兴奋的新方向。
2020-01-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Warm inflation in a Universe with a Weylian boundary
本研究将Weyl型几何边界引入Einstein-Hilbert作用量，推导含Weyl向量的广义Friedmann方程，构建三类暖暴胀模型，数值模拟证实边界效应在早期宇宙辐射产生及暴胀阶段转变中起重要作用。
2024-07-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The High-$z$ Universe Confronts Warm Dark Matter: Galaxy Counts, Reionization and the Nature of Dark Matter
我们使用$N$ -体模拟来表明，由于这些模型缺乏早期结构形成，高红移星系计数对暗物质的性质提供了一个有趣的约束，特别是热暗物质（WDM）。我们的模拟包括三个WDM模型的热生产质量为0.8千电子伏，1.3千电子伏，和2.6千电子伏，以及CDM。假设暗晕质量和星系光度之间的关系是由所观察到的亮度函数在明亮的幅度，我们发现，0.8千电子伏WDM是不利的直接星系计数在哈勃超深场在$>\!\!10σ$。类似地，1.3 keV WDM在$2.2σ$处统计上不一致。未来使用JWST（以及可能通过前沿场的HST）进行的观测可能会在高显著性下排除$1.3$ keV WDM，并且可能对大于2.6 keV的WDM质量敏感。我们还研究了这些WDM模型中星系反射宇宙的能力，发现0.8 keV和1.3 keV WDM产生的光学深度与宇宙微波背景（CMB）在68% C. L.处不一致。与目前的普朗克的结果，即使有极高的电离辐射逃逸分数，和2.6 keV WDM需要一个乐观的逃逸分数，以产生与普朗克数据一致的光学深度。虽然CMB光学深度的计算是依赖于模型，我们发现一个强大的挑战，恒星的过程，单独在0.8千电子伏和1.3千电子伏WDM宇宙学的宇宙。
2014-05-14 astro-ph.CO hep-ph
Local Group star formation in warm and self-interacting dark matter cosmologies
暗物质的性质可以影响暗物质晕的坍缩时间，因此可以在诸如矮星系的恒星星族年龄和恒星形成历史等可观测数据中留下印记。本文利用EAGLE星系形成程序对冷暗物质（CDM）、无菌中微子暖暗物质（WDM）和自相互作用暗物质（SIDM）模型中的局域群模拟（LG）体积进行了高分辨率的流体动力学模拟，研究了星系形成时间随暗物质模型的变化。我们能够在不同的模拟中识别相同的晕，因为它们具有相同的初始密度场相位。我们发现星系的恒星质量系统地依赖于分辨率，并且在给定的暗物质质量的晕中可以相差多达两倍。SIDM中恒星星族的演化与CDM基本相同，但在WDM中，早期恒星形成被抑制。与CDM模型相比，WDM模型中LG晕通过原子冷却开始形成恒星的时间延迟了$\sim$ 2亿年。为了利用这些观测数据来区分不同的暗物质模型，有必要测量古老星族的恒星年龄，精确度要超过1亿年，并通过再电离的红移--以及潜在的其他重子过程--来解决简并问题。
2020-09-25 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
The extreme synchronicity of stellar ages of red galaxies in the JKCS041 cluster at z=2.2
在红移z ~ 1.4以上，我们对星系团中红色星系的恒星年龄知之甚少或一无所知，但在这些高红移下，嵌入结构形成标准层次范式的星系形成模型的当前版本预测了重要的变化。星系团JKCS 041中z=2.2的红序星系显示出紧密的颜色分布，表明恒星形成历史在星系间高度同步。具体来说，我们测量的恒星年龄分布为160+/-30Myr，这与当前对大质量红星系如何在星系团中形成的理解明显不一致，即它们是否在合并事件中随机产生，有时涉及气体，因此恒星形成。当宇宙处于当前年龄的四分之一时，颜色的紧密分布意味着，在当前的星系形成情景中尚未实施的机制很久以前就开始塑造红色星系团星系的恒星形成历史。
2011-03-31 astro-ph.CO
The early universe is $\textit{ACT}$-ing $\textit{warm}$
研究通过温暖膨胀模型解释早期宇宙观测，利用对称性保护机制，改进了对宇宙学可观测量的确定。
2025-11-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Exploring the Hubble Tension and Spatial Curvature from the Ages of Old Astrophysical Objects
利用114个老天体（OAO）在红移范围$0\lesssim z\lesssim 8$的年龄测量，探讨哈勃张力。在任何$z$处宇宙的年龄与哈勃常数$H_0$成反比，因此要求宇宙比它在任何$z$处包含的OAO更老将导致$H_0$的上限。假设平坦的$Λ$ CDM和设置高斯先验的物质密度参数$Ω_{\rm m}=0.315\pm0.007$通知{ \it普朗克}，我们得到了一个95%的置信水平上限的$H_0<70.6 \rm{~km} \rm{~s}^{-1} \rm{~Mpc}^{-1}$，表示一个$2σ$张力与测量使用本地距离阶梯。然而，我们发现，$H_{0}$的推断上限相当敏感地依赖于$Ω_{\rm m}$的先验，并且$H_{0}$的早期测量和局部测量之间的哈勃张力可能部分地归因于{ \it Planck}中的$Ω_{\rm m}$和$H_0$的推断，而局部测量仅使用$H_{0}$。年龄红移数据也可以用于宇宙学模型的比较。我们发现，$R_{\rm h}=ct$宇宙帐户的数据，与合理的上限$H_{0}$，而爱因斯坦-德西特未能通过宇宙年龄测试。最后，我们提出了一个独立于模型的空间曲率的估计使用61个星系的年龄和1,048万神殿Ia型超新星的光度距离。这种分析表明，宇宙的几何形状在$1.6σ$的置信水平上与空间平坦性略有一致，其特征为$Ω_{k}=0.43^{+0.27}_{-0.27}…
2022-02-16 astro-ph.CO gr-qc
Reionization during the dark ages from a cosmic axion background
最近有人指出，后暴胀时期重场的原始衰变将产生相对论性类轴子粒子（ALP）的宇宙背景，从而导致今天宇宙中的额外辐射。原始磁场会在黑暗时代触发这些ALP转化为亚MeV光子。这种光子流会使宇宙早期再电离，在总光学深度上留下一个显著的印记，以重新组合$τ$。利用$τ$的电流测量和普朗克实验对额外辐射含量$ΔN_{\rm eff} $的限制，我们对ALP-光子转换提出了一个强的限制。也就是说，我们得到的产品上的上限的光子ALP耦合常数$g_{aγ}$倍的磁场强度$B$下降到$g_{aγ} B \gtrsim 6 \times 10^{-18} \textrm{GeV}^{-1} \textrm{nG} $的超轻ALP。
2016-05-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Science with a lunar low-frequency array: from the dark ages of the Universe to nearby exoplanets
低频射电天文学受到50兆赫以下电离层严重扭曲和10-30兆赫以下无线电波完全反射的限制。屏蔽来自远程无线电广播的人为干扰，地球极光的强烈天然无线电发射，以及建立大型分布式天线阵列的需要，使月球远端成为低频无线电阵列的最佳位置。已经出现了一些新的科学驱动力，如对黑暗时代和再电离时代、系外行星和超高能宇宙射线的研究，需要更详细地研究。在这里，我们回顾这些和其他新的科学驱动程序的科学潜力和要求，并讨论各种月球表面阵列的限制。特别是，我们描述的星际和行星际介质所施加的可观测性约束，计算可实现的分辨率，灵敏度和混淆的偶极子阵列使用一般的标度律的限制，并将其应用到各种科学问题。尽管科学被认为是最重要的，但在不久的将来，需要探路者阵列来测试这些实验的可行性。因此，月球低频阵列是一个值得考虑的及时选择，为当今广泛的关键科学主题提供了重要的新见解。这将打开电磁波谱中最后一个未被探索的频率域。
2009-02-03 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.HE
Time to Sparkler. Accurate ages of lensed globular clusters at $z=1.4$ with JWST photometry
本研究利用 JWST/NIRCam 测光数据与贝叶斯推断，测定了 Sparkler 星系中红移 z=1.378 的透镜球状星团年龄，证实其作为宇宙钟可有效约束宇宙总年龄，与 Planck18 的 ΛCDM 模型高度吻合。
2024-12-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
The First Billion Years of a Warm Dark Matter Universe
我们提出的宇宙学N体流体动力学化学模拟的原始结构的生长和演化的方案与温暖的暗物质（WDM）具有3千电子伏的质量（热遗迹）的结果，并与标准的冷暗物质（CDM）组成的模型进行比较。我们专注于高红移宇宙（$z>6$），在那里的结构形成过程应该更好地反映原始（线性）的差异，在物质功率谱。我们发现，早期的时代可以是特殊的探测暗物质的性质。非线性WDM的功率谱和质量函数比CDM低2倍，并在整个第一陀螺中表现出几个因子的扩展。逃逸分子冷却WDM晕的结果严重抑制，因为在大$k$模式的阻尼功率，因此宇宙（人口III和II-I）的恒星形成率（SFR）通常被抑制相对于CDM预测。在$z>10$，在WDM背景下形成的发光物体非常罕见，这是由于在黑暗时代早期WDM迷你晕的稀疏和延迟演化，它们的缺乏可以用一个简单的分析公式来拟合，只取决于震级和红移。未来对暗星系的高$z$观测有可能通过宇宙恒星质量密度（SMD）和特定的SFR来区分CDM和WDM情景。当与其他宇宙学（例如非高斯或暗能量模型）或大$z$的高阶修正（例如原始流运动或原始IMF的变化）的影响相比时，WDM引起的影响肯定更引人注目。
2014-10-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
Warm-hot baryons comprise 5-10 per cent of filaments in the cosmic web
对宇宙微波背景的观测表明，重子占宇宙总能量的5%。在局域宇宙中，对所有观测到的重子的普查比这个估计少了两倍。宇宙学模拟表明，失踪的重子可能没有凝聚成维里化的晕，而是在$10^5-10^7$开尔文的温度下作为低密度等离子体存在于宇宙网的细丝中（那里的物质密度大于平均值），被称为温暖-热的星系际介质。以前曾有人声称在遥远的耀变体的视线上探测到了温暖的重子，以及在相互作用的星系团之间探测到了热气。然而，这些观测无法追踪大尺度的重子结构，也无法估计宇宙中有代表性的体积中暖重子的总量。在这里，我们报告的X射线观测气体在$10^7$开尔文与星系团阿贝尔2744。以前对这个星团的观测无法解决和消除巧合的X射线点源。减去这些之后，我们揭示了在8兆秒差距尺度上相干的热气体结构。这些暗丝与星系和暗物质的超密度相吻合，它们的质量有5-10%是重子气体。这些气体已经被星系团的引力加热，现在正在为其核心提供食物。我们的发现加强了宇宙图像的证据，其中大部分失踪的重子驻留在宇宙网的细丝中。
2015-12-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Uncertain Times: The Redshift-Time Relation from Cosmology and Stars
普朗克数据提供了精确的宇宙学参数的约束时，假设基础$Λ$ CDM模型，包括$0.17\%$测量宇宙的年龄，$t_0=13.797 \pm 0.023\,{\rm Gyr}$。然而，“哈勃张力”的持续性使$Λ$ CDM模型的完整性受到质疑，并激发了人们对早期暗能量（EDE）等模型的兴趣，这些模型修改了宇宙的膨胀历史。我们研究了EDE对红移-时间关系$z \leftrightarrow t$的影响，发现在所有的$t$和$z$上，它与基本的$Λ$ CDM模型至少相差${\approx} 4\%$。只要EDE在观测上仍然可行，任何推断出的$t \leftarrow z$或$z \leftarrow t$引用到更高的精确度都不能反映我们对宇宙学理解的现状。这种不确定性具有重要的天体物理学意义：再电离时期- $10>z>6$ -对应于基本$Λ$ CDM和EDE模型中不相交的回望时间段，而$t_0=13.25 \pm 0.17~{\rm Gyr}$的EDE值与一些恒星、星团和超微弱矮星系的公布年龄存在紧张关系。然而，大多数公布的恒星年龄不包括准确性的不确定性（由于，例如，不确定的距离和恒星物理学），估计是$\sim7-10\%$，可能调和恒星年龄与$t_{0,\rm EDE}$。我们讨论了恒星的大数据时代是如何提供极其精确的年龄（$<1\%$）以及如何改进距离和恒星物理学（如对流）的处理，从而使…
2021-06-11 astro-ph.CO astro-ph.SR
A high-dynamic-range view of the growth of structure and the warm/hot Universe
Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen（格罗宁根大学卡佩恩天文研究所）；Institute of Space Sciences (ICE-CSIC)（空间科学研究所（ICE-CSIC））；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）；Université Côte d’Azur, Observatoire de la Côte d’Azur, CNRS, Laboratoire Lagrange（蔚蓝海岸大学、蔚蓝海岸天文台、法国国家科学研究中心、拉格朗日实验室）；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）；INAF – Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台）；Department of Physics, Sapienza University of Rome（罗马智慧大学物理系）；Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics（马克斯·普朗克地外物理学研究所）；Jodrell Bank Centre for Astrophysics, Alan Turing Building, University of Manchester（曼彻斯特大学艾伦·图灵大楼乔德雷尔银行天体物理学中心）；Max Planck Institute for Astrophysics（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；Institute of Theoretical Astrophysics, University of Oslo（奥斯陆大学理论天体物理研究所）
本文提出需建设大口径单口径（亚）mm望远镜以高动态范围观测温暖/热离子化气体分布，推动大尺度结构演化研究。
2026-01-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Thermal and Resonant Emission of Dark Ages Halos in the Rotational Lines of HeH$^{+}$
我们分析了宇宙中最早的化合物之一氦氢化物离子（HeH $^{+}$）的旋转谱线中暗时代晕的CMB辐射的热发射和共振散射。通过计算HeH $^{+}$与氢原子的非弹性碰撞的最低五个转动态的激发/去激发截面和速率系数，评估了黑暗时代晕的光学深度、热亮度温度和共振亮度温度以及光谱通量。结果表明，在黑暗时代，中性氢原子和电子的碰撞激发/去激发是竞争性的，而在更密集的区域，例如，在晕中，与原子氢的碰撞的贡献占主导地位。我们证明了HeH $^{+}$谱线中晕发光的峰状时间依赖性。
2020-02-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Radiative Scaling Neutrino Mass and Warm Dark Matter
提出了一个新的和激进的方案，简单的2006年模型的辐射中微子质量，其中没有跷跷板机制，即中微子质量不是成反比的一些大的质量尺度，相反，流行的理论思维。圈中的中性单重费米子的质量约为10 keV，其中最轻的是绝对稳定的，其他的则是非常长寿的。所有这些都是温暖的暗物质的组成部分，这是解释所有尺度宇宙结构的可能新范式。
2012-08-14 astro-ph.CO hep-ph
Formation of Primordial Black Holes from Warm Inflation
原始黑洞（PBH）是对早期宇宙物理学，特别是暴胀的独特探测。有鉴于此，我们研究了PBH的形成过程中产生的暖膨胀模型的过密扰动的崩溃。对于我们的模型，我们发现原始曲率功率谱在大尺度（小$k$）下是红倾斜的（谱指数$n_s<1$），并且与CMB观测所允许的$n_s-r$值一致。除此之外，对于小PBH尺度（大$k$），它具有蓝倾斜（$n_s>1$），具有形成PBH所需的足够大的原始曲率功率谱幅度。这些特征起源于暖膨胀期间暴胀子与其他场的耦合。我们讨论了暴胀子耗散对PBH尺度原初功率谱增强的作用。我们发现，在我们的暖暴胀模型的某些参数范围内，质量为$\sim 10^3$ g的PBH可以形成显着的丰度。这种微小质量的PBH具有短的寿命$\sim 10^{-19}$ s，并且在早期宇宙中会蒸发成霍金辐射。在这项研究中，我们进一步讨论了蒸发对所产生的PBH的初始质量分数的限制和普朗克质量的PBH遗迹构成的暗物质的可能性。
2019-10-11 astro-ph.CO hep-ph
Warm inflationary model in loop quantum cosmology
研究了圈量子宇宙学中的一个暖暴胀宇宙模型。一般来说，我们在这个框架下讨论暴胀的条件。利用混沌势$V(ϕ)\propto ϕ^2$，建立了耗散系数为$Γ=Γ_0=$常数的模型.我们使用最近的天文观测约束出现在我们的模型中的参数。
2010-06-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Thermal SZ effect in a magnetized IGM dominated by interacting DM decay/annihilation during dark ages
在宇宙黎明时期，宇宙的热历史得到了很好的研究，对这个时期的研究可以给我们一些关于复合时期之前宇宙的最有用的见解。它的精确建模和未来的高精度测量将是确定宇宙热历史的宝贵工具。在目前的工作中，我们研究了IGM的热和电离的历史中存在的衰减磁场通过双极和湍流衰变，重子-暗物质（BDM）的相互作用，包括DM衰变/湮灭。所考虑的BDM相互作用截面的形式为$σ=σ_0 v^{n}$，其中$n=-2$和$n=-4$。在这项工作中，我们表明，在目前的情况下，DM粒子的衰变/湮灭有相当大的影响，在低红移的温度和电离历史。随着分数相互作用的概念的增加，它指出，如果一小部分DM粒子与重子相互作用，重子的温度和电离分数显示出强烈的依赖于与重子相互作用的DM粒子的百分比。我们还研究了有趣的后果，目前的情况下的热Sunyaev-Zeldovich（tSZ）的效果。我们表明，在当前DM衰变/湮灭的情况下，平均$y-$参数的绝对值的最高值是从实验数据，如普朗克，FIRAS，和PIXIE的值内。随后我们计算了暗光子产生的普通磁场的束缚。
2022-04-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Warm Little Inflaton becomes Cold Dark Matter
我们提出了一个模型，在那里的暴胀子可以自然地占所有的暗物质在宇宙中的暖膨胀范式。特别是，我们表明，温暖的小Inflaton场景的对称性（i）避免大的热和辐射校正的标量势，（ii）允许足够强的耗散效应，以维持在膨胀过程中的辐射浴，成为占主导地位的慢滚制度结束时，和（iii）使一个稳定的暴胀子残余在后暴胀时代。后者表现为暗辐射，直到参数化之前的物质辐射平等，导致一个不可忽略的贡献的有效数量的相对论性自由度在核合成，成为宇宙中占主导地位的冷暗物质组成部分的暴胀子质量在$10^{-4}-10^{-1}$ eV范围。冷暗物质等曲率扰动，反相关的主要绝热组件，提供了一个吸烟枪，这种情况下，可以在不久的将来进行测试。
2019-05-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Hydrogen Molecules in the Dark Ages Halos: Thermal Emission vs. Resonant Scattering
分析了氢和氘化氢分子最低转动能级之间跃迁谱线中暗时代晕的发射。假设分子被CMB激发并与氢原子碰撞。在后普朗克宇宙学参数的四分量宇宙中，假设晕是由宇宙学密度微扰形成的均匀礼帽球，预先计算了晕的物理参数和分子数密度.计算了H $_2$ -HD分子热发光和CMB共振散射两种现象下转动谱线的微分亮温和微分光谱通量。结果表明，暖晕的最大亮温差（$T_K\sim$ 200-800 K）在纳开尔文量级，与亚毫米射电望远镜的灵敏度相当，低于现代亚毫米射电望远镜的灵敏度。对于热晕（$T_K\sim$ 2000-5000 K），H2-邻位分子的热发射占主导地位，并且预测在300-600 GHz的频率下，差分亮度温度为几个微开尔文，这可以用新一代的望远镜探测到。
2019-10-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Late universe decaying dark matter can relieve the H_0 tension
我们研究了两体暗物质衰变的宇宙学效应，其中衰变的产物包括一个无质量和一个有质量的粒子。我们表明，如果大规模的子粒子是稍微温暖的，它是可能的，以减轻目前的哈勃参数与测量从宇宙微波背景距离阶梯测量之间的紧张局势。
2019-03-21 astro-ph.CO hep-ph
Bulk Flows and End of the Dark Ages with the SKA
早期宇宙是一个宝贵的探索原始物体的诞生，第一个恒星形成事件和随之产生的光子和重元素。宇宙学线性微扰理论的高阶修正预言了在退耦时刻相干超音速气流运动的形成。这些体流影响气体冷却过程，并决定了整个重子演化的级联效应。通过对不同恒星星族中不同物种的原子分子演化、气体冷却、恒星形成、反馈效应和金属扩散等N体流体动力学化学数值模拟，讨论了这些原始体流在黑暗时代末期的作用以及在第一次Gyr期间的可探测影响。早期的大量流动会抑制分子气体冷却能力，抑制恒星形成，金属扩散和婴儿宇宙中小原始星系的丰度。这可以确定再电离过程和中性氢加热的延迟，使宇宙演化期间可观察到的HI信号变得更加不完整和嘈杂。计划中的SKA任务将代表现有仪器的重大进步，因为它将能够探测z ~ 6-20处的HI 21 cm和z ~ 20-40处的第一个坍缩点的分子线发射的影响。因此，解决原初流运动对早期重子演化的影响和对第一Gyr结构形成的约束将是最佳的。
2015-01-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
21cm signal from Dark Ages collapsing halos with detailed molecular cooling treatment
本研究通过CHEMFAST代码模拟暗时代坍缩晕中分子冷却对气体温度及21厘米信号的影响，发现冷却驱动的发射特征可作为早期宇宙结构形成的探针。
2025-06-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Enhanced Small-Scale Structure in the Cosmic Dark Ages
本文研究小尺度功率谱增强的暗物质模型，发现非线性结构可在极高红移大量形成，暗物质湮灭增强，首批恒星形成晕提前，并探讨早期宇宙观测的约束。
2022-07-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
