Lecture notes on the physics of cosmic microwave background anisotropies
本文回顾了宇宙微波背景（CMB）辐射的温度各向异性和偏振理论，并描述了我们从当前的CMB观测中所学到的东西。特别是，我们将讨论如何使用CMB提供可观测宇宙的组成和几何的精确测量，并约束早期宇宙的物理。我们还简要回顾了物理的小尺度CMB波动期间和之后的时代的再电离，这是一个新品种的弧分分辨率仪器的目标。
2009-03-30 astro-ph.CO
Direct measurement of the angular power spectrum of cosmic microwave background temperature anisotropies in the WMAP Data
宇宙微波背景（CMB）温度各向异性的角功率谱是研究宇宙几何和总密度等特征的重要内容之一。利用平天近似和傅立叶分析，我们估计的角功率谱从合奏的前景污染最小的正方形补丁从WMAP的W和V频带图。这种方法避免了前景清理和球谐分析中由于遮蔽明亮的银道面区域而破坏正交性的问题，从而呈现角功率谱的直接测量。我们测试并确认所选补丁的高斯统计特性，从功率谱的第一和第二声峰再现，第三峰是清晰可见的，虽然在尾部有一些噪声残留。
2011-08-30 astro-ph.CO
An accurate measurement of the anisotropies and mean level of the Cosmic Infrared Background at 100 and 160 um
宇宙红外背景（CIB）各向异性的测量是研究星系演化和大尺度结构的有力手段。这些各向异性已经通过从远红外到毫米的大量实验测量。在大尺度上进行精确测量的主要障碍之一是银河尘埃排放对前景信号的污染。我们的目标是表明，我们可以消除银河卷云污染使用HI数据，从而准确地测量在CIB星暴星系的集群。我们使用ELAIS N1场在远红外（100和160μm）和无线电（21 cm）波长的观测结果。我们计算尘埃排放，跟踪远红外观测，HI气体跟踪21厘米的观测之间的相关性，并推导出尘埃发射率，使我们能够减去卷云发射的远红外地图。然后，我们推导出CIB各向异性的功率谱，以及它在100μm和160μm的平均水平。我们还结合了HI数据和Spitzer总功率模式绝对测量值来确定160μm处的CIB平均水平。我们发现B_（160）=0.77 \pm 0.04 \pm 0.12 MJ/sr，其中第一个误差是统计误差，第二个误差是系统误差。结合相关各向异性的B100/B160颜色，我们还导出了100 μm处的CIB平均值，B100=0.24 \pm 0.08 \pm 0.04 MJy/sr。这个测量值与最近的红外星系演化模型和Herschel/PACS数据所获得的值一致，但比以前的DIRBE测量值小得多。必须使用高角分辨率的Hi数据来准确地区分卷云和CIB辐射。在这样的河外磁场中，100 μm的IRAS图（以及Schl…
2012-07-09 astro-ph.CO
Testing gravity on cosmological scales with cosmic shear, cosmic microwave background anisotropies, and redshift-space distortions
我们使用了一系列的宇宙学数据来约束宇宙尺度上的广义相对论的唯象修正，通过修改泊松和透镜方程。我们包括来自普朗克卫星的宇宙微波背景各向异性测量，来自CFHTLenS和DES-SV的宇宙剪切，以及来自BOSS数据发布12和6dF星系巡天的红移空间扭曲。我们没有发现偏离广义相对论的证据，修正的引力参数被限制在$Σ_0 = 0.05^{+0.05}_{-0.07}$和$μ_0 = -0.10^{+0.20}_{-0.16}$，其中$Σ_0$和$μ_0$指的是偏离广义相对论，在广义相对论中被定义为零。我们还预测了整个五年暗能量巡天和大型综合巡天望远镜等实验对这些参数的敏感性，显示出对$Σ_0$的约束有了实质性的预期改善。
2019-04-26 astro-ph.CO
Cosmic Topology of Prism Double-Action Manifolds
研究了具有非平凡拓扑的球面三维空间中的宇宙微波背景（CMB）各向异性。本文讨论了一类特殊的所谓双作用流形，这是第一次分析其CMB各向异性。的CMB各向异性计算的所有棱镜双作用流形产生的二元二面角和循环群的组阶高达180导致33个不同的拓扑结构。几个空间被发现，表现出抑制的CMB各向异性大的角距离，因为它是发现在真正的CMB天空。事实证明，这些空间中的两个具有狄利克雷域，这些域与柏拉图或阿基米德等高度对称的多面体并不遥远。
2012-07-25 astro-ph.CO
Semianalytic calculation of cosmic microwave background anisotropies from wiggly and superconducting cosmic strings
我们研究了世界片电流的存在如何影响宇宙弦网络的演化，以及它们对这些网络产生的宇宙微波背景（CMB）各向异性的预测的影响。我们提供了一个一般性的描述弦网络的电流和明确调查详细的两个物理动机的例子：摆动和超导宇宙弦网络。通过使用修改后的版本的CMBact代码，我们定量地显示了在这两种情况下的相关网络参数如何影响预测的CMB信号。我们的分析表明，以前的研究高估了摆动弦的各向异性的幅度。对于超导弦，各向异性的幅度取决于目前还不为人所知的参数，但这些参数可以在未来的高分辨率数值模拟中测量。
2020-10-20 astro-ph.CO hep-ph
Non-Gaussianity of the Cosmic Infrared Background anisotropies I : Diagrammatic formalism and application to the angular bispectrum
我们提出了第一个基于晕模型的描述宇宙红外背景（CIB）的非高斯性（NG）是完全参数化的。为此，我们介绍，为第一次，一个图形的方法来计算三维星系密度场的高阶多谱。它允许一个简单的推导和可视化的不同条款的多光谱。我们应用这个框架的功率谱和双谱，我们展示了如何将它们投影到天球上的目的的应用程序的CIB角各向异性。此外，我们将展示如何考虑在该框架中的散粒噪声条款的特定情况下。最后，我们计算了CIB角双谱在857 GHz和研究其规模和配置的依赖性，以及它的变化与晕占据分布参数。与以前提出的经验处方相比，这种物理激励模型需要充分描述CIB各向异性双谱。最后，我们将CIB双谱与微波频率下可能存在的其他信号的双谱进行比较，这暗示在220 GHz以上应该可以检测到CIB NG。
2013-12-04 astro-ph.CO
Probing the epoch of pre-reionization by cross-correlating cosmic microwave and infrared background anisotropies
第一颗恒星形成的时期和当时星系际介质（IGM）的状态无法用现有的望远镜直接观测。来自这些早期来源的辐射现在是宇宙红外背景（CIB）的一部分，并且当这些来源吸收它们周围的气体时，IGM等离子体将通过热Sunyaev-Zeldovich（TSZ）效应在宇宙微波背景（CMB）中产生微弱的温度各向异性。虽然这些TSZ各向异性太微弱，无法检测到，我们表明，交叉相关的源减去CIB波动从{ \it欧几里得}的地图，适当构造的微波地图在不同的频率可以探测的物理状态的气体在再电离和测试/约束模型的早期CIB源。我们识别了来自空间和地面仪器的频率组合的CMB减去的微波图，以表明它们可以与即将到来的全天空{ \it Euclid} CIB图交叉相关，以检测尺度为$\sim 5'-60'$的交叉功率，其中信号/噪声高达$S/N\sim 4-8$，这取决于这些预再电离时期对汤姆逊光学深度的贡献（$Δτ\simeq 0.05$）和IGM的温度（高达$\sim10^4$ K）。这样的测量将为探索这些第一光源的出现和物理特性提供一个新的窗口。
2014-11-07 astro-ph.CO
Cosmic Microwave Background anisotropies generated by domain wall networks
我们开发了一种数值工具，用于快速计算畴壁网络产生的温度和偏振功率谱，通过扩展公开可用的CMBACT代码-计算由有源源产生的CMB签名-也描述畴壁网络。为了实现这一点，我们适应宇宙弦的未连接段模型也描述畴壁网络，并使用它来模拟整个宇宙历史的能量动量的畴壁网络。我们使用这个新的工具来计算和研究由标准畴壁网络产生的TT，EE，TE和BB功率谱，并推导出对$\upeta <0.92\,\,{\rm MeV}$的畴壁形成相变的能量尺度的保守约束（这是对$1\,\,{\rm MeV}$的原始Zel'dovich界限的轻微改进）。
2015-07-04 astro-ph.CO
Looking at infrared background radiation anisotropies with Spitzer: large scale anisotropies and their implications
本研究利用 Spitzer/IRAC 深度曝光数据构建大尺度 CIB 各向异性图，发现其波动不受前景污染，且以原始黑洞为暗物质的颗粒化功率模型最能解释观测到的 CIB 过量及其与 CXB 的相干性。
2025-01-29 astro-ph.CO
Non-Gaussianity of the Cosmic Infrared Background anisotropies II : Predictions of the bispectrum and constraints forecast
利用基于晕模型和晕占据数的双谱全解析计算方法，我们导出了尘埃星形成星系成团的余弦红外背景（CIB）各向异性的双谱。我们集中我们的分析波长在远红外和亚毫米典型的普朗克/HFI和赫歇尔/SPIRE仪器，350，550，850，和1380微米。我们探讨的双谱行为作为几种模型的星系演化的函数，并表明它是强烈敏感的成分。相反的功率谱，双谱，在四个波长，似乎占主导地位的低红移星系。这种贡献几乎不可能通过应用低通量切割来限制。我们还讨论了作为红移和波长的函数的晕质量的贡献，恢复每个术语是敏感的不同的质量范围。此外，我们表明，CIB双谱是一个很强的污染的宇宙微波背景双谱在850 μ m和更高。最后，Fisher分析的功率谱，双谱单独和两者的组合表明，退化的HOD参数被打破，包括双谱信息，导致严格的约束，即使当包括前景残差。
2013-12-04 astro-ph.CO
C$^3$-Cluster Clustering Cosmology I. New constraints on the cosmic growth rate at z~0.3 from redshift-space clustering anisotropies
星系团聚集中的红移空间扭曲为在宇宙学尺度上检验引力理论提供了一种新的探测器。本工作的目的是从星系团的红移-空间两点关联函数导出宇宙结构线性增长率的新约束。我们构建了一个大型光谱目录的光学选择集群从斯隆数字巡天。选定的样品由红移范围$0.1<z<0.42$的$43,743$集群，与质量估计从弱透镜校准的标度关系。我们测量了所选簇的两点关联函数的横向和径向楔形。模拟红移空间聚类各向异性，我们提供了第一个限制集群聚类的线性增长率。聚类质量用于设置样本线性偏差的先验。这代表了用星系团代替星系作为宇宙探测器的主要优点。假设一个标准的宇宙学模型与最新的宇宙微波背景约束一致，我们没有发现任何偏离广义相对论的证据。具体地说，我们得到的增长率乘以物质功率谱归一化参数$fσ_{8}=0.44\pm0.05$的值，在一个有效的红移$z=0.275$。
2021-10-11 astro-ph.CO
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
Sky maps without anisotropies in the cosmic microwave background are a better fit to WMAP's uncalibrated time ordered data than the official sky maps
对WMAP未校准的时间顺序数据（TOD）进行重新分析的目的有两个。第一项是重新评估在正式的WMAP宇宙微波背景（CMB）天空图中探测各向异性的可靠性。第二个是评估拟议标准在避免探测感兴趣信号时出现系统误差方面的性能。该标准是通过检验零假设，即未校准的TOD是一致的，没有各向异性时，WMAP的每小时校准参数允许变化。对于所有20个WMAP通道，没有各向异性的天空图比官方分析更适合TOD。最近发射的普朗克卫星应该有助于解决这个令人困惑的结果。
2009-09-02 astro-ph.CO physics.gen-ph
Anisotropies in the stochastic gravitational-wave background: Formalism and the cosmic string case
我们开发了一个强大的分析形式主义计算的能量密度的随机引力波背景，包括其各向异性的完整描述。这是完全普遍的，可以应用于任何天体物理学或宇宙学的来源。作为一个例子，我们应用这些工具的情况下，网络的南部-后藤宇宙弦。我们发现，各向异性的角谱是相对不敏感的模型的选择弦网络，但非常敏感的值的弦张力$Gμ$。
2018-09-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Non-Gaussianity in the Cosmic Microwave Background Anisotropies at Recombination in the Squeezed limit
我们解析地估计了压缩极限下复合时刻的二阶宇宙微波背景温度各向异性，并推导出了对原初局域非高斯性的污染。我们发现污染水平对应于f_NL^{con}=O（1），它低于目前实验的灵敏度，也小于最近文献中声称的值O（5）。
2011-09-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Detecting ultra-high energy cosmic ray anisotropies through cross-correlations
提出了一种超高能宇宙线物理观测量：超高能宇宙线到达方向与星系映射的大尺度宇宙结构之间的谐波空间互相关功率谱。这种互相关在文献中还没有被考虑过，它允许对主要的天体物理组成部分进行直接的理论建模。我们描述了预期形式的互相关，并显示如何，如果分布的UHECR源跟踪大规模的宇宙结构，它可以更容易地检测到与当前的数据比UHECR自相关。此外，互相关是更敏感的UHECR各向异性在较小的角度尺度，更强大的系统不确定性，它可以用来确定的红移分布的UHECR源，使其成为一个有价值的工具，在确定其起源和属性。
2021-06-22 astro-ph.CO astro-ph.HE
Anisotropies in the Gravitational-Wave Stochastic Background
我们考虑引力波（SBGW）的随机背景中的各向异性所产生的随机波动的引力波源的数量。我们首先开发的一般形式主义，可以应用到不同的宇宙学或天体物理的情况。然后，我们应用这种形式主义来计算SBGW的各向异性与宇宙弦环的数量的波动，同时考虑宇宙弦尖点和扭结。我们计算作为角度和频率的函数的各向异性。
2011-12-12 astro-ph.CO gr-qc
Large anisotropies of the stochastic gravitational wave background from cosmic domain walls
研究了暴胀过程中光标量场$ϕ$的量子涨落在宇宙畴壁中产生的随机引力波背景。$ϕ$的扰动在离开哈勃视界后几乎保持不变。这两个区域的概率依赖于每个大尺度区域的$ϕ$的平均值，导致DW能量密度的大尺度扰动和SGWB中的大的各向异性。我们发现，角功率谱是尺度不变的，至少是$10^{-2}$的顺序，这是预计将被检测到未来的引力波（GW）探测器。由于我们还没有探测到原始引力波，因此SGWB的各向异性可以帮助我们验证暴胀的合理性并确定暴胀的能量尺度。
2020-10-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic Microwave Background temperature and polarization anisotropies from the large-N limit of global defects
我们确定了由自发破缺的全局O（N）-理论的大N极限模拟的源产生的CMB中的温度和偏振各向异性的完整C_1谱和关联函数。本文指出了用源能量动量张量不等时子的本征向量插值处理辐射-物质跃迁的标准方法中存在的问题。这影响了CMB对所有类型宇宙缺陷的预测。我们提出了一种方法来克服这一困难，并发现，在大N的全球模型，我们研究，最终CMB功率谱幅度的差异达到25%，相比，实现的特征向量插值技术。我们还讨论了如何在普朗克、COrE和PRISM等实验中最佳地搜索来自宇宙缺陷等活动源的CMB贡献。
2014-03-10 astro-ph.CO hep-ph
Non-Gaussianity and the Cosmic Microwave Background Anisotropies
本文从教学角度综述了非高斯性对宇宙微波背景各向异性影响的研究现状。我们首先展示了如何设置初始条件在二阶（规范不变）CMB各向异性时，一些原始NG存在。然而，在CMB各向异性中，除了原始各向异性之外，还有许多NG源，其可以污染原始信号。我们主要研究了大、小角尺度下微扰理论中CMB各向异性在暴胀后的二阶演化过程中产生的NG，如在复合时期产生的NG。我们将展示如何推导出方程来研究二阶CMB各向异性，并提供分析计算来评估其污染原始NG（补充数值例子）。我们还提供了其他次要影响的简要总结。这篇评论需要在线性水平上的宇宙学扰动理论的基本知识。
2010-01-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Measuring Anisotropies in the Cosmic Neutrino Background
氚中微子捕获是一种很有前途的宇宙中微子本底探测方法。我们发现，遗迹中微子最容易被捕获时，他们的自旋矢量是反对齐的极化轴的氚核，当他们的方法沿极化方向。因此，CvB天文台可以通过极化氚靶来测量宇宙中微子速度和自旋分布的各向异性。由于实验室坐标系相对于宇宙坐标系的特殊速度和晚时引力效应，预计CvB中的偶极各向异性较小。目前正在建造的氚观测站PIMMY实验应该观测到一个几乎各向同性的背景。这将作为一个强有力的测试宇宙起源的潜在信号。极化靶的测量也可能限制非标准中微子的相互作用，这将导致更大的各向异性，并有助于区分马约拉纳中微子和狄拉克中微子。
2014-07-01 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Anisotropies in the gravitational wave background as a probe of the cosmic string network
脉冲星计时阵列是通过寻找引力波背景来检验宇宙弦是否存在的有力工具之一。背景的振幅与宇宙弦的信息有关，例如张力和弦网络的性质。此外，通过测量引力波（GW）背景中的各向异性，人们可能能够提取更多关于宇宙弦性质的信息。在本文中，我们提供的各向异性水平的估计，预计在GW背景产生的尖点宇宙弦。我们发现，各向异性水平强烈依赖于初始环的大小$α$，因此，我们可能能够把约束$α$通过测量GW背景的各向异性。我们还发现，某些区域的参数空间可以通过移动观测频率的GWs进行探测。
2017-03-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Impact of Warm Dark Matter on the Cosmic Neutrino Background Anisotropies
大质量中微子的宇宙中微子背景（C $ν$ B）各向异性是研究大尺度结构形成的一种独特的方法。与电磁辐射相比，大质量中微子的红移距离测量完全不同。大质量中微子中的C $ν$ B各向异性响应于由相对高的$k$模所播种的引力势中的非相对论运动而增长。暖暗物质（WDM）与冷暗物质（CDM）宇宙学中大尺度结构形成的早期阶段的差异对C $ν$ B各向异性的大小有影响，其对角功率谱的贡献在高$k$模处达到峰值。我们以2、3或7 keV惰性中微子组成的WDM为例，表明在相对于CDM的角功率谱中，对于0.05 eV中微子，C $ν$ B各向异性在高$l$多极矩处下降。在相同的角标度下，人们可以在CMB中观察到重子声学振荡，C $ν$ B各向异性开始对WDM和CDM宇宙学的差异变得敏感。在C $ν$ B中微子天空图中精确测量高$l$多极子是利用自旋极化的氚原子超流体的薄膜靶进行PIMMY实验的潜在可能性，该超流体对非相对论残余中微子捕获表现出显著的量子液体放大。
2022-02-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Looking at infrared background radiation anisotropies with Spitzer II. Small scale anisotropies and their implications for new and upcoming space surveys
University of Miami（迈阿密大学）；NASA Goddard Space Flight Center（NASA戈达德太空飞行中心）；University of Maryland, College Park（马里兰大学帕克分校）；Center for Research and Exploration in Space Science and Technology, NASA/GSFC（NASA/GSFC空间科学与技术研究探索中心）；Center for Space Sciences and Technology, University of Maryland, Baltimore County（马里兰大学巴尔的摩县分校空间科学与技术中心）
通过斯皮切II观测小尺度红外背景各向异性，揭示新星系群体对空间任务如罗曼、欧几里得和SPHEREx的影响
2026-01-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Interpreting the cosmic far-infrared background anisotropies using a gas regulator model
宇宙远红外背景辐射（CFIRB）是研究恒星形成速率（SFR）历史以及重子与暗物质之间联系的有力工具。在这项工作中，我们探讨在何种程度上CFIRB各向异性可以复制星系演化的一个简单的物理框架，气体调节器（浴缸）模型。这个模型基于气体、恒星和金属的连续性方程，考虑了宇宙气体吸积、恒星形成和气体喷射。我们的模型的大规模的星系偏差和小规模的散粒噪声自洽，我们约束我们的模型使用的CFIRB功率谱测量普朗克。由于物理模型的简单性，拟合的拟合优度有限。我们比较我们的模型预测与CFIRB和引力透镜，热红外光度函数，亚毫米源计数之间的相关性。CFIRB的强烈聚集表明了一个大的星系偏差，这对应于z=2时质量为$10^{12.5} M_\odot$的晕，高于与恒星形成效率峰值相关的质量。我们还发现$10^{12} M_\odot$以上晕的远红外光度比紫外和光学巡天观测到的SFR的预期值要高。
2018-01-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
The imprint of the interaction between dark sectors in large scale cosmic microwave background anisotropies
暗能量与暗物质的相互作用是解决宇宙符合问题的一个有希望的模型。我们研究了这种相互作用在大尺度宇宙微波背景（CMB）温度各向异性下的特征。通过对暗能量和暗物质相互作用时的微扰方程的详细分析，我们发现大尺度CMB，特别是后期的积分Sachs-Wolfe效应，是测量暗扇区间耦合的有效工具。我们还讨论了通过互相关CMB图与示踪剂的大尺度结构的耦合检测的可能性。最后，我们使用CMB功率谱数据与其他观测数据一起进行全局拟合来约束耦合。我们发现在$1σ$范围内，暗扇区之间的约束耦合可以解决符合问题。
2009-08-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Effects of electrically charged dark matter on cosmic microwave background anisotropies
从宇宙微波背景（CMB）的各向异性出发，研究了暗物质由带电大质量粒子（CHAMP）组成的可能性。在不假设CHAMP和重子是紧耦合的情况下，我们以自洽的方式研究了CHAMP与其他组分的宇宙学扰动的演化。我们将首次的库仑散射，这是重CHAMP的特点的“动力学再耦合”。通过CHAMP模型预测的CMB温度/偏振自相关与普朗克任务中观测到的光谱的直接比较，我们发现CHAMP如果比$10^{11}\,{\rm GeV}$轻，则会对CMB光谱产生相当大的影响。我们的结果可以适用于任何CHAMP，只要它的寿命比宇宙时间在重组（$\sim 4 \times 10^{5}\, {\rm yr}$）长得多。毫荷电粒子的应用进行了讨论。
2017-01-04 astro-ph.CO hep-ph
Self-consistent secondary cosmic microwave background anisotropies and extragalactic foregrounds in the FLAMINGO simulations
Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University（利物浦约翰摩尔斯大学天体物理研究所）；DAMTP, Centre for Mathematical Sciences, University of Cambridge（剑桥大学数学科学中心应用数学与理论物理系）；Kavli Institute for Cosmology Cambridge（卡弗里宇宙学剑桥研究所）；Cavendish Astrophysics, University of Cambridge（剑桥大学卡文迪许实验室天体物理学组）；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）；Institute for Computational Cosmology, Department of Physics, Durham University（杜伦大学物理学院计算宇宙学研究所）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）
本文基于FLAMINGO模拟生成自洽的二次CMB各向异性数据，涵盖CMB透镜效应、热力学和动能Sunyaev-Zeldovich效应等，验证了模拟对观测约束的再现能力，并探讨了宇宙学模型和反馈机制对信号的影响。
2026-03-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Improved Models for Cosmic Infrared Background Anisotropies: New Constraints on the IR Galaxy Population
在整个宇宙恒星形成历史中，宇宙红外背景（CIB）功率谱对恒星形成和暗物质晕之间的联系非常敏感。在这里，我们开发了一个模型，关联恒星形成星系的暗物质晕和他们的subhalos。该模型是基于尘埃处理的红外光度和（子）晕质量之间的参数化关系。通过调整3个自由参数，我们试图同时拟合CIB各向异性功率谱的普朗克测量的4个频带。为了拟合这些数据，我们发现恒星形成效率必须在晕质量标度约为5 × 10^12太阳质量时达到峰值，并且单位质量的红外光度必须随着红移迅速增加。通过比较我们的预测与一个良好的校准的现象学模型的散粒噪声，并与源计数的直接观察，我们表明，基本的红外源的平均占空比必须接近统一，这表明CIB是由长寿命的静止恒星形成，而不是间歇性的短“恒星爆发”。尽管我们的模型的灵活性有所提高，最好的同时适合所有四个普朗克通道仍然相对较差。我们讨论了可能的进一步扩展，以减轻与数据的剩余紧张局势。我们的模型提出了一个理论框架，未来联合分析的背景各向异性和源计数测量。
2011-09-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Anisotropies in Non-Thermal Distortions of Cosmic Light from Photon-Axion Conversion
与光子耦合足够强的超轻轴子可以在背景磁场存在的情况下与宇宙光混合，以不同的频率在天空中留下印记。我们探索这种方向依赖的灰体扭曲的CMB光谱，增强了IGM等离子体中的共振条件。我们还发现，如果这样的轴子是在早期宇宙中产生的，并且代表了今天的次主导暗辐射成分，那么它们可以在超级空洞中转换为X射线，并以X射线频率使它们变亮。
2015-01-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constant-roll $f(R)$ inflation compared with Cosmic Microwave Background anisotropies and swampland criteria
暴胀模型来自$f(R)$重力，其中标量以恒定的速率从顶部滚动到最小的有效潜力，被认为是。具体来说，我们考虑三个$f(R)$模型\textit{i.e.} \，Starobinsky $R^{2}$，$R^{2p}$和对数校正模型。我们比较了从模型中得到的暴胀参数与CMB各向异性观测数据\textit{i.e.}、Planck和Keck/array数据集，以找到观测对参数空间的约束。我们发现，虽然我们的$f(R)$恒定滚转模型$γ=0$显示观测上可接受的值的$r$，他们不预测的光谱指数的青睐值。特别是，我们有$n_{s}>1$的Starobinsky $R^{2}$和$R^{2p}$模型和$0.996<n_{s}<0.999$对数模型。最后，从弱重力猜想的角度，采用沼泽地准则，对模型进行了研究。
2021-08-13 astro-ph.CO gr-qc
Primordial anisotropies from cosmic strings during inflation
本文研究了原初宇宙弦在暴胀功率谱上的印记。宇宙弦对曲率扰动功率谱有两种不同的贡献。第一种修正方式在违反各向同性的同时，遵守平移不变性。这在CMB图中产生四极统计各向异性，其受到普朗克数据的约束。第二个贡献打破了均匀性和各向同性，产生偶极功率不对称的变化的温度波动，其幅度下降到小尺度。我们表明，最强的约束弦的张力是从四极各向异性，并认为负责形成弦的基础理论的质量规模不能比大统一理论的规模高得多。给出了弦对CMB角功率谱的对角和非对角分量的预测。
2017-03-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Fast emulation of anisotropies induced in the cosmic microwave background by cosmic strings
本文提出利用小波相位谐波作为潜在表示，在单GPU上快速仿真宇宙弦诱导的CMB各向异性，生成高保真且统计正确的样本，适用于基于模拟的推断。
2024-03-14 astro-ph.CO astro-ph.IM
Impact of neutrino decays on the Cosmic Neutrino Background anisotropies
GRAPPA Institute, University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学 GRAPPA 研究所）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, University of Tokyo（东京大学宇宙物质与物理 Kavli 研究所）
本文研究不可见中微子衰变对宇宙中微子背景各向异性的影响，首次在爱因斯坦-玻尔兹曼求解器中实现该衰变情景，发现其角谱特征比CMB强两个数量级，并指出PTOLEMY实验可探测CMB无法触及的衰变模型。
2025-10-17 astro-ph.CO hep-ph
One $μ$ to rule them all: CMB spectral distortions can probe domain walls, cosmic strings and low scale phase transitions
我们提出了一个新的探测纯引力耦合部门与大的各向异性。这些各向异性通过与重子-光子流体的引力相互作用而衰减，重子-光子流体在此过程中被加热。注入的热量导致宇宙微波背景光谱发生可测量的扭曲。我们给出了分析估计的扭曲的大小，并概述了如何计算它们从第一原理。这些方法适用于各向异性的形式的域壁/宇宙弦网络或所造成的一阶相变或标量场动力学。我们发现，这种方法可以潜在地探测以前不受约束的参数空间的大区域，是非常互补的，即将到来的搜索引力波所造成的这种黑暗的部门。
2023-02-15 astro-ph.CO hep-ph
The signature of the scattering between dark sectors in large scale cosmic microwave background anisotropies
我们通过考虑暗物质在暗能量流体中弹性散射引起的动量转移来研究暗扇区之间的相互作用。描述暗散射类比耦合重子和光子的汤姆逊散射，我们研究的暗散射在CMB观测的影响。通过对最新观测数据进行全局拟合，发现对于一个暗能量状态方程$w<-1$，CMB对暗物质-暗能量弹性散射给出了严格的约束.假设暗物质粒子的质子质量，我们推导出一个弹性散射截面的$σ_D < 3.295 \times 10^{-10} σ_T$，其中$σ_T$是截面的汤姆逊散射。然而，对于$w>-1$，约束很差。对于$w=-1$，$σ_D$在形式上可以采用任何值。
2012-03-23 astro-ph.CO gr-qc
Spatial and velocity anisotropies of stellar halos across cosmic web environments: Insights from IllustrisTNG simulation
Visva-Bharati University（维斯瓦-巴拉蒂大学）
研究宇宙网环境对恒星晕空间和速度各向异性的影响，发现其作用较弱，主要由小尺度过程驱动。
2025-12-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
CMB anisotropies from cosmic (super)strings in light of ACT DR6
The University of Nottingham（诺丁汉大学）
基于CMB各向异性，利用MCMC分析更新了宇宙弦和超弦参数约束，发现弦张力上限更紧，且结果对先验依赖显著。
2026-03-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observational constraints on anisotropies for bouncing alternatives to inflation
我们计算了背景时空中的原始各向异性如何影响宇宙学扰动的演化，以替代暴胀，如ekpyrosis和物质反弹的情况。我们发现，宇宙收缩相各向异性的首阶效应是在宇宙微波背景中诱导出一种非常具体的形式：标度不变的四极角分布。次主导效应是角分布中高阶矩的产生，以及标量和张量模式之间的互相关。我们还发现，从宇宙微波背景上的四极矩的观测约束提供了强有力的限制允许各向异性反弹的替代通货膨胀，显着更多的约束比以前获得的边界使用标度参数的基础上的约束Belinski-Khalatnikov-Lifshitz不稳定性。
2022-08-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Revising the predictions of inflation for the cosmic microwave background anisotropies
我们指出，如果考虑量子场重整化，并在哈勃半径交叉时间或它之后的几个e-折叠处计算反项，标量和张量功率谱的慢卷暴胀的预测显着变化。这导致了张量-标量振幅比与谱指数的一致性条件的变化。重新检查的潜力$\bf{ϕ^2, ϕ^4}$，表明两者都是兼容的五年WMAP数据。只有当反项在通货膨胀结束后的更大时间内被评估时，人们才能恢复标准的预测。这里提出的替代预测可能很快就会进入近期实验的测量范围。
2009-07-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
