Testing Einstein's Equivalence Principle with Cosmological Fast Radio Bursts behind Clusters of Galaxies
目的：最近，宇宙学快速射电暴（FRB）被用来提供爱因斯坦等效原理（EEP）最严格的限制。我们研究如何进一步测试EEP与FRB。研究方法：未来的系统射电观测肯定会在宇宙学距离上发现大量的FRB，其中一些将不可避免地位于星系团的后面。在这里，我们建议使用这些FRB来进一步测试EEP。结果：我们发现，测试EEP的鲁棒性和准确性可以进一步提高了数量级与这些FRB。同样的方法也可以应用于任何其他类型的快速和明亮的瞬变在宇宙学的距离。
2016-01-15 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Efficient sampling of fast and slow cosmological parameters
物理参数通常使用采样方法从数据似然性约束。改变某些参数可能比改变其他参数（“快速参数”）在计算上要昂贵得多（“慢”）。我描述了一种方法去相关的快速和缓慢的参数，使参数采样在全空间变得几乎一样有效的采样时，在慢子空间的协方差是众所周知的，分布是简单的。当有许多快速参数时，这大大降低了计算成本。该方法还可以与Neal（2005）提出的快速“拖动”方法相结合，当参数不能先验地完全去相关或具有更复杂的依赖性时，该方法可以更鲁棒和有效。我说明了这些方法的情况下，宇宙学参数估计使用数据的可能性从普朗克卫星观测与几十个快速滋扰参数，并展示了一个加速的因素5或更多。在更复杂的情况下，特别是在快速子空间非常快但复杂或高度相关的情况下，快慢采样方法原则上可以给出任意大的性能增益。新的采样器在最新版本的公开CosmoMC代码中实现。
2013-05-30 astro-ph.CO
Prospects for cosmological research with the FAST array: 21-cm intensity mapping survey observation strategies
本文探讨FAST技术升级（宽频接收器及扩展为FASTA阵列）在宇宙学测量中的潜力，FASTA可提供与现有数据组合相当的暗能量参数约束。
2024-11-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological constrains on fast transition Unified Dark Energy/Matter models
我们探讨了一类具有快速跃迁的统一暗能量/物质（UDE/M）模型的观测充分性。我们的限制是使用几何探针，一些低红移的，和一些高红移的（包括CMB相关）的组合。用两种不同的跃迁函数唯象地模拟了快速跃迁和超快速跃迁。我们发现，控制过渡的关键参数可以很好地约束，从统计的角度来看，它遵循的模型不能被丢弃相比，$Λ$ CDM。我们发现有趣的结果，标准/输入参数，如$Ω_m$和$Ω_b$的约束远远好于$Λ$ CDM，这是目前测量减速值的导出/输出参数$q_0$的情况。
2016-02-03 astro-ph.CO
Cosmological constraints on a unified dark matter-energy scalar field model with fast transition
我们测试的可行性，一个单一的流体宇宙学模型包含从暗物质的政权过渡到暗能量的政权。流体是一个k-本质的标量场，具有一个定义良好的拉格朗日量。我们约束其模型参数与几何探针的组合，并得出结论，该模型的证据是类似的证据$Λ$ CDM。此外，我们发现了一个下界的过渡的快速性，这意味着快速过渡的青睐，即使在本底水平的慢。
2017-07-17 astro-ph.CO gr-qc
Testing cosmological structure formation in a Unified Dark Matter-Energy model with fast transition
Instituto de Astrofísica e Ciências do Espaço, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa（里斯本大学理学院空间科学与天体物理研究所）；Departamento de Física, Faculdade de Ciências, Universidade de Lisboa（里斯本大学理学院物理系）；Universidad de Castilla-La Mancha（卡斯蒂利亚-拉曼查大学）
研究快速转变的统一暗物质-暗能量模型，利用CMB和弱引力透镜数据通过嵌套采样推断，发现早期快速转变区域与ΛCDM极限一致，证实该模型能形成与数据兼容的宇宙结构。
2026-07-01 astro-ph.CO
FAST-PT II: an algorithm to calculate convolution integrals of general tensor quantities in cosmological perturbation theory
宇宙学扰动理论是预测弱非线性区域中大尺度结构统计数据的有力工具，但即使在1圈阶下，它也会导致计算昂贵的模式耦合积分。在这里，我们提出了一种快速算法，用于计算依赖于观察者方向的量的单回路功率谱，从而推广了FAST-PT框架（McEwen等人，2016年），最初是为物质密度等标量开发的。该算法适用于任意输入功率谱，并大大减少了数值计算所需的时间。我们应用该算法的四个例子：在潮汐力矩模型中的星系的内在排列; Ostriker-Vishniac效应;由于重子流的二次CMB极化;和1-loop物质的功率谱在红移空间。实现该算法和这些应用的代码可在https://github.com/JoeMcEwen/FAST-PT公开获得。
2017-02-16 astro-ph.CO
Fast Mock Catalog Generation for Large Scale Structure Modeling
为了理解宇宙和解释宇宙学参数的演变，有必要将星系巡天数据与模拟数据进行对比。通常它需要使用计算昂贵的N体模拟。计算开销使得难以测试星系大尺度结构对多个宇宙学参数的依赖性。在这项工作中，我们提出了一个参数化模型来模拟大尺度结构。新方法提供了一种快速生成模拟目录的方法，用于测试多个宇宙学参数，并为代码开发提供了一个测试平台。
2019-04-30 astro-ph.CO
CosmoSpec: Fast and detailed computation of the cosmological recombination radiation from hydrogen and helium
我们提出了第一个快速和详细的宇宙学复合辐射的计算过程中释放的氢（红移z ~ 1300）和氦（z ~ 2500和z ~ 6000）的复合时期，介绍了代码CosmoSpec。我们的计算包括重要的辐射转移效应，所有三个物种的500壳层束缚和自由束缚发射，电子散射和自由-自由吸收的影响，以及物种间（HeII --> HeI --> HI）的光子反馈。后一种效应改变了复合辐射的形状和幅度，CosmoSpec比以前的处理方法有了显着改善。利用有效的多级原子和电导方法，一次计算在标准笔记本电脑上只需约15秒，而以前的计算需要数天。考虑到宇宙复合线的探测，以及人们希望从三个复合时期每个氢原子发射的~ 6.1个光子中了解到什么，这是朝着详细预测和可行性研究迈出的重要一步。我们简要地说明了一些参数的依赖关系，并讨论剩余的不确定性，特别是有关碰撞过程和中性氦原子模型。
2015-10-13 astro-ph.CO
PKDGRAV3: Beyond Trillion Particle Cosmological Simulations for the Next Era of Galaxy Surveys
我们报告了在Piz Daint超级计算机（瑞士CSCS）上成功完成z=0的2万亿粒子宇宙学模拟，使用4000多个GPU节点，不到80小时的挂钟时间或350，000个节点小时。使用美国橡树岭国家实验室泰坦超级计算机上的多个基准和性能测量，我们证明了我们的代码PKDGRAV3，提供了，据我们所知，最快的时间解决方案的大规模宇宙学N体模拟。这是通过使用快速多极子方法结合单个和自适应粒子时间步长实现的，两者都有效地（首次）部署在具有GPU加速节点的超级计算机上。PKDGRAV3非常低的内存占用使我们能够在Titan上运行有史以来第一个具有8万亿个粒子的基准测试，并实现了高达18000个节点的完美扩展和10 Pflops的峰值性能。
2016-09-27 astro-ph.CO astro-ph.IM
Fast Radio Bursts and cosmological tests
我们认为未来的宇宙学测试的基础上观测的快速射电暴（FRB）。我们使用Illustris模拟来真实地估计由星系际介质（IGM）中电离气体的不均匀分布引起的FRB色散测度（DM）中的散射。我们发现DM中的~13%散射到z=1时的源，z=3时的~7%（一个西格玛）。DM的分布接近高斯分布。我们模拟FRB的样本，并研究其适用于简单的宇宙学测试。我们的计算表明，使用100个FRB的样本和固定的宇宙学模型，我们可以得到红移和电离气体的样本平均分数约1%的不确定度。在几个不同的历元中以约1%的精度找到电离部分需要约10000个具有已知红移的FRB。由于DM与电离分数、重子密度和哈勃常数的乘积成正比，因此不可能用FRB单独约束这些参数。在平坦的LCDM模型中，对宇宙学密度的约束是可能的，但精确度低得令人不感兴趣。将FRB与其他类型的数据一起使用可以改善约束，但FRB的作用并不重要。因此，电离气体的分布上的约束可能是最有前途的应用FRB允许“断层扫描”，如果源红移是已知的，而不是测量电子散射光学深度或S-Z y参数与CMB观测。
2018-12-31 astro-ph.CO
Random Potentials and Cosmological Attractors
我表明，实现通货膨胀的理论与随机潜在的有限数量的领域的问题可以解决，并与观测数据的协议可以自然实现，如果这些领域中至少有一个具有非最小的动力学项的类型中使用的宇宙学$α$ -吸引子理论。
2017-01-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gaussianisation for fast and accurate inference from cosmological data
我们提出了一种方法，通过非线性映射，如Box-Cox变换及其推广，将多变量单峰非高斯后验概率密度转换为近似高斯的。这允许从点样本分析重建后验，如马尔可夫链，并简化了随后的联合分析与其他实验。这样，通过压缩MCMC样本中包含的信息，可以有效地报告多变量后验密度。此外，模型证据积分（即边际似然）可以分析计算。这种方法类似于在宇宙微波背景中寻找正常参数，但更一般。最佳高斯变换的搜索通过最大似然形式主义计算执行;其质量可以通过后验的可信区域的再现程度来判断。我们证明了我们的方法优于核密度估计在这个目标。此外，我们从普朗克数据中选择了具有几个不同的强非高斯特征的边缘后验样本，并验证了边缘轮廓的再现。为了证明证据计算，我们Gaussianise弱透镜和重子声学振荡（BAO）的数据的联合分布，为不同的宇宙学模型，并找到一个偏好平坦的$Λ$ CDM。与Savage-Dickey密度比和人口Monte Carlo计算的值相比，我们发现我们的方法在其他两种方法的范围内具有良好的一致性。
2016-06-13 astro-ph.CO astro-ph.IM
NECOLA: Towards a Universal Field-level Cosmological Emulator
我们训练卷积神经网络来校正场级快速和近似N体模拟的输出。我们的模型，神经增强COLA -NECOLA-，作为输入由计算效率高的COLA代码生成的快照，并校正冷暗物质粒子的位置，以匹配完整的N体Quijote模拟的结果。我们使用几个汇总统计量来量化网络的准确性，并发现NECOLA可以再现完整N体模拟的结果，准确度低于$k\simeq1~h{\rm Mpc}^{-1}$的百分之几。此外，在具有固定宇宙学参数值的模拟上训练的模型也能够以非常高的精度校正具有不同$Ω_{\rm m}$、$Ω_{\rm b}$、$h$、$n_s$、$σ_8$、$w$和$M_ν$值的COLA模拟的输出：功率谱和互相关系数在$\simeq1\%$内，直到$k=1~h{\rm Mpc}^{-1}$。我们的结果表明，从快速/近似模拟或场级微扰理论的功率谱的校正是相当普遍的。我们的模型代表了第一步的发展，一个快速的场级仿真器采样不仅原始模式的振幅和相位，但也定义的宇宙参数的值的参数空间。
2021-11-03 astro-ph.CO astro-ph.IM
A fast particle-mesh simulation of non-linear cosmological structure formation with massive neutrinos
准N体模拟，如FastPM，提供了一种快速模拟宇宙结构形成的方法，但尚未充分考虑大质量中微子的影响。我们提出了一种方法，包括中微子粒子的FastPM，使计算的CDM和总物质的功率谱，在非线性政权的精度为100万美元。CDM-中微子交叉功率也可以计算在一个足够的精度来约束宇宙学观测。为了避免散粒噪声，通常困扰中微子粒子模拟，我们采用了准随机算法采样相关的费米-狄拉克分布时设置的初始中微子热速度。我们还开发了一个有效的分布函数来描述一组非简并中微子作为一个单一的粒子，以加快非简并模拟。模拟是准确的物理利益，$M_ν\lesssim 0.6$ eV的整个范围内，并适用于红移$z\lesssim2$。这样的精度可以通过初始化粒子与双流体近似传递函数（使用REPS包）。收敛可以达到$\sim 25$步骤，与一个开始的红移$z=99$。探测逐渐变小的尺度只需要增加被模拟的CDM粒子的数量，而中微子粒子的数量可以保持固定在小于或接近CDM粒子数量的值。反过来，中微子粒子引起的每步运行时间的百分比增加在使用$1024^3$ CDM粒子的运行的$\sim 5-20\%$之间，并且随着CDM粒子数量的增加而减小。该代码已公开提供，为宇宙学调查和研究重建提供了宝贵的资源。
2021-01-14 astro-ph.CO
Fast Sampling of Cosmological Initial Conditions with Gaussian Neural Posterior Estimation
GRAPPA Institute, Institute for Theoretical Physics Amsterdam, University of Amsterdam, Science Park 904, 1098 XH Amsterdam, The Netherlands（GRAPPA研究所、阿姆斯特丹理论物理研究所、阿姆斯特丹大学、科学公园904号、1098 XH阿姆斯特丹、荷兰）；Department of Astrophysics, University of Vienna, Türkenschanzstraße 17, 1180 Vienna, Austria（天体物理学系、维也纳大学、土耳其沙恩茨街17号、1180维也纳、奥地利）
提出一种基于模拟推理的方法，通过高斯后验建模和神经网络估计，实现从晚期观测数据快速重建宇宙初始密度场，比现有方法快数个数量级。
2025-02-05 astro-ph.CO astro-ph.IM cs.LG
The Effect of Gravitational Lensing on Fast Transient Event Rates
快速宇宙学瞬变，如快速射电暴（FRB）和伽马射线暴（GRB），代表了一类比任何其他宇宙学物体更紧凑的源。因此，他们是敏感的显着放大，通过引力透镜从一类透镜，这是不受约束的观测今天。低质量的原始黑洞就是这样一个候选者，它可能构成宇宙暗物质的重要组成部分。目前的观测只限制了它们在附近宇宙中的密度，这使得来自宇宙学距离的快速瞬变有可能形成互补的约束。受此启发，我们计算的效果，引力透镜从宇宙学分布的紧凑的对象将对FRB和GRB的观测率。对于静态透镜的几何形状，我们排除了所有的FRB引力透镜的透镜质量的范围内的前景，并表明，透镜质量大于$10^{-5}M_\odot$可以限制在1.4 GHz的8000个非本地化的高通量FRB，可能会被检测到的下一代FRB发现望远镜。
2022-10-18 astro-ph.CO
Cosmological Fast Radio Bursts from Binary White Dwarf Mergers
最近，Thornton等人报道了四个快速射电暴（FRB）的探测。色散测量表明，这些FRB的来源是在宇宙学距离。由于FRB的全天大事件发生率约为10^4天^-1天^-1，因此FRB是多信使天文学的一个有希望的目标。在这里，我们提出双简并，二进制白矮星（WD）合并作为FRB的来源，这是由相干发射从极地地区的快速旋转，磁化大规模WD合并后形成的。FRB的基本特征，如能量，发射持续时间和事件率，可以在这个场景中得到一致的解释。因此，我们预测，一些FRB可以伴随Ia型超新星（SNe Ia）或X射线碎片盘。同时检测可以测试我们的方案和探测超新星Ia的祖先，而且将提供一个新的宇宙学参数的约束。我们强烈鼓励未来的SN和X射线调查，跟进FRB。
2013-10-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Gaussbock: Fast parallel-iterative cosmological parameter estimation with Bayesian nonparametrics
我们提出并应用Gaussbock，一个新的并行迭代算法宇宙学参数估计设计的廉价的并行计算资源的时代。Gaussbock使用贝叶斯非参数和截断重要性抽样准确地从后验分布中提取样本，与其他方法相比，壁时间的数量级加速。在这方面的当代问题往往遭受由于高维参数空间和随之而来的过多的时间要求，以及需要微调的建议分布或采样参数的计算成本增加。Gaussbock是专门针对这些问题而设计的。我们探索和验证的性能和收敛性的算法上的快速近似的暗能量调查1年（DES Y1）后，发现合理的缩放行为与参数的数量。然后，我们使用大规模超级计算设施对完整的DES Y1后验进行测试，并恢复与以前的链的合理一致性，尽管该算法可能低估了约束不良参数的尾部。此外，我们讨论和演示高斯博克如何恢复复杂的后验形状很好地在较低的维度，但面临的挑战，在更高的维度上这样的分布表现良好。此外，我们提供了一个用户友好的软件工具，加速宇宙学参数估计的基础上本文所述的方法。
2020-05-16 astro-ph.CO astro-ph.IM stat.CO
Cosmology with kSZ: breaking the optical depth degeneracy with Fast Radio Bursts
小尺度宇宙微波背景（CMB）主要由运动学Sunyaev-Zeldovich（kSZ）效应的各向异性所控制，即将进行的实验将非常精确地测量它，但光学深度简并限制了可以提取的宇宙学信息。与此同时，快速射电暴（FRB）是天体物理学的一个令人兴奋的新前沿，但它们作为宇宙学探测器的有用性目前还不清楚。我们表明，FRB是唯一适合于打破kSZ光学深度简并。这为用kSZ效应约束宇宙学开辟了新的可能性，并为FRB开辟了新的宇宙学应用。
2019-11-14 astro-ph.CO
From Nonparametric Power Spectra to Inference About Cosmological Parameters: A Random Walk in the Cosmological Parameter Space
与宇宙学模型不同的是，这些数据告诉了我们什么关于决定宇宙模型的宇宙学参数？在本文中，我们解决这个问题的背景下，WMAP角功率谱的宇宙微波背景辐射。非参数方法非常适合于此目的，因为它们在构造上与模型无关，因此允许尽可能数据驱动的推断。我们的分析是基于一个非参数拟合的WMAP 7年的功率谱数据，与不确定性的特点是在一个高维的信心集中在这个适合的形式。为了对宇宙学参数进行推断，我们设计了一种抽样方法来探索这个置信集在非参数拟合周围到七个宇宙学参数（Omega_b，Omega_c，Omega_Lambda，Omega_k，H_0，n_s，tau）的空间中的投影。我们的采样方法是合理的，其计算简单，并验证了这一事实，即在这个宇宙学参数空间中的著名的简并正确地再现在我们的结果。我们的研究结果表明，宇宙学参数并不仅仅受到这些数据的严格约束。然而，在分析中结合额外的先验信息（例如，约束H_0或Omega_k的值）导致参数上的更紧的置信区间，该置信区间与主流参数方法估计的不确定性一致。
2012-12-26 astro-ph.CO
Cosmological fluctuations of a random field and radiation fluid
本文将Landau和Lifshitz的随机流体动力学涨落理论推广到具有辐射场和标量场的宇宙学涨落。的粘性压力，参数化的体积和剪切粘度系数，和各自的随机波动的辐射流体相结合的随机和耗散标量演化方程。这导致在一个完整的方程组描述的标量和辐射流体的扰动。这些导出的方程，然后研究，作为一个例子，在温膨胀的背景下。类似的处理方法也适用于其他涉及热涨落或统计涨落的宇宙学早期宇宙情景。
2016-01-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
RegPT: Direct and fast calculation of regularized cosmological power spectrum at two-loop order
我们提出了一个具体的处方计算宇宙学的功率谱，利用这里在两个循环的顺序微扰论（PT），基于多点传播子展开。在这种方法中，功率谱是从正则表达式的传播，再现在高k极限和标准PT结果在低k的的行为。借助N体模拟，我们表明，这样的结构给出了强大的和准确的预测的密度功率谱和关联函数在弱非线性政权的水平。然后，我们提出了一个算法，允许加速评估所有需要的图，减少计算任务的一维积分。这是通过为适当选择的基准模型定义的预先计算的内核集来实现的。两个循环结果的计算时间从直接法的几分钟减少到快速法的几秒钟。该方法的鲁棒性和适用性进行了测试对功率谱宇宙模拟器，从各种各样的宇宙学模型可以探索。可以直接和快速计算功率谱的Fortran程序RegPT作为本文的一部分公开发布。
2012-08-06 astro-ph.CO gr-qc
Hybrid Physical-Neural Simulator for Fast Cosmological Hydrodynamics
ETH Zürich（苏黎世联邦理工学院）；Université Paris-Saclay（巴黎-萨克雷大学）；CEA（欧洲核子研究中心）；CNRS（法国国家科学研究中心）；AIM（原子分子影像研究所）
提出混合物理-神经模拟器，用可微粒子网格求解引力并用神经网络参数化流体动力学，实现高数据效率的宇宙学场级推断。
2025-10-30 astro-ph.CO cs.LG
Angpow: a software for the fast computation of accurate tomographic power spectra
星系的统计分布是约束宇宙学模型和引力的有力探针。特别是物质功率谱$P(k)$带来了宇宙学距离演化和星系聚类的信息。然而，从星系目录中建立$P(k)$需要一个宇宙学模型来将天空中的角度和红移转换为距离，这导致了将数据与其他宇宙学模型预测的$P(k)$进行比较时的困难，以及LSST等测光调查。位于红移$z_1$和$z_2$处的两个仓之间的角功率谱$C_\ell(z_1,z_2)$包含与物质功率谱相同的信息，不受任何宇宙学假设的影响，但是从$P(k)$预测$C_\ell(z_1,z_2)$在精确执行时是昂贵的计算。Angpow软件旨在快速准确地计算红移仓之间的自动（$z_1=z_2$）和交叉（$z_1 \neq z_2$）角功率谱。我们描述了开发的算法，基于Chebyshev多项式的基础上的发展和Clenshaw-Curtis求积方法。我们用其他代码验证了结果，并对性能进行基准测试。Angpow是灵活的，可以处理任何用户定义的功率谱，传递函数和红移选择窗口。该代码是足够快的程序中嵌入探索大的宇宙学参数空间，通过$C_\ell(z_1,z_2)$与数据的比较。我们强调，林伯的近似，经常用来加快计算，给出错误的$C_\ell$值的互相关。
2017-06-17 astro-ph.CO
The shrinking domain framework I: a new, faster, more efficient approach to cosmological simulations
新一代宽视场星系巡天的出现使得大型N体宇宙学模拟成为必要之恶。虽然自80年代首次计算以来，宇宙学模拟代码已经发展了很多，但生成与大型调查相关的数据的计算要求仍然具有挑战性。我们提出了一种替代方法，可以加快这些模拟。该框架是基于这样的想法，即减少积分区域的大小，遵循红移为零的观察者的光锥，从而只模拟宇宙中可以观察到的部分。一个可能的实现这个框架，以及测试其准确性和性能。这些基于保守假设的简单测试表明，新框架相对于通常方法的速度提高了三倍。
2017-09-14 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
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
Extracting host galaxy dispersion measure and constraining cosmological parameters using fast radio burst data
快速射电暴（FRB）的过度色散测量（DM）和高银河纬度暗示了这些神秘瞬变的宇宙学起源。利用测量的DM和红移$_{\rm HG}$来研究宇宙学的方法已经被提出，但是为了应用这些方法，需要假设宿主星系（DM $_{\rm HG}$）有一定量的DM贡献。我们引入了一个斜率参数$β(z) \equiv d \ln \left< {\rm DM}_{\rm E} \right> / d \ln z$（其中DM $_{\rm E}$是观测到的DM减去银河系的贡献），它可以直接测量时，FRB的样本$z$测量。我们发现，$\left< {\rm DM_{HG}}\right>$可以大致推断出从$β$和平均值，$\overline{\rm \left<DM_{\rm E}\right>}$和$\bar z$，样品。通过Monte Carlo模拟，我们表明，本地宿主星系DM，$\left<\rm{DM_{HG,loc}}\right>$的平均值，以及其他宇宙学参数（质量密度$Ω_m$的$Λ$ CDM模型，和IGM部分的重子能量密度$Ω_b f_{\rm IGM}$）可以独立测量通过MCMC拟合的数据。
2016-10-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
Faster cosmological analysis with power spectrum without simulations
本研究首次结合星系功率谱全形状拟合、解析协方差矩阵、MOPED方法与泰勒展开插值，无需模拟即可在数小时内直接从星系成团数据约束宇宙学参数，显著加速未来巡天分析。
2024-04-05 astro-ph.CO
Fast Radio Bursts and Artificial Neural Networks: a cosmological-model-independent estimation of the Hubble Constant
提出仅结合FRB色散测量、红移与人工神经网络的无宇宙学模型方法，由23个定位源估计哈勃常数为67.3±6.6，并预测未来精度可媲美SH0ES或Planck。
2025-01-08 astro-ph.CO
A Population of Fast Radio Bursts at Cosmological Distances
瞬变天体物理源的探测经常揭示出一些意想不到的天体，这些天体是有用的物理实验室。在最近的一次对射电星和快速瞬变的调查中，我们发现了4个毫秒持续时间的射电瞬变，所有这些都与银河平面成40°以上。爆发的性质表明它们是天体而不是地球起源的。宿主星系和星系际介质模型表明，它们的宇宙学红移为0.5到1，距离可达3千兆秒差距。没有时间一致的X射线或伽马射线签名被确定与爆发。源人口的特性和主机星系的识别提供了一个机会，以确定重子的宇宙内容。
2013-07-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
Effect of Redshift Distributions of Fast Radio Bursts on Cosmological Constraints
快速射电暴（FRB）是天文学和宇宙学研究的一个重要领域。然而，迄今为止，要确定FRB的红移并不容易。因此，目前还没有足够的具有确定红移的实际FRB可用于宇宙学研究。在过去的几年里，人们不得不使用模拟的FRB与“已知”的红移。为了模拟FRB，应该从给定的红移分布中随机分配一个红移给它。但FRB的实际红移分布至今仍不清楚。因此，在文献中假设了许多红移分布。在目前的工作中，我们研究了不同的红移分布对宇宙学约束的影响，而它们是平等对待的。我们发现，不同的红移分布导致不同的宇宙学约束能力从模拟的FRB。这一结果强调了寻找FRB实际红移分布的重要性，并提醒我们FRB模拟中可能存在的红移分布偏差。
2021-05-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Inverting Fisher biases for fast systematics exploration
Leiden University（莱顿大学）；Institut de Física d’Altes Energies (IFAE), The Barcelona Institute of Science and Technology（高等能源物理研究所（IFAE），巴塞罗那科学技术研究院）；Utrecht University（乌得勒支大学）
本文提出通过反转Fisher矩阵方法，研究系统性效应如何解释不同探测器间的张力，探讨了银河系固有对齐和恒星反馈等系统性效应的案例，展示了该方法在小偏移量下的有效性及在更广泛场景中的应用潜力。
2026-04-17 astro-ph.CO
Bridging perturbation theory and simulations: initial conditions and fast integrators for cosmological simulations
Univ. of Vienna（维也纳大学）
本讲义介绍宇宙学N体模拟初始条件生成，详述高斯随机场、Vlasov-Poisson系统及LPT的应用，讨论含PT-informed积分器的时间方案，以连接微扰理论与实际模拟技术。
2026-08-05 astro-ph.CO
CoLoRe: fast cosmological realisations over large volumes with multiple tracers
我们提出了CoLoRe，一个公共软件包，有效地生成多个宇宙学调查的合成实现。CoLoRe可以以不同的精度模拟结构的生长，目前的实现支持对数正态场，一阶和二阶拉格朗日摄动理论。CoLoRe模拟全天空光锥上的密度场达到所需的最大红移，并使用它来生成多个2D和3D地图：星系位置和速度，透镜（剪切，放大，会聚），综合萨克斯-沃尔夫效应，线强度映射，以及莱曼- $α$森林模拟的视线串。我们测试模拟地图的准确性对分析理论预测，并展示其性能与多调查模拟，包括DESI星系和类星体，LSST星系和透镜，SKA强度映射和射电星系。我们希望CoLoRe在旨在验证系统学在多实验分析中的影响的研究中特别有用，量化不同数据集之间的协方差，并为不久的将来的调查测试互相关管道。
2022-04-19 astro-ph.CO
A Faster Fourier Transform? Computing Small-Scale Power Spectra and Bispectra for Cosmological Simulations in $\mathcal{O}(N^2)$ Time
我们提出了宇宙学模拟中小尺度功率谱和双谱的$\mathcal{O}(N^2)$估计。与传统方法相结合，这些方法允许在大范围的尺度上有效地计算光谱，比单独基于快速傅立叶变换的方法需要少几个数量级的计算时间。这些方法适用于任何示踪剂，模拟粒子，晕或星系，并利用简单的几何形状的盒子和周期性，以消除几乎所有的依赖于大型随机粒子目录。通过在配置空间中工作，功率谱和双谱都可以通过直到某个半径的粒子对的加权和来计算，这可以在较大的$k$下减少，从而导致在小尺度上具有降低的复杂度的算法。这些不受混叠或散粒噪声的影响，允许将光谱计算为任意大的波数。估计严格推导和测试模拟，并讨论其协方差。附带的代码HIPSTER已经公开发布，其中包含了这些算法。这样的估计量将是很大的使用在大型高分辨率模拟集的分析。
2021-01-19 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Carnegie Supernova Project: Fast-Declining Type Ia Supernovae as Cosmological Distance Indicators
Carnegie Observatories（卡内基观测站）；American Public University System（美国公立大学系统）；Independent University, Bangladesh（孟加拉独立大学）；Observatories of the Carnegie Institution for Science（卡内基科学研究所天文台）；George P. and Cynthia Woods Mitchell Institute for Fundamental Physics and Astronomy, Texas A&M University（德克萨斯农工大学乔治·P·辛西娅·伍兹基础物理与天文学研究所）；Institute for Astronomy, University of Hawai’i at Manoa（夏威夷大学马诺阿分校天文学研究所）；Planetary Science Institute（行星科学研究所）；Hamburger Sternwarte（汉堡天文台）
本文研究了快速衰减Ia型超新星作为宇宙距离指示器的适用性，开发了基于颜色的简单估算方法，并揭示了颜色受光球温度影响而非尘埃消光的物理机制。
2026-02-17 astro-ph.CO
Cosmology with Fast Radio Bursts
本章探讨了快速射电暴（FRBs）作为独特宇宙学探针的潜力，介绍了其探测方法及在约束宇宙学参数和理解宇宙重子分布等方面的应用，并指出了未来研究的挑战。
2025-01-30 astro-ph.CO
Cosmological Fast Radio Bursts from Binary Neutron Star Mergers
宇宙学距离上的快速射电暴（FRB）是最近发现的，其持续时间约为毫秒。我们认为，所观察到的短持续时间是很难解释的软伽玛射线中继器的巨型耀斑，虽然他们的事件率和能量是一致的FRB。在这里，我们讨论的二元中子星（NS-NS）合并作为一个可能的起源FRB。FRB率在NS-NS合并率及其宇宙学演化的合理范围内，而很大一部分NS-NS合并必须产生可观测的FRB。一个可能的辐射机制是像射电望远镜一样的相干射电发射，当中子星的磁场在合并时同步到双星旋转时，通过磁制动。标准强度（~ 10^{12-13} G）的磁场可以解释观测到的FRB通量，如果从磁制动能量损失到射电发射的转换效率与孤立射电望远镜的类似。相应的伽马射线发射很难被现在或过去的伽马射线暴卫星探测到。由于FRB告诉我们合并的确切时间，相关搜索将显着提高引力波探测器的有效灵敏度。
2013-11-18 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmo-FOLD: Fast generation and upscaling of field-level cosmological maps with overlap latent diffusion
Theoretical and Scientific Data Science, SISSA（SISSA理论与科学数据科学）；Astroparticle and Gravitational Physics Group, SISSA（SISSA天体粒子与引力物理组）；INFN – National Institute for Nuclear Physics（国家核物理研究所）；ICSC - Centro Nazionale di Ricerca in High Performance Computing, Big Data e Quantum Computing（高性能计算、大数据和量子计算国家研究中心）；Astrophysics Group, Physics Department, Blackett Lab, Imperial College London（帝国理工伦敦学院物理系天体物理学组）；INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste（特伦蒂诺天文台）；IFPU – Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基本物理研究所）
Cosmo-FOLD通过重叠潜在扩散模型快速生成和放大宇宙场，实现高效且高精度的宇宙学模拟与推断。
2026-01-20 astro-ph.CO astro-ph.IM cs.LG
Implementing spectra response function approaches for fast calculation of power spectra and bispectra
次领先阶和次领先阶宇宙大尺度结构的微扰理论为我们提供了在轻度非线性区亚百分水平上的宇宙统计预言。然而，它用于从光谱测量中推断宇宙学参数，受到了对大量参数进行预测的计算成本的阻碍。为了减少代码的运行时间，我们提出了一个快速的计划，在正则化扰动理论方法的背景下，并将其应用于功率谱在2-循环水平和双谱在1-循环水平，包括合并的影响。该方法利用泰勒展开的功率谱作为基准点周围的线性功率谱的函数，在该基准点处执行和制表的微扰图的昂贵的直接评估。计算任意宇宙学参数的预测光谱只需要一维积分，可以在几分钟内完成。这使得该方法适用于宇宙学参数推断的马尔可夫链蒙特卡罗分析。
2021-10-29 astro-ph.CO
Future Cosmological Constraints from Fast Radio Bursts
我们考虑可能的观测快速射电暴（FRB）与计划未来的射电望远镜，并调查如何以及这些信号的色散和红移可能约束宇宙学参数。我们构建模拟目录的FRB色散测量（DM）的数据，并采用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）分析，我们预测和比较现有的限制，在平坦的$Λ$ CDM模型，以及一些流行的扩展，包括暗能量状态方程和曲率参数。我们发现，由星系际介质（IGM）中的不均匀性引起的DM观测的散射对FRB作为宇宙探测器的实用性提出了很大的挑战。只有在最乐观的情况下，具有大量事件和低IGM方差，FRB才有助于改善电流约束。特别地，当FRB与CMB+BAO+SNe+ $H_0$数据组合时，我们发现最大的改进来自于$Ω_{\mathrm b}h^2$约束。此外，我们发现暗能量状态方程的约束较差，而曲率参数$Ω_k$的约束，显示出一些改进时，结合电流约束。当FRB与来自21厘米强度映射（IM）的未来BAO数据相结合时，我们发现单独来自BAO的约束几乎没有改善。然而，FRB的包含引入了附加的参数约束$Ω_{\mathrm b}h^2$，其被证明与现有约束相当。这表明，FRB提供了有价值的信息的宇宙学重子密度在中等红移宇宙，独立于高红移CMB数据。
2018-02-20 astro-ph.CO
Fast emulation of two-point angular statistics for photometric galaxy surveys
我们开发了一套基于机器学习的宇宙学仿真器，以获得快速的模型预测的$C(\ell)$角功率谱系数表征层析观测星系集群和弱引力透镜从多波段光度测量（及其互相关）。训练一组神经网络将宇宙学参数映射到系数中，相对于标准玻尔兹曼解算器，在计算给定的一组宇宙学参数所需的统计数据时实现加速$\mathcal{O}(10^3)$，其精度优于$0.175\%$（弱透镜情况下为$<0.1\%$）。这对应于$\sim 2\%$或更少的统计误差条，预期从一个典型的阶段IV光度测量。与先前的实现相比，通过（$\textit{i}$）在训练阶段之前的特定预处理优化和（$\textit{ii}$）更有效的神经网络架构来获得速度和准确性的这种整体改进。
2022-06-28 astro-ph.CO
Estimating Cosmological Parameters from Localized Fast Radio Bursts: A Method for Removing Milky Way Dispersion-Measure Contributions
Hunan Normal University（湖南师范大学）；Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）
提出利用同一天区定位FRB的DM差异消除银河系贡献，无需依赖银河系电子密度模型或先验假设，通过模拟验证并应用于实际数据获得约束。
2026-06-29 astro-ph.CO gr-qc
Cosmology with gravitationally lensed repeating Fast Radio Bursts
高精度的宇宙学探测器揭示了用不同技术测量的参数之间的微小但重要的张力，其中一种是基于引力透镜的时间延迟。我们讨论了一种新的方式使用时间延迟的宇宙学，利用透镜快速射电暴（FRB），这是短的闪光的无线电发射起源于宇宙学的距离预期的极端精度。使用相干方法，可达到的精度足以测量时间延迟在几个月和几年内的变化，这也可以解释为图像之间的差分红移。事实证明，由引力透镜的未知质量分布引起的不确定性可以通过将时间延迟与其时间导数相结合来消除。其他效应，最重要的是相对自行，可以精确测量，并从宇宙学效应中解脱出来。用模拟透镜的模拟样本，我们表明，它可能是可能的，以达到强约束的宇宙学参数。最后，透镜图像可以用作银河干涉仪，以令人难以置信的高分辨率解析爆发源的结构和运动，并帮助揭示其物理性质，这是目前未知的。
2021-01-15 astro-ph.CO
The cosmological principle is not in the sky
物质在大尺度上分布的均匀性，被称为宇宙学原理，是标准宇宙学模型中的一个核心假设。但是，这种情况是可以检验的，因此不再需要成为一个原则。在这里，我们使用斯隆数字巡天发光红星系（LRG）样本进行空间均匀性测试，通过计算指定体积内的星系，半径尺度变化高达300 Mpc/h。我们直接面对的大尺度结构数据与空间均匀性的定义，通过比较的平均值和分散的星系数计数与允许的范围内的随机分布的均匀性。LRG样本显示出比300 Mpc/h规模的随机目录显著更大的数计数分散度，甚至平均值也远远超出了随机分布中允许的范围;在随机分布中统计上不可能实现偏差。这意味着宇宙学原理即使在如此大的尺度下也不成立。然而，对来自N体模拟的模拟星系的相同分析表明，LRG样本与当前宇宙学的范式一致，因此模拟在该尺度上也不是均匀的。我们的结论是，宇宙学原理并不存在于观测到的天空中，也不是标准宇宙学世界模型所要求的。这揭示了现代宇宙学范式中所采用的宇宙学原理的本质，为理论宇宙学的研究开辟了新的领域。
2017-04-13 astro-ph.CO
The Cosmological Heavy Ion Collider: Fast Thermalization after Cosmic Inflation
重离子对撞机揭示了“快速热化”过程。这一实验突破为研究弱耦合和强耦合下的热化过程提供了新的理论工具。我们将其应用于暴胀宇宙学的再加热时代，以及宇宙学夸克-胶子等离子体（QGP）的形成。我们计算了QGP在再加热时的热化时间，发现它由暴胀的能量标度和剪切粘滞熵比$η/s$决定，或者等价地由热化时的张量标量比和强耦合常数决定.热化在低尺度暴胀和强耦合系统中几乎是瞬间实现的，而在弱耦合系统或高尺度暴胀之后，热化则需要一个或小于一个e倍的膨胀。我们证明，膨胀的预测是强大的物理热化，并找到一个随机背景的引力波在干涉仪可访问的频率，虽然幅度很小。
2020-09-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Automatic detection of fast oscillations of dark matter scalar field and updated cosmological constraints on QCDM
University of Hartford（哈特福德大学）；Northeastern University（东北大学）
本研究提出一种在\texttt{CLASS}中实现的带振荡自动探测的平均技术，解决暗物质标量场快速振荡的数值求解难题，更新了QCDM模型的宇宙学约束。
2026-08-14 astro-ph.CO
SCoPE: An efficient method of Cosmological Parameter Estimation
马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）采样器被广泛应用于从CMB和其他数据中估计宇宙学参数。然而，由于MCMC采样器固有的串行性质，收敛通常非常缓慢。在这里，我们提出了一个快速和独立编写的Monte Carlo方法的宇宙学参数估计命名为光滑的宇宙学参数估计（SCoPE），采用延迟拒绝，以增加链的接受率，和预取，帮助一个单独的链并行CPU上运行。还结合了链间协方差更新以防止链的聚类，从而允许更快和更好地混合链。我们使用一种自适应的协方差计算方法，随着链的进展自动计算和更新协方差。分析表明，SCoPE中每一步的接受概率都大于$95\%$，且链的收敛速度更快.利用SCoPE，我们利用WMAP-9和Planck的结果，对不同的宇宙学模型进行了一些宇宙学参数的估计。目前宇宙学的研究兴趣之一是量化暗能量的性质。我们分析了宇宙学参数从两个说明性的常用参数的暗能量模型。我们还估计了宇宙中的原始氦分数可以被目前WMAP-9和Planck的CMB数据所约束。我们的MCMC分析结果一方面有助于我们更好地理解SCoPE的可操作性，另一方面它提供了一个完全独立的宇宙学参数的估计从WMAP-9和普朗克数据。
2014-03-05 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
The BINGO/ABDUS Project: Forecast for cosmological parameters from a mock Fast Radio Bursts survey
本文预测BINGO模拟FRB巡天结合超新星、BAO和CMB数据对宇宙学参数的约束，表明其可测量宿主星系DM并打破$w-H_0$简并。
2025-09-30 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Constraints on the distribution and energetics of fast radio bursts using cosmological hydrodynamic simulations
我们提出了限制的起源快速射电暴（FRB）使用大型宇宙学模拟。我们计算的贡献FRB色散措施（DM）从银河系，从本地宇宙，从宇宙学大尺度结构，并从潜在的FRB宿主星系，然后比较这些模拟观测FRB的DM。我们发现，银河系的贡献以前被低估了约2倍，前景减去DM是一致的宇宙学起源，对应的源人口可观察到的最大红移z~0.6-0.9。我们考虑FRB的空间分布模型，其中它们随机分布在宇宙中，跟踪其宿主星系的恒星形成率，跟踪恒星总质量，或需要一个中央超大质量黑洞。目前的数据并不能区分这些可能性，但是一旦我们开始在更高的DM和更高的红移处探测到FRB，不同模型的预测DM分布就会有很大的不同。我们还考虑了FRB注量的分布，并表明观察结果与FRB是标准蜡烛一致，每个爆发产生相同的辐射各向同性能量。这些数据意味着一个恒定的各向同性爆发的能量为7 e40尔格，如果FRB嵌入在宿主星系，或~ 9 e40尔格，如果FRB是随机分布的。这些能量比以前推断的大10-100倍。在现有的小样本数据的约束下，我们的分析有利于FRB机制，各向同性的辐射能量具有超过1 e40 erg的窄分布。
2015-05-22 astro-ph.CO astro-ph.HE
Perturbation-theory informed integrators for cosmological simulations
University of Vienna（维也纳大学）
本文提出基于宇宙扰动理论的积分方法，改进了宇宙模拟的精度与效率，展示了其在二维和三维空间中的优势，同时分析了积分器在壳交叉后阶段的收敛限制。
2024-06-14 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.comp-ph
Novel understanding of Cosmological Phenomena using Fast Radio Bursts
该研究利用快速射电暴探究宇宙学现象，验证GZ机制下超高频引力波产生FRB的假说，通过修改引力约束原初黑洞暗物质占比，并讨论HIRAX的探测率。
2024-09-23 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Improving Convolutional Neural Networks for Cosmological Fields with Random Permutation
针对低信噪比宇宙学透镜质量图，提出在CNN深层混合池化与随机像素置换作为正则化和数据增强方法，并通过SBI验证其显著提升$S_8$参数约束。
2024-03-03 astro-ph.CO
