Kinetic recoupling of dark matter
本文提出暗物质在动力学退耦后可重新进入动力学平衡（动力学重耦合），并研究其对物质功率谱的复杂影响，为未来观测追溯暗物质微观物理提供线索。
2024-07-03 astro-ph.CO hep-ph
Kinetically coupled dark energy
这项工作的主要目标是提出一个广义的相互作用的暗能量模型，该模型允许一个标量场的动力学项在行动中先验地耦合到物质物种。我们导出了修正的场方程，并提出了一个特定的耦合模型的新的宇宙学解。一个诱人的结果是出现的解决方案，允许早期的缩放制度，可能是由于两个新的临界点，其次是一段时间的加速膨胀。使用动力系统分析，我们表明，耦合的存在可能会改变临界点的动力学性质，并可用于扩大这些的存在和稳定区域。使用普朗克数据的约束，我们能够找到一个上限的耦合参数。最后，它是如何显示这个理论封装了各种各样的暗能量模型已经在文献中。
2019-03-29 astro-ph.CO gr-qc
The effect of quark interactions on dark matter kinetic decoupling and the mass of the smallest dark halos
暗物质（DM）与原始等离子体的动力学解耦决定了第一个和最小的暗物质晕的大小。迄今为止，对DM动力学退耦的研究大多忽略了DM与等离子体中夸克之间的相互作用。在这里，我们说明了他们的重要性，使用两个框架：最小超对称标准模型（MSSM）的版本和有效的DM夸克相互作用算子的有效场论。我们连接粒子物理学和天体物理学获得的最小的暗物质晕尺寸从对撞机数据和直接暗物质搜索实验的界限。在MSSM框架下，在超对称参数空间的大范围内，将DM-夸克相互作用添加到DM-轻子相互作用中，使最小的暗物质晕质量增加一倍以上。
2012-11-29 astro-ph.CO hep-ph
Late Kinetic Decoupling of Light Magnetic Dipole Dark Matter
本文研究了轻磁偶极子（小于10 GeV）暗物质（DM）的动力学退耦.我们发现，目前的边界从对撞机，直接DM搜索，和结构的形成允许磁偶极子DM保持与早期宇宙等离子体的热平衡，直到迟的电子正电子湮没时代。这种后期动力学退耦导致最早期暗原晕的最小质量为数千太阳质量，而传统的弱尺度DM方案则为10^{-6}太阳质量。
2016-03-28 astro-ph.CO hep-ph
Kinetic Decoupling and Small-Scale Structure in Effective Theories of Dark Matter
最小的暗物质坍缩结构或原晕的大小取决于暗物质粒子脱离动力学平衡的温度。动力学退耦过程涉及早期宇宙中暗物质从标准模型粒子上的弹性散射，因此相关的截面与暗物质从原子核上散射（直接探测）的截面密切相关，而且通过交叉对称性，与对撞机上的暗物质对产生和对湮灭的截面密切相关。在这项研究中，我们采用有效的场论方法来计算动力学解耦温度的限制，从而对最小的原晕的大小，从各种直接，间接和碰撞探测粒子暗物质。
2013-07-04 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraint on Vector Coherent Oscillation Dark Matter with Kinetic Function
如果矢量玻色子通过非平凡的动力学函数与暴胀子耦合，则在暴胀过程中可以形成空间均匀的矢量凝聚。这种大质量矢量玻色子的相干振荡是暗物质的候选者。在本文中，我们考虑的情况下，矢量玻色子能量密度增加的暴胀过程中，曲率/等曲率扰动给出了严格的约束。
2020-05-31 astro-ph.CO hep-ph
Examining the Viability of Phantom Dark Energy
在0阶FLRW度规的标准宇宙学框架中，并在应力能量张量中使用完美流体，具有状态方程参数$w < -1$的暗能量（称为幻影暗能量）意味着当建模为标量场时，具有负动能和真空不稳定性。然而，普朗克和WMAP 9给出的当今$w$的可接受值包括一个显著的小于$-1$的值范围。我们发现幽灵暗能量绝对具有负动能并不像人们想象的那样明显。类似地，我们发现，场模型的精华暗能量（$w_ϕ>-1$）不一定有积极的动能分类。在观测约束和广义相对论的范围内，有很好的实验验证，我们考虑了一些合理的偏离标准的0阶框架，试图看看是否可以避免负动能，在这些设置，尽管明显的$w<-1$。我们认为更准确的描述宇宙通过扰动的各向同性和均匀FLRW度规和组件的应力-能量张量，我们认为动态$w$和原始等曲率和绝热扰动。我们发现幻影暗能量不一定在所有相关的长度尺度上都具有负动能，我们还发现，出于同样的原因，精粹暗能量不一定在所有相关的长度尺度上都具有正动能。
2015-09-30 astro-ph.CO gr-qc
Three-point galaxy-galaxy lensing as a probe of dark matter halo shapes
提出了一种利用透镜-剪切-剪切三点关联函数测量暗物质晕椭圆率的方法。这种方法是免疫的星系晕错位的影响，可能会限制2点星系星系透镜测量晕各向异性。使用一个简单的模型投影质量分布的暗物质晕，我们构建了一个椭圆估计，总结了所有可能的三角形配置的3点函数。通过应用我们的估计从N体模拟晕，我们发现，系统误差恢复的椭圆率将在<5%的分数水平。我们估计，未来的成像调查，如LSST将有足够的统计数据来检测晕椭圆使用3点透镜。
2014-07-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
The effect of Dark Matter and Dark Energy interactions on the peculiar velocity field and the kinetic Sunyaev-Zel'dovich effect
暗物质和暗能量之间的相互作用被认为是缓解符合问题的一种机制。我们分析了相互作用对引力场演化的影响，并根据相互作用对物质特有速度场的影响，提出了两个新的观测量。我们发现，对于不同的模型参数，物质的特有速度可能是协调LCDM宇宙学模型中相同尺度下速度扰动幅度的2倍或5倍。我们比较的特殊速度与那些上的综合萨克斯-沃尔夫效应的效果，我们表明，速度可以潜在地提供约束的相互作用的强度比目前可用的。我们表明，目前的上限动力学Sunyaev-Zel 'dovich功率谱的振幅提供的暗扇区内的耦合与以前获得的CMB和星系团是一致的约束。特别是，我们表明，目前的上限从阿塔卡马宇宙望远镜和南极望远镜有利于暗能量衰减成暗物质，需要解决的巧合问题。
2013-11-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Disentangling the Halo: Joint Model for Measurements of the Kinetic Sunyaev-Zeldovich Effect and Galaxy-Galaxy Lensing
Princeton University（普林斯顿大学）；Cornell University（康奈尔大学）；Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；Stanford University（斯坦福大学）
本文提出了一种联合模型，用于分析kSZ效应和星系-星系透镜测量，以区分晕层中的物质和暗物质，并展示了baryon密度分布的约束及其对模型的影响。
2026-01-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
The galaxy "missing dark matter" NGC1052-DF4 is undergoing tidal disruption
缺乏暗物质的长寿星系的存在对我们理解星系如何形成提出了挑战。在这里，我们提出的证据，解释了缺乏暗物质在这样的星系之一：NGC 1052-DF 4。该系统的深层光学成像探测到了该物体与邻近星系NGC 1035相互作用引起的潮汐尾。由于恒星比暗物质更集中，潮汐剥离将在影响星系中的恒星之前移除相当大比例的暗物质。只有约7%的星系质量是在潮汐尾，这表明NGC 1052-DF 4的恒星现在才开始受到相互作用的影响，而剩余的暗物质的百分比小于1%。这自然地解释了这个星系中暗物质含量低的推断，并使这些类型的星系与我们目前的星系形成模型相一致。
2020-10-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Two mysterious universal dark matter-baryon relations in galaxies and galaxy clusters
从20世纪70年代开始，人们发现了一些暗物质和重子之间的关系，如塔利-费舍尔关系。然而，在星系中发现的许多关系与在星系团中发现的关系大不相同。在这里，我们报告了两个新的神秘的宇宙关系连接暗物质和重子在两个星系和星系团。第一个关系表明，在“维里区域”内，星系或星系团的总动力学质量$M_{500}$与其重子总质量$M_b$之间存在幂律关系：$M_{500} \propto M_b^a$，其中有$a \approx 3/4$。第二个关系式表明，在中心重子区（$M_d \propto M_b$）内，星系和星系团的封闭动力学质量$M_d$几乎与重子质量成正比。两个星系和星系团中暗物质和重子之间的密切关系表明，除了引力之外，暗物质和重子之间可能存在着某种未知的相互作用。
2022-12-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Unified dark matter and dark energy description in a chiral cosmological model
通过对二分量手征宇宙学模型中场的动能的分析，给出了暗物质和暗能量的呈现方式。为了将暗物质和暗能量的动力学相互作用与观测数据联系起来，我们发展了手征度规分量$h_{22}$和（自）相互作用势$V$的重建方法。对$h_{22}$和$V$进行了早期和后期充盈重建。该模型也与$ΛCDM$模型进行了比较。
2014-04-23 astro-ph.CO gr-qc
The first constraint from SDSS galaxy-galaxy weak lensing measurements on interacting dark energy models
我们首次结合线性和非线性尺度的约束条件来研究暗物质和暗能量之间的相互作用。我们设计了一个新的N体模拟管道的宇宙学模型超越$Λ$ CDM。这条管道是完全自洽的，并打开了一个新的窗口，研究一般的唯象相互作用暗能量模型中的非线性结构的形成。通过比较我们的模拟结果与SDSS星系-星系弱透镜测量，我们能够约束暗能量和暗物质之间的相互作用的强度。与以前的研究相比，使用线性检查，我们指出合理的改进的相互作用强度的约束，通过使用弱透镜的小尺度信息。这种改善主要是由于弱透镜测量在低红移下对非线性结构形成的敏感性。有了这个新的管道，就有可能寻找暗物质-暗能量相互作用的确凿证据。
2019-04-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Breit-Wigner Enhancement Considering the Dark Matter Kinetic Decoupling
本文考虑早期宇宙中暗物质冻结演化过程中的动力学退耦，研究了暗物质湮灭的Breit-Wigner增强。由于动力学解耦后DM温度（$1/R^2$）比动力学平衡时（1/R）下降得更快，我们发现动力学解耦后DM湮灭率的Breit-Wigner增强将显著影响DM残余物密度。通过对PAMELA/Fermi/ATIC观测到的宇宙正负电子异常的模型参数的分析，发现弹性散射$Xf\to Xf$不能有效地维持暗物质的动力学平衡，动力学退耦温度$T_{kd}$与化学退耦温度$T_f\sim O(10) GeV$相当。$T_{kd}$后残余物密度的降低是显著的，并导致有限的增强因子$\sim O(10^2)$。因此，在最小Breit-Wigner增强模型中，很难同时用DM湮没解释宇宙射线中的正电子/电子异常过剩和给出正确的DM残余密度。
2011-06-29 astro-ph.CO hep-ph
The role of Dark Matter interaction in galaxy clusters
我们考虑一个玩具模型来分析暗物质与暗能量背景相互作用对星系团整体旋转的影响，以及与ΛCDM预测相比，它们的暗物质和重子分布之间的不一致。通过遗传算法搜索的相互作用参数。所获得的结果表明，相互作用是一个基本现象，其影响是可检测的，即使在简单的模型的星系动力学。
2012-05-14 astro-ph.CO gr-qc
Dark matter and a new gauge boson through kinetic mixing
本文考虑了在U（1）_X规范对称性下带电的暗物质的隐扇形模型。允许U（1）_X与标准模型超荷U（1）_Y的动力学混合以提供隐藏扇区与标准模型扇区之间的通信。我们提出了各种限制的动力学混合参数和隐藏的规范耦合常数来自各种低能观测，电弱精密测试，和正确的热遗迹密度的暗物质。饱和这些限制，我们表明，自旋无关的弹性截面的暗物质的核子大多低于目前的实验极限，但在未来的灵敏度。最后，我们分析了在强子对撞机上通过双μ子衰变通道观测隐藏规范玻色子的前景。
2010-11-18 astro-ph.CO hep-ph
Trading kinetic energy: How late kinetic decoupling of dark matter changes $N_{\textrm{eff}}$
暗物质粒子和相对论性物质（如光子或中微子）之间的弹性散射导致能量从后者转移，这是由于它们本质上不同的温度标度关系。在这项工作中，我们指出，这种能量从辐射浴虹吸表现为中微子的有效数量$N_{\rm eff}$的变化，并计算预期的位移$ΔN_{\rm eff}$为暗物质-光子和暗物质-中微子弹性散射的函数的暗物质质量$m_ψ$和散射截面$σ_{ψ-X}$。对于$(m_ψ,σ_{ψ-X})$ -参数区域已经探索了非线性探针，如莱曼- $α$森林通过碰撞和/或自由流动阻尼，我们发现的移位$|ΔN_{\rm eff}| \simeq O(10^{-2})$，这可能是在所提出的CMB-S4实验的范围内。然而，对于大多数尚未探索的参数空间，我们期望$|ΔN_{\rm eff}| \lesssim O(10^{-3})$。一个理想的21厘米断层摄影调查的黑暗时代只限于宇宙的变化是潜在的敏感$|ΔN_{\rm eff}| \simeq O(10^{-6})$，在这种情况下，暗物质质量高达$m_ψ \sim 10 \, \textrm{MeV}$可以通过其对$N_{\rm eff}$的影响进行探测。
2019-01-07 astro-ph.CO hep-ph
Reconstruction of a kinetic k--essence Lagrangian from a modified of dark energy equation of state
本文研究了一个纯动力学k-本质的拉格朗日密度，它模拟了Cooray和Huterer提出的四个参数化状态方程所描述的暗能量的行为。J. { \bf 513} L95，1999），Zhang \& Wu（Mod.Phys.Lett. A { \bf 27} 1250030，2012），Linder（Phys. Rev. Lett. { \bf 90} 091301，2003），Efstathiou（Mon.没有罗伊{ \bf 310} 842，2000）和Feng \& Lu（J. Cosmol.太空船。Phys. { \bf 1111} 034，2011）中所描述的方法。这种重建使用de Putter \& Linder（Astropart.\）概述的方法进行。物理学\ { \bf 28} 263，2007），这使得可以数值地求解将k-本质的拉格朗日密度与给定的状态方程（EoS）相关联的方程。最后，我们讨论了观测约束的模型的基础上586 SNIa数据点的损失数据集编制的Ganeshalingam等人。不是罗伊。{ \bf 433} 2240，2013）。
2018-04-08 astro-ph.CO gr-qc
Impact of kinetic and potential self-interactions on scalar dark matter
我们考虑模型的标量暗物质与一个通用的相互作用势和非典型的K-本质类型的动力学项是subleading相对于典型的长期。我们分析了低能量的制度，并推导出，在非相对论性的限制，有效的运动方程。在流体近似中，它们归结为物质守恒和速度场的欧拉方程。我们专注于的情况下，标量场质量$10^{-21} \ll m \lesssim 10^{-4} \, {\rm eV}$是远远大于模糊暗物质，使量子压力是可以忽略不计的宇宙学和银河系尺度，而自相互作用势和非正则动力学项产生显着的排斥压力。在宇宙学扰动的水平上，这提供了暗物质密度依赖的声速。在非线性水平上，通过平衡引力和标量相互作用获得的流体静力学平衡意味着维里化结构具有有限大小的孤子核心，其大小取决于暗物质流体的声速。对于具有$(\partial ϕ)^4$相互作用的$λ_4 ϕ^4/4$或K-本质中最相关的势能，这种稳定核的大小不能超过60 kpc。密度对比度大于$10^6$的结构可与声速$c_s\lesssim 10^{-6}$相适应。我们还考虑了余弦自相互作用的情况下，作为有界非多项式自相互作用的一个例子。这在低质量和低密度晕中给出了类似的结果，而在大质量晕中没有孤波核。
2019-08-22 astro-ph.CO gr-qc
Dark matter seeping through dynamic gauge kinetic mixing
我们首次表明，可见和暗阿贝尔规范玻色子之间的循环驱动的动力学混合可以通过创建一个“动态”门户，这取决于该过程的能量，以促进早期宇宙中的暗物质生产。所需的门相互作用的强度小，适合冻结，是合理的抑制所产生的重矢量类费米子的质量。与相互作用相关的强温度敏感性是在再加热的早期阶段产生大部分暗物质的原因。
2019-11-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Dissecting kinetically coupled quintessence: phenomenology and observational tests
我们研究了一个相互作用的暗能量模型，该模型允许标量场的动力学项通过幂律相互作用耦合到暗物质。该模型的特点是在早期的缩放解决方案，这是高度感兴趣的，以减轻巧合的问题，其次是一段时间的加速膨胀。我们讨论的背景演化和线性标量扰动的现象学，我们确定可测量的签名的耦合在黑暗的部门对宇宙微波背景，透镜势自相关和物质的功率谱。我们还利用宇宙微波背景温度、极化和透镜效应、重子声振荡和超新星的数据进行了参数估计分析。我们发现暗区之间的耦合强度受参数$α$的调节，被约束为$10^{-4}$阶。模型选择分析未显示$Λ$ CDM和动力学模型之间的统计偏好。
2022-12-05 astro-ph.CO gr-qc
Dipole Radiation and Kinetic Mixing from Dark Photon Solitons
Facultad de Ingeniería, Universidad San Sebastián（圣塞巴斯蒂安大学工程学院）；Department of Physics and Astronomy, Rice University（莱斯大学物理与天文学系）
研究探讨了暗光子溶iton通过外部电磁场或电荷密度产生光子的机制，并分析了其在银河系晕中可能的贡献，提出了一种新的暗物质发现途径。
2026-05-15 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
A new constraint on millicharged dark matter from galaxy clusters
我们从星系团的角度出发，提出了一个关于毫荷电暗物质的新约束。带电暗物质在星系团中随机取向磁场的影响下运动，相应的暗物质密度分布与一致性CDM预测有很大差异，而一致性CDM预测得到了星系团观测的很好支持。随着一个典型的磁场振幅$B=\mathcal O(1)\,μ$ G和暗物质速度$v=\mathcal O(100)\,$公里/秒，在集群半径$R\simeq 1\,$ Mpc，我们要求的电荷$εe$（$e$是基本电荷）的暗物质与质量$m$应绑定为$ε\lesssim 10^{-14}(m/{\rm GeV})$这是比其他以前的约束严格得多。
2016-02-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational Bose-Einstein condensation in the kinetic regime
我们研究了引力作用下维里化暗物质晕/微团簇中的玻色-爱因斯坦凝聚和玻色星的形成。我们证明了这种现象确实存在，并用动力学方程描述。给出了凝结时间的表达式。我们的研究结果表明，玻色星可能在主流的暗物质模型如不可见QCD轴子和模糊暗物质中动力学形成。
2018-09-20 astro-ph.CO astro-ph.GA cond-mat.stat-mech
The dark flow induced small scale kinetic Sunyaev Zel'dovich effect
最近，Kashlinsky等人在2008年和2010年报道了一个发现，宇宙中的$\sim 10^3$ km/ $s$整体流通过暗流诱导的CMB偶极子在星系团的方向上流向$z\simeq 0.3$。我们指出，如果这种暗流存在，它也将诱导可观察到的CMB温度波动在多极$\ell\sim 10^3$，通过调制的不均匀的电子分布的均匀的暗流。诱导的小尺度动力学Sunyaev Zel'dovich（SZ）效应在多极$10^3\la \ell\la 10^4$处将达到$\sim 1\muk^2$，仅比常规动力学SZ效应小$\sim 2$倍。此外，它将与大尺度结构（LSS）相关，其与2 MASS星系分布的相关性在$\ell=10^3$达到$0.3 μ$ K。我们估计，WMAP加上2 MASS应该已经能够探测到这种暗流引起的小尺度动力学SZ效应与$\sim 6σ$的信心。更深的星系调查，如SDSS，可以进一步改善测量。普朗克加上现有的星系巡天可以达到$\ga 14σ$探测。应重新分析现有的CMB-LSS互相关测量值，以测试暗流的存在，如果存在，则应通过CMB-LSS互相关消除综合萨克斯-沃尔夫效应测量值的可能偏差。
2010-07-06 astro-ph.CO
Nonabelian Kinetic Mixing in a Confining Phase
本文提出一种基于SU(N)隐藏扇区禁闭相的非阿贝尔动力学混合暗物质模型，通过重媒介粒子X实现复合暗光子与标准模型的耦合，并系统分析了对撞机、稀有衰变、直接探测及大爆炸核合成对该模型的约束。
2023-09-22 astro-ph.CO hep-ph
Ghost condensates and pure kinetic $k$-essence condensates in presence of field-fluid non-minimal coupling in the dark sector
在这篇文章中，我们试图找出当鬼场与正压流体结合时，宇宙产生稳定的加速膨胀阶段的条件。可以看出，在许多情况下，鬼场产生冷凝物，并在最终加速阶段将流体能量密度驱动到零，但也可能存在其他可能性。我们已经证明，一个纯动力学的$k$ -本质场（不是鬼场）与流体相互作用也可以形成相互作用诱导的凝聚，并产生一个稳定的宇宙加速相。在后一种情况下，流体能量密度在稳定相中不消失。
2023-01-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Suppressing structure formation at dwarf galaxy scales and below: late kinetic decoupling as a compelling alternative to warm dark matter
热暗物质宇宙学作为冷暗物质范式的替代方案已被广泛研究，其特征是在小宇宙尺度上抑制结构形成。如果标准的冷暗物质粒子与一种可能是暗物质的相对论粒子保持局部热平衡，直到宇宙冷却到千电子伏的温度，就会发生非常相似的情况。我们进行了系统的唯象研究这种可能性，并分类所有极小模型包含暗物质和任意的辐射成分，允许这样一个晚动力学解耦。我们恢复明确的情况下，最近在文献中讨论，并确定新的类的例子，是非常有趣的，从建模的角度来看。在其中一些模型中，暗物质不可避免地会自我相互作用，鉴于最近对这种可能性的观测支持，这是值得注意的。因此，暗物质模型具有后期动力学解耦的潜力，不仅可以缓解丢失卫星的问题，而且还可以解决小尺度宇宙学和谐模型的其他问题，特别是尖核和太大太失败的问题，在某些情况下，无需调用任何额外的输入。
2016-11-30 astro-ph.CO hep-ph
The ZZ' kinetic mixing in the light of the recent direct and indirect dark matter searches
有几种结构，不论是否起源于弦，都产生了标准模型（SM）的阿贝尔规范延拓。即使SM的粒子在该额外的$U'(1)$下不带电，也不能避免在$U'(1)$和超电荷$U_Y(1)$之间存在动力学混合。在这项工作中，我们约束彻底这种动力学混合，考虑到最近的实验数据从加速器物理，直接检测和间接检测的暗物质。我们表明，该地区尊重WMAP和实验的限制，现在非常狭窄的极线，其中$M_{Z_D}\simeq 2 m_{DM}$，$Z_D$是规范玻色子与额外的$U'(1)$。
2011-06-27 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Self-interacting dark matter with a vector mediator: kinetic mixing with U(1)$_{(B-L)_3}$ gauge boson
自发破缺的U（1）$_h$规范对称性可以解释暗物质的稳定性和观测到的遗迹丰度。在这个框架中，轻规范玻色子可以调解强暗物质自相互作用，这解决了在无碰撞的冷暗物质中难以解释的天体物理观测。受风味大统一理论的启发，我们引入了右手中微子和第三族U（1）$_{(B-L)_3}$的风味$B - L$规范对称性。不需要的U（1）$_h$规范玻色子残余物通过与U（1）$_{(B - L)_3}$规范玻色子的动力学混合衰变为中微子。暗物质的间接探测边界被系统地削弱了，因为暗物质湮灭会产生中微子。然而，U（1）$_{(B - L)_3}$和U（1）$_Y$规范玻色子之间的动力学混合是由量子修正引起的，并导致在暗物质的直接和间接探测实验中可观察到的信号。该模型还可以通过热稀薄成因解释宇宙的重子不对称性。此外，我们还讨论了最近在LHCb实验中发现的半轻子$B$介子衰变中轻子味普适性破坏的可能性。
2019-02-06 astro-ph.CO hep-ph
Challenges in Cosmology from the Big Bang to Dark Energy, Dark Matter and Galaxy Formation
我回顾了大爆炸宇宙学的现状，重点是暗物质，暗能量和星系形成的当前问题。这些主题激发了实验宇宙学的许多当前目标，其范围从针对暗能量和暗物质的性质到探测第一批恒星和星系的时代。
2016-12-20 astro-ph.CO
Measuring Dark Matter Substructure with Galaxy-Galaxy Flexion Statistics
在星系和星系团尺度上测量暗物质晕的亚结构性质具有重要意义。在这里，我们提出了一种方法来约束子结构的性质，在星系星系透镜的背景下使用弱引力弯曲的方差。我们展示了弯曲方差在测量暗物质晕N体模拟中的子结构的有效性，并给出了预期的星系-星系透镜信号。我们表明，该方法的整体星系晕质量的不敏感性，并预测该方法的信号噪声的天基全天空调查，表明存在的子结构下降到10^9 M_ \odot晕可以可靠地检测。
2009-09-28 astro-ph.CO
Imperfect Dark Energy from Kinetic Gravity Braiding
我们介绍了一个大类的标量张量模型的相互作用包含二阶导数的标量场，但不导致额外的自由度。这些模型表现出独特的功能，如标量和张量动力学项的基本混合，我们称之为动力学编织。这种编织导致标量应力张量偏离理想流体形式。这些模型中的宇宙学拥有丰富的现象学，即使在标量是精确的戈德斯通玻色子的极限中也是如此。一般来说，存在吸引子解决方案，其中标量监控外部物质的行为。由于动力学编织，吸引子的位置取决于拉格朗日量的形式和外部能量密度。这些宇宙学的晚期渐近态是德西特态。标量可以表现出幻影的行为，并能够跨越幻影划分既没有鬼，也没有梯度不稳定性。这些特征为暗能量提供了一种新的模型。作为一个例子，我们详细研究了一个简单的单参数模型。这个模型可能的观测特征包括一个相当大的早期暗能量和一个特定的状态方程，从一个健康的幻影状态演变成最终的de-Sitter状态。
2010-09-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Kinetic Isocurvature Perturbation
The University of Chicago（芝加哥大学）；Ewha Womans University（梨花女子大学）；Asia Pacific Center for Theoretical Physics（亚太理论物理中心）；The University of Tokyo（东京大学）；Chungnam National University（忠南国立大学）；Korea Institute for Advanced Study（韩国高等科学研究院）；Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究所）
研究提出动能等熵扰动机制，其特征为暗物质密度与光子密度比值恒定，而暗物质动能在空间上波动。该扰动源于非相对论性重场衰变成相对论性暗物质粒子的过程，导致大尺度密度扰动不受宇宙微波背景限制，但影响自由流尺度的空间变化，从而产生物质功率谱的斑块间变化。
2026-03-23 astro-ph.CO hep-ph
Dark matter in U(1) extensions of the MSSM with gauge kinetic mixing
在具有多个阿贝尔规范群的模型中，一般允许规范动力学混合。本文在MSSM的$U(1)$扩展框架下研究规范动力学混合。它扩大了可行的参数空间，对粒子质谱以及$Z_2$与物质的耦合都有重要的影响。类SM的希格斯玻色子质量可以增强与非零动力学混合参数和μ子$g-2$张力是稍微不那么严重的情况下，没有混合。我们提出了从基准分析和全局参数扫描的结果。各种理论和现象学的限制已被考虑。最近的大型强子对撞机搜索的$Z_2$玻色子是重要的情况下，大的正动力学混合的$Z_2$耦合增强，并严重限制与$M_{Z_2} < 2.8$ TeV的方案。该模型预测的可行的暗物质候选者是中性伴子或右手超中微子。来自暗物质搜索的宇宙学约束在排除参数空间方面起着重要作用。参数空间中具有相对较低s粒子质谱的部分可以在LHC运行-2以及未来的线性对撞机和暗物质搜索中成功探索。
2017-06-16 astro-ph.CO hep-ph
Scalar-field dark energy nonminimally and kinetically coupled to dark matter
我们提供了一个研究暗能量宇宙学的一般框架，其中标量场$ϕ$是非最小和动力学耦合到冷暗物质（CDM）。标量引力子扇区由Horndeski理论的作用量描述，引力波的速度相当于光速，而CDM被视为Schutz-Sorkin作用量给出的完美流体。本文考虑两个相互作用的拉格朗日量$f_1(ϕ,X)ρ_c (n_c)$和$f_2 (n_c, ϕ,X) J_c^μ \partial_μϕ$，其中$X=-\partial^μ ϕ\partial_μ ϕ/2$，$ρ_c$和$n_c$分别是CDM的能量密度和数密度，$J_c^μ$是与CDM四速度有关的矢量场.我们推导出标量扰动方程的运动，而不选择任何特殊的规范和确定的条件下，没有鬼和拉普拉斯不稳定性的尺度深处的声音地平线。应用准静态近似的规范不变的方式，我们也得到了有效的引力耦合CDM和重子感受到的模式相关的线性增长的大尺度结构。特别地，耦合$f_2$中的$n_c$依赖性产生了一种有趣的可能性，用于实现具有比牛顿引力常数$G$弱的CDM的引力耦合。
2020-03-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Toward More Realistic Forecasting of Dark Energy Constraints from Galaxy Redshift Surveys
星系红移巡天作为一种暗能量探测器正变得越来越重要。通过在Fisher矩阵计算中使用“去摆动”星系功率谱P_{dw}（k），我们改进了星系红移巡天对暗能量约束的预测。由于P_{dw}（k）是一个很好的适合真正的星系聚类数据在大多数感兴趣的尺度范围内，我们的方法是更现实的预测暗能量的限制，从星系红移调查以前的工作相比。我们发现，我们的新方法给出了极好的协议的结果相比，从实际的数据分析的斯隆数字巡天DR 7发光的红色星系的聚类结果。我们提供了一个合理的第四阶段星系红移调查的暗能量约束的预测。
2013-01-10 astro-ph.CO
Purely kinetic k-essence description of $c_s^2(w)$ barotropic fluid models
物理动力学k-本质模型在文献中已经被证明是暗能量或暗物质-暗能量统一的正压流体模型的场论等价物。在正压流体的声速平方作为其状态方程参数的函数的建模框架中，给出了获得等效纯动力学k-本质模型的拉格朗日密度的系统过程。由于这种建模方法从声速开始，因此可以构建纯动力学k本质模型，其中声速与观测约束一致。取决于正压流体的声速平方的函数形式的选择，解析容易处理的例子的解决方案的纯动力学k-本质拉格朗日密度的参数和封闭的形式。
2021-04-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
General Kinetic Mixing in Gauged $U(1)_{L_μ-L_τ}$ Model for Muon $g-2$ and Dark Matter
标准模型的规范$U(1)_{L_μ-L_τ}$扩展是一个非常简单的框架，可以缓解μ子反常磁偶极矩的张力，最近的费米实验室测量加强。我们探索实验探针的$(g-2)_μ$目标与一般治疗之间的动力学混合的$Z'$规范玻色子和光子。动力学混合的物理量取决于模型的自由参数和过程的能量尺度。我们发现中微子约束的$(g-2)_μ$目标，包括Borexino，CE $ν$ NS，和白矮星是敏感的这种自由度，可以解除，如果动力学混合位于接近零在低动量转移。作为进一步的步骤，我们探索$L_μ-L_τ$带电暗物质的热起源，并表明相同的情况下，动力学混合可以放松现有的直接检测约束，并预测新的反冲能量依赖在即将到来的搜索。未来中微子和暗物质实验的联合努力以及精确的光谱测量将是检验这一理论的关键。
2021-08-27 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Dark matter phenomenology of high speed galaxy cluster collisions
本文对存在弱自相互作用暗物质的高速星系团碰撞中可能的碰撞后质量分布进行了一般的计算分析。使用这种分析，我们表明，弱自散射暗物质可以赋予微妙的，但可测量的功能，碰撞星系团的质量分布，即使没有显着中断碰撞星系团本身的暗物质晕。最深刻的此类证据被发现存在于暗物质晕分布的尾部，在碰撞的星系团之间的空间中。在我们的模拟中，这一特征表现为散射的暗物质的壳层与传出的原始星系团对齐膨胀，在距离碰撞中心很远的地方和高达$90^\circ$的大散射角处，对投影质量分布贡献了显著的密度。我们的模拟表明，碰撞总质量的20%可能会沉积到这样的结构中，而不会对主要的星系团造成明显的破坏。然而，在纯粹的引力高速星系团碰撞中，大散射角下的这种结构是被禁止的。在真实的碰撞星系团中令人信服地识别出这样的结构将是暗物质自相互作用本质的明确指示。我们的发现可以解释最近在对碰撞星系团CL 0024 +017的质量分布进行长距离重建时发现的暗物质环特征。
2017-07-13 astro-ph.CO
Dark Matter Relic Density Revisited: The Case For Early Kinetic Decoupling
暗物质的动力学解耦通常比化学冻结发生得晚得多。事实上，局部热平衡是一个重要的假设，通常的遗迹密度计算的基础上求解玻尔兹曼方程（其0阶矩）描述的暗物质数密度。但这种假设总是合理的吗？在这里，我们解决这个问题，并讨论更准确的治疗的后果。第一种处理依赖于包含的玻尔兹曼方程的高阶矩和第二个完全数值求解的相空间分布函数的演变。为了说明，这些方法被应用于标量单态模型，通常被称为最简单的WIMP DM可能性从模型构建的角度来看。研究明确表明，即使在这个简单的模型中，对暗物质丰度的预测也会受到高达一个数量级的影响。
2018-05-01 astro-ph.CO hep-ph
The Cherenkov radiation in the galaxy halo of dark matter
考虑了由Navarro-Frenk-White和Burkett剖面描述的暗物质星系晕中光折射的影响。计算了具有这些剖面的引力场折射率的切伦科夫辐射功率。结果表明，在X射线范围内，相应的辐射温度具有微开的量级。指出它的探测可能是选择星系中较好的暗物质密度分布的依据。
2013-02-15 astro-ph.CO
Early kinetic decoupling of dark matter: when the standard way of calculating the thermal relic density fails
计算热产生的暗物质粒子的丰度已经成为一个标准程序，复杂的方法保证了与观测测定暗物质密度的100级精度相匹配的精度。在这里，我们指出，在通常采用的形式主义，即局部热平衡的冻结过程中的湮灭暗物质粒子的主要假设之一，并不一定要满足一般。我们提出了两种方法如何处理这种情况下，暗物质的动力学解耦发生得如此之早，它干扰了化学解耦过程：i）一个近似的治疗方面的耦合系统的微分方程的领先的动量矩的暗物质分布，和ii）一个完整的数值解的玻尔兹曼方程在相空间。为了说明，我们将这些方法的情况下，标量单暗物质。我们明确地表明，即使在这个简单的模型中，预测的暗物质丰度可以影响到一个数量级相比，传统的治疗。
2020-05-11 astro-ph.CO hep-ph
Accurate estimate of the relic density and the kinetic decoupling in non-thermal dark matter models
非热暗物质的产生是热WIMP暗物质的标准范例的一个有吸引力的替代方案。我们重新考虑非热生产机制，在一个系统的方式，并制定了一个数值代码精确计算的暗物质遗迹密度。我们讨论了在特定的情况下，长寿的大质量状态衰减成暗物质粒子，自然出现在几个超越标准模型理论，如超引力和超弦框架。由于非热生产有利于暗物质候选人与大对湮灭率，我们分析了可能的连接与异常检测到的轻子宇宙射线通量的帕梅拉和费米。集中在超对称模型，我们认为这些非标准的宇宙学在选择一个首选的质量尺度最轻的超对称粒子作为暗物质候选人的影响，以及随之而来的影响，在LHC发现或排除的新物理的解释。最后，我们研究了一个相当有预测性的模型，G2-MSSM，调查一些标准的假设通常实施的解决方案中的玻尔兹曼方程的暗物质组件，包括共湮灭。我们质疑的假设，动力学平衡举行沿整个阶段的暗物质的产生，和因式分解的有效性通常实施重写耦合玻尔兹曼方程的系统为每个共湮灭的物种作为一个单一的方程的总和的所有数密度。作为一个副产品，我们在这里开发的形式主义，以计算的动力学解耦温度的情况下，coannihilating粒子，这也可以应用于其他粒子物理框架，也可以在一个标准的宇宙学的标准热遗迹。
2011-04-20 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on dark energy from H II starburst galaxy apparent magnitude versus redshift data
本文利用Siegel等人（2005）的H II星暴星系视星等与红移的关系数据来约束暗能量宇宙学模型参数。这些约束通常与使用其他数据集得出的约束一致，但不像目前最严格的约束那样严格。
2011-10-25 astro-ph.CO
Pole Dark Energy
动力学项中含有极点的理论由于其量子稳定性和吸引子性质，在研究暴胀现象中发挥了重要作用。我们探索使用这样的极动力学条款的暗能量理论，发现一个有趣的解冻和冻结模型之间的联系，以及增强高原与“超吸引子”的行为的可能性。我们评估了极暗能量的观测可行性，表明简单的模型可以得到暗能量状态演化方程与$w(z)<-0.9$，即使是在正常情况下不能轻易实现这一点的潜力。动力学项极也提供了一个有趣的角度来看，沼泽地的标准，这样的观测可行的暗能量模型。
2019-11-05 astro-ph.CO hep-th
Constraining dark matter-dark energy interaction with gas mass fraction in galaxy clusters
最近的观测证据表明，目前的宇宙加速激发了人们对替代宇宙学的新兴趣，例如在暗区（暗物质和暗能量）相互作用的场景。一般来说，这样的模型包含一个未知的负压暗分量，与无压的暗物质和/或重子耦合，导致宇宙的演化与标准$Λ$ CDM模型预测的宇宙演化截然不同。在这项工作中，我们使用最新的星系团气体质量分数与红移数据（42个X射线发光，动态弛豫的星系团，跨越红移范围0.063 < z < 1.063）（Allen et al. 2008）对表征暗物质/暗能量耦合的参数$ε$设置界限，以测试这种情况下的观测可行性。结果与其他宇宙学数据一致，并且通常具有约束力。虽然与时间无关的宇宙学常数（$Λ$ CDM模型）与这些星系团数据很好地吻合，但仍不能排除相互作用的暗能量成分。
2009-10-21 astro-ph.CO
Quasidecoupled state for dark matter in nonstandard thermal histories
当动量转移率等于膨胀率时，暗物质就会脱离与标准模型粒子的动力学平衡。在辐射主导的宇宙中，这基本上与暗物质从等离子体中动力学地扩散同时发生。暗物质也可能在早期物质主导时代（EMDE）中脱离与标准模型粒子的动力学平衡，这发生在宇宙的能量含量由衰减振荡的标量场或大爆炸核合成之前的半稳定大质量粒子主导时。到目前为止，人们一直认为EMDE期间的动力学解耦与辐射主导时代的方式相似。我们表明，这是不是这样的。通过研究暗物质温度的演化，我们建立了一个准解耦的暗物质的EMDE状态，在此状态下，暗物质温度比等离子体温度冷却得快，但比暗物质完全解耦时的冷却慢.暗物质不会完全退耦，直到EMDE结束，宇宙成为辐射主导。我们还扩展了准去耦的标准，以其他非标准的热历史，并考虑准去耦如何影响自由流长度的暗物质。
2017-07-10 astro-ph.CO
DRAKE: Dark matter Relic Abundance beyond Kinetic Equilibrium
我们介绍德雷克，一个数值精度工具预测的暗物质遗迹丰度也在冻结过程中的动力学平衡的标准假设的情况下，可能不会得到满足。德雷克配备了一套三个专用的玻尔兹曼方程求解器，分别实现了传统上采用的暗物质数密度方程，耦合数密度和速度色散演化的类流体方程，以及相空间分布的完整数值演化。我们回顾这些方法的一般动机，并举例说明，突出三个具体类别的模型，动力学和化学解耦交织在一起的方式，定量影响的遗迹密度：i）暗物质湮灭通过一个狭窄的共振，ii）Sommercant-enhanced湮灭和iii）“禁止”湮灭的最终状态是运动学上无法进入的阈值。我们讨论了所有这些情况下的一些细节，表明普遍采用的，传统的治疗方法可能会导致在估计的遗物密度是错误的高达一个数量级。公开发布的德雷克，以及如何计算混凝土模型中的遗迹密度的几个例子，提供在drake.hepforge.org
2021-08-04 astro-ph.CO hep-ph
A test for skewed distributions of dark matter and a possible detection in galaxy cluster Abell 3827
对自相互作用暗物质（SIDM）的模拟预测，在碰撞过程中，暗物质应该落后于星系。如果这种相互作用是由高质量的力载体介导的，那么暗物质的分布也会产生不对称的暗物质尾巴。为了寻找这种不对称性，我们计算了具有自由{ \em偏度}参数的质量分布的引力透镜性质。我们将其应用于星系团Abell~3827中四个中心星系周围的暗物质。在星系的暗物质峰已被发现是偏移，我们尝试性地测量一个偏度$s=0.23^{+0.05}_{-0.22}$在同一方向的峰值偏移。我们的方法可能是有用的，在未来的引力透镜分析碰撞星系团和合并星系。
2017-04-13 astro-ph.CO
Dark MaGICC: the effect of Dark Energy on galaxy formation. Cosmology does matter
我们提出了Dark MaGICC项目，旨在通过流体动力学宇宙学模拟研究暗能量（DE）模型对星系形成的影响。Dark MaGICC包括四个动态暗能量场景，具有时变状态方程，其中一个具有自相互作用的Ratra-Peebles模型。在每一种情况下，我们模拟三个星系的高分辨率使用平滑粒子流体动力学（SPH）。重子物理模型与MaGICC项目中使用的重子物理模型相同，我们只改变了背景宇宙学。我们发现，暗能量参数化有一个令人惊讶的重要影响星系的演化和星系的结构特性在z=0，在与纯Nbody模拟的预测形成鲜明对比。不同的背景演化可以（取决于DE状态方程的行为）增强或淬灭恒星形成相对于LCDM模型，在一个类似的水平上的变化的恒星反馈参数化，具有强烈的影响最终的星系旋转曲线。虽然整体恒星反馈仍然是塑造星系的驱动力，我们表明，暗能量参数化的影响比以前认为的起着更大的作用，特别是在较低的红移。因此，必须考虑暗能量参数化对星系形成的影响，特别是在精确宇宙学时代。
2014-01-14 astro-ph.CO
Fat brane, dark matter and localized kinetic terms in six dimensions
额外维度（ED）多年来一直被用来解释粒子物理学中的几种现象。本文研究了在手征正方形上紧化的两个横向平坦ED模型中，阿贝尔规范场作为暗物质（DM）与标准模型（SM）粒子相互作用的中介体的作用. DM被限制在薄膜中，局限于手征正方形的原点，而SM局限于有限宽度的膜中，位于正方形的对角。DM膜中存在膜局部动力学项，而脂肪膜中不允许存在膜局部动力学项。在这个模型中，动力学混合是不需要的，因为我们假设SM粒子耦合到介体通过其$B-L$电荷，而DM耦合到它通过暗电荷。假设一个复杂的标量场作为DM候选，它是可能的，以获得所观察到的DM遗迹丰度和避免直接检测的一些参数的选择的限制。
2020-01-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmic Chronometers: Constraining the Equation of State of Dark Energy. II. A Spectroscopic Catalog of Red Galaxies in Galaxy Clusters
本文给出了用凯克一号望远镜上的LRIS仪器在红移0.17 < z < 0.92范围内获得的24个星系团中（大部分）红星系的光谱表。在这里，我们描述的观测和星系光谱，包括发现的三个cD星系的LINER发射光谱，和光谱发现的四个新的星系星系透镜在集群环境。
2009-07-18 astro-ph.CO
