The observational status of Galileon gravity after Planck
我们使用最新的CMB数据从普朗克，与BAO测量，约束伽利略引力的完整参数空间。我们分别约束三个主要分支的理论称为三次，四次和五次模型，并发现所有产生一个非常好的适合这些数据。与$Λ{\rm CDM}$不同，伽利略模型的约束条件与哈勃参数的局部确定是相容的，并且在超过$5σ$的意义上预测了非零中微子质量。我们还确定，低$l$部分的CMB透镜光谱可能能够区分$Λ{\rm CDM}$和Galileon模型。在立方模型中，透镜势在视界下尺度的后期加深，这与目前观测到的正ISW效应不一致。与$Λ$ CDM相比，四次和五次模型在CMB温度谱的低$l$区域预测较少的ISW功率，因此普朗克数据稍微倾向于此。我们说明，残余的本地修改重力的四次和五次模型可能会使三次模型作为唯一的分支Galileon重力，通过太阳系的测试。
2014-06-26 astro-ph.CO
21 cm power spectrum in interacting cubic Galileon model
本研究探讨利用21 cm功率谱区分相互作用与非相互作用立方Galileon模型和ΛCDM模型的可行性，指出SKA1-mid这类干涉观测可依参数取值实现该探测。
2022-08-24 astro-ph.CO gr-qc
Weak lensing by voids in modified lensing potentials
我们研究了立方伽利略和非局部引力宇宙学中的空隙透镜效应，这是修改透镜效应势的引力理论的例子。我们发现在N体模拟的暗物质和晕密度场中存在空洞，并从空洞密度分布中分析计算它们的透镜信号，我们发现它们与一个简单的解析公式很好地拟合。在立方Galileon模型中，空隙内部重力的修改没有被屏蔽，与GR相比，它们大约是透镜效应大小的两倍。这种差异在很大程度上取决于第五种力对透镜效应的直接影响，而不是修改后的密度分布。对于这个模型，我们还讨论了微妙的影响力和透镜的计算所造成的屏蔽效应存在于和周围的空隙晕。在非局部模型中，修改后的密度分布和直接修改透镜的影响是可比的，但他们提高了透镜信号只有$\approx 10\%$，与GR相比。总体而言，我们的研究结果表明，空隙透镜是一个很有前途的工具来测试模型的重力，修改透镜。
2015-09-13 astro-ph.CO
Linear perturbations in Galileon gravity models
本文研究了线性微扰体系中Galileon修正引力模型的宇宙学。我们用两种不同的方法导出了完全协变和规范不变的扰动场方程，得到了一致的结果，并用修改后的{ \tt CAMB}程序求解了它们.我们发现，除了修改的背景膨胀的历史，从而改变了宇宙微波背景（CMB）的功率谱的声学峰的位置，伽利略场可以从早期强烈集群，并导致外尔引力势增长，而不是衰减，在后期。这通过修正的积分萨克斯-沃尔夫效应在低$l$ CMB功率谱中留下了清晰的特征，强烈增强了物质密度扰动的线性增长，并对其他宇宙学信号如弱透镜和密度波动的功率谱做出了独特的预测。准静态近似的工作相当不错，从小到近地平线尺度。我们表明，Galileon模型显示了丰富的现象，由于大的参数空间和模型预测的Galileon参数的敏感依赖。我们的研究结果表明，一些Galileon模型已经排除了目前的数据和未来更高的意义星系聚类，ISW和透镜测量将放置强有力的约束Galileon重力。
2013-01-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Do current cosmological observations rule out all Covariant Galileons?
我们重新审视协变伽利略引力的宇宙学鉴于最近的宇宙学数据集，包括弱透镜。作为一种高阶导数理论，协变Galileon模型没有$Λ$ CDM极限，与标准的$Λ$ CDM模型相比，预测的结构形成模式有很大的不同。以前的宇宙学分析表明，这个模型是稍微不利的，但不能完全排除。在这项工作中，我们使用了一个更新的和扩展的数据组合，我们允许更多的自由，在宇宙学，包括一个巨大的中微子部门与三个不同的质量层次。我们使用普朗克测量的宇宙微波背景温度和偏振;重子声振荡测量的BOSS DR 12;本地测量的$H_0$ ;联合光变曲线分析超新星样本;和，第一次，弱引力透镜从KiDS合作。我们发现，为了提供一个合理的拟合，一个非零的中微子质量确实是必要的，但我们没有报告任何相当大的差异之间的三个中微子层次。最后，比较贝叶斯证据的$Λ$ CDM之一表明，在所有考虑的情况下，协变Galileon模型统计排除宇宙学数据。
2018-03-21 astro-ph.CO gr-qc
Galileon Gravity in Light of ISW, CMB, BAO and $H_0$ data
伽利略引力的宇宙学模型是标准$Λ{\rm CDM}$范式的替代方案，在其自加速解的水平上对膨胀历史以及大尺度结构形成进行了可检验的预测。在这里，我们使用来自宇宙微波背景（CMB）（包括透镜效应），重子声学振荡（BAO）和集成萨克斯-沃尔夫（ISW）效应的数据对这些模型的全参数空间进行约束。我们特别注意的ISW效应，我们使用的交叉光谱，$C_\ell^{\rm T g}$，CMB温度图和前景星系的WISE调查。$C_\ell^{\rm T g}$的符号是由星系样本红移范围内透镜势的时间演化决定的：如果引力势衰减（就像$Λ{\rm CDM}$），它是正的，如果引力势加深，它是负的。我们约束三个子集的Galileon引力分别被称为三次，四次和五次Galileons。立方伽利略模型预测的是负的$C_\ell^{\rm T g}$，并表现出与数据的$7.8σ$张力，这有效地排除了它。对于四次和五次模型，ISW数据也排除了参数空间的显著区域，但允许拟合优度与$Λ{\rm CDM}$相当的区域。在这些模型中，数据更倾向于中微子质量（$\sum m_ν\approx 0.5$ eV）的非零和与$ \sim \! 5σ$显著性。最佳拟合模型具有与局部测定一致的$H_0$值，从而避免了$Λ{\rm CDM}$中存在的张力。我们还确定和讨论了$\sim \! 2σ$张力，伽利略引力展览与最近的BAO测量…
2017-10-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The CIB-lensing bispectrum: impact on primordial non-Gaussianity and detectability for the Planck mission
在谐波空间中，我们刻画了对宇宙微波背景（CMB）三点函数有贡献的宇宙红外背景（CIB）透镜双谱。我们表明，CIB透镜双谱具有相当大的强度，它可以检测到具有很高的意义，在普朗克高频地图。我们还提出了污染的预测不同形状的原始非高斯$f_{nl}$参数产生的CIB透镜双谱和河外点源双谱在普朗克高分辨率CMB各向异性地图。局部、等边和正交形状被考虑用于“原始”单频（即，不应用任何组分分离技术）和前景简化的普朗克温度图。CIB透镜相关性似乎主要影响双谱的正交形状-对于143和217 GHz频带，Δ $f_{nl}$分别为-21和-88-而点源主要影响等边形状，在100、143和217 GHz处，Δ $f_{nl}$ = 160、54和60。然而，结果表明，当考虑前景简化图时，这些污染物不会对普朗克$f_{nl}$估计值产生任何相关偏差：使用SEVEM进行组分分离，我们得到由于CIB透镜效应导致的Δ $f_{nl}$ = 10.5，由于点源导致的Δ $f_{nl}$ = 30.4，对应于普朗克2013 $f_{nl}$不确定度的0.30σ和0.45σ。事实上，成分分离技术能够部分地清除河外源污染，并且对于所有形状都减小了偏差。我们进一步开发了基于小松，Spergel & Wandelt（2005）形式主义的单频和多频估计器，可用于有效检测此信号。
2015-04-16 astro-ph.CO
CMB Lensing Bispectrum from Nonlinear Growth of the Large Scale Structure
讨论了在宇宙微波背景（CMB）透镜作用下大尺度结构非线性生长的可探测性。CMB各向异性中涉及的透镜信号已经从多个CMB实验中测量到，例如Atacama宇宙望远镜（ACT），普朗克，POLARBEAR和南极望远镜（SPT）。重建的透镜信号是有用的约束宇宙学通过其角功率谱，而探测性和宇宙学应用的非线性演化引起的双谱没有得到很好的研究。将Takada和Jain（2004）提出的星系透镜双谱的解析估计推广到CMB情况，我们发现即使是近期的CMB实验，如Advanced ACT，Simons Array和SPT3G，也能探测到由大尺度结构的非线性增长引起的CMB透镜双谱。在CMB第四阶段的情况下，我们发现，透镜双谱是可检测的$\gtrsim 50σ$统计显著性。这种精确测量的透镜双谱具有丰富的宇宙学信息，并且可以用于约束宇宙学，例如，中微子质量和暗能量的总和
2016-06-04 astro-ph.CO
Galilean-invariant scalar fields can strengthen gravitational lensing
暗能量之谜表明在长尺度上存在新的引力物理学。然而，引力的光自由度受到太阳系观测的严格限制。我们可以通过在引力中加入一个伽利略不变的标量场来解决这个明显的矛盾。这些标量被称为伽利略子，在超密度附近有很强的自相互作用，就像太阳系一样，抑制了它们的动力学效应。这些非线性在宇宙学尺度上很弱，允许新的物理学运作。在这封信中，我们指出，一个巨大的引力激发耦合的伽利略应力能量引力可以有一个令人惊讶的后果：增强引力透镜。由于增强出现在一个固定的缩放位置的范围广泛的暗物质晕质量，堆叠集群分析弱透镜数据应该能够检测或限制这种影响。
2011-05-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Void Lensing as a Test of Gravity
我们研究了空隙弱透镜的潜力，以测试偏离广义相对论。我们计算了具有导数耦合的标量场的预期透镜信号，发现它有可能在空洞半径内和空洞半径外提高切向剪切。我们使用SDSS中的发光红色Galerkin追踪的空隙来演示测试这些预测的方法。我们发现，空洞的中心密度参数，从透镜信号推断，可以从它的GR值移动到20%，在一些伽利略重力模型。由于这个参数可以独立地估计使用星系示踪轮廓的空隙，我们的方法提供了一个一致性检查的重力理论。虽然伽利略引力现在不被其他数据集视为宇宙加速的来源，但我们在这里展示的方法可以用来测试更普遍的第五种力效应与即将到来的空透镜数据。
2021-07-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A study on Cubic Galileon Gravity Using N-body Simulations
我们使用N体模拟来研究立方Galileon引力模型中的结构形成，其中除了通常的动力学和势项之外，我们还具有更高的导数自相互作用项。我们发现，这种大尺度结构为该模型提供了独特的约束力。测量了物质功率谱、晕质量函数、星系-星系弱透镜信号、标记密度功率谱以及胞内计数。模拟结果表明，与相应的$Λ$ CDM模型相比，立方Galileon引力模型中的质量晕较少，两种模型的标记密度功率谱相差$10\%$以上。此外，与$Λ$ CDM相比，立方Galileon模型显示出空隙的显著差异。Cubic Galileon模型中低密度胞的数量远高于$Λ$ CDM模型中的低密度胞的数量。因此，利用未来的大尺度结构观测，特别是在空洞区域，对该模型施加约束将是有趣的。
2020-07-23 astro-ph.CO gr-qc
Testing gravity with halo density profiles observed through gravitational lensing
利用引力透镜观测到的星系团晕的密度分布，对修正的万施泰因引力机制进行了新的检验。Vainshtein机制屏蔽了Galileon修正引力中的标量自由度，以恢复高密度区域的牛顿引力，但它可能不会完全隐藏在星系团的外侧。然后，修正后的引力可能会在通过引力透镜测量的星系团表面质量密度中产生观测信号，因为标量场可能有助于透镜势。假设星系团的密度分布遵循原始Navarro-Frenk-White（NFW）分布、广义NFW分布和Einasto分布，研究了Vainshtein机制中的跃迁对通过引力透镜观测到的星系团表面质量密度的影响.我们比较的理论预测与观测结果的表面质量密度最近由其他研究人员报道。在广义伽利略模型的一个子类中，我们得到了Vainshtein机制跃迁的振幅和典型尺度的限制。
2012-05-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Weak lensing generated by vector perturbations and detectability of cosmic strings
我们研究了通过弱引力透镜效应的矢量度规扰动的观测特征。在矢量扰动的存在下，B模宇宙剪切和旋模偏转角的非零信号，这在标量度规扰动的情况下从未出现过，自然会出现。通过求解测地线和测地偏差方程，导出了弱透镜信号角功率谱的全天空公式，并给出了E/B模宇宙剪切和梯度/卷曲模偏转角的显式表达式。作为一个可能的来源播种矢量扰动，我们然后考虑一个宇宙弦网络，并讨论其检测即将到来的弱透镜和CMB测量。基于这些公式和一个简单的宇宙弦网络模型，我们计算了B模宇宙剪切和卷曲模偏转角的角功率谱和期望的信噪比。我们发现，弱的透镜信号被增强的弦网络，$P$的一个较小的相互交换概率，他们是潜在的检测到即将到来的宇宙剪切和CMB透镜观测。对于$P\sim 10^{-1}$，宇宙弦的最小可检测张力将下降到$Gμ\sim 5\times 10^{-8}$。通过理论上推断的最小值$P\sim 10^{-3}$，我们甚至可以用$Gμ\sim 5\times 10^{-10}$检测字符串。
2012-10-23 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Detectability of CMB Weak Lensing and HI Cross Correlation and constraints on cosmological parameters
中性氢（H $_{\rm I}$）密度参数$Ω_{\rm H_{\rm I}}$是理解再电离后结构形成的一个重要参数，利用H $_{\rm I}$强度映射可以测量H $_{\rm I}$密度参数的红移演化。未来的H $_{\rm I}$观测与平方公里阵列（SKA）可以显着改善参数的约束。然而，H $_{\rm I}$的观测受到极亮前景发射的污染，有必要考虑与H $_{\rm I}$自功率谱测量互补的信号验证方法。在这项工作中，我们建议采取21厘米线强度图和收敛图之间的互相关重建从观测的宇宙微波背景普朗克和估计预期的理想约束的宇宙学参数忽略前景污染。我们发现SKA 1-mid在单碟模式下有足够的能力检测大尺度上的互相关。此外，通过Fisher分析，假设H $_{\rm I}$，$b$和SKA 1的恒定线性偏差-对带1和带2的每个观测1，000小时，我们表明，如果我们固定其他宇宙学参数，在$0.0<z<2.0$的宽红移范围内，$Ω_{\rm H_{\rm I}} b$可以被限制为$6-13\%$的精度（冷暗物质的密度参数，$Ω_{\rm c} h^{2}$，原始波动的光谱指数，$n_s$和哈勃常数，$H_0$）使用普朗克观测值。另一方面，由于普朗克CMB透镜的有限分辨率，SKA 1-mid干涉仪模式的小尺度测量不会对波段1和波段2的1,000小时观测时间约束参数产生重大影响。
2020-09-25 astro-ph.CO
Future detectability of gravitational-wave induced lensing from high-sensitivity CMB experiments
讨论了未来高灵敏度宇宙微波背景（CMB）实验中引力波诱导透镜效应的可探测性。引力波可以引起弱透镜偏转角的旋转分量，通常被称为旋度模式，它会印在CMB图上。使用重构CMB图中涉及的透镜信号的技术，可以以无偏的方式测量这种卷曲模式，为B模式偏振实验提供补充的引力波的独立确认。基于Fisher矩阵分析，我们首先表明，与噪音水平所需的确认的一致性关系的原始引力波，未来的CMB实验将能够检测到的引力波引起的透镜信号。对于$r < 0.1$的张量-标量比，即使难以以高显著性确认一致性关系，也将在高于$3\,σ$显著性水平下检测到引力波诱导的透镜效应。此外，我们指出，高灵敏度的实验也将是强大的约束后产生的引力波的重组时代。与B模偏振相比，旋度模对低红移（$z < 10$）和低频率（$k < 10^{-3}$ Mpc $^{-1}$）产生的引力波特别敏感，它可以对它们的能量密度$Ω_{\rm GW}$提供超过三个数量级的更严格的约束。
2015-03-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The parameter space in Galileon gravity models
我们提出的第一个约束的完整的参数空间的Galileon修改的引力模型，考虑到宇宙学参数和系数，指定额外的条款在拉格朗日由于Galileon场，我们称之为Galileon参数。我们使用最新的宇宙微波背景测量，随着超新星和重子声振荡的距离测量，执行9维参数空间的蒙特卡罗马尔可夫链探索。与标准重力相比，伽利略模型中的积分萨克斯-沃尔夫信号可能非常不同，因此必须使用完整的CMB数据，而不是CMB距离先验。我们证明，有意义的约束是唯一可能的Galileon参数空间后，利用缩放退化。我们发现Galileon模型比标准的Λ-冷暗物质模型能更好地拟合WMAP 9年的结果，但是一旦包含较低的红移距离测量，总体上给出的拟合稍差。在伽利略模型中，最佳拟合的宇宙学参数（如物质密度、标量谱指数、涨落幅度）与ΛCDM相比可以相差2σ以上。我们强调其他潜在的限制Galileon模型使用星系聚类和弱透镜测量。
2013-10-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining cosmological scaling solutions of a Galileon field
我们研究了一个拉格朗日与立方伽利略项和标准标量场动力学贡献与两个指数势。在这个模型中，伽利略场产生了标度解，其中标量场$ϕ$的密度以与早期物质密度相同的方式标度。这些解决方案是高度感兴趣的，因为标量场可以与粒子物理学的能量标度兼容，并可以减轻重合问题。深入讨论了线性扰动的现象学，包括对观测量的所有相关影响。此外，我们使用普朗克2018年的宇宙微波背景温度-温度和透镜功率谱，来自6dF星系巡天的重子声学振荡测量和SDSS以及Pantheon的Ia型超新星数据，以便对模型的参数进行约束。我们发现，尽管其有趣的现象，我们调查的模型并没有产生一个更好的拟合数据方面的$Λ$ CDM，它似乎并不能缓解高和低红移数据之间的紧张关系。
2022-02-28 astro-ph.CO gr-qc
Fast estimation of aperture mass statistics II: Detectability of higher order statistics in current and future surveys
我们探讨了一种替代方法，通常的剪切关联函数的方法，在弱透镜调查数据的孔径质量统计估计。我们的方法建立在直接估计方法的基础上。在本文中，我们将我们的分析扩展到任意阶统计和多尺度孔径质量统计。我们表明，总是存在一个线性顺序算法来检索这些广义孔径质量统计形状目录时，采用直接估计的方法。我们验证我们的方法，通过应用到大量的高斯模拟透镜调查的真实答案是已知的，我们这样做的10阶统计。然后，我们将我们的估计到一个合奏的真实世界的模拟目录从N体模拟-SLICS模拟，并表明，人们可以期望检索检测高阶聚类到四阶在KiDS-1000像调查。我们希望这些方法将是最实用的未来像欧几里德和鲁宾望远镜宽视场调查。
2021-10-12 astro-ph.CO
Detectability of the cross-correlation between CMB lensing and stochastic GW background from compact object mergers
致密双星合并产生的随机引力波背景（SGWB）的各向异性构成了对大尺度结构（LSS）的一种可能的新探索。然而，由GW源的离散性和仪器的差的角分辨率引起的显著散粒噪声贡献妨碍了由LSS引起的本征各向异性的检测。在这项工作中，我们探讨了潜在的互相关即将到来的高精度测量的SGWB能量密度和宇宙微波背景（CMB）的透镜收敛，以减轻散粒噪声的影响。结合一个详细的恒星和银河系天体物理模型与一个新的框架，以分布在天空中的GW发射器，我们计算的自相关和互相关功率谱的两个宇宙领域，评估散粒噪声的贡献和预测的信噪比。我们的分析结果表明，SGWB的能量密度显着相关的CMB透镜收敛和这两个宇宙场之间的互相关降低了仪器和散粒噪声的影响。不幸的是，S/N不足以检测固有的SGWB各向异性。然而，由当前和未来一代GW干涉仪组成的网络，至少运行10年，应该能够测量散粒噪声的贡献。
2022-03-01 astro-ph.CO gr-qc
Observational status of the Galileon model general solution from cosmological data and gravitational waves
伽利略模型是一种张量-标量引力理论，它解释了宇宙膨胀的后期加速，没有不稳定性，并在强场极限下恢复了广义相对论。迄今为止，从宇宙学数据中获得的Galileon模型参数的大多数约束都是针对跟踪器解决方案的有限子集得出的，并报告了模型和数据之间的紧张关系。本文首次利用Monte-Carlo马尔可夫链对Galileon模型的一般解进行了探索，该模型与最近的背景观测和线性扰动的宇宙学数据相对抗。作为Galileon模型的代表方案，我们研究了与物质非形式耦合的完整Galileon模型和非耦合的立方Galileon模型。我们发现，完整的Galileon模型的一般解决方案提供了一个很好的适合CMB光谱，而立方Galileon模型没有。当将比较扩展到BAO和SNIa数据时，即使完整Galileon模型的一般解决方案也无法同时为所有数据集提供良好的拟合。如果模型被扩展了一个额外的自由参数，例如活跃中微子质量的总和或CMB透镜谱的归一化，那么紧张局势仍然存在。最后，还讨论了多信使观测的GW 170817的框架中所考虑的方案。引力信号和它的电磁对应物之间的时间延迟计算\textit{a posteriori}在每一个场景的完整的伽利略模型宇宙学拟合链，并发现被排除在这个观察。
2020-06-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
TDCOSMO. VII. Boxyness/discyness in lensing galaxies : Detectability and impact on $H_0$
在引力透镜的背景下，透镜星系的密度轮廓通常被认为是完美的椭圆形。势角结构一般被忽略，除了解释通量比异常。令人惊讶的是，方位角结构对源的扩展图像的影响尚未被表征，也没有其对H 0推断的影响。我们通过创建嵌入在扩展源中的点源的模拟图像来解决这一任务，椭圆星系的多极组件被添加到模拟boxy/discy等密度轮廓。建模这样的图像与密度分布的角度结构自由，使我们能够探索由多极在剩余帧中引起的图像变形的可检测性。对于我们的最高信噪比模拟数据，多极形变几乎总是可以检测到的。然而，可检测性取决于透镜椭圆率和爱因斯坦半径、数据的S/N以及特定的透镜建模策略。多极子也会对时间延迟带来微小的变化。因此，我们量化了未检测到的多极子将如何影响H 0推断。当在残差中没有检测到多极时，对于给定透镜，对H 0的影响通常小于几km/s/Mpc，但在最坏的情况下，结合环中的低S/N和大的固有盒形/盘形，对H 0的偏差可以达到10-12 km/s/Mpc。如果我们现在从一群透镜星系来看H 0的推论，这些星系的多极分布代表了椭圆星系的光剖面，那么我们就会发现H 0的系统偏差<1%。我们的模拟系统的国家的最先进的时间延迟透镜样品的H 0 LiCOW和TDCOSMO合作研究的比较表明，多极目前不太可能是一个源的大量系统偏差的推断值H 0从时间延迟透镜。
2022-03-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detecting gravitational lensing by matter currents
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；CNRS（法国国家科学研究中心）；AIM（天体物理学、物质与相互作用研究所）；Department of Physics & Astronomy, University of Sussex（苏塞克斯大学物理与天文系）
研究通过交叉相关弱透镜收敛场与重构的宇宙动量场，探测由宇宙物质流引起的引力透镜效应，验证广义相对论和洛伦兹不变性。
2026-02-10 astro-ph.CO
Phenomenology of the generalized cubic covariant Galileon model and cosmological bounds
我们研究广义立方协变伽利略模型，动力学驱动的暗能量模型内的Horndeski类理论。该模型扩展了立方协变Galileon，包括在K-本质和立方项，仍然允许跟踪器的解决方案的字段衍生物的幂律。我们研究了可行的参数空间的形状强制执行的稳定性条件，其中包括没有鬼，梯度和快子不稳定性和避免在早期的强耦合。本文研究了该模型引起的修正对宇宙微波背景（CMB）、透镜势自相关和物质功率谱等宇宙学观测量的影响。为了实现这一目标，我们使用CMB温度和极化，重子声学振荡（BAO），红移空间畸变（RSD），超新星Ia型（SNIa）和造父变星的数据进行参数估计。仅用宇宙微波背景辐射的数据分析就发现，今天的哈勃参数$H_0$与造父变星在$1σ$的测定结果一致，解决了宇宙学标准模型的著名张力。对CMB、BAO、RSD和SNIa的联合分析，除了通常的上限外，还为中微子质量之和设定了一个下限，即在1 $σ$处的$Σm_ν>0.11$ eV。基于有效$χ_\text{eff}^2$和偏差信息准则的模型选择分析不能清楚地识别出$Λ$ CDM和广义三次协变Galileon之间的统计优势模型，由此得出后者值得进一步研究的结论。
2020-03-19 astro-ph.CO gr-qc
Galaxy Infall Kinematics as a Test of Modified Gravity
广义相对论（GR）的红外修正可以通过比较由弱透镜估计的星系团质量和由下落运动学估计的星系团质量来揭示。我们通过将Zu和Weinberg（2013）开发的星系坠落运动学（GIK）模型应用于两套f（R）和Galileon修改的重力模拟来测量星系团坠落区域的二维星系速度分布。尽管f（R）和Galileon星系团具有不同的屏蔽机制，即Chameleon和Vainshtein效应，但它们的GIK轮廓与GR的偏差非常相似，在r=5 Mpc/h时，特征下落速度增加约100-200 k/s，整个下落区域的径向和切向速度分散加宽50-100 km/s，对于质量约为10^{14} Msol/h的团簇，z=0.25。这些偏差可以通过GIK重建的红移--空间团-星系交叉关联函数xi_cg^s（r_p，r_π）检测到，它显示出当r_p<6 Mpc/h时，特征视距r_π^c比GR预测的增加约1-2 Mpc/h。随着未来深度成像和大红移巡天的重叠，我们期望xi_cg^s的GIK模型与叠加的弱透镜测量相结合，将为修正的引力理论和宇宙加速度的起源提供强有力的诊断。
2013-10-24 astro-ph.CO
Probing supervoids with weak lensing
宇宙微波背景（CMB）具有非高斯的温度起伏特征。一个被热环包围的异常冷点，称为冷点，就是其中之一。如果一个大的暗区（超空）位于冷斑附近，我们将能够通过弱透镜效应在背景源星系的图像中检测到系统的形状畸变。为了估计这种信号的可探测性，我们使用$N$体模拟的数据来模拟源星系的全天光线追迹。我们使用模拟的收敛图在20度的尺度上进行平滑，并在其周围获得切向剪切，以寻找一个最突出的欠密区域。在一个协调的$Λ$ CDM模型中预期的透镜信号可以在信噪比$S/N\sim3$下检测到。如果一个半径为$\sim 200\,h^{-1}\,\textrm{Mpc}$，中心密度差为$δ_0 \sim -0.3$的超空位于红移的$z\sim 0.2$上，那么正在进行的和不久的将来的弱引力透镜测量将用$S/N\gtrsim4$探测到透镜信号，而不需要借助于叠加。从切向剪切剖面，我们可以得到一个约束的投影质量分布的超空。
2018-01-23 astro-ph.CO
Neutrino Masses, Dark Energy and the Gravitational Lensing of Pregalactic HI
我们研究的约束条件，下一代射电望远镜可以放置在中微子的质量和数量的物种，通过研究高红移21厘米发射的引力透镜结合广角调查的星系透镜。我们使用简单的再电离的历史和建议的望远镜设计的特点来预测中微子的约束和可探测性阈值。结果表明，引入21 cm透镜后，中微子参数与暗能量参数之间的简并度显著降低。星系和21厘米透镜的结合可以将中微子质量的总和限制在~ 0.04 eV以内，并将种类的数量限制在~ 0.1以内。这是一个改进的因素，2.6的质量和1.3的数量比星系透镜调查单独。这包括边缘化的11个参数的宇宙学模型与两个参数的暗能量状态方程模型。如果暗能量状态方程保持固定在w = p/ρ=-1，则约束提高到~0.03 eV和0.04 eV。这些预测误差主要取决于红移21 cm辐射（假设为25%）和再电离红移（假设为$z=7$）中可以测量的天空部分。我们还发现，质量太小而不能在数据中检测到的中微子仍然会引起测量的暗能量状态方程的显著偏差。
2009-01-03 astro-ph.CO
Implications of the lens redshift distribution of strong lensing systems: cosmological parameters and the global properties of early-type galaxies
本文从158个星系中提取了一组定义明确的早期引力透镜，并利用星系尺度透镜的红移分布检验了标准宇宙学模型（$Λ$ CDM）和修正引力理论（DGP）。另外两个子样本也包括在考虑可能的选择效应引入的可探测性的透镜星系。我们的研究结果表明，独立测量的物质密度参数（$Ω_m$），可以预期从这样强的透镜统计。根据即将到来的LSST调查中强透镜系统的未来测量结果，可以预期$Ω_m$将以$ΔΩ_m\sim 0.006$的精度进行估计，这比\textit{Planck} 2015年的结果对$Ω_m$提供了更好的约束。此外，还利用透镜红移检验对透镜星系的特征速度色散进行了约束，这与光学光谱观测的结果是一致的。采用一个参数$f_E$来量化基于透镜效应的速度色散与相应恒星值之间的关系。最后，从未来的LSST调查可检测的星系透镜的积累将导致更严格的拟合的$Δf_E\sim10^{-3}$，这鼓励我们测试的早期类型的星系的整体性质在更高的精度。
2019-01-28 astro-ph.CO
Multi-wavelength spectroscopic probes: biases from neglecting light-cone effects
下一代宇宙学巡天将观测到比以往更大的宇宙体积，使我们能够获得有关原始宇宙以及相对论效应的信息。在一篇配套论文中，我们应用Fisher分析来预测$f_{\rm NL}$的预期精度以及透镜放大率和多普勒对功率谱的贡献的可探测性。在这里，我们评估的偏差的最佳拟合值的$f_{\rm NL}$和其他参数，忽略这些光锥效应。我们认为即将到来的21厘米强度测绘调查（SKAO）和光学星系调查（DESI和欧几里得），无论是单独和结合在一起。我们的结论是，在较高的红移透镜放大率必须包括在建模的光谱调查。如果在分析中忽略透镜效应，这将产生大于1的$σ$的偏差--不仅在$f_{\rm NL}$上，而且在标准宇宙学参数上。
2021-12-01 astro-ph.CO
The CMB Cold Spot under the lens II: Lensing signatures in polarization and cosmic texture footprints
Center for Cosmology and Computational Astrophysics, Institute for Advanced Study in Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院高等研究院宇宙学与计算天体物理中心）；Institute of Astronomy, School of Physics, Zhejiang University（浙江大学物理学院天文研究所）；Observatório do Valongo, Universidade Federal do Rio de Janeiro（里约热内卢联邦大学瓦隆戈天文台）；Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas（巴西物理研究中心）；North Hennepin Community College（北亨内平社区学院）
本文研究了通过透镜效应检测宇宙纹理足迹的可能性，利用偏振数据提高信噪比，实现亚10角秒范围内的局部透镜特征探测。
2026-05-07 astro-ph.CO
Testing Gravity using Void Profiles
我们使用N体模拟研究了$f(R)$模型中的空洞性质，重点讨论了它们与广义相对论（GR）的差异及其可检测性。在Hu-Sawicki $f(R)$修正的重力（MG）模型中，空洞的晕数密度分布与GR不可区分。相反，相同的$f(R)$空洞更缺乏暗物质，并且它们的分布更陡峭。这在原则上可以通过空洞的弱引力透镜观测到，为此需要在同一天空上结合光谱红移和透镜测光红移测量。在忽略透镜形状噪声的情况下，对于体积为1~（Gpc/ $h$）$^3$，利用空隙周围的透镜切向剪切信号，$f(R)$模型参数幅值$|f_{R0}|=10^{-5}$和$10^{-4}$可以通过4和8 $σ$与GR区分开来。大尺度构造的视线投影是限制该信号对于不久的将来的广角和深透镜测量的意义的主要系统学。由于这个原因，区分$|f_{R0}|=10^{-6}$和GR是一个挑战。我们希望通过更大的体积可以克服这个问题。在$f(R)$模型中，晕空丰度更小，暗物质空轮廓更陡，这是可以结合起来打破$|f_{R0}|$和$σ_8$之间简并的独特特征。
2014-10-30 astro-ph.CO
Multi-wavelength spectroscopic probes: prospects for primordial non-Gaussianity and relativistic effects
下一代宇宙学巡天将观测到比以往更大的宇宙体积，使我们能够获得有关原始宇宙以及相对论效应的信息。我们考虑即将到来的21厘米强度映射调查（SKAO）和光学星系调查（DESI和Euclid），通过多示踪剂互相关，抑制超大尺度上的宇宙方差相结合的信息。为了充分考虑广角效应和红移仓互相关，以及透镜放大和其他相对论效应，我们使用角功率谱，$C_\ell(z_i,z_j)$。应用Fisher分析，我们预测了$f_{\rm NL}$的预期精度和透镜效应和其他相对论效应的可探测性。我们发现，两对21厘米和星系调查，一对在低红移和一个在高红移，完全组合可以提供$σ(f_{\rm NL})\sim 1.5$，检测多普勒效应的信噪比$\sim$ 8和测量透镜会聚贡献在$\sim$ 2\%的精度。在配套文件中，我们表明，最佳拟合值的$f_{\rm NL}$和标准的宇宙学参数显着偏置，如果忽略透镜的贡献。
2021-11-05 astro-ph.CO
Probing Parity Violation with Weak Lensing Trispectrum
Ludwig-Maximilians-Universität München（慕尼黑大学）；Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics（马克斯·普朗克地外物理研究所）；University of Arizona（亚利桑那大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
该研究将弱引力透镜汇聚三谱作为晚期大尺度结构宇宙学宇称破缺的探测手段，推导投影形式，用模板计算宇称奇信号及信噪比，评估不同红移分布，绘制几何灵敏度，测试近似有效性，证明可利用弱引力透镜调查探测早期宇宙基本对称性。
2026-07-29 astro-ph.CO
Probing the inner kpc of massive galaxies with strong gravitational lensing
我们研究的前景检测引力透镜的缩小图像的观测中的强透镜毫米波分子发射线与ALMA。我们将透镜星系建模为暗物质成分，恒星成分和中心超大质量黑洞的叠加，并评估中心图像的可检测性，以获得一系列相关参数（例如，恒星核心、黑洞质量和源大小）。我们发现，在大范围的合理参数下，未来使用ALMA对透镜分子线的深入观察应该能够检测到具有$\gtrsim 3σ$意义的中心图像。我们使用Fisher分析来研究在各种情况下对这些参数的约束，并发现对于大型恒星核心，核心大小和中心SMBHs的质量都可以精确测量。我们还研究了检测二进制SMBHs与这样的意见的前景，并发现，只有在罕见的条件下，并与非常长的积分（$\sim$ 40小时）的质量，两个SMBHs可以测量使用扭曲的中央图像。
2015-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Weak gravitational lensing as a probe of physical properties of substructures in dark matter halos
提出了一种利用弱引力透镜在星系群或星系团外围区域选择卫星星系的新方法。该方法是基于理论上的期望，切向剪切图案卫星星系周围会出现负值的偏移距离的中心的主晕。因此，我们可以定位的卫星星系的统计偏移距离的几个透镜平滑尺度，通过使用标准的重建表面质量密度图从弱透镜观测。我们使用高分辨率的宇宙学模拟来测试这个想法。我们表明，subhalos从主机晕的中心分离成功地定位，即使没有假设的中心的位置。对于一些这样的晕，特征质量和偏移长度也可以在统计的基础上估计。我们进行费舍尔分析，以显示如何以及即将到来的弱透镜调查可以约束卫星星系的质量密度分布。对于天空覆盖范围为20，000平方度的大型综合巡天望远镜来说，对于z=0.15时质量为10^14 Msun/h的星系团，星系团外部区域的成员星系质量可以被限制在约0.1 dex的精度。最后，我们探讨了质量范围在10^11-10^13 Msun/h的浅晕潮汐剥离特征的可探测性。
2014-12-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detectability of Torsion Gravity via Galaxy Clustering and Cosmic Shear Measurements
在修正的扭转引力理论中引入的引力拉格朗日量的变化--也被称为$f(T)$引力--允许在物质主导的宇宙中加速膨胀。在这个框架中，宇宙的加速是由一种有效的“扭转流体”驱动的。除了宇宙的背景演化外，结构的形成也会因为有效的引力常量随时间的变化而改变。在这里，我们调查的印记$f(T)$引力对星系团和弱引力透镜的目的是了解未来的星系调查是否可以约束扭转引力和区分它和标准的广义相对论。具体来说，我们计算Fisher矩阵预测两个可行的$f(T)$模型，以推断模型参数的测量精度和评估的权力，结合聚类和剪切分析将作为一种工具，用于模型选择。我们发现，与这样的探针的组合，它确实将有可能严格约束$f(T)$模型参数。此外，由贝叶斯因子提供的奥卡姆剃刀将允许我们确认一致性$Λ{\rm CDM}$模型的$f(T)$幂律扩展，其测量的幂律斜率的值大于0.02，而在$Λ{\rm CDM}$中，它正好为0。
2014-04-10 astro-ph.CO gr-qc
Weak lensing from self-ordering scalar fields
早期宇宙中的宇宙学相变导致了宇宙学缺陷，其动力学机制反映了它们的破缺机制。这些宇宙学缺陷可以通过弱透镜效应来探测，因为它们只通过引力与普通物质相互作用。本文利用弱透镜旋度和B模研究了整体纹理。非拓扑织构采用非线性sigma模型（NLSM）来描述，由于标量场的各向异性应力的非线性，非拓扑织构不仅会引起标量场的扰动，还会引起矢量和张量扰动.我们显示的旋度和B模式的矢量和张量模式的基础上的NLSM的角功率谱。此外，我们给出了旋度和B模功率谱的解析估计。弱透镜信号的幅度取决于组合参数$ε^{2}_{v} = N^{-1}\left( v/m_{\rm pl} \right)^{4}$，其中$N$和$v$分别是标量场和真空期望值的数量。我们讨论了几种观测条件下旋度和B模的可探测性。在不考虑仪器噪声的情况下，我们可以得到$ε_{v} \approx 2.7\times 10^{-6}$。这个约束比普朗克确定的当前约束强约10倍。对于宇宙剪切观测，我们发现信噪比分别依赖于星系的平均红移和观测星系数，分别为$\propto z^{0.7}_{\rm m}$和$\propto N^{0.2}_{\rm g}$。在使用宇宙剪切观测研究纹理时，平均红移将是关键的设计参数之一。
2017-06-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Effective gravitational couplings for cosmological perturbations in the most general scalar-tensor theories with second-order field equations
在Horndeski的最一般的标量张量理论中，标量密度扰动方程是在与引力最小耦合的非相对论性物质存在的情况下导出的。在亚视界尺度的准静态近似下，我们得到了与物质扰动增长率有关的有效引力耦合$G_{eff}$和与光线偏离有关的有效引力势$Φ_{eff}$.然后，我们将我们的公式应用到一些修改后的引力模型的暗能量-如那些基于f（R）理论，Brans-Dicke理论，动力学引力辫子，协变Galileons，和场导数耦合与爱因斯坦张量。我们的研究结果对今后大尺度结构、弱透镜效应和宇宙微波背景的高精度观测中检验引力的大距离修正是有用的。
2011-11-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Shear-kSZ: A New Estimator for the Matter-Electron Power Spectrum from kSZ Tomography and Weak Lensing
Institute of Astronomy（天文研究所）；Kavli Institute for Cosmology Cambridge（卡弗里宇宙学剑桥研究所）
该研究提出 Shear-kSZ 新估计量，结合 kSZ 层析与弱引力透镜测量物质-电子功率谱，可确定重子抑制因子，预测当前及未来巡天能实现高精度测量。
2026-10-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Novel Cosmological Tests from Combining Galaxy Lensing and the Polarized Sunyaev-Zel'dovich Effect
极化的Sunyaev-Zel'dovich（pSZ）效应来源于CMB光子从遥远的自由电子的汤姆逊散射，并在整个可观测宇宙中产生CMB四极的新观点。星系切变测量星系的形状扭曲，探测它们的局部环境和介入的物质分布。这两个观测值都对宇宙学模型提出了有趣的限制;在这里我们要问：从它们的组合中可以学到什么？pSZ剪切交叉谱测量剪切星系偏振双谱，包含来自（1）萨克斯-沃尔夫（SW）效应，（2）积分萨克斯-沃尔夫（ISW）效应和（3）暴胀引力波的贡献。由于pSZ信号的模式并不局限于地球过去的光锥，低红移交叉光谱可以通过ISW效应对暗能量提供一种新的约束，而SW信号在非常不同的时间耦合标量模式，但在相似的位置，这提供了一个独特的探测宇宙的均匀时间演化。我们给出表达式的剪切，星系，和pSZ的自动和交叉光谱的所有主要贡献，并通过费舍尔预测评估其可探测性。尽管理论上有很大的实用性，但交叉光谱的检测将是一个挑战：将CMB-S4与鲁宾相结合，产生了ISW贡献的$1.6σ$检测，对于涉及CMB-HD和更高星系样本密度的未来实验，它将增加到$5.2σ$。对于奇偶偶（奇偶奇）张量，我们预测CMB-S4和Rubin的$1σ$极限为$σ(r) = 0.9$（$0.2$），或者更未来的设置为$0.3$（$0.06$）。虽然这明显优于单独来自星系切变的限制（对系统学不太敏感），但它不太可能具有竞争力，但可以作为一个有用的…
2022-09-20 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Modified gravity models of dark energy
本文综述了暗能量的修正引力模型的最新进展--基于f（R）引力、标量张量理论、膜世界引力、伽利略引力和其他理论。在f（R）引力和Brans-Dicke理论中，可以在变色龙机制下设计出符合局部引力约束的可行模型，同时满足宇宙学可行性的条件。Dvali-Gabadazde-Porrati膜世界模型可以通过膜弯曲模式产生的非线性场自相互作用与局部引力约束相容，但自加速解除了与宇宙膨胀历史的观测数据的张力之外还包含鬼模。场的自相互作用扩展到更一般的形式，满足平坦时空中的伽利略对称性，这使得避免鬼和拉普拉斯不稳定性的出现成为可能，而后期宇宙加速可以通过场的动能来实现。我们研究了这些模型中宇宙学扰动的演化，以从大尺度结构、宇宙微波背景和弱透镜的观测中对模型参数进行约束。我们还简要回顾了其他修改的引力模型的暗能量-如那些基于高斯-邦纳引力和洛伦兹破坏理论。
2010-12-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark energy scenario consistent with GW170817 in theories beyond Horndeski gravity
四阶Gleyzes-Langlois-Piazza-Vernizzi（GLPV）理论是标量张量理论的一般框架，它允许在各向同性宇宙学背景下实现张量传播速度$c_t$等于1。我们提出了一个暗能量模型，在该模型中，晚期宇宙加速发生在一个简单的k-本质拉格朗日类似的鬼凝聚与立方和四次Galileons在GLPV理论的框架。我们表明，各种各样的变化的暗能量状态方程$w_{\rm DE}$包括进入区域$w_{\rm DE}<-1$可以实现不违反条件的鬼和拉普拉斯不稳定性的情况下。由于存在一个二次k-本质拉格朗日量$X^2$，避免了对物质时代跟踪状态方程$w_{\rm DE}=-2$的逼近，这一方法不受观测数据的支持.研究了$c_t^2=1$模型中非相对论性物质扰动的演化，证明了分别与牛顿引力势和弱引力透镜势有关的两个量$μ$和$Σ$实际上是等价的，使得$μ\simeq Σ>1$ .对于其中的偏差$w_{\rm DE}$从$-1$是显着的情况下，在较晚的宇宙学时期，$μ$和$Σ$的值往往是较大的低红移。我们还发现我们的暗能量模型可以与Horndeski理论中由于大质量天体内部引力定律的修正而产生的偏差参数$α_{\rm H}$的界限相一致。
2018-05-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
