CMB spectral distortions from small-scale isocurvature fluctuations
在小尺度下，原始扰动的衰减引起了宇宙微波背景（CMB）的畸变。在这里，依赖于不同类型的宇宙学初始条件的失真进行了探讨，包括绝热，重子/冷暗物质等曲率，中微子密度/速度等曲率模式和一些混合物。确定每个模式的辐射传递函数，然后用于计算耗散加热速率和光谱失真签名，利用热化代码CosmoTherm的分析估计和数值结果。在此基础上，导出了共形牛顿规范下流体模的早期超视界行为，并给出了紧耦合传递函数近似。由不同扰动模式引起的CMB光谱失真可以使用这里提供的简单的k空间窗口函数来估计。中微子带走了一部分原始扰动功率，引入了取决于扰动类型的总效率因子。结果表明，未来对CMB频谱的测量有可能在非常小的尺度上探测不同的扰动模式（对应于波数1 Mpc^{-1} < k < few x 10^4 Mpc^{-1}）。这些约束是在大尺度上获得的补充，因此为早期宇宙物理学提供了一个令人兴奋的新窗口。
2013-07-07 astro-ph.CO hep-th
CMB lensing forecasts for constraining the primordial perturbations: adding to the CMB temperature and polarization information
我们预测如何当前（{ \planck }）和未来（{ \prism }）宇宙微波背景（CMB）实验约束绝热模式及其混合物与原始等曲率模式，使用测量的重构CMB透镜势和透镜诱导CMB B模式偏振各向异性结合CMB温度和E模式偏振各向异性。我们首先研究了绝热模和等曲率模的CMB温度谱、偏振谱和透镜谱的特性。然后，我们考虑如何透镜诱导的B-模式偏振和透镜潜在的信息可以改善约束的混合物的绝热和三个相关的等曲率模式。我们发现，CMB透镜谱提高了等曲率模式的约束最多10%的{ \planck }和{ \prism }实验，有限的改善结果的低幅度的等曲率透镜谱和这些谱之间的抵消，使它们只能轻微检测。如通过{ \prism }测量的，使用透镜诱导的CMB B模式偏振光谱有更大的增益，其中相对于CMB温度和E模式偏振约束，对等曲率模式振幅的约束提高多达40%。透镜化和透镜化诱导的B模式偏振信息两者的添加将等曲率模式振幅约束在百分之几水平或更好，在绝热模式与一个或两个相关等曲率模式的混合物的情况下，具有百分之一水平约束或更好的可能。我们调查的依赖，我们的结果在我们的分析中的各种假设，如列入暗能量参数，CMB温度透镜相关性，和存在的原始张量模式，并发现这些假设并没有显着改变我们的主要结果。
2014-11-28 astro-ph.CO
Forecasting isocurvature models with CMB lensing information: axion and curvaton scenarios
一些暴胀模型预言，除了众所周知的绝热扰动外，还存在等曲率的原始涨落。现有的数据集尚未排除这种混合模式。在本文中，我们探讨了从未来的天文数据中获得更好的等曲率贡献约束的可能性。本文考虑轴子和曲率暴胀的情况，利用普朗克卫星实验规范和SDSS星系巡天，用Fisher信息矩阵形式化方法预测最佳参数误差估计。特别是，我们考虑如何CMB透镜信息可以改善这一预测。我们发现所有考虑的宇宙学参数都有了实质性的改进。在等曲率振幅的情况下，这种改善是强烈依赖于模型的，在其基准值周围在小于1%和大于20%之间变化。此外，CMB透镜使得其中一个模型中的等曲率振幅和相关相位之间的简并中断成为可能。从这个意义上说，CMB透镜信息在未来数据分析中至关重要。
2012-06-13 astro-ph.CO
Post-inflationary axion isocurvature perturbations facing CMB and large-scale structure
在后暴胀理论中，由重排列机制产生的类轴子粒子（ALP）组成的暗物质导致了原始等曲率波动。这些波动的功率谱对于小的波数是平坦的，扩展到宇宙学调查可以达到的尺度。我们利用最新的宇宙微波背景（CMB）各向异性测量结果，结合CMB透镜效应、重子声振荡（BAO）和Sunyaev Zel'dovich（SZ）团簇计数测量了等曲率分量的振幅和倾斜。我们发现偏好的白噪声等曲率分量的CMB主要各向异性，这一结论是，但是，削弱了目前的大尺度结构（LSS）的数据。将结果解释为等曲率分量的保守上限，所有探针的ALP质量的组合结合为$m_{a} \gtrsim 10^{-19}$ eV，与$m_{a}$如何随温度变化存在一定依赖性。从未来的LSS实验和CMB透镜的宇宙剪切和星系集群的预期灵敏度表明改进的界限$m_{a} \gtrsim 10^{-18}$ - $10^{-13}$ eV，取决于尺度削减，以避免非线性和ALP质量温度的依赖性。
2020-10-11 astro-ph.CO hep-ph
The intrinsic bispectrum of the CMB from isocurvature initial conditions
早期宇宙中的非线性效应产生了非零的宇宙微波背景（CMB）温度和极化的双谱，即使在没有原始非高斯性的情况下。在本文中，我们计算的贡献，从等曲率模式的CMB双谱使用一个修改后的版本的二阶玻尔兹曼求解器宋。我们调查的能力，目前和未来的CMB实验，以约束这些模式的双谱观测。我们的研究结果表明，由于单一的等曲率模式与绝热模式混合的增强是可以忽略不计的参数范围内目前允许的最新普朗克结果。然而，我们发现，一个大的补偿等曲率模式可以产生一个可检测的双谱时，它的相关性与绝热模式是可观的。在寻找普朗克透镜双谱的过程中没有观察到这种贡献，这使得我们可以对$f_{\rm CIP}=1\pm100$的补偿等曲率模式的相关部分的相对振幅施加新的约束。我们计算COrE，SO，CMB-S4和一个理想的实验对未来观测的预测，并得出结论，从补偿模式中专门搜索双谱可以排除一些在曲率模型中实现的场景。此外，CMB-S4实验可以在2至3- $σ$显著性时检测到这些情景中最极端的情景（$f_{\rm CIP}=16.5$）。
2021-09-08 astro-ph.CO
Anisotropic CMB distortions from non-Gaussian isocurvature perturbations
我们计算了非高斯中微子等曲率密度（NID）模式下CMB $μ$ -畸变及其与温度各向异性的互相关角功率谱。虽然纯高斯NID扰动仅对$<μ>$和消失的$< μT>$给出次显性贡献，但当NID扰动$\mathcal S(\mathbf x)$与高斯场$g(\mathbf x)$的平方成比例时，即$\mathcal S({\mathbf x})\propto g^2({\mathbf x})$，后者的量可以大到足以在将来被检测到。特别地，可以实现大的$< μT>$，因为高斯平方扰动可以产生相对大的双谱，满足来自CMB各向异性的功率谱的约束，即$k_0=0.05$ Mpc $^{-1}$处的$\mathcal{P}_\mathcal{SS}(k_0) \sim\mathcal{P}_g^2(k_0)\lesssim10^{-10}$。我们还预测了CMB温度和E模式偏振双谱的约束，并表明$\mathcal{P}_g(k_0)\lesssim10^{-5}$将允许从普朗克数据。我们发现，$< μ>$和$|l(l+1)C^{μT}_l|$可以分别与$10^{-9}$和$10^{-14}$一样大，与不相关的尺度不变NID扰动$\mathcal{P}_g(k_0)=10^{-5}$。当高斯场的光谱是蓝倾斜的（光谱指数为$n_g \simeq 1.5$）时，$< μT>$可以增强一个数量级。
2014-12-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Isocurvature modes: joint analysis of the CMB power spectrum and bispectrum
我们进行联合分析的功率谱和双谱的CMB温度和偏振各向异性，以改善等曲率模式的约束。我们构建联合似然，既为现有的普朗克数据，并为未来的LiteBIRD和CMB-S4实验作出预测。我们假设一个具有五个自由参数的一般双场暴胀模型，导致一个与绝热模任意相关的等曲率模（可以是CDM密度、中微子密度或中微子速度）。我们从理论上评估在哪些情况下（检测和/或固定参数）的改进可以预期，以指导我们随后的数值分析。我们发现，对于普朗克，既没有检测到等曲率模式，也没有原始的非高斯，联合分析并没有改善在一般情况下的约束。但是，如果我们在模型中固定其他参数，则根据所选参数值的不同，改进可能非常显著。对于LiteBIRD+CMB-S4，我们研究了在哪些参数空间区域与普朗克结果兼容，联合分析将改善检测的约束或意义。我们发现，虽然CDM isocurvature这个区域是非常小的，中微子isocurvature模式，它是大得多。特别是对于中微子速度，它可以是普朗克允许区域的一半左右，其中联合分析将等曲率误差线减少了70%。此外，联合分析还可以改善一些标准宇宙学参数的误差条，例如，通过打破绝热和等曲率模式之间的相关参数的简并性，$θ_{MC}$的误差条可达30%。
2021-01-16 astro-ph.CO
General Constraints on Isocurvature from the CMB and Ly-$α$ Forest
本文针对新物理场景中等曲率功率谱偏离简单幂律形式的问题，考虑四种等曲率模式并采用delta函数和分段幂律进行参数化，利用CMB、BAO、Lyman-$α$森林等数据在广泛尺度上对等曲率功率谱施加了通用约束。
2025-04-01 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological constraints from CMB distortion
我们研究了宇宙微波背景（CMB）的$μ$型光谱畸变的绝热和等曲率密度起伏的界限。这种失真的研究是补充CMB测量的光谱指数及其运行，并将有助于限制这些参数在显着更小的尺度。我们发现，检测到的顺序$μ\sim 10^{-7}$将强烈不符合标准的宇宙学模型的一个几乎标度不变的光谱的绝热扰动。此外，我们发现，给定当前CMB对等曲率模式振幅的约束，几乎尺度不变的等曲率模式（常见于许多曲率模型）不能产生显著的$μ$失真。最后，我们表明，未来的实验将强烈约束的等曲率模式的振幅与高度蓝色光谱预测某些轴子模型。
2012-07-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Non-Gaussian isocurvature perturbations in dark radiation
我们研究了暗辐射中等曲率扰动的非高斯性质，其中包括活跃的中微子和额外的轻物种，如果存在的话。我们首先推导出的原始扰动的曲率和暗辐射等曲率扰动的混合物的双谱的表达式。我们还讨论了在我们的模型中产生的CMB双谱，并预测CMB约束的非线性参数的基础上的Fisher矩阵分析。提出了一些具体的粒子物理模型，其中可能产生额外轻物质的大等曲率扰动和/或中微子密度等曲率扰动及其非高斯性。因此，在暗辐射等曲率扰动的非高斯检测将给我们一个机会，以确定额外的轻物种和轻子不对称性的起源。
2012-07-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Lensing Bias to CMB Measurements of Compensated Isocurvature Perturbations
补偿等曲率扰动（CIP）是重子和暗物质密度涨落相互抵消的模式。它们出现在弯曲子的情况下，以及一些模型的重子生成。虽然它们对线性量级的宇宙微波背景（CMB）没有留下可观测的影响，但它们确实对两点CMB统计进行了空间调制，并且可以以类似于引力透镜的方式进行重建。由于CMB透镜效应和CIP效应之间的相似性，透镜效应向CIP估计器贡献了近似为重建噪声功率的两倍的近似高斯随机噪声。此外，透镜效应和集成的萨克斯-沃尔夫（ISW）效应之间的互相关生成CIP估计器和温度场之间的相关性，即使在没有相关CIP信号的情况下。对于多极子$l \leq 2500$的宇宙方差有限温度测量，减去固定的透镜偏置会使CIP的检测阈值降低$1.3$倍，无论CIP是否与绝热模式相关。
2016-05-26 astro-ph.CO
Lensing Bias to CMB Polarization Measurements of Compensated Isocurvature Perturbations
补偿等曲率扰动是重子和暗物质密度的相反空间涨落。它们出现在弯曲子模型和一些重子生成模型中。虽然重子涨落的引力效应被DM的引力效应所补偿，在一阶时对宇宙微波背景（CMB）没有可观测到的影响，但它们在复合时调制了声视界，从而使不同多极子的CMB各向异性相关联。因此，可以使用类似于引力透镜的CMB检测的二次估计器来重建CIP。然而，由于这些相似之处，CIP估计量存在偏差，必须减去透镜贡献。这些透镜的贡献CMB偏振测量的CIP被发现大致三倍的噪声功率的总CIP估计大规模。另外，温度交叉功率和$E$模偏振分别受到透镜-ISW（integratedSachs-Wolfe）关联和再电离-透镜关联的影响。对于测量多极$l_{\max} = 2500$的宇宙方差限制（CVL）温度和偏振实验，透镜噪声将检测阈值提高了1.5倍，从而使曲率模型中最大CIP信号的$2.7σ$检测成为可能。
2017-08-03 astro-ph.CO
Non-Gaussianities from isocurvature modes
本文讨论了等曲率模式，特别是这些模式产生的局部类型的非高斯性。由于等曲率传递函数不同于绝热传递函数，原始等曲率模与绝热模的共存导致了角双谱的丰富结构，可分解为六个基本双谱。未来对资本市场管理局数据的分析将能够衡量它们的相对权重，或至少限制它们。因此，非高斯性提供了等曲率模式的新窗口。这是特别相关的一些情况下，如在这里提出的，产生等曲率模式的功率谱中的贡献被抑制，目前的数据所要求的，但其在非高斯的贡献可能是占主导地位的和可测量的。
2012-09-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Exploring compensated isocurvature perturbations with CMB spectral distortion anisotropies
我们发展了一个线性微扰理论的光谱$y$ -扭曲的宇宙微波背景（CMB）。在复合时期产生的$y$ -失真通常是可以忽略的，因为能量转移由于康普顿散射强烈抑制在那个时候，但他们可以是显着的，如果有相当数量的补偿等曲率扰动（CIP），这是不严格限制从目前的CMB观测。线性$y$ -畸变明显依赖于重子密度涨落，因此$y$各向异性可以完全解决重子等曲率扰动和冷暗物质扰动之间的简并性.这种新颖的方法是免费的透镜污染，可以影响以前的方法的CIP的基础上的非线性调制的CMB各向异性。我们计算了$y$ -畸变与CMB温度和$E$模偏振各向异性的互相关函数。它们对由$f'\equiv\mathcal P_{\rm CIPζ}/\mathcal P_{ζζ}$参数化的相关CIP敏感，其中$\mathcal P_{ζζ}$和$\mathcal P_{\rm CIPζ}$是绝热扰动的自相关以及它们与CIP之间的互相关。我们调查如何以及$y$各向异性将约束$f'$在未来的观测，如提供的PIXIE和PRISM类调查，LiteBIRD和宇宙方差有限（CVL）调查，考虑到由于存在的Sunyaev Zel'dovich效应从星系团的约束力的退化。例如，我们的预测表明，有可能在68% C. L.时达到$f'< 2 \times 10^{5}$的上限。LiteBIRD和$f'<2\times 10^{4}$与CVL观察。
2018-09-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Baryons still trace dark matter: probing CMB lensing maps for hidden isocurvature
补偿等曲率扰动（CIP）是平衡重子和暗物质等曲率以保持总物质密度不受扰动的原始波动。CIP对宇宙微波背景（CMB）各向异性的影响类似于CMB的弱透镜效应：平滑功率谱，产生非高斯特征。以前的工作考虑了CIP对CMB功率谱的影响，但忽略了CIP对透镜势功率谱估计的影响（尽管它对CMB三谱的非高斯、连通部分的贡献）。在这里，CIP贡献的标准估计的透镜潜在的功率谱的推导，以及CIP贡献的CMB功率谱，普朗克数据被用来放置在CMB尺度上的均方根CIP波动的限制，$Δ_{\rm rms}^2(R_{\rm CMB})$。由此产生的约束$Δ_{\rm rms}^2(R_{\rm CMB}) < 4.3 \times 10^{-3}$使用这种新技术提高了过去的工作的一个因素的$\sim 3$。我们发现，对于普朗克数据，我们的约束几乎达到最优CIP估计的灵敏度。这里提出的方法是目前最灵敏的探头的幅度的尺度不变CIP功率谱放置在95% CL的上限$A_{\rm CIP}< 0.017$。未来对大规模CMB透镜势功率谱的测量可以探测低至$Δ_{\rm rms}^2(R_{\rm CMB}) = 8 \times 10^{-5}$（$A_{\rm CIP} = 3.2 \times 10^{-4}$）的CIP振幅。
2017-04-14 astro-ph.CO hep-ph
Isocurvature perturbations and tensor mode in light of Planck and BICEP2
利用Planck和BICEP 2合作报告的宇宙微波背景（CMB）观测结果，研究了等曲率扰动和原初引力波的简并性.我们表明，在普朗克和BICEP 2之间的张量-标量比$r$上的束缚张力可以通过引入反相关等曲率扰动来解决。定量地，我们发现在68% C. L.的条件下，Planck和BICEP 2对$r$的约束是一致的。
2014-08-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB Cold Spot from Inflationary Feature Scattering
我们提出了一种“特征散射”机制来解释WMAP和Planck图上的宇宙微波背景冷点。如果在多场暴胀的势能中存在隐藏的特征，暴胀的轨迹就可以被这些特征所分散。散射由等曲率波动的量控制，因此可以被认为是将等曲率波动转换为曲率波动的机制。这种机制预测了CMB上的局部冷点（而不是热点）。此外，它还可以桥接冷点与$\ell \sim 20$处CMB功率谱上的下降之间的连接。
2016-03-22 astro-ph.CO hep-th
Compensated isocurvature perturbations in the curvaton model
粒子相对数密度的原始涨落，或等曲率扰动，通常很好地受到宇宙微波背景（CMB）数据的约束。一种较少被探测的模式是补偿等曲率扰动（CIP），这是冷暗物质和重子相对数密度的波动。在曲率模型中，暴胀过程中的次主导场后来设置了原始曲率波动$ζ$。在某些曲率衰变的情况下，重子和冷暗物质等曲率波动几乎抵消，留下一个大的CIP与$ζ$相关。这种相关性可以用来探测这些CIP更灵敏地比不相关的CIP考虑在过去的工作中，基本上通过测量压缩双谱的CMB三角形的最短边是有限的声音地平线。在这里，现有的和未来的CMB实验相关的CIP的敏感性进行评估，着眼于测试特定的曲率衰减的情况。计划的CMB第4阶段实验可以检测曲率场景中可达到的最大CIP，其具有超过3 $σ$的显著性。如果能够有效地去除小尺度CMB极化前景，则可以提高显著性。因此，未来的CMB观测可以区分一些曲率衰变的情况下，重子数和暗物质产生在不同的时期相对于曲率衰变。独立于相关CIP扰动的起源的特定动机，CIP重建与主CMB的互相关可以提高CIP检测的信噪比。对于完全相关的CIP，改善系数为$\sim$ 2 $-$ 3。
2015-10-29 astro-ph.CO hep-ph
CMB Constraints on Pre-Inflationary Axion Dark Matter Isocurvature
Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics（哈佛-史密森天体物理中心）；Brown University（布朗大学）；CERN（欧洲核子研究组织）；Nanjing Normal University（南京师范大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
利用Planck、ACT和SPT的最新CMB数据，更新了对暴胀前轴子模型中具有不同谱指数的冷暗物质等曲率扰动的约束，发现联合数据集对谱指数的约束略有改善，但对固定谱指数的等曲率振幅约束未加强。
2026-06-12 astro-ph.CO hep-ph
Hidden in the background: a local approach to CMB anomalies
我们调查了一个框架，旨在提供一个共同的起源，在宇宙微波背景（CMB）中检测到的大角度异常，这是假设的统计不均匀性的结果，由不同的等曲率领域的质量$m\sim H$目前在通货膨胀。这种不均匀性是等曲率场的初始条件$(i)$（在宇宙尺度离开视界之前完成许多$e$折叠的快速滚动阶段之后获得的）、它们的暴胀涨落$(ii)$以及它们与其他自由度的耦合$(iii)$的综合效应。我们感兴趣的情况是，当这些场（被解释为大角度异常的前兆）只在宇宙的孤立斑块中留下可观察的印记时。当后者与最后一个散射表面相交时，这种印记出现在CMB中。然而，由于其统计上的不均匀性，这些印记很难被发现，因为它们隐藏在背景中，类似于冷点。然后，我们计算的概率，一个单一的isocurvature场成为不均匀的通货膨胀结束时，并发现，如果适当的条件（这完全取决于预先存在的快速滚动阶段），这个概率是在百分比水平。最后，我们讨论了几种机制（包括曲率和不均匀的再加热），以调查是否一个初始的统计不均匀的等曲率场波动可能会引起一些观察到的异常。特别是，我们专注于冷点，在低多极的功率赤字和统计各向同性的打破。
2016-10-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axions on a Hyperbolic Ride: Geometric Suppression of CMB Isocurvature and a Blue-Tilted Spectrum
Indiana University（印第安纳大学）
通过场空间几何抑制CMB等量曲率，生成蓝倾斜谱，使高尺度膨胀与大QCD轴子衰变常数兼容，重新开启参数空间。
2026-07-08 astro-ph.CO hep-ph
Constraining isocurvature perturbations with the 21cm emission from minihaloes
我们调查的影响等曲率扰动的21厘米的辐射从迷你晕（MH）在高红移和检查的等曲率振幅和功率谱的限制，使用下一代射电望远镜，如平方公里阵列。我们发现，只有当等曲率光谱指数接近$3$（即，光谱为蓝色）。当等曲率分数增加超过$\sim 10\%$的绝热组件，我们观察到一个意想不到的下降，在21厘米的波动，从小质量的MH，这可以解释为合并小MH到较大的晕。我们进行了详细的Fisher矩阵分析，并得出结论，未来的CMB和21厘米实验（如CMBPol和快速傅立叶变换望远镜）的组合是理想的约束等曲率参数，但将停止短的CDM和重子类型的等曲率扰动之间的区别，除非等曲率分数很大，光谱是蓝色的。
2014-01-27 astro-ph.CO hep-ph
Probing small-scale baryon and dark matter isocurvature perturbations with cosmic microwave background anisotropies
宇宙的初始条件，特别是重子和冷暗物质（CDM）等曲率扰动，在亚百万秒差距尺度上的约束很差。本文发展了一种新的形式来计算小尺度重子微扰对平均自由电子丰度的影响，从而对宇宙微波背景（CMB）各向异性的影响。我们的框架可以容纳任意的时间和尺度依赖的扰动。我们应用这种形式主义的重子和CDM等曲率模式的四种不同的组合，并使用普朗克CMB各向异性数据来探测它们的初始振幅。我们发现，普朗克数据是一致的，没有小规模的等曲率扰动，这一额外的成分并不能帮助缓解哈勃紧张。我们设置上界的无量纲初始功率谱$Δ_{\mathcal{I}}^2(k)$这些等曲率模式在同向波数$1~\textrm{Mpc}^{-1} \le k \le 10^3$ Mpc $^{-1}$，几个参数化。对于标度不变的功率谱，我们对$Δ_{\mathcal{I}}^2$的95%置信限是：纯重子等曲率为0.023，纯CDM等曲率为0.099，补偿重子CDM扰动为0.026，重子CDM联合等曲率扰动为0.009。使用Fisher分析推广到非解析参数依赖，我们预测，CMB阶段-4实验将能够探测小规模的等曲率扰动与初始功率小于普朗克极限的3至10倍。在这项工作中介绍的形式主义是非常普遍的，可以更广泛地用于探测任何物理过程或初始条件源小尺度重子微扰。
2021-08-17 astro-ph.CO
Inflationary Axion Isocurvature in the CMB across All Ultralight Masses
University of Chicago（芝加哥大学）；Haverford College（哈弗福德学院）
该研究扩展AxiECAMB的ETA方法，分析全超轻质量范围轴子等曲率扰动，给出解析公式与约束，指出特定质量区域的信号特征及共存窗口，或缓解S8张力。
2026-08-11 astro-ph.CO hep-ph
Search for Compensated Isocurvature Perturbations with Planck Power Spectra
在标准暴胀情形中，原始扰动是绝热的。大多数类型的等曲率扰动的幅度通常被当前数据限制为小。然而，如果有一个重子密度扰动被暗物质扰动以这样一种方式补偿，即总物质密度未被扰动，那么这种补偿的等曲率扰动（CIP）在宇宙微波背景（CMB）中在CIP振幅的线性量级上没有可观测的结果。在这里，我们搜索的影响，CIP对CMB功率谱的二次顺序的CIP振幅。普朗克温度数据的分析导致上限$Δ_{\rm rms}^2 \leq 7.1\times 10^{-3}$，在68\%的置信水平，CIP振幅的方差$Δ_{\rm rms}^2$。如果包括普朗克小角偏振数据，则将其加强为$Δ_{\rm rms}^2\leq 5.0\times 10^{-3}$。宇宙方差限制的CMB实验可以提高$1σ$对$Δ^2_{\rm rms} \lesssim 9\times 10^{-4}$ CIP的敏感性。还发现，将CIP添加到标准$Λ$ CDM模型中可以与添加非标准透镜振幅一样多地改善所观察到的CMB声峰的平滑的拟合。
2016-01-28 astro-ph.CO
Constraints on primordial isocurvature perturbations and spatial curvature by Bayesian model selection
我们提出了广义宇宙学模型的后验似然和贝叶斯模型选择分析，其中原始扰动包括相关的绝热和冷暗物质等曲率分量。我们进行嵌套采样与平面，并首次，弯曲的空间几何形状的宇宙，使用数据从宇宙微波背景（CMB）各向异性，联盟超新星（SN）的样品和综合测量的萨克斯-沃尔夫（ISW）的效果。在平坦和弯曲的情况下，单独的CMB有利于3%（正相关）的等曲率贡献。在弯曲情况下，在98%CL下，对所观察到的CMB温度变化的非绝热贡献为0 <α_T < 7%。在平坦的情况下，将CMB与SN数据相结合人为地使结果偏向于纯绝热LCDM一致性模型，而在弯曲的情况下，所有数据组合的非绝热性的有利水平保持在3%的水平。然而，贝叶斯因子的比率或Delta ln（证据）超过5个点，有利于平坦绝热LCDM模型，这表明当前数据不支持包含弯曲等曲率模型的5个额外参数。结果是非常敏感的CMB温度角功率的第二和第三声峰区域：因此，这些数据的仔细校准将需要得出决定性的结论，原始扰动的性质之前。最后，我们指出，与弯曲绝热模型相比，平坦非绝热模型的几率是1：3。这可能表明，扩展具有4个等曲率自由度的协调模型的动机并不比研究空间弯曲绝热模型的动机小得多。
2009-12-02 astro-ph.CO hep-ph
A Scale-Dependent Power Asymmetry from Isocurvature Perturbations
如果在大角度尺度上观测到的宇宙微波背景（CMB）半球功率的不对称性是由于超视界曲率涨落引起的，那么最简单的模型预测原始密度涨落在所有较小的尺度上都应该是类似的不对称性。最近，高红移类星体的分布被用来限制k ~ 1.5h/Mpc尺度上的功率不对称性，并且发现功率不对称性振幅的上限是CMB中功率不对称性振幅的六分之一。我们表明，这是不可能产生的不对称性，通过改变的相对贡献的暴胀子和曲率的绝热功率谱的尺度依赖。相反，我们考虑曲率的情况下，曲率衰减后，暗物质冻结，从而产生等曲率扰动。如果曲率场中存在超视界涨落，那么这些扰动的均方根振幅将是不对称的，并且这种不对称在CMB中的大角度尺度上最为明显。我们发现，只有当曲率对总暗物质密度的贡献很小，但不为零时，才有可能在满足类星体约束的情况下在CMB中产生所观察到的不对称性。该模型还要求大部分原始能量来自暴胀子场的波动。未来对CMB的观测和分析将测试该模型，因为该模型产生的功率不对称具有特定的频谱，并且该模型要求当前等曲率功率的上限接近饱和。
2009-07-04 astro-ph.CO
Isocurvature modes and Baryon Acoustic Oscillations
通过星系巡天测量重子声振荡是一种强有力的抑制暗能量的工具。该方法依赖于由宇宙微波背景各向异性测量得到的辐射阻力下声视界大小的知识。在本文中，我们量化的非标准的初始条件的形式的等曲率分量的暗能量参数的测定从未来的BAO调查的影响。特别是，如果有一个等曲率分量（在目前的数据仍然允许的水平），但它被忽略在CMB分析，声音视界和宇宙学参数的确定是有偏见的，因此，未来的调查可能会错误地建议偏离宇宙学常数。为了恢复一个公正的确定的声音地平线和暗能量参数，等曲率扰动的一个组成部分，必须包括在模型中分析CMB数据时。幸运的是，这样做不会显著增加参数错误。
2010-06-18 astro-ph.CO
Differentiating CDM and Baryon Isocurvature Models with 21 cm Fluctuations
我们讨论了如何区分模型与冷暗物质（CDM）和重子等曲率波动。虽然目前的观测，如宇宙微波背景（CMB）可以严重限制的总密度波动的比例，这样的等曲率模式，CMB不能区分CDM和重子模式的功率谱的形状。然而，每个模型的CDM和重子密度涨落的演化是不同的，因此，它将有可能通过提取CDM/重子本身的涨落信息来区分这些等曲率模。我们讨论的21厘米波动的意见，原则上可以区分这些模式，并证明在何种程度上，我们可以区分它们与未来的21厘米调查。我们发现，当等曲率模式有一个大的蓝色倾斜的初始光谱，21厘米的调查可以清楚地探测的差异。
2011-10-25 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on scalar and tensor perturbations in phenomenological and two-field inflation models: Bayesian evidences for primordial isocurvature and tensor modes
我们约束宇宙学模型的原始扰动既有绝热和（可能相关）冷暗物质（CDM）或重子等曲率组件。我们使用一个唯象的方法，其中的原始功率谱参数化的振幅和光谱指数，和一个慢卷两个字段的通货膨胀的方法，其中慢卷参数作为主要参数。在唯象的情况下，利用CMB数据，CDM等曲率分数的上限在k=0.002Mpc^{-1}时为α<6.4%，在k=0.01Mpc^{-1}时为15.4%。对于CMB温度变化的非绝热贡献的中值95%范围为-0.030<α_T<0.049。包括超新星（或大尺度结构，LSS）数据，这些限制为：α<7.0%，13.7%，和-0.048<α_T< 0.042（或α<10.2%，16.0%，和-0.071<α_T<0.024）。在k=0.01Mpc^{-1}时，CMB对张量标量比的约束r<0.26，不受非绝热模的影响。在慢滚双场暴胀方法中，谱指数被限制为接近1。这导致对等曲率分数的更严格限制，在k=0.01Mpc^{-1}时CMB数据α<2.6%，但对α_T的约束没有太大影响，-0.058<α_T<0.045。包括SN（或LSS）数据，这些限值变为：α< 3.2%和-0.056<α_T<0.030（或α<3.4%和-0.063<α_T<-0.008）。当所有谱指数彼此接近时，等曲率分数随张量标量比而有些退化。除了一般的相关模型，我们还研究了特殊情况下，扰动模式是不相关的或完全（反）相关的。…
2012-02-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Compensated Isocurvature Perturbations and the Cosmic Microwave Background
对宇宙微波背景（CMB）各向异性的测量表明，光子与非相对论粒子之间的等曲率涨落要小于绝热涨落。然而，重子和暗物质的相对数密度的扰动令人惊讶地受到很差的约束。事实上，如果用暗物质微扰来补偿重子密度的微扰，那么就可能存在相当大幅度的重子密度微扰，从而使总密度保持不变。这些补偿的等曲率扰动（CIP）在可观察尺度上不会在CMB上留下印记，其幅度为线性顺序。CMB偏振中的B模是在再电离时通过CIP对光深度的调制而产生的，但这种诱导偏振很小。对CIP振幅的最强已知约束$\lesssim 10%$来自于星系团重子分数。在这里，它表明，调制的重子密度的CIP和之前的汤姆逊散射在$z\sim 1100$去耦引起CMB效应的几个数量级大于以前考虑的。极化B模式的诱导，是温度/极化球谐系数的不同$lm$之间的相关性。结果表明，CIP场的表面上的最后散射可以测量与这些高阶相关。正在进行的和未来的实验，这些波动的敏感性估计。来自WMAP、ACT、SPT和Spider实验的数据将对幅度为$\sim 5-10%$的波动敏感。普朗克卫星和北极熊实验将对幅度为$\sim 3%$的波动敏感。SPTPol、ACTPol和未来的天基极化方法将探测低至$\sim 0.4%-0.6%$的振幅。在宇宙方差极限中，CMB可以检测到的最低振幅CIP的振幅为$\sim 0.05%$。
2012-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Isocurvature modes and Baryon Acoustic Oscillations II: gains from combining CMB and Large Scale Structure
我们考虑在原始扰动中存在非零等曲率贡献的宇宙学参数估计。先前的分析表明，即使是微量的等曲率扰动，如果不考虑，也可能影响来自宇宙微波背景观测的标准标尺校准，例如普朗克任务提供的那些，影响重子声学振荡解释，并在恢复的暗能量属性中引入偏差，这些偏差大于未来调查预测的统计误差。在此基础上，我们采用了一种广义的基准宇宙学，它包括一个变化的暗能量状态方程参数和曲率。除了重子声学振荡测量，我们包括从星系功率谱的形状的信息，并考虑联合分析的普朗克宇宙微波背景探测器和未来的，基于空间的，大尺度结构探测器没有太大的不同，从最近提出的调查。我们发现，这使得人们能够打破影响宇宙微波背景和重子声学振荡组合的简并。因此，大多数的宇宙学参数的系统偏差所产生的不正确的假设上的等曲率分数参数$f_{iso}$，变得可以忽略不计的统计误差。我们发现，宇宙微波背景和大尺度结构的组合给出了一个统计误差$σ(f_{iso}) \sim 0.008$，即使在曲率和一个变化的暗能量状态方程，这是小于从宇宙微波背景单独获得的误差时，平坦性和宇宙学常数假设。这些结果证实了宇宙微波背景和大尺度结构之间的协同作用和互补性，以及未来和计划中的星系巡天的巨大潜力。
2011-09-22 astro-ph.CO
Gravitational Waves from Isocurvature Perturbations of Spectator Scalar Fields
研究通过监视标量场等幅扰动产生引力波，探索早期宇宙物理，利用多频引力波观测约束膨胀动力学、暗物质生成和再加热。
2025-12-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining SUSY with Heavy Scalars -- using the CMB
如果低能超对称性存在，大型强子对撞机的数据有利于标量超伴体的高质量标度（超过TeV），而sfermions和暗物质可以参数化更轻-导致所谓的分裂光谱。当结合这一事实与超对称破缺之前的位移对称标量（模量）的基本理论的动机，这导致了早期宇宙的非热历史。这样的历史意味着对暗物质微观性质的不同预期，以及暗辐射和宇宙轴子背景的可能性。在本文中，我们将研究如何相关和混合等曲率扰动产生这样的模型，以及连接到暗辐射。多个相关的isocurvature模式的WMAP的约束允许多达一半的原始扰动isocurvature，相反的情况下，一个单一的isocurvature模式的扰动必须是主要绝热。然而，这样的界限是强烈的先验依赖，并没有调查与最新的普朗克数据。在本文中，我们使用的超对称非热历史的例子来建立宇宙学参数的理论先验。特别感兴趣的是，我们发现暗辐射的先验与等曲率总量的先验是退化的--它们是负相关的。暗辐射在早期宇宙中受到严格的限制，最近被用来对基于弦的方法施加严格的限制，以超越标准模型。我们的研究结果表明，这样的约束可能需要更多的理论输入。来自宇宙学探测器（如普朗克）的数据可以帮助指导MSSM、分裂超对称性模型及其他模型的建模。我们的模型也证明了UV模型在构建宇宙学先验中的实用性。（节略）
2014-06-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
High-Scale Axions without Isocurvature from Inflationary Dynamics
宇宙微波背景辐射（CMB）中可观测到的原始张量模式将指向高尺度的膨胀$H_{I}$。如果Peccei-Quinn（PQ）破缺$f_a$的尺度大于$\frac{H_{I}}{2π}$，那么CMB对等曲率的约束就天真地排除了QCD轴子暗物质。这假设了轴子的势能在暴胀期间是不变的。我们重新审视模型的膨胀动力学修改的轴子潜力，并讨论如何isocurvature界限可以放宽。我们发现，在暴胀$f_I$期间，仅依赖于更大的PQ破缺标度的模型需要轴子丰度的后期稀释或高度超普朗克$f_I$，不知何故不支配暴胀能量密度。在暴胀过程中增强PQ对称性的明确破缺的模型可能允许$f_a$接近普朗克尺度。避免暴胀动力学的破坏提供了对参数空间的重要限制。
2016-06-06 astro-ph.CO hep-ph
BAO Modulation as a Probe of Compensated Isocurvature Perturbations
补偿等曲率扰动（CIP）是重子和暗物质密度的反向空间涨落。它们可以在早期宇宙的曲率模型中产生，但很难观察到，因为它们的引力印记几乎抵消了。因此，我们提出了一种新的测量方法，通过寻找空间调制的重子声学振荡（BAO）标度的CIP诱导。我们发现，对于一个欧几里德调查的灵敏度是略优于WMAP宇宙微波背景（CMB）的约束，利用CIP诱导调制的CMB声地平线。对于一个宇宙方差有限的BAO调查使用发射线星系$z\sim7$的灵敏度是在第3阶段和第4阶段的CMB实验。这些结果包括使用CIP-星系互相关，这提高了相关CIP的$\sim2-3$的一个因素的灵敏度。该方法可以进一步改进的最佳估计，类似于CMB，并可以提供一个有用的交叉检查其他CIP探针。最后，如果CIP存在，它们可以使假设没有CIP的宇宙学测量产生偏差。特别是，它们可以作为一个超级样品的重子密度和BAO标度的偏差测量的波动。对于现代BAO测量，普朗克95\%界限允许的最大2 $σ$ CIP波动可能使$H(z)$的BAO测量值偏差2.2\%，部分降低了局部$H_0$测量值的张力，从3.1 $σ$降低到2.3 $σ$。
2019-12-03 astro-ph.CO
Isocurvature bounds on axion-like particle dark matter in the post-inflationary scenario
我们假设暗物质是由类轴子粒子（ALP）产生的重组机制在后暴胀的情况。这导致等曲率波动的幅度为一阶的规模相当于地平线的时候，ALP场开始振荡。这些波动的功率谱对于小的波数是平坦的，延伸到与宇宙学观测值相关的尺度。用$f_{\rm iso}$表示$k_*$ = 0.05 Mpc $^{-1}$时的相对等曲率振幅，普朗克宇宙微波背景辐射（CMB）观测结果表明，在2 $σ$能级上，$f_{\rm iso}$ < 0.31。这排除了后膨胀ALP暗物质的质量$m_{a}$ < 10 $^{-20}-$ 10 $^{-16}$ eV的假设，其中范围是由于ALP质量温度依赖性的细节。未来的CMB阶段IV和21厘米强度映射实验可能会改善这些限制1 $-$ 2个数量级的$m_{a}$。
2019-04-24 astro-ph.CO hep-ph
Minimal solution to the axion isocurvature problem from a nonminimal coupling
提出通过非最小耦合到引力显式破缺PQ对称性的机制，在暴胀期间提升轴子质量以解决等曲率问题，并解释暗物质遗迹丰度，可通过CMB巡天与晕镜结合测试。
2024-11-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Non-Gaussian Stochastic Gravitational Waves from Phase Transitions
在原始宇宙中，宇宙相变会产生类似于宇宙微波背景的各向异性随机引力波背景。对于绝热扰动，GWB中的涨落遵循CMB中的涨落，但如果原始涨落携带等曲率分量，则这不再是真的。结果表明，在非最小的通货膨胀和再加热的设置，原始等曲率可以生存在GWB和表现出显着的非高斯性（NG）的CMB相比，同时遵守目前的观测范围。虽然探测这种NG GWB在LISA上的可能性最大，但未来提出的探测器（如DECIGO和BBO）的范围要大得多。甚至有可能用引力波探测器而不是CMB或大尺度结构巡天对暴胀时期的NG进行首次观测。
2021-02-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Axion Isocurvature Perturbations in Low-Scale Models of Hybrid Inflation
QCD轴子解决了强CP问题，并代表了冷暗物质（CDM）的一个有吸引力的粒子候选者。然而，在暴胀过程中，轴子场的量子涨落容易导致大的CDM等曲率扰动，这与宇宙微波背景（CMB）的观测相冲突。在本文中，我们演示了如何解决这个问题，在低尺度模型的混合通货膨胀，可能会出现超对称大统一理论。我们考虑了超引力中的F项混合暴胀（FHI）和D项混合暴胀（DHI），明确地考虑了隐藏扇区超对称性破缺的影响。我们讨论了宇宙弦的产生，并展示了标量势中的软项如何容易地实现正确的标量谱指数。在这两种情况下，我们都能够识别参数空间中与所有约束一致的大区域。特别是，我们发现，要避开CDM等曲率约束，总是需要O（10^-3）或更小的汤川耦合或规范耦合。这转化为引力子质量的上限，FHI为O（10^5）GeV，DHI为O（10^9）GeV。我们的研究结果指出有趣的情况下，动机良好的参数区域，将在未来的轴子和CMB实验进行测试。
2018-10-10 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing correlated compensated isocurvature perturbations using scale-dependent galaxy bias
补偿等曲率扰动（CIP）是相对重子和暗物质密度的调制，使总物质密度保持不变。来自原始宇宙微波背景（CMB）的最佳电流约束与CIP一致，CIP的振幅比绝热扰动大两个数量级，这表明我们对早期宇宙的认识可能存在巨大差距。然而，最近Barreira~et.~ al.的CIP与原始曲率扰动，如出现在一些版本的曲率模型，导致一个新的可观察的：规模依赖星系的偏见。将星系巡天与密度场的无偏示踪剂相结合，有助于测量不受宇宙方差影响的相关CIP的振幅，这是主要CMB约束的主要限制。其中最有前途的示踪剂用于这一目的是远程偶极场，重建使用的技术动力学Sunyaev Zel'dovich（kSZ）层析成像。在本文中，我们评估的相关CIP的振幅可能与下一代CMB和星系调查使用kSZ断层扫描的检测意义。我们的分析包括所有相对论的贡献所观察到的星系数计数，并允许CIP和原始的非高斯性，这也引起了规模依赖的星系偏见。我们发现，kSZ断层扫描可以探测CIP的幅度相当的绝热波动，代表了两个数量级以上的改进后，目前的限制，和一个数量级以上的将是可能的，单独使用未来的CMB或星系调查。
2019-08-23 astro-ph.CO
Future constraints on neutrino isocurvature perturbations in the curvaton scenario
在曲率的情况下，残余的等曲率扰动可以在曲率场衰变后的宇宙中微子分量中留下印记，这反过来意味着中微子分布中的化学势不为零。我们研究了未来的实验，如普朗克，SPIDER或CMBPol将能够把中微子分量的等曲率扰动的幅度的限制。我们用非绝热性参数α的平方根γ和超相对论自由度ΔN_eff来表示我们的结果。假设一个具有纯绝热涨落的基准模型，我们发现普朗克（SPIDER）将能够在1 σ水平上设定以下上限：γ<5.3 × 10 ^-3（1.2 × 10 ^-2）和ΔN_eff < 0.16（0.40）。CMBPol将进一步改善这些约束，使γ< 1.5x10^-3，ΔN_eff < 0.043。最后，我们用背景中微子简并度参数σ_n和相应的微扰幅度σ_n重新计算了这些边界，并与大爆炸核合成理论中的σ_n边界进行了比较。
2012-03-12 astro-ph.CO
QCD Axions and CMB Anisotropy
在暴胀子微扰太小而不能解释宇宙微波背景宇宙微波背景温度各向异性的可能性。由于轴子势是通过辐射获得能量而产生的，因此在暴胀时代产生的轴子场的原始涨落与CMB各向异性相关。因此，观测严格限制了轴子模型和早期宇宙场景。必须满足以下条件：（i）CMB各向异性的足够幅度（ii）与轴子等曲率约束的一致性和（iii）非高斯约束。为了满足这些条件，在量子色动力学尺度下，当产生轴子势时，轴子的能量分数$Ω_A^{}$必须很大，但同时，由于等曲率约束，它必须在现阶段变得很小。因此，早期宇宙的一个额外的情况，如低尺度的热膨胀，是不可避免的稀释后的QCD尺度的轴子。我们研究了这样的模型，并得到了它的允许参数区域。
2020-10-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Signatures of non-gaussianity in the isocurvature modes of primordial black hole dark matter
原始黑洞（PBH）是可能在早期宇宙的辐射主导时代很早就形成的黑洞。我们在这里提出了一种方法，通过这种方法，原始黑洞密度的大尺度扰动可以用来对非高斯性进行严格的约束，如果PBH占暗物质（DM）。局域型非高斯性的存在被认为对原始黑洞的丰度有显著的影响，并且来自所观察到的CMB尺度模式的模式耦合可以显著地改变在宇宙的不同区域内形成的PBH的数量密度，其表现为DM等曲率模式。使用最近的\emph{Planck}等曲率扰动的约束，我们表明，PBH被排除在DM候选人，即使是非常小的本地型非高斯，$|f_{NL}|\approx0.001$和显着的约束$g_{NL}$几乎一样强。如果DM由PBH组成，则甚至小的非高斯性也被排除。如果在CMB尺度上检测到局部非高斯性，那么对坍缩成PBH（质量足够大，尚未蒸发）的宇宙部分的约束将变得更加严格。
2015-05-05 astro-ph.CO
Axiverse cosmology and the energy scale of inflation
由弦论激发的超轻轴子（$m_a\lesssim 10^{-18}$ eV）可以成为暴胀能量尺度的有力探测器。与较重的轴子相比，超轻轴子中的等曲率模可以与可观测到的引力波共存。在这里，它表明，大尺度结构约束严重限制了轴子质量，密度分数和等曲率振幅的参数空间。它还表明，从根本上不同的CMB观测的超轻轴子等曲率模式另外减少这个空间。给出了一种新的、精确的、有效的等曲率功率谱计算方法，并将其应用于超轻轴子和暴胀的约束。
2013-10-23 astro-ph.CO hep-th
Baryons do trace dark matter 380,000 years after the big bang: Search for compensated isocurvature perturbations with WMAP 9-year data
光子与中微子或非相对论性物质（如重子或暗物质）之间的原始等曲率波动被认为是次主导的绝热波动。然而，重子和暗物质相对密度的扰动（称为补偿等曲率扰动，或CIP）令人惊讶地受到很差的约束。在可观测尺度上，CIP在宇宙微波背景（CMB）中没有留下任何印记，至少在其振幅的线性级和绝热扰动振幅的零级上是如此。因此，重子是否能在最后一次散射的表面追踪到暗物质，还没有经验上的了解。如果CIP存在，它们将在空间上调制丝绸阻尼尺度和声学视界，导致整个天空中CMB温度/偏振功率谱的明显波动：这种效应在CIP和绝热模式振幅中都是一阶的。在这里，温度数据从威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）进行第一次基于CMB的观测搜索CIP，使用非对角相关和CMB三谱。弱透镜和点源的重建噪声被证明是可以忽略不计的这个数据集。没有观察到CIP的证据，并且将$1.1\times 10^{-2}$的95%置信上限施加到尺度不变CIP功率谱的幅度。这一限制同意CIP的灵敏度预测WMAP，并与较小的尺度限制的测量星系团的重子分数的竞争力。结果表明，在95%的置信水平下，5-100度尺度上的CIP幅度的均方根小于0.07-0.17（取决于尺度）。来自普朗克卫星的温度数据将为CIP的存在提供更灵敏的探测器，即将进行的ACTPol和SPTPol实验也将在更小的角度范围内进行。
2013-06-18 astro-ph.CO hep-ph
Multifield Inflation after Planck: Isocurvature Modes from Nonminimal Couplings
最近由{ \it Planck}实验对宇宙微波背景辐射（CMB）中温度各向异性功率谱的测量表明，与最佳拟合的$Λ$ CDM宇宙学的预测相比，低多极子中的功率不足。低$\ell$异常可以用除了通常的绝热谱之外的原始等曲率扰动的存在来解释，因此可以提供第一个强有力的证据，证明早期宇宙膨胀涉及一个以上的标量场。在本文中，我们探讨的生产等曲率扰动的非最小耦合两个领域的通货膨胀。我们发现，这类模型很容易产生足够的功率在等曲率模式占\emph{Planck}低$\ell$异常，同时也提供了良好的协议与其他{ \it普朗克}的结果。
2014-03-18 astro-ph.CO
Constraints on neutrino density and velocity isocurvature modes from WMAP-9 data
我们使用WMAP 9年和其他CMB数据来约束宇宙学模型，其中原始扰动具有绝热和（可能相关的）中微子密度（NDI），中微子速度（NVI）或冷暗物质密度（CDI）等曲率分量。对于NDI和CDI，我们使用的现象学方法，其中原始扰动参数化的振幅在两个尺度，和一个慢卷两个字段的通货膨胀的方法，其中慢卷参数作为主要参数。对于NVI，我们只使用现象学的方法，因为很难想象它与通货膨胀的联系。我们发现，在NDI和NVI的情况下，更大的等曲率分数允许比相应的模型与CDI。对于不相关扰动，原始NDI（NVI）分数的上限在k = 0.002 Mpc^{-1}时为24%（20%），在k = 0.01 Mpc^{-1}时为28%（16%）。对于最大相关（与扰动相关）扰动，NDI分数的上限为3.0%（0.9%）。对于NDI（NVI）模，非绝热对CMB温度变化的贡献可以高达10%（-13%）。贝叶斯模型比较有利于纯绝热初始模式的混合原始绝热和NDI，NVI，或CDI扰动。与纯绝热模型相比，混合模型（不相关NDI）的赔率最多为1：3.4。对于现象学的一般相关混合模型，几率约为1：100，而慢滚方法导致1：13（NDI）和1：51（CDI）。
2013-07-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Using the Full Power of the Cosmic Microwave Background to Probe Axion Dark Matter
宇宙微波背景辐射（CMB）对偏离标准冷暗物质（CDM）的暗物质（DM）模型以及标量绝热模型之外的初始条件施加了强约束。在这里，完整的\textit{Planck}数据集（包括温度，$E$模式偏振，和透镜偏转）被用来测试的可能性，DM的一些部分是由超轻轴子（ULA）。这是第一次使用CMB透镜来测试微透镜模型。我们没有发现质量范围为$10^{-33}\leq m_a\leq 10^{-24}\text{ eV}$的α-烯烃组分的证据。我们提出了一个水平的限制，对DM的贡献，提高了两个因素相比，单独的温度各向异性的情况下。Axion DM还提供了一个低能量窗口到高能量物理膨胀通过真空不对准生产的轴子和等曲率扰动之间的相互作用。我们进行了第一次系统的调查到的参数空间，使用一个准确的isocurvature传递函数在所有$m_{a}$值。我们精确地确定了一个“共存窗口”的$10^{-25}\text{ eV}\leq m_a\leq10^{-24}\text{ eV}$的数据允许，同时，$\sim10\%$的ULA的DM的贡献，和$\sim 1\%$贡献的等曲率和张量的CMB功率。在这个窗口中的ULA（和\textit{all}较轻的ULA）被证明是符合一个大的膨胀哈勃参数，$H_I\sim 10^{14}\text{ GeV}$。共存的窗口将充分探讨拟议的CMB-S4观测与高$\ell$透…
2017-08-18 astro-ph.CO hep-ph
Isocurvature perturbations in extra radiation
最近的宇宙学观测，包括CMB各向异性和原始氦丰度的测量，表明在宇宙中存在一种超出标准三种中微子的额外辐射成分。本文探讨了额外辐射具有等曲率涨落的可能性。在混合暴胀-曲率系统中，额外辐射是由两个标量场的衰变产生的，本文给出了计算额外辐射中等曲率扰动的一般形式。我们还推导出额外的辐射和其等曲率扰动量的丰度的约束。目前的观测资料支持额外辐射分量的存在，但并不表明它具有等曲率扰动。这些约束条件被应用到一些粒子物理动机的模型。如果未来的观测在额外辐射中检测到等曲率扰动，它将给我们一个额外辐射起源的提示。
2012-01-23 astro-ph.CO hep-ph
Dark Radiation Isocurvature from Cosmological Phase Transitions
本文研究暴胀期间开始、再加热后完成的非热一阶宇宙学相变，揭示其通过气泡成核在暗辐射中产生大尺度等曲率扰动，并基于CMB+BAO数据导出比绝热假设强得多的ΔNeff约束。
2024-02-20 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological signatures of tilted isocurvature perturbations: reionization and 21cm fluctuations
我们研究了功率谱为蓝倾且谱指数为2<p<4的不相关等曲率微扰的宇宙学特征。这样的等曲率功率谱可以促进小尺度结构的早期形成，特别是暗物质晕和星系，从而可能解决在高红移（z~7-8）星系观测中提出的电离光子短缺问题，但这是在z~10时重新定义宇宙所必需的。我们主要集中在如何形成的暗物质晕可以被修改，并探讨CMB各向异性的光谱形状和再电离光学深度之间的连接作为一个强有力的探针的一个高度蓝色倾斜的等曲率原始功率谱。我们还研究了21厘米线波动的后果，由于中性氢在minihalos。再电离光学深度和21厘米线波动的测量相结合，将提供一个高度蓝色倾斜等曲率功率谱的互补探针。
2013-11-13 astro-ph.CO hep-ph
Isocurvature forecast in the anthropic axion window
我们探讨了宇宙学对等曲率波动幅度的敏感性，这种波动是由“人择窗口”中的轴子引起的，在“人择窗口”中，轴子衰减常数f_a >> 10^12 GeV，初始失准角θ_i << 1。在一个最小的Lambda-CDM宇宙学中，扩展了次主导尺度不变的等曲率波动，现有的数据将等曲率分数限制在95% C. L.时的α < 0.09。如果没有信号出现，普朗克可以将这一限制提高到0.042，而最终的CMB探测器仅受温度和E偏振的宇宙变化的限制，可以达到0.017，比目前的极限高出约5倍。在f_a和H_I（暴胀期间的哈勃参数）的参数空间中，我们确定了一个小区域，在这个区域中轴子的探测仍然在现实宇宙学探测的范围之内。
2009-06-16 astro-ph.CO hep-ph
Galaxy number-count dipole and superhorizon fluctuations
鉴于宇宙学远源的计数偶极各向异性与宇宙微波背景（CMB）之间日益紧张的关系，我们研究了由波长相当于或超过今天哈勃半径的原始扰动引起的计数偶极。首先，我们发现绝热和等曲率超视界模都不能产生内禀计数偶极子。然而，超视界等曲率模式确实会在CMB和（暗）物质静止坐标系之间产生相对速度，从而影响CMB偶极子。我们重新审视的可能性，它有一个内在的组件，由于这样的模式，从而使一致性与星系数计数偶极，如果后者实际上是运动学的起源。虽然这种情况不是特别自然，但可能与其他异常有关，它预测了一个可能在未来调查中测量的伴随星系数计数四极。我们还研究了小于哈勃半径的模式引起的计数偶极，发现受CMB约束，这是太小了，调和偶极张力。
2022-07-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
