Primordial non-Gaussianity and Bispectrum Measurements in the Cosmic Microwave Background and Large-Scale Structure
对非高斯初始条件最直接的探测来自于对宇宙微波背景中温度涨落的双谱测量以及对大尺度下物质和星系分布的双谱测量。这样的双谱估计预计将继续提供最佳的约束非高斯参数在未来的观察。我们回顾和比较了在宇宙微波背景和大尺度结构的双谱中探测非零原始成分的理论和观测问题、当前结果和未来前景，以及与不同暴胀模型的具体预测的关系。
2010-01-25 astro-ph.CO
The cosmic microwave background temperature bispectrum from scalar perturbations induced by primordial magnetic fields
我们评估的角度双谱的CMB温度各向异性在大角尺度由于随机背景的原始磁场。非高斯性的形状取决于磁场功率谱的谱指数，并且对于标度不变的磁谱，非高斯性在压缩位形中达到峰值。通过使用由磁场产生的双谱的大角度部分，本界对非高斯性设定了对原始磁场的振幅的限制，对于尺度不变的情况为10 nGauss，对于其他谱指数为20 nGauss。
2009-06-15 astro-ph.CO
Cosmic Discordance: Detection of a modulation in the primordial fluctuation spectrum
作为标准暴胀宇宙学的一个测试，它一般预测的原始曲率波动的近标度不变的频谱，我们执行马尔可夫链蒙特卡罗分析，以搜索可能的调制功率谱，并确定其形状与宇宙学参数一起使用宇宙微波背景辐射数据。通过将各种三参数的功能上的简单的幂律谱，我们发现一个振荡调制定位在共动波数$k\simeq 0.009\mathrm{Mpc}^{-1}$在99.995%的置信水平，提高了对数似然$-Δ2\ln {\cal L}\equiv Δχ^2_{\rm eff}=-22$。即使我们只使用温度和E模偏振各向异性之间的互相关，也可以检测到这种特征。
2009-11-26 astro-ph.CO
Stringent Limit on Primordial Magnetic Fields from the Cosmic Microwave Background Radiation
原初磁场（PMF），在宇宙重组之前就存在，引起小尺度的重子密度涨落。这些不均匀性导致了不均匀的复合过程，改变了宇宙微波背景辐射（CMB）的大尺度各向异性的峰值和高度。利用数值可压缩MHD计算和蒙特卡罗马尔可夫链分析，比较计算的CMB各向异性与\textit{WMAP}和\textit{Planck}卫星观察到的，我们得到的推定PMF的大小的限制。我们发现，{ \it总}剩余的现今字段，集成在所有的尺度，不能超过47 pG的尺度不变的PMFs和8.9 pG的PMFs与紫色Batchelor光谱在95%的置信水平。这些限值比CMB先前规定的PMF限值（未考虑此效应）严格一个数量级以上。
2019-07-11 astro-ph.CO
Primordial Non-Gaussianity in the Cosmic Microwave Background
在过去的几十年里，观测宇宙学的进展给了我们一个宇宙学的标准模型。我们知道宇宙的组成只有百分之几。随着更多雄心勃勃的实验的进行，我们希望超越宇宙是由什么组成的知识，了解为什么宇宙是这样的。在这篇评论文章中，我们专注于原始的非高斯性，作为宇宙动力学物理学在最早的时刻的探测。我们讨论了1）暴胀模型的理论预测及其在宇宙微波背景（CMB）各向异性中的观测结果; 2）以CMB为基础的估计器，用于约束原始非高斯性，重点是双谱模板; 3）当前对非高斯性的约束以及我们希望在不久的将来实现的目标;以及4）CMB中的非高斯性的非原始源，诸如由于二阶效应引起的双谱、初级-透镜-次级CMB之间的三向互相关以及可能的仪器效应。
2010-07-07 astro-ph.CO
On the abundance of primordial bound states of superheavy magnetic monopoles
有人提出，超重带电粒子可能是在宇宙暴胀结束时以原始束缚对的形式诞生的。这样的电子对被认为是超高能宇宙射线（UHECR）的来源。我们发现，原始绑定对大于$10^{-9}$厘米的磁单极子迅速热分解，由于与原始电子-正电子等离子体的相互作用，任何这样的初始原始浓度被冲洗掉。因此，最终浓度将由其平衡丰度定义。
2013-06-06 astro-ph.CO
Measuring the spectral running from cosmic microwave background and primordial black holes
我们结合宇宙微波背景（CMB）数据、重子声学振荡（BAO）数据和来自原始黑洞（PBH）的约束来约束谱运行。研究发现，多个边带的约束对标量谱指数的运行有显著影响，当考虑多个边带的约束时，不运行的幂律标量谱与观测数据是一致的。另外，从慢卷参数的约束来看，单场慢卷暴胀模型中导出的张量谱指数相当小，即$|n_t|\lesssim 9.3\times 10^{-3}$，未来仅用CMB数据将很难测量，并且在95%置信水平下，导出的张量谱指数游程的绝对值不大于$2.1\times 10^{-4}$。
2018-06-05 astro-ph.CO
Cosmic GRB energy-redshift relation and Primordial flares as possible energy source for the central engine
考虑到观测到的伽马射线暴和太阳耀斑的相似性质以及宇宙环境中普遍存在的物理条件，下面的研究表明，触发伽玛射线暴的中心引擎最有可能和最有希望的能源可能是起源于早期宇宙星系间或星系团中的原始耀斑，即类似太阳耀斑的现象。由简单耀斑机制导出的能量-红移关系E = E_{0} {（1+z）}^3（其中E是释放的能量，z是伽玛暴的红移，E_{0}是一个常数，估计约为10^{52}尔格），通过与观测到的能量-红移关系的最小二乘拟合得到了证实。一些物理参数如长度尺度、磁场强度等，估计了γ暴的耀斑区。
2009-09-11 astro-ph.CO
Primordial black holes as dark matter and generators of cosmic structure
原始黑洞（PBH）可以提供暗物质，但各种约束条件将可能的质量窗口限制为$10^{16} - 10^{17}$ g，$10^{20} - 10^{24}$ g和$10 - 10^3M_{\odot}$。最后一种可能性特别令人感兴趣，因为最近LIGO探测到了黑洞合并。大于$10^3 M_{\odot}$的PBH可能具有重要的宇宙学后果，即使它们只具有暗物质密度的一小部分。特别是，它们可以通过“种子”效应单独产生宇宙学结构，或者通过“泊松”效应集体产生宇宙学结构，从而减轻与标准冷暗物质场景相关的一些问题。
2019-01-23 astro-ph.CO
Physics of the Cosmic Microwave Background and the Planck Mission
本讲座是宇宙微波背景的物理学概述。观察到的各向异性可以分为四个主要贡献：原始等离子体的温度和引力势的变化，其运动的多普勒效应，以及光子从原始等离子体到这里的途中通过不断变化的引力势积累的净红/蓝移。这些变化是由于原始扰动，可能是由非常早期宇宙中的量子涨落引起的。还介绍了正在进行的观测宇宙微波背景的普朗克卫星任务。
2010-12-23 astro-ph.CO
The effect of primordial non-Gaussianity on the skeleton of cosmic shear maps
我们探讨了偏离高斯原始密度波动的印记，通过宇宙学弱透镜映射的大尺度物质分布的骨架。我们计算了覆盖$\sim 35$ sq的模拟有效收敛映射的骨架长度。每个度，从一套宇宙学$n-$体运行与不同水平的本地原始非高斯提取。后者预计将改变相对于基准高斯场景的结构形成过程，从而在宇宙网上留下签名。我们发现，初始条件的改变始终修改的累积和差分骨架长度，虽然效果一般小于宇宙方差，并取决于平滑的地图之前的骨架计算。然而，这些偏差的定性形状与它们的原始对应物相当相似，这意味着骨架统计对初始条件保留了良好的记忆。我们进行了统计分析，以找出在什么样的置信水平的原始非高斯性可以约束的骨架测试的大小，我们所采用的宇宙剪切图。在68.3%置信水平下，我们发现原始非高斯性测量水平的误差为$Δf_\mathrm{NL}\sim 300$，而在90%置信水平下，误差为$Δf_\mathrm{NL}\sim 500$。虽然这些值本身与当前约束不具有竞争力，但比这里使用的那些更大的弱透镜映射将具有更小的场间方差，并且因此可能导致更严格的约束。粗略估计表明，在68.3%的置信水平下，全天空弱透镜巡天的$Δf_\mathrm{NL} \sim$为几十。
2011-06-14 astro-ph.CO
Cosmic reionization by primordial cosmic rays
在所谓的宇宙重组之后，膨胀的宇宙进入了一段黑暗时期，因为大部分物质处于中性状态。然而，大约10亿年后，星系间空间再次被电离。这个过程被称为宇宙再电离，需要一些机制的运作，但目前还没有很好的理解。在其他电离源中，第三星族星、迷你类星体和X射线发射微类星体被引用。在这篇文章中，我们提出，原始宇宙射线，在第一个微类星体喷流的终点加速，可能也有助于星系际空间的再电离。为此，我们量化的电离能力的宇宙射线（电子和质子）在原始星系际介质使用广泛的粒子级联模拟。我们确定，根据微类星体喷流中加速的电子与质子的比例，宇宙射线对原始星系际介质再电离的贡献应该与来自微类星体吸积盘的X射线一样多。如果原始磁场的量级是$10^{-17}$ G，正如某些模型所表明的那样，那么宇宙射线在电离第一批恒星诞生地以外的中性物质方面发挥了重要作用。
2014-09-22 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining cosmic polarization rotation and implications for primordial B-modes
宇宙学双极化（CB）是一种现象，由违反宇称的电动力学修正引起，当光子穿过真空时，光的线性偏振角发生变化。利用宇宙微波背景（CMB）偏振观测，可以使用许多不同的分析技术来限制这种效应。我们研究了两种不同的方法来约束方向相关的双折射，目前和未来的CMB实验，包括BICEP/Keck，西蒙斯天文台（SO），和LiteBIRD。具体来说，我们比较放置在各向异性CB从二次估计技术的$B$模式的功率谱的三个不同的实验的估计所得出的约束。来自估计的$B$模式功率谱的约束被发现是可比的BICEP/凯克和SO，但不是LiteBIRD由于其较大的天空覆盖范围从二次估计。这些预测的上限CB转换为原始磁场和光子和赝Nambu-Goldstone玻色子之间的耦合的约束。最后，我们表明，即使在CB的最佳约束，对于各自的实验，潜在的诱导$B$模式的功率可以作为一个显着的污染物在原始$B$模式的前瞻性测量。
2020-07-20 astro-ph.CO
Constraining Primordial Magnetic Fields with Future Cosmic Shear Surveys
在星系和星系团中观测到的天体物理磁场的起源仍然不清楚。一种可能性是，在早期宇宙中产生的原始磁场提供了种子，在结构形成期间通过压缩和湍流生长。在复合之前存在的宇宙学磁场会在标准暴胀功率谱的顶部产生大量的中小尺度物质聚集。在这项工作中，我们研究这种变化对一个特定的宇宙学观测，宇宙剪切的影响。我们采用半解析晕模型来描述物质的非线性成团，并将由原始磁场引起的质量变化馈入晕模型。我们发现，收敛功率谱，如预期的那样，大大增强在中/小的角度尺度，与确切的幅度的增强取决于大小和幂律指数的磁场功率谱。我们使用预测的统计误差为未来的宽场宇宙剪切调查，欧空局宇宙观任务\emph{Euclid}的模型，为了预测原始磁场的振幅作为光谱指数的函数的约束。我们发现，对于$n_B\sim -3$，振幅将被限制在$\sim 0.1$ nG水平，而对于$n_B\sim 3$，振幅将被限制在$\sim 10^{-7}$ nG水平。后者是在同一水平的下限来自二次发射的伽马射线源，这意味着高光谱指数\emph{Euclid}将肯定能够检测原始磁场，如果它们存在。目前的研究表明，如何大尺度结构调查可以用来了解天体物理磁场的起源和脱落的物理学的预重组宇宙的新光。（节略）
2012-09-27 astro-ph.CO
Imprints of primordial non-Gaussianity on the number counts of cosmic shear peaks
我们研究了具有不同双谱形状的原始非高斯性对宽场宇宙剪切图中信噪比峰计数的影响。两个宇宙学的贡献，这一特定的弱透镜统计，即机会投影的大尺度结构和真实的，集群大小的暗物质晕的发生，已建模半解析，从而可以很容易地引入非高斯初始条件的影响。我们进行了Fisher矩阵分析，考虑到峰计数的全协方差，以预测联合约束的水平上的原始非高斯性和物质功率谱的振幅，预计未来的宽视场成像调查。我们发现，正偏态非高斯性增加了宇宙剪切峰的数量，在高信噪比值下更是如此，其中信号主要由预期的大规模集群主导。对于原始双谱的局部形状，f_NL=10时的增量为~1，f_NL=100时的增量为~10，而不同的双谱形状一般给出较小的影响。为了将来对拟议的欧空局空间任务欧几里得模型进行调查，并通过避免能够区分星系团的弱透镜信号与大尺度结构的偶然投影的强烈假设，我们预测局部和等边模型在非高斯水平上的1-sigma误差为~30-40，而对于较少探索的折叠和正交双谱形状，约为100-200。
2011-01-21 astro-ph.CO
Chiral Imprint of a Cosmic Gauge Field on Primordial Gravitational Waves
具有各向同性应力能的宇宙学规范场将宇称破缺引入到引力波的行为中。我们表明，暴胀引力波的原始频谱开发一个首选的旋向，左或右圆极化，这取决于丰度和耦合的规范场在辐射时代。适度丰富的规范场将导致宇宙微波背景温度和极化模式的宇称违反相关性，这些都可以通过当前和未来的实验检测到。
2014-12-18 astro-ph.CO gr-qc
Investigating Primordial Black Hole Accretion through Cosmic Optical Depth
本工作使用Bondi-Hoyle吸积模型研究原初黑洞（PBH）的质量增长，基于Planck 2018 CMB光学深度上限推导出严格的PBH丰度限制，并发现考虑质量演化可将限制加强一个数量级，同时PBH吸积对21-cm亮度温度产生可观测影响。
2025-07-13 astro-ph.CO
Approximate Likelihood Approaches for Detecting the Influence of Primordial Gravitational Waves in Cosmic Microwave Background Polarization
下一代宇宙微波背景（CMB）实验的主要目标之一是探测原初B模信号。第四阶段实验的计划正在进行中，预计仪器噪声小到足以使透镜效应和前景成为从偏振图估计张量标量比$r$的主要不确定性来源。这使得脱透镜成为未来CMB偏振科学的关键部分。在本文中，我们提出了一种估计张量标量比$r$从CMB偏振观测的似然方法，它结合了一个完整的规模的二次去透镜技术的易处理的似然方法的好处。该方法是一种像素空间，二次去透镜B模式的全阶似然分析，并且它基本上通过考虑所有阶透镜和像素空间异常来建立在二次去透镜器上。它的易处理性依赖于一个重要的分解的像素空间的偏振观测的协方差矩阵，它允许一个计算的完整的高斯近似似然配置文件，作为一个功能的$r$，在一个单一的似然评估相同的计算成本。
2017-08-31 astro-ph.CO
Testing small-scale modifications in the primordial power spectrum with Subaru HSC cosmic shear, primary CMB and CMB lensing
本文结合HSC宇宙切变、Planck CMB和ACT DR6 CMB透镜数据，检验多种小尺度PPS修改模型，发现数据仍与标准幂律PPS一致，表明$S_8$张力难以通过修改PPS在$\Lambda$CDM框架内解决。
2025-03-26 astro-ph.CO
Can primordial parity violation explain the observed cosmic birefringence?
最近，在宇宙微波背景辐射（CMB）偏振数据中发现了$E$模和$B$模偏振之间的互相关，这可以用旋转角为$β\approx 0.3$ deg的宇宙双折射很好地解释。我们仔细研究了用原初手征引力波（CGW）来解释观测到的$EB$关联的可能性。我们发现CGW方案不起作用，因为$BB$自相关的过度产生远远超过SPTPol和POLARBEAR所观察到的。
2022-08-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Simulations and observational tests of primordial magnetic fields from Cosmic Microwave Background constraints
本文首次基于引力场对宇宙学扰动的影响，在宇宙微波背景观测的约束下，对原始磁场进行了宇宙学模拟。我们用{ \enzo }代码演化了不同的原始磁场模型，并比较了它们在星系团、细丝和空洞中的可观测特征（和相对差异）。来自星系团的同步辐射功率和法拉第旋转测量的差异通常太小而无法检测到，而存在于灯丝中的差异将通过平方公里阵列的更高灵敏度来检测。然而，一些统计的全天分析，如星系和漫射同步辐射功率之间的互相关，法拉第旋转结构函数的背景射电星系，或超高能宇宙射线的到达方向的分析，已经可以用来约束这些原始场模型。
2020-11-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Large Scale Cosmic Perturbation from Evaporation of Primordial Black Holes
我们提出了一种新的机制，产生宇宙扰动的原始黑洞蒸发。由于暴胀过程中的量子涨落，如果光标量场的质量由真空期望值给出，则场的质量是涨落的。质量的涨落导致原始黑洞蒸发时间的变化。因此，假如太初黑洞在蒸发时支配着宇宙，那么就会产生太初宇宙扰动。我们发现，在这种情况下产生的大尺度曲率扰动的振幅可以与观测值相一致。有趣的是，我们的机制工作，即使所有负责膨胀和宇宙微扰的产生的领域是从可见光部门解耦，除了引力相互作用。运行的光谱指数的含义也进行了讨论。
2013-12-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
New reaction rates for improved primordial D/H calculation and the cosmic evolution of deuterium
原初核合成（BBN）是大爆炸模型的三个强有力的历史证据之一。标准BBN现在是一个无参数的理论，因为宇宙的重子密度已经从宇宙微波背景（CMB）辐射的各向异性观测中以前所未有的精度推导出来。4 He、D、3 He和7 Li的原始丰度与原始核合成计算结果吻合较好。然而，7 Li的计算丰度是显着高于从光谱观测推导出的，仍然是一个悬而未决的问题。此外，最近的氘观测大大降低了D/H的不确定性，达到1.6%。它需要与BBN预测相匹配，BBN预测的精度现在受到热核反应速率不确定性的限制。这是特别重要的，因为许多尝试调和李观察与模型导致增加D预测。在这里，我们重新评估D（p，g）3 He，D（d，n）3 He和D（d，p）3 H反应速率，支配氘破坏，纳入新的实验数据，并仔细考虑系统的不确定性。与以前的评估相反，我们使用理论从头算模型的能量依赖性的S-因子。结果，这些速率在BBN温度下增加，导致D/H =（2.45 $\pm0.10)\times10^{-5}$（2 $σ$））的减小值，与观测结果一致。
2015-11-12 astro-ph.CO
S-Z power spectrum produced by primordial magnetic fields
宇宙极早期产生的原始磁场是星系团中观测到的磁场的起源的候选者之一。复合后，洛伦兹力作用于剩余的离子和电子，产生重子的密度涨落。因此，这些起伏诱导了暗晕的早期形成，暗晕的形成导致了宇宙微波背景辐射中的Sunyaev-Zel'dovich（S-Z）效应。由于原始磁场的这种额外的S-Z效应放大了小尺度上宇宙微波温度各向异性的角功率谱。这种放大依赖于原始磁场谱的同动幅度和幂律指数。通过与小尺度CMB观测结果的比较，我们得到了原始磁场的约束条件，即，当n=-2.9时，B < 2.0 nGauss;当n=-2.6时，B < 1.0 nGauss，其中B是h^-1 Mpc时磁场的同向振幅，n是幂律指数。未来的S-Z测量有可能给出比在复合时期由磁场引起的宇宙微波背景的温度各向异性和极化更严格的约束。
2011-01-28 astro-ph.CO
Primordial Magnetic Field Limits from Cosmic Microwave Background Bispectrum of Magnetic Passive Scalar Modes
原始磁场导致非高斯信号的宇宙微波背景（CMB），即使在最低阶，磁应力和温度各向异性，它们诱导依赖于二次磁场。相比之下，宇宙微波背景辐射的非高斯性是由暴胀标量扰动引起的，它只作为高阶效应出现。除了补偿标量模式，随机原生磁场也产生标量各向异性应力，保持未补偿，直到中微子去耦。这就产生了一种类似绝热的标量扰动模式，此后被动地演变（称为被动模式）。我们计算CMB约化双谱（$b_{l_{_1}l_{_2}l_{_3}}$）引起的被动模式，通过萨克斯-沃尔夫效应，在大角度尺度上的来源。对于任何配置的双谱，采取部分总和模式耦合项，我们发现一个典型的值$l_1(l_1+1)l_3(l_3+1) b_{l_{_1}l_{_2}l_{_3}} \sim 6-9 \times 10^{-16}$，磁场的$B_0 \sim 3$ nG，假设一个几乎标度不变的磁谱。我们还评估，在充分的，双谱的压缩共线配置在所有角模式耦合项，并找到$l_1(l_1+1)l_3(l_3+1) b_{l_{_1}l_{_2}l_{_3}} \approx -1.4 \times 10^{-16}$。这些值比先前计算的磁补偿标量模式CMB双谱大$\sim 10^6$倍以上。从WMAP 7数据的双谱的观测限制，使我们能够设置上限的$B_0 \sim 2$ nG的宇宙磁场的原始起源的现值。这比基于补偿模式双谱的$B_0$的早期限制严格…
2010-09-14 astro-ph.CO
Primordial flares, flux tubes, MHD waves in the early universe and genesis of cosmic gamma ray bursts
本文指出，伽马射线暴的能量来源类似于触发太阳和恒星瞬态活动现象的能量来源，如耀斑、通量管中的等离子体加速流以及磁流体波的能量耗散和粒子加速。我们从现象学上详细研究了下列可能触发伽马射线暴的能量源：（i）宇宙原始耀斑，可能是星系间或星系团区域内类似太阳耀斑的现象，（ii）可能由原始磁通量的对流坍缩形成的原始磁通量管（iii）起源于银河系或星系团的大尺度磁场扰动产生的MHD波的非线性相互作用和耗散。我们详细研究了上述每一种现象，并考虑到这些过程是否是伽马射线暴的能量来源。考虑到观测结果和宇宙环境中普遍存在的物理条件的相似性，以下研究表明，最有可能产生伽马射线暴的一种有希望的能源可能是原始耀斑。
2009-09-11 astro-ph.CO astro-ph.SR
CMB constraints on primordial black hole dark matter
我们重新审视宇宙微波背景辐射（CMB）对原始黑洞暗物质的约束。来自COBE/FIRAS的光谱失真限制不施加相关约束。Planck CMB各向异性功率谱表明具有$m_{BH}\gtrsim 5~M_{\odot}$的原初黑洞是不受欢迎的。然而，由于对黑洞吸积过程的处理，这容易受到相当大的不确定性的影响。这些约束条件弱于那些在早期文献中引用的相同的观测量。
2017-04-15 astro-ph.CO
Impact of reionization history on constraining primordial gravitational waves in future all-sky cosmic microwave background experiments
本文研究了再电离历史不确定性对全天CMB偏振实验限制原初引力波的影响，发现利用大尺度E模功率谱可排除导致偏差的再电离场景，从而确保PGW限制的稳健性。
2024-12-25 astro-ph.CO
Dark matter around primordial black hole at the radiation-dominated stage
暗物质粒子在原始黑洞附近的积累始于辐射主导的宇宙学阶段，并产生了中心密度尖峰。尖峰可能是由于暗物质湮灭而产生的明亮伽马射线源。给出了沉浸在宇宙学背景中的原初黑洞度规中粒子运动方程的自洽推导。通过数值解这个方程，我们发现中心的暗物质密度分布。与以前的计算相比，密度增长在轮廓的中心部分被抑制。
2019-10-03 astro-ph.CO
Astroparticle Constraints from Cosmic Reionization and Primordial Galaxy Formation
我们推导出不同的暗物质替代冷暗物质（CDM）的方案中的天体粒子约束：热遗迹暖暗物质，WDM;模糊暗物质，$ψ$ DM;自相互作用暗物质，SIDM;无菌中微子暗物质，$ν$ DM。我们的框架是基于更新的确定的高红移紫外光光度函数的原始星系的红移$z\sim 10$，在上述DM方案的数值模拟红移依赖的晕质量函数，和强大的约束宇宙的再电离历史，从最近的天体物理和宇宙学数据集。首先，我们建立了一个宇宙再电离的经验模型，其特征在于由两个参数，即逃逸分数$f_{\rm esc}$的电离光子从原始星系，和极限UV幅度$M_{\rm UV}^{\rm lim}$下，外推的UV光度函数急剧增加。其次，我们执行UV光度函数和晕质量函数的标准丰度匹配，获得UV光度和晕质量之间的关系，其形状取决于每个DM场景特定的天体粒子数量$X$（例如，WDM粒子质量）;我们利用这样的关系，在分析中引入了一个限制，从原始星系形成，在阈值晕质量方面，超过原始星系可以有效地形成恒星。第三，我们实现了顺序更新的Bayesian MCMC技术，对三个参数$f_{\rm esc}$、$M_{\rm UV}^{\rm lim}$、$X$进行联合推断，并比较不同DM场景对再电离历史的结果。最后，我们强调了我们的天体粒子估计的相关性，在预测的行为的高红移紫外光度函数在微弱的，但未探索的幅度，可能会测试的詹姆斯韦伯太空望远镜的出现。
2022-09-12 astro-ph.CO
Primordial Magnetic Fields at Cosmic Dawn: 21-cm Forecasts with HERA and SKA
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；New York University（纽约大学）
本文通过扩展zeus21框架，研究原初磁场对早期结构形成和21厘米信号的影响，预测HERA和SKA的探测能力，结合CMB先验信息提供互补的宇宙学约束。
2026-05-06 astro-ph.CO
The presence of Primordial Gravitational Waves in the Cosmic Microwave Background
广义相对论肯定任何场都是引力场的源，因此，应该肯定原初引力波是由宇宙微波背景（CMB）的能量产生的。本文证明了无量纲振幅$\sim 10^{-5}$和大波长$\sim 10$兆秒差距的引力波使CMB辐射的温度移动约$10^{5}$的一部分。
2012-05-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Preheating of the Universe by cosmic rays from primordial supernovae at the beginning of cosmic reionization
来自宇宙再电离期的21厘米信号可以揭示z~30-10原始星系际介质（IGM）的加热历史。有人认为，来自第一个吸积黑洞的X射线可以在这些早期时期显著加热宇宙。在这里，我们提出了另一个IGM加热机制与第一批恒星。从先前的工作中得知，终结大质量第三星族恒星生命的强大超新星（SNe）的残余物可以很容易地从它们的宿主暗物质微晕中扩展到周围的IGM中，这得益于来自祖星的紫外线辐射对晕气体的光蒸发。我们认为，在这样的残余物的演化过程中，SN动能的一个显着的部分可以投入到低能量（E<30 MeV）的宇宙射线，最终将逃逸到IGM。这些次相对论性的宇宙射线可以在宇宙中传播，并在与第一批星系和类星体相关的更强大的再电离/加热机制发挥作用之前，将IGM加热约10-100 K。因此，未来的21厘米观测可以限制第一颗超新星的能量，并提供有关原始IGM中磁场的信息。
2015-09-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Primordial cosmic fluctuations for variable gravity
原始宇宙涨落的可观测性不需要几何视界$H^{-1}$，它被涨落的波长暂时超过。即使所有相关波长都保持小于$H^{-1}$，原始信息也可以被保护以防止随后的热冲刷。这是证明制定方程的形式，这是明显不变的共形场变换下的度规的宇宙波动。除了场方程之外，这也适用于关联函数的定义方程，如量子有效作用量的二阶函数导数的逆所表示的。一个可观测的几乎尺度不变的光谱不需要一个扩展的几何。对于可变的普朗克质量，它甚至可以出现在平坦的闵可夫斯基空间中。
2015-12-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The cosmic coincidences of primordial-black-hole dark matter
如果原始黑洞（PBH）贡献了暗物质（DM）密度的10%以上，那么它们今天的能量密度与重子的数量级相同。这样的宇宙巧合可能暗示了PBH的形成场景和宇宙的重子不对称性的共同起源。在单场暴胀模型中，暴胀子的滚动速率从慢滚动到（几乎）超低滚动阶段的急剧转变可以触发重子生成，从而产生PBH形成的大曲率扰动。我们表明，重子生成的要求驱动PBH贡献DM，随着推断PBH质量范围，由此产生的随机引力波背景频率窗口，以及相关的宇宙微波背景张量-标量比振幅，到潜在的可观察的制度。
2022-01-27 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on the cosmic string loop collapse fraction from Primordial Black Holes
宇宙弦环的一小部分$f$可以坍缩形成原始黑洞（PBH）。因此，对PBH丰度的约束可用于约束$f$。我们更新这些计算，考虑到PBH扩展质量函数，并找到$f < 10^{-31} (G μ/ c^2)^{-3/2}$。这比以前的约束严格了大约两个数量级。对PBH丰度的更严格限制的改进部分地被宇宙弦环形成率的理论计算的改进所抵消。
2020-06-15 astro-ph.CO hep-ph
Limits on primordial black holes from $μ$ distortions in cosmic microwave background
如果原始黑洞（PBH）直接形成于早期宇宙的不均匀性，那么质量范围$10^5 -10^{12}M_{\odot}$中的数量受到宇宙微波背景（CMB）中$μ$扭曲上限的严重限制。这是因为这些尺度上的不均匀性将被红移区间$5\times 10^4\lesssim z\lesssim2\times 10^6$中的Silk阻尼所消散。如果给定质量尺度上的原始涨落具有高斯分布，并且PBH形成于高$σ$尾部，就像在最简单的场景中一样，那么$μ$约束排除了在这个质量范围内的PBH发挥任何有趣的宇宙学作用。只有当涨落是高度非高斯的，或者是通过某种与原始涨落无关的机制形成的，才能排除这个结论。
2018-02-24 astro-ph.CO gr-qc
Cosmic Microwave Background Trispectrum and Primordial Magnetic Field Limits
原始磁场在宇宙微波背景辐射（CMB）中会产生非高斯信号，这是因为磁场应力和它们引起的温度各向异性与磁场成二次关系。我们计算一个新的措施，磁非高斯，CMB三谱，在大角度尺度上，通过萨克斯-沃尔夫效应的来源。由磁能密度和磁标量各向异性应力引起的三谱的典型幅值分别约为10^{-29}和10^{-19}的几倍。从WMAP数据的CMB非高斯性的观测限制，使我们能够保守地设置上限的nG，并可能sub-nG，对原始宇宙磁场的现值。这代表了迄今为止对原始磁场强度的最严格限制，在Mpc尺度上，并且优于CMB双谱和CMB功率谱中所有模式的限制。因此，CMB三谱是一种新的、更灵敏的大尺度原始磁场探测器。
2012-06-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Black Holes Formation Beyond the Standard Cosmic QCD Transition
Institute of Nuclear and Particle Physics, Technical University Dresden（德累斯顿工业大学核与粒子物理研究所）；Institute of Theoretical Physics, University of Wroclaw（弗罗茨瓦夫大学理论物理研究所）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心）；Center for Advanced Systems Understanding (CASUS)（高级系统理解中心）
本文探讨了原初黑洞在宇宙黑暗时代和暗物质候选中的作用，分析了QCD相变对黑洞形成的影响，并研究了超出标准模型的物理对宇宙方程状态和黑洞形成概率分布的影响。
2026-04-14 astro-ph.CO hep-ph
First observational constraints on tensor non-Gaussianity sourced by primordial magnetic fields from cosmic microwave background
原始磁场在张量扰动中产生了大的压缩型非高斯性，从而在宇宙微波背景中产生了非高斯的温度起伏。我们第一次得到这样一个张量的非高斯观测约束从观测到的CMB地图。分析WMAP 7年资料的温度图，我们发现这种张量非高斯性与零是一致的。这给出了在$1 ~ {\rm Mpc}$上平滑的PMF强度的上限，即在$95%$ C. L.处的$B_{1 ~ \rm Mpc} < 3.1 ~{\rm nG}$。
2014-11-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observable Primordial Gravitational Waves from Cosmic Inflation
本文回顾了暴胀产生原初引力波随机背景的机制，探讨了暴胀后刚性期对引力波的增强作用使其达到可观测水平，并在混合暴胀与Palatini引力模型中展示了具体实例。
2023-08-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Revisiting constraints on primordial magnetic fields from spectral distortions of cosmic microwave background
本文采用重联驱动的湍流衰变模型，研究非线性效应对CMB谱畸变的影响，排除了短相干长度磁场，并发现结果受磁螺旋度分数影响。
2025-04-23 astro-ph.CO hep-ph
Is Lensing Amplitude Anomaly in the Cosmic Microwave Background the Evidence of Extremely Low Frequency Primordial Gravitational Wave?
本文提出极低频原初引力波与大尺度结构耦合会增强 CMB 弱透镜平滑效应，从而解释 Planck 观测到的透镜振幅异常。
2024-06-23 astro-ph.CO astro-ph.HE
Standard Clock in Primordial Density Perturbations and Cosmic Microwave Background
原始时代的标准钟在原始扰动中留下了一种特殊类型的特征，可以用来直接测量原始宇宙作为时间a（t）函数的标度因子，从而区分暴胀和替代。我们已经开始使用标准时钟的关键预测在普朗克2013年数据中寻找这样的信号。在这封信中，我们总结了标准钟的关键预测，并在普朗克2013数据中提出了一个有趣的候选例子。受此候选人的启发，我们构建和计算完整的标准时钟模型，并使用更完整的预测与数据进行更广泛的比较。虽然这个候选者在统计上还不显著，但我们用它来说明标准钟是如何出现在宇宙微波背景中的，以及它们如何通过未来的数据得到进一步的检验。我们也用它来激励更详细的理论模型的构建。
2014-08-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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
Induced gravitational waves, metastable cosmic strings and primordial black holes in GUTs
本文研究翻转SU(5)混合暴胀模型中亚稳态宇宙弦与水滴相变产生的两类引力波，其联合频谱符合PTA观测，并预言了质量约10^29克、可由引力透镜实验检验的原生黑洞。
2024-12-31 astro-ph.CO hep-ph
Improved constraint on the primordial gravitational-wave density using recent cosmological data and its impact on cosmic string models
在一系列广泛的模型中，人们都预期在早期宇宙中发生的过程会产生原始的随机引力波背景。观察这一背景将为宇宙的进化历史打开一扇独特的窗户。像宇宙微波背景（CMB）或重子声学振荡（BAO）这样的探测器可以用来设定频率高于$10^{-15}$ Hz的随机引力波背景能量密度$Ω_{GW}$的上限。我们进行了一个配置文件的可能性分析的普朗克CMB温度各向异性和引力透镜数据结合WMAP低$\ell$偏振，BAO，南极望远镜和阿塔卡马宇宙学望远镜的数据。我们发现，$Ω_{GW}h_{0}^{2} < 3.8 \times 10^{-6}$在95\%的置信水平绝热初始条件，提高了以前的限制的一个因素2.3。假设原初引力波是由宇宙弦网络产生的，我们导出了宇宙弦参数空间的不相容极限。如果环的大小是由引力反作用决定的，那么大于$\sim 4 \times 10^{-9}$的弦张力值将被排除在重联概率$10^{-3}$之外。
2015-01-11 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black holes from a cosmic phase transition: The collapse of Fermi-balls
提出了一种基于一级相变（FOPT）的原初黑洞（PBH）形成机制。如果一个费米子在真真空中获得了巨大的质量，那么相应的粒子就会被困在假真空中，因为它们没有足够的能量穿透气泡壁。在FOPT之后，费米子被压缩到假真空残余中，形成称为费米球的非拓扑孤子，然后由于Yukawa吸引力而坍缩为PBH。我们推导出PBH的质量和丰度，表明对于一个$\mathcal{O}({\rm GeV})$ FOPT的PBH可能是$\sim10^{17}$ g和解释所有的暗物质。如果FOPT发生在更高的规模，PBH通常是过度生产和额外的稀释机制是必要的，以满足当前的限制。
2021-11-21 astro-ph.CO hep-ph
Evolution of the Primordial Axial Charge across Cosmic Times
本文研究了10 MeV - 100 GeV电子-光子等离子体中轴向电荷的碰撞衰变。我们证明了轴向电荷的衰减率是精细结构常数$Γ_{\rm flip}\propto αm_{e}^{2}/T$的一阶，因此数量级大于已经使用了几十年的天真的估计。这种违反直觉的结果是通过环境效应在高温下正则化的红外发散产生的。轴电荷的衰变在稀薄成因和宇宙磁成因问题中起着重要作用。
2021-01-12 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Study of primordial non-Gaussianity $f_{\mathrm{NL}}$ and $g_{\mathrm{NL}}$ with the cross-correlations between the scalar-induced gravitational waves and the cosmic microwave background
China Agricultural University（中国农业大学）；Hangzhou Normal University（杭州师范大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；SOKENDAI（综合研究大学院大学）；KEK（高能加速器研究机构）；The University of Tokyo（东京大学）
本文研究了标量诱导引力波与宇宙微波背景的交叉相关性，以探测原初非高斯性 $f_{\mathrm{NL}}$ 和 $g_{\mathrm{NL}}$。
2025-11-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
BIRTH of the COSMOS Field: Primordial and Evolved Density Reconstructions During Cosmic High Noon
这项工作提出了第一个全面的研究结构形成的高峰时期的宇宙恒星形成的$1.4\leq z \leq 3.6$在COSMOS领域，包括最大规模的高红移星系原星系团在那个时代。我们应用扩展的COSMIC BIRTH算法来解释拉格朗日初始宇宙时间的多示踪剂和多调查贝叶斯分析。结合五个不同光谱红移巡天的数据（zCOSMOS-deep，VUDS，MOSDEF，ZFIRE，and FMOS-COSMOS），我们证明了相应的无偏原始密度场是可以推断的，如果从父测光星表中进行适当的测量完整性计算，并考虑光锥上的非线性和非局部演化的精确处理，包括（i）引力物质位移，（ii）特殊速度，（iii）星系偏差。重建揭示了对COSMOS场中已知原星系团的整体看法，以及宇宙网向低红移方向的增长。推断遥远的暗物质密度场与其他探测器同时进行，如星系际介质的层析重建，将探索气体和暗物质的相互作用，非常适合在即将到来的深调查中研究高红移的结构形成。
2020-10-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Primordial Black Holes from Cosmic Domain Walls
我们研究了球对称畴壁泡坍缩过程中原初黑洞的形成，这些畴壁泡在暴胀过程中通过量子隧穿自发成核。由于畴壁的张力随时间变化，畴壁在短时间内成核，PBH的质量函数一般具有尖峰结构。与多环芳烃从过密区域产生的模型相比，我们的模型避免了多环芳烃产生机制的不确定性。质量在$10^{20}\mathrm{g}$附近的畴壁黑洞可能构成所有的暗物质，质量在$10^{34}\mathrm{g}$附近的畴壁黑洞可以解释LIGO探测到的双黑洞的合并事件。
2019-08-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Perturbative Resonance in WIMP paradigm and its Cosmological Implications on Cosmic Reheating and Primordial Gravitational Wave Detection
在WIMP范式下研究了暗物质密度微扰和度规微扰的协同演化。而不是采用传统的假设，DM开始在热平衡，我们提出了一个简单的阶段DM生产的WIMP范式，并扩展我们的分析到这个阶段。由于不受热平衡包络的限制，在DM产生阶段，DM密度微扰与度规微扰标量模之间发生了放大的微扰共振，从而抑制了度规微扰的张量标量比。通过指定的宇宙背景与一个典型的实现宇宙再加热，我们建立了DM粒子质量$m_χ$和张量标量比$r$的WIMP范式，其中还包含两个再加热参数，再加热温度$T_{R_f}$和耗散常数$Γ_0$之间的关系。值得注意的是，对于WIMP候选者和宇宙再加热的相当大的参数区域，与通过假设DM开始于热平衡而获得的传统期望相比，该关系预测了更小的$r$值。一旦在未来的宇宙微波背景下原初引力波观测中测量到$r$的抑制，原则上可以用这个关系来约束$m_χ$、$T_{R_f}$和$Γ_0$。
2022-11-21 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Black Hole and Gravitational Wave by Peaked Cosmic Perturbations from Axion Curvaton
The University of Chicago（芝加哥大学）；The University of Tokyo（东京大学）；Nankai University（南开大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
本文证明轴子场通过暴胀动力学产生中间波数尖峰扰动，经曲率场机制生成引力波与原初黑洞，其谱呈三角形，可解释全部暗物质，并提供多信使检验。
2026-10-02 astro-ph.CO hep-ph
