Was Entropy Conserved between BBN and Recombination?
我们测试大爆炸核合成和重组之间的熵守恒的假设，考虑一个大质量的粒子，衰变成光子和其他相对论物种的混合物。我们采用普朗克温度和偏振各向异性，COBE/FIRAS光谱失真的界限，和观察到的原始氘丰度约束这些衰变的情况。如果在$56\%$和$71\%$之间，衰变粒子的能量被转移到光子，那么复合时的$N_{\mathrm{eff}}$被最小程度地改变，并且仅普朗克数据就允许显著的熵注入。如果光子是通过衰变注入的，则光谱畸变边界的增加将粒子的衰变率限制为$95\%$置信水平（C.L.）下的$Γ_Y > 1.91\times10^{-6} \text{s}^{-1}$。我们发现，对衰变粒子的能量密度的约束显着增强的原始氘丰度的界限，允许粒子贡献最多$2.35\%$（$95\%$ C.L.）宇宙的能量密度。
2023-01-30 astro-ph.CO
Constraining decaying dark matter models with gravitational lensing and cosmic voids
本研究针对暗物质衰变参数空间缺乏约束的问题，改进了暗物质衰变模拟方法，结合宇宙空洞演化与弱引力透镜信号分析，指出未来弱引力透镜巡天可成为探测暗物质唯象参数的新手段。
2025-07-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Decaying Dark Matter: Simulations and Weak-Lensing Forecast
尽管有证据表明暗物质（DM）存在于非常高和低的红移中，但适度的DM粒子衰变仍然是一个有效的可能性。这包括两种模型，一种是寿命很长但不稳定的粒子，另一种是混合的情况，只有一小部分暗物质被允许衰变。在本文中，我们研究如何DM粒子衰变成辐射影响非线性结构的形成。我们看看功率谱和它的红移演变，不同的衰变寿命（$τ$）和衰变的总暗物质（$f$）的分数，我们提出了一个拟合函数，达到低于$k\sim10$ h/Mpc的次百分比精度。在此基础上，我们进行了预测分析的欧几里德弱透镜（WL）调查，包括大质量中微子和重子反馈参数。我们发现，单独使用WL观测，对于所有DM都不稳定的情况，可以排除衰变寿命小于$τ=75$ Gyr（CL为95%）的可能性。如果将WL数据与普朗克卫星的CMB先验数据相结合，则该约束改进为$τ=182$ Gyr，如果我们进一步假设重子反馈完全受到即将到来的Sunyaev-Zeldovich或X射线数据的约束，则改进为$τ=275$ Gyr。后者显示了3.2的改进系数相比，仅从资本市场管理局数据的限制。对于$τ\sim 30$ Gyr或更低的暗物质的强烈衰变子成分的情况，对于相同的三种情况，可以排除$f>0.49$、$f>0.21$和$f>0.13$（在95% CL下）的衰变占总分数。我们的结论是，即将到来的第四阶段WL调查将使我们能够显着改善目前的限制稳定的暗物质部门。
2021-09-08 astro-ph.CO
Decaying dark matter, the $H_0$ tension, and the lithium problem
人们早就知道，如果一部分$χ$型的暗物质粒子是通过重的、相对长寿命的状态（即$X \to χ+ γ$）的衰变与光子$γ$非热结合产生的，那么哈勃常数$H_0$的观测值和推断值之间尖锐的张力就可以得到缓解。最近提出，如果$M= 4$ MeV和$m = 0.04$ keV，则该模型也可以解决长期存在的锂问题，其中$M$和$m$分别是$X$和$χ$的质量。我们用实验来对抗这个提议，并证明冷的暗物质在重组之前就已经衰变，这并不能解决$H_0$问题。此外，我们表明，最好的情况下，用于减轻$H_0$紧张局势的背景下，冷暗物质衰变前的重组时出现的粒子衰变完全进入暗辐射，而留下完全未修改的轻元素的生产。为此，我们计算的一般功能形式描述的数量等效轻中微子物种$ΔN_{eff}$进行的$χ$。我们表明，要解决$H_0$张力在$1σ$水平的$m$需要55%的校正，所需的$ΔN_{eff}$被排除在95% CL普朗克数据。我们主张一个更复杂的动态暗物质模型，以放松$H_0$紧张。
2020-12-31 astro-ph.CO hep-ph
Linear cosmological constraints on 2-body decaying dark matter scenarios and the $S_8$ tension
“$S_8$张力”是宇宙微波背景辐射（CMB）和弱引力透镜决定物质波动幅度之间的长期差异，参数化为$S_8\equivσ_8(Ω_m/0.3)^{0.5}$，其中$σ_8$是8 $h^{-1}$ Mpc尺度上物质波动的均方根，$Ω_m$是总物质丰度。最近的研究表明，暗物质（DM）衰变为无质量（暗辐射）和大质量（热DM）物质，其寿命为$Γ^{-1} \simeq 55~(\varepsilon/0.007)^{1.4}$ Gyrs -其中$\varepsilon$代表转移到无质量成分的质能分数-可以缓解紧张局势。由于一个快速和准确的流体近似方案的温暖的物种，我们进行了全面的研究，这2体衰变DM的情况下，详细讨论其动力学及其对CMB和线性物质功率谱的影响。然后，我们调查的影响“$S_8$张力”对一些变化的分析：不同的$S_8$先验，普朗克数据中的透镜信息的边缘化，贸易普朗克高$-\ell$偏振数据的SPTPol和ACTPol调查，并列入最近的结果从Xenon 1 T合作。我们的结论是，衰减DM的偏好，明显只有当$S_8$值从弱透镜数据确定的分析，并没有明显降低任何宇宙学数据集考虑的拟合，该模型可以潜在地解释异常电子反冲过剩的Xenon 1 T合作报告。此外，我们明确表明，虽然目前的CMB数据本身不够敏感，无法区分标准CDM和衰减DM，下一代CMB观测（CMB-S4）可以明确地检测到它的…
2022-01-03 astro-ph.CO hep-ph
Probing the two-body decaying dark matter scenario with weak lensing and the cosmic microwave background
本文通过KiDS-1000弱透镜与Planck CMB数据，首次对双体衰变暗物质模型进行非线性分析，给出更强约束，并将S8张力从约3σ降至2σ，表明该模型可缓解但未解决该张力。
2024-04-17 astro-ph.CO
Improved CMB anisotropy constraints on primordial magnetic fields from the post-recombination ionization history
我们研究了复合前产生的原始磁场（PMF）随机背景对宇宙电离历史和宇宙微波背景辐射（CMB）的影响。复合前PMF在复合和再电离过程中通过衰减的MHD湍流和双极扩散耗散。这改变了局部物质和电子的温度，从而影响电离历史和汤姆逊可见度函数。我们使用这种效果来约束由幂律型谱描述的PMF，将我们以前的研究（基于尺度不变谱）扩展到任意谱指数。我们推导出了由于双极扩散和MHD衰减湍流的单独作用以及它们的组合作用而产生的PMF积分振幅的上界。我们发现，双极扩散是相关的$n_{\rm B}>0$，而$n_{\rm B}<0$ MHD湍流是更重要的。在具有锐截止的保偏光纤的积分振幅上的谱指数上边缘化的界限是$\sqrt{\langle B^2 \rangle}<0.83$ nG。我们讨论的阻尼机制和与以前的界限的比较的假设的定量相关性。
2019-02-27 astro-ph.CO
A Small-Scale Modification to the Lensing Kernel
标准宇宙学程序如CAMB和CLASS对宇宙微波背景透镜功率的计算通常把末次散射表面看作无限薄的屏幕。然而，由于丝绸阻尼效应，CMB各向异性在小于扩散长度的尺度上被平滑，携带小尺度密度分布信息的光子来自比标准复合时间稍早的时间。占主导地位的影响是尺度依赖的平均红移与重组过程中的波动。我们发现，在$k = 0.01 {\rm \ Mpc^{-1}}$的波动来自一个特征的红移$z \approx 1090$，而在$k = 0.3 {\rm \ Mpc^{-1}}$的波动来自一个特征的红移$z \approx 1130$。然后，我们估计由于这种效果的透镜内核和相关的功率谱的校正。我们的结论是，忽略它会导致偏离真实值的透镜内核在半个百分点的水平在小CMB尺度。对于全天无噪声的实验，这对应于小尺度上观测到的温度功率谱（$ 2500 \lesssim l \lesssim 4000$）中的$\sim 0.1 σ$偏移。
2018-01-25 astro-ph.CO
Scrutinizing Early Dark Energy models through CMB lensing
我们研究早期的暗能量模型的透镜异常的背景下，考虑两个不同的宇宙微波背景（CMB）数据集：一个完整的普朗克，第二个主要基于SPTPol和普朗克温度（$l<1000$）。我们对比了允许唯象透镜振幅（$\Al$）与1不同的影响。我们发现，早期的暗能量的部分，而不是立即受到透镜异常，可以引起轻微的偏差，通过与参数$H_0$和$S_8$的相关性。{We扩展分析也通过边缘化牛顿透镜势，找到一个$\gtrsim 1σ$偏差，当允许一个幅度重新缩放和规模依赖。通过对理论透镜势的重新标度和CMB谱的声学平滑进行建模，我们发现只有在中等水平上，才能通过修改透镜信号本身来解决异常，并且在$\sim 2σ$意义上的额外$\Al \sim 1.1$应该通过预重组物理来解决。最后，我们还评论了透镜异常在一个非平坦（$Ω_{\rm k} \neq 0$）的情况下，发现宇宙的后期平坦性是强大的，不相关的额外的平滑在CMB光谱。
2022-12-18 astro-ph.CO hep-ph
Late-time decaying dark matter: constraints and implications for the $H_0$-tension
我们使用最新的低红移探测器约束和更新衰变暗物质模型与温暖的大质量子粒子的寿命的界限。我们利用Ia型超新星，重子声学振荡和引力透镜类星体的时间延迟测量。这些数据集得到了从宇宙微波背景获得的早期宇宙先验的补充。对于相对论性子粒子的最大允许分数，在$95\%$ C. L.处发现更新的寿命界限为$τ> 9\, \rm{Gyr}$和$τ>11\,\rm{Gyr}$，对于两体和多体衰变的情况下，分别。我们还评论最近的建议，目前的两体衰变暗物质模型可以提供解决方案的$H_0$紧张，对比标准的$Λ$ CDM模型。我们推断，目前的暗物质衰变的情况是不太可能缓解的$H_0$紧张。我们发现，衰减的暗物质是能够减少的趋势，减少$H_0$值增加透镜红移中观察到的强透镜数据集。
2020-04-16 astro-ph.CO hep-ph
CMB limits on decaying dark matter beyond the ionization threshold
本研究将CMB对衰变暗物质的质量限制扩展至sub-keV范围，利用主成分分析和Planck 2018数据估计了不同质量和末态的衰变寿命下限，并分析了低于氢电离阈值的衰变模型中能量沉积效应的红移依赖性。
2024-08-23 astro-ph.CO hep-ph
Weak Gravitational Lensing as a Method to Constrain Unstable Dark Matter
暗物质的本质仍然是个谜。不稳定的暗物质粒子衰变为不可见的子粒子的可能性在过去的几十年里已经被探索过多次。与此同时，弱引力透镜剪切作为暗能量的探测器也受到了广泛的关注。弱透镜是限制暗物质稳定性的一个有用工具。在未来的十年中，将进行一些大型的星系成像调查，并将以前所未有的精度测量宇宙学弱透镜的统计数据。弱透镜统计至少在两个方面对不稳定的暗物质敏感。暗物质衰变改变了物质的功率谱，改变了角直径距离-红移关系。我们展示了如何测量弱透镜剪切相关性可能提供最严格的，模型无关的不稳定的暗物质的寿命约束。我们的研究结果依赖于假设不稳定的暗物质的情况下，密度波动的非线性演化，我们的目标之一是激发在不稳定的暗物质模型的非线性结构增长的理论工作的兴趣。
2010-11-22 astro-ph.CO hep-ph
The CMB bispectrum from recombination
我们计算了在所有尺度上由非线性复合产生的宇宙微波背景温度双谱。我们使用CosmoLib $2^{\rm nd}$，一个二阶的数值玻尔兹曼代码来计算全天空的CMB双谱。我们一贯包括所有的影响，除了引力透镜，它可以添加到我们的结果使用标准的方法。的双谱达到峰值的挤压三角形和同意在百分之几的水平，这是适用的所有尺度的挤压极限的解析近似。在较小的尺度上，我们恢复以前的结果扰动重组。对于$l_{\rm max} =2000$的宇宙方差受限数据，其信噪比为$S/N=0.47$，并将使局部信号偏置$f_{\rm NL}^{\rm loc}\simeq 0.82$。
2012-12-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for Decaying and Annihilating Dark Matter with Line Intensity Mapping
谱线强度测绘（IM）是一种新兴的河外天文学和宇宙学工具，其目的是测量星系和星系际介质发射的谱线沿视线的积分发射。然后，观测到的线的频率提供距离确定，允许映射发射器的三维分布。在这里，我们讨论的可能性，使用这些测量寻求辐射衰变或湮灭的暗物质粒子。来自单能衰变的光子将与质量分布相关，质量分布可以通过星系巡天、弱透镜巡天或IM映射实验本身来确定。我们将讨论如何寻求这种互相关，然后估计各种IM实验中的暗物质质量寿命参数空间的灵敏度。我们发现，在针对IM实验的频带中，对衰减/湮灭暗物质的灵敏度提高了十个数量级。
2018-06-28 astro-ph.CO hep-ph
Future constraints on variations of the fine structure constant from combined CMB and weak lensing measurements
我们预测未来的CMB和星系透镜调查的能力，以约束精细结构常数的变化。我们发现，透镜数据，因为那些预期从卫星实验欧几里德可以改善约束，从未来的CMB实验导致Δα/ α= 8*10^{-4}的精度。精细结构常数α的变化与哈勃常数H_0和暴胀参数作为标量谱指数n_s强烈简并。如果在复合时期α的变化大到\sim 0.5%，这些简并性可能会在宇宙学参数的测定中引起显著的偏差。
2012-02-22 astro-ph.CO
Do you smell something decaying? Updated linear constraints on decaying dark matter scenarios
宇宙汤中粒子的稳定性是影响宇宙演化的重要性质。在这项工作中，我们更新的约束条件的衰变冷暗物质的情况下，当衰变产物是有效的无质量。我们假设，作为一个基本的情况下，所有的暗物质是不稳定的，它可以在宇宙学的时间尺度上衰变。然后，我们扩展的分析，包括的情况下，只有一小部分的暗物质是不稳定的，而其余部分是由标准的，稳定的，暗物质。我们考虑在线性尺度上观测宇宙学探测器，即，普朗克2018宇宙微波背景温度，偏振和透镜测量，以及来自SDSS DR 7，BOSS DR 12，eBOSS DR 16和6dFGS的重子声学振荡（BAO）测量的几何信息，以推导出对暗物质衰变率的保守约束。我们分别考虑这些数据集，以评估每个数据集的相对约束能力，以及一起评估联合约束。我们发现衰变冷暗物质粒子的衰变率的最严格上限是$\Gammadm < 0.129 \times 10^{-18}\,\mathrm{s}^{-1}$（或等价地，暗物质寿命$\taudm > 246$ Gyr）在95\%C. L.普朗克一次各向异性、透镜效应和BAO的组合。我们进一步探索我们的基线DCDM模型的单参数扩展。也就是说，我们改变中微子质量的总和，曲率密度参数，张量与标量的比例以及DCDM参数。当改变张量-标量比时，我们还加入了BICEP/Keck实验的数据。
2022-10-24 astro-ph.CO
Recombination-independent determination of the sound horizon and the Hubble constant from BAO
哈勃张力和试图解决它通过修改物理的（或在）重组激励寻找方法来确定$H_0$和声音视界在重子去耦$r_{\rm d}$的方式，既不依赖于重组模型，也不依赖于后期哈勃数据的时代。在这项工作中，我们调查可以从当前和未来的BAO数据时，治疗$r_{\rm d}$和$H_0$作为独立的自由参数。众所周知，BAO对产品$r_{\rm d}H_0$给出了精致的约束。我们在这里表明，施加一个温和的前$Ω_{\rm m} h^2$打破了$r_{\rm d}$和$H_0$之间的退化。使用最新的BAO数据，包括最近发布的eBOSS DR 16，以及基于普朗克最佳拟合$Λ$ CDM模型的$Ω_{\rm m} h^2$先验，我们发现$r_{\rm d} =143.7 \pm 2.7$ Mpc和$H_0 = 69.6 \pm 1.8$ km/s/Mpc。因此，BAO数据比在$Λ$ CDM模型中从普朗克数据推断的数据更倾向于稍低的$r_{\rm d}$和稍高的$H_0$。我们发现类似的值时，结合BAO与万神殿超新星，DES星系弱透镜，普朗克或SPTPol CMB透镜和宇宙计时器的数据。我们进行了预测DESI，发现，当一个温和的前辅助$Ω_{\rm m} h^2$，DESI将测量$r_{\rm d}$和$H_0$没有假设一个重组模型的准确性超过目前最好的估计普朗克。
2020-11-02 astro-ph.CO
What it takes to solve the Hubble tension through modifications of cosmological recombination
本文利用 Fisher 偏置方法研究对 ΛCDM 复合过程的微扰修改，发现其可在 Planck CMB 数据下缓解哈勃张力并降低 S8，但加入 BAO 与未标定超新星数据后无法完全解决。
2023-04-25 astro-ph.CO
Particle decay and 21 cm absorption from first minihaloes
我们认为，衰变的暗物质（DM）粒子的影响，21厘米的吸收光谱的遥远的无线电大声源-“21厘米森林”-从迷你晕与群众$M=10^5-10^7\msun$维里化在$z_{vir} = 10$。我们使用一维自洽流体动力学描述来研究微晕的演化，并跟踪它们从转向到维里化的吸收特征。我们发现，在存在衰变的暗物质的热和动力学演化的迷你晕表现出显着的偏离模型中没有暗物质衰变（标准复合）。我们发现，在21厘米线的光学深度强烈抑制在衰变粒子的存在下：$M=10^5-10^6\msun$衰变暗物质的重子气体$ξ_{L} = 0.59\times 10^{-25}$的$^{-1}$ -目前的上限的能量沉积的沉积率-减少了光学深度和等效宽度的一个数量级相比，标准的重组。因此，来自衰变DM粒子的额外电离和加热几乎“擦除”了$ξ\simgt 0.3ξ_L$的$M=10^5-10^6\msun$微晕的吸收特征，从而大大减少了强吸收的数量：例如，在$z\simeq10$处具有等效宽度$W_ν^{obs} \simgt 0.3$ kHz的吸收数量对于$ξ/ξ_{L} = 0.3$减少了2.5倍以上，对于$\simgt$减少了4.5倍。我们认为，“21厘米森林”的假设可能是一个强大的探测器在早期宇宙中存在的衰变暗物质。
2012-05-06 astro-ph.CO
Decaying warm dark matter revisited
衰变的暗物质模型提供了一种物理上激发的方式，在物质和辐射扇区之间引导能量。原则上，这可能会影响哈勃常数的预测值，以适应CMB推断与当地测量结果之间的差异。在这里，我们重新审视了温暖的暗物质非相对论性地衰变为不可见辐射的模型。特别是，我们重新推导的背景和微扰方程从一个衰变中微子模型，并描述了一个新的，计算效率高的方法计算的衰变产物微扰大多极。我们进行MCMC分析，以约束所有三个模型参数，第一次包括衰变物种的质量，并评估该模型的能力，以减轻哈勃和$σ_8$紧张局势，后者是CMB和弱引力透镜之间的差异约束的幅度上的$8 h^{-1}$ Mpc $^{-1}$规模的物质波动。我们发现，该模型降低了$H_0$张力从$\sim 4 σ$到$\sim 3 σ$，既不增加也不减少$S_8 \equiv σ_8 (Ω_m/0.3)^{0.5}$张力，最终仅显示出相对于$Λ$ CDM的轻微改善。然而，模型的具体参数的值有利于数据被发现是很好的相对论性衰变的逆过程是重要的，呈现一个结论性的评估的衰变温暖的暗物质模型开放未来的工作范围内。
2022-07-01 astro-ph.CO hep-ph
The CMB bispectrum in the squeezed limit
当三种模式中的一种模式的波长比其他两种模式的波长长得多，并且在复合时处于视界之外时，可以解析地计算复合时由二阶效应产生的CMB双谱。这是在\cite{Creminelli:2004pv}中指出的，在这里我们修正了他们的结果。我们推导出一个简单的双谱公式，$f_{NL}^{loc} = - (1/6+ \cos 2 θ) \cdot (1- 1/2 \cdot d \ln (l_S^2 C_{S})/d \ln l_S)$，其中$C_S$是短尺度谱和$θ$之间的相对取向的长，短模式。这个公式是精确的，并考虑到所有的影响，在重组，包括重组透镜，但忽略了所有的后期效应，如ISW透镜。在压缩极限中，诱导的双谱很小，对普朗克寻找局部原始信号的影响可以忽略不计：这将只受到$f_{NL}^{loc}\approx-0.4$的偏置。上述解析公式包含了任何单场模型的原始非高斯性。它也代表了二阶玻尔兹曼代码的一致性检查：我们发现与CMBquick代码的实质性协议。
2011-11-11 astro-ph.CO gr-qc
Early recombination as a solution to the $H_0$ tension
我们发现，$H_0$张力可以解决的重组更早，保持适合宇宙微波背景（CMB）的数据几乎完好无损。我们提供了一套一般的必要条件，使一个很好的适合CMB数据，同时实现本地测量所建议的高值的$H_0$。作为一个具体的例子，一个成功的情况下，早期重组，我们证明了一个模型随时间变化的$m_e$确实可以满足所有的条件。我们进一步表明，这样的模型也可以很好地拟合到低$z$距离测量的重子声学振荡（BAO）和Ia型超新星（SNeIa）与一个简单的扩展模型。时变$m_e$的框架中的$Ω_kΛ$ CDM被认为是一个足够的和优秀的例子，作为一个解决方案的$H_0$张力，产生$H_0=72.3_{-2.8} ^{+2.7}\,$公里/秒/百万分之一秒的CMB，BAO和SNeIa数据的组合，即使没有纳入任何直接的本地$H_0$测量。除了$H_0$张力之外，从CMB透镜异常的观点来看，该模型也是有利的。
2020-07-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Phenomenology of Modified Gravity at Recombination
我们讨论的现象学印记的修改重力在早期宇宙的重组时间的具体重点。我们得出几个有趣的结果，这样的修改对宇宙学观测的影响，特别是对声振荡的驱动和定相，观察到的CMB和BAO，以及弱引力透镜的CMB和星系的形状。这扩大了可用于当前和未来测量的重力测试的测量池，特别是实现了CMB频谱主峰结构的全部约束能力。我们调查这样的现象是否可以放松宇宙学测量之间的紧张关系，并发现在重组时的引力常量的修改将有助于调和测量的CMB与本地测量的哈勃常数。
2018-10-04 astro-ph.CO gr-qc
The full squeezed CMB bispectrum from inflation
我们在天空中观察到的小尺度宇宙微波背景温度受到复合时超视界扰动的调制，从而产生差分聚焦和透镜，即使对于局部物理相同的单场暴胀也会产生非零双谱。了解这个信号是重要的原始非高斯性的研究，也从CMB透镜双谱信号的参数约束。由于取消，单个效应可能会比它们的总和更大或更小，因此可能需要进行全面分析以避免偏倚。我涉及的角度尺度在天空中的物理尺度在重组使用的光学方程，并给出全天空的结果，大规模的绝热温度双谱从里奇聚焦（射线束的膨胀），外尔透镜（收敛和剪切），和温度红移调制的小尺度功率。光束的Δ N膨胀由恒温3曲率描述，并给出了单场暴胀的一致性关系预言的一个几乎可观测的版本。我给出近似参数来量化动力学效应的可能重要性，并认为它们可以被忽略的调制尺度l <~ 100，这是足够的透镜研究，也允许强大的本地原始非高斯性测试只使用大尺度调制模式。对于准确的数值结果，早期和晚期的ISW效应必须考虑在内，虽然我证实，晚期的非线性Rees-Sciama贡献与其他更重要的并发症相比可以忽略不计。对于类普朗克温度约束，其总和对应于f_NL ~ 7，对于lmax=2000的宇宙方差限制数据，其总和对应于f_NL ~ 11。温度透镜双谱估计的影响，在0.2西格玛水平的里奇聚焦，并高达0.5西格玛与偏振。
2012-06-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB anisotropy and BBN constraints on pre-recombination decay of dark matter to visible particles
在复合时期附近注入高能电磁粒子可以修改标准复合历史，从而修改CMB各向异性功率谱。先前的研究已经对复合时代（红移$z\lesssim 4500$）周围的电磁能量注入量提出了严格的限制。然而，以高能（$>$ keV）可见标准模型粒子的形式注入的能量不是瞬时沉积的。能量注入的时间和所有能量都沉积到背景重子气体和CMB光子上的时间之间有相当大的延迟，再加上测量CMB各向异性的非凡精度，意味着CMB各向异性对在复合时期之前注入的能量很敏感。我们发现，CMB各向异性功率谱是敏感的能量注入，即使在$z = 10000$，给予更强的约束相比，大爆炸核合成和CMB频谱失真。我们推导出，使用普朗克CMB数据，通过显式地发展膨胀宇宙中的电磁级联，从而扩展以前的约束，以较低的粒子寿命长寿命的不稳定粒子衰变在红移$z\lesssim 10000$（寿命$τ_X\gtrsim 10^{11}$ s）的约束。我们还重新审视BBN约束，并表明延迟注入的能量是重要的BBN约束。我们发现，当我们放松准静态或现场假设时，约束可以减弱几个到几乎一个数量级的因素，这取决于能量。
2019-12-18 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
CMB Bispectrum from Non-linear Effects during Recombination
我们通过求解二阶Boltzmann和爱因斯坦场方程来研究宇宙学扰动，并计算了复合过程中相应的CMB双谱。我们包括所有的二阶刘维和碰撞条款，截断的多极层次$l=10$，一贯包括所有$m\neq 0$条款时，计算的双谱在平坦的天空限制。在这个阶段，我们专注于在重组的贡献，我们忽略了二阶矢量和张量项，透镜效应，和后期的非线性ISW。我们发现，$l_{max}=2000$的双谱的信噪比为0.69，产生整体信号$F_{\rm NL} = 3.19$（相对于局部模型归一化）。结果表明，等边型和局部型的有效$f_{NL}$分别为5.11和0.88。在对普朗克数据进行定量分析时，必须考虑到这种复合信号。
2013-02-19 astro-ph.CO gr-qc
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
Discovering a new well: Decaying dark matter with profile likelihoods
大量的研究，所有使用贝叶斯参数推断马尔可夫链蒙特卡罗方法，限制了衰减的暗物质成分的存在。所有这些研究都发现了一种强烈的倾向，要么是寿命很长，要么是寿命很短的暗物质。然而，在这封信中，我们证明，这种偏好是由于参数体积效应，驱动模型对标准的$Λ$ CDM模型，这是已知的，提供了一个很好的适合大多数观测数据。使用配置文件的可能性，这是免费的体积效应，我们反而发现，最佳拟合参数与中间制度，周围$3 \%$的冷暗物质衰变之前重组。使用两个附加参数，该模型产生了优于具有\textit{Planck}和BAO的$Δχ^2 \approx -2.8$和具有SH0 ES $H_0$测量的$Δχ^2 \approx -7.8$的$Λ$ CDM模型的总体偏好，同时仅略微减轻了$H_0$张力。最终，我们的研究结果表明，衰变的暗物质比以前假设的更可行，并说明了危险的分析扩展时，完全依赖于贝叶斯参数推断的$Λ$ CDM模型。
2022-11-03 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
Decaying Dark Matter as a Possible Solution for Cosmological Tensions
Gettysburg College（葛底斯堡学院）；University of California - Riverside（加州大学河滨分校）
本文研究衰变暗物质（DDM）模型，通过暗物质粒子衰变为中微子和轻费米子抑制晚期结构增长，从而缓解早期与晚期宇宙学探针之间的$S_8$张力。
2026-05-30 astro-ph.CO hep-ph
Imprints of the post recombination dissipation of helical magnetic field on the Cosmic Microwave Background Radiation
天体物理磁场衰减主要通过两个过程，即双极扩散和湍流。通过上述过程对宇宙微波背景（CMB）辐射的影响，文献中较早地导出了对非螺旋磁场强度和谱指数的约束。在不同的成磁模型中，磁场也会产生螺旋分量，这可以解释较大的相干长度磁场。在这项研究中，我们专注于研究后复合衰减的最大螺旋磁场通过双极扩散和衰减的磁湍流的影响和这种衰减对CMB的影响。我们发现，螺旋磁场导致重子温度和电离分数的演变的变化，这反过来又导致修改的CMB温度和极化各向异性。这些修改是不同的，由于非螺旋磁场的变化依赖于强度和频谱指数的磁场功率谱。
2020-10-17 astro-ph.CO
DESI and the Hubble tension in light of modified recombination
本文提出用修正宇宙复合历史替代暗能量随时间演化，发现CMB与DESI数据偏好小尺度成团型早期复合，使H0在2σ内与SH0ES一致，并缓解中微子质量限制。
2024-06-14 astro-ph.CO
Cosmological constraints on dark matter annihilation and decay: Cross-correlation analysis of the extragalactic $γ$-ray background and cosmic shear
我们推导出暗物质（DM）湮灭截面和衰变寿命的相互关联分析的数据从费米-LAT和弱透镜调查，覆盖了广泛的区域$\sim660$平方度的总。我们改进了我们以前的分析，使用更新的河外$γ$射线背景数据重新处理的费米通道8管道，并通过使用良好校准的形状测量约1200万个星系在加拿大-法国-夏威夷透镜巡天（CFHTLenS）和红星系团序列透镜巡天（RCSLenS）。我们从宇宙学的$N$ -天体模拟中产生了大量的全天空模拟星表，并用它们来精确地估计统计误差。测得的互相关是一致的零检测，然后被用来放置强大的宇宙学约束湮灭和衰减DM。对于亲轻子DM，当包括由于背景光子的逆康普顿上散射引起的次级$γ$射线的贡献时，在O（1）TeV的质量范围内，约束被改善了$\sim100$的因子。对于TeV尺度DM，不包括$\langle σv \rangle \sim 10^{-23}\, {\rm cm}^3/{\rm s}$的湮没截面，这取决于通道。对于衰减的TeV尺度DM，也排除了$\sim 10^{25}$秒的寿命。最后，我们将此分析应用于wino DM，并排除了200 GeV左右的wino质量。这些约束将进一步收紧，所有有趣的维诺DM参数区域可以测试，通过使用未来的宽场宇宙学调查的数据。
2016-09-27 astro-ph.CO hep-ph
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
Decaying dark matter and the tension in $σ_8$
我们认为衰变暗物质（DDM）作为宇宙微波背景（CMB）和弱透镜（WL）之间可能存在的紧张关系的解决方案的物质波动的振幅，$σ_8$的测定。我们在一个暗物质衰变为暗辐射的模型中进行了N体模拟，得到了非线性物质功率谱的精确拟合公式，从而使我们能够通过CMB、WL和重子声学振荡（BAO）的联合测量来检验DDM模型.我们采用马尔可夫链蒙特卡罗分析来研究宇宙学参数的后验分布的重叠，比较CMB单独与WL+BAO。我们发现一个重叠，是显着更大的DDM模型比标准的CDM模型。这可能暗示了DDM，尽管目前的数据还不足以明确地支持非零的暗物质衰变率$Γ$。从组合的CMB+WL数据中，我们获得了95%C.L下的下限$Γ^{-1}\ge 97$ Gyr，其比单独来自CMB的约束更不紧密。
2015-10-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Magnetic heating across the cosmological recombination era: Results from 3D MHD simulations
宇宙磁场的起源是一个尚未解决的问题，磁生可能发生在早期宇宙。我们通过三维磁流体动力学数值模拟研究了这种原始磁场在宇宙重组时期的演化。我们计算了衰变磁场对重子的有效加热率或净加热率及其与磁场强度和谱指数的关系。在阻力主导的制度（$z \gtrsim 1500$），在重组之前，我们发现没有真正的加热产生。我们的模拟使我们能够顺利地跟踪一个新的过渡制度（$600 \lesssim z \lesssim 1500$），在那里的磁能衰减，首先，到动能的重子。湍流速度场的建立，直到它饱和，作为净加热率上升，从重组的低值，其峰值接近过渡制度的结束。随后是湍流衰减区（$z \lesssim 600$），其中磁能通过磁场和速度场的湍流衰减消散，而净加热保持可观并缓慢下降。净加热率的峰值和湍流衰减的发生都大大延迟超过重组，高达0.5万年（直到$z\simeq 600-700$），尺度不变的磁场。我们提供了一系列的场强和光谱指数的解析近似和目前的数值结果，说明红移依赖的耗散和净加热率。这些结果可用于研究宇宙微波背景对原始磁场的约束。
2018-05-14 astro-ph.CO
A fresh look at linear cosmological constraints on a decaying dark matter component
我们考虑一个宇宙学模型，其中一部分的暗物质（DM）被允许衰变在一个不可见的相对论性组件，并计算由此产生的约束的衰减宽度（或逆寿命）$Γ$和$f$从纯粹的引力参数。我们报告了完整的推导玻尔兹曼层次结构，纠正以前的文献中的错误，并计算衰变的影响-作为寿命的函数-对CMB和物质的功率谱。仅从CMB，我们获得在重组和今天之间的时间内不超过3.8%的DM可能已经衰变（所有界限均引用为95%CL）。我们还评论了这一约束的重要应用的情况下，原始黑洞构成DM，出了名的难以约束的情况。对于比宇宙年龄更长的寿命，边界可以转换为$fΓ< 6.3\times10^{-3}$ Gyr $^{-1}$。我们还第一次检查了当使用来自大尺度结构的信息时，大质量中微子的简并被打破。甚至像CMB透镜这样的次级效应也足以达到这一目的。衰变DM模型被用来解决$σ_8$和$Ω_{\rm m}$的低红移天文测量与普朗克推断的测量之间可能存在的紧张关系。我们重新评估了这一发现，即使用从CFHT调查中提取的最新BAO、HST和$σ_8$数据，尽管有两个额外的自由参数，但张力仅略有降低，从而放松了与$fΓ< 15.9\times10^{-3}$ Gyr $^{-1}$的结合。然而，如果仅包括与CMB一致的数据，则界限改善为$fΓ< 5.9\times10^{-3}$ Gyr $^{-1}$。这突出了建立紧张局势是否是由于真实的物理…
2016-06-07 astro-ph.CO hep-ph
Determining the Hubble Constant without the Sound Horizon: A $3.6\%$ Constraint on $H_0$ from Galaxy Surveys, CMB Lensing and Supernovae
许多对所谓的“哈勃张力”的理论解决方案依赖于修改复合时的声音视界，$r_s$，从而在宇宙微波背景（CMB）和大尺度结构（LSS）数据集中用作标准标尺的声学尺度。如在一些最近的工作中所示，这些观测量也可以用于计算$r_s$ -独立的约束$H_0$通过利用地平线尺度在物质辐射平等，$k_{\rm eq}$，它具有不同的灵敏度高红移物理比$r_s$。因此，如果存在预重组的新物理，则$H_0$的基于$r_s$和基于$k_{\rm eq}$的测量（在$Λ$ CDM框架内）可能不同。在这项工作中，我们提出了最严格的约束，后者从目前的数据，发现$H_0=64.8^{+2.2}_{-2.5}$在68%CL（在$\mathrm{km}\,\mathrm{s}^{-1}\mathrm{Mpc}^{-1}$单位）从BOSS星系功率谱的组合，普朗克CMB透镜，和新发布的万神殿+超新星的约束，以及物理先验的重子密度，中微子质量和光谱指数。BOSS和Planck测量具有不同的简并方向，导致改进的组合约束，其中$H_0 = 67.1^{+2.5}_{-2.9}$（$63.6^{+2.9}_{-3.6}$）仅来自BOSS（Planck）。结果表明，中微子的质量边界的一些依赖性，与约束扩大到$H_0 = 68.0^{+2.9}_{-3.2}$，如果我们而不是施加一个弱的先验$\sum m_ν$从地面实验，或转移到$…
2022-09-14 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Semi-blind Eigen-analyses of Recombination Histories Using CMB Data
宇宙学参数的测量从CMB实验，如普朗克，ACTpol，SPTpol和其他高分辨率的后续行动基本上依赖于假设的复合模型的准确性，或一个良好的规定的不确定性。偏离标准的复合历史可能意味着新的粒子物理学或修正的原子物理学。在这里，我们处理可能的扰动波动的自由电子分数，$\Xe(z)$，在红移密集包装模式的半盲扩展。从这些，我们构建参数本征模，我们排名顺序，使最低的模式提供最大的功率探测的$\Xe(z)$与CMB测量。由于本征模被基准$\Xe$历史有效地加权，它们被定位在差分可见度峰周围，允许对氢复合的良好探测，但是对较高红移的氦复合和较低红移的高度中性冻结尾部的较弱探测。我们使用一个基于信息的标准截断的模式层次结构，并表明，即使是几个模式的方法去很长的路要走到变形的基准旧{ \sc Recfast} $X_{\rm e,i} (z)$到新的和改进的{ \sc CosmoRec}和{ \sc HyRec} $X_{\rm e,f} (z)$在氢复合制度，虽然不是很好的氦制度。如果没有这样的修正，导出的宇宙参数就会有偏差。我们讨论了一种迭代方法，用于更新本征模式，以进一步磨练在$X_{\rm e,f} (z)$上，如果确实发现大的偏差。我们还引入了控制参数，降低了对可见度峰值结构的关注，例如，将本征模探测器更强烈地聚焦在$\Xe (z)$冻结尾部上，这在寻找湮灭或衰减基本粒子的$\Xe$特征…
2011-10-20 astro-ph.CO
Exotic energy injection in the early universe II: CMB spectral distortions and constraints on light dark matter
本文计算了暗物质衰变或湮灭引起的CMB谱畸变，发现残余畸变可被未来实验探测，并改进低能电子处理将衰变DM的CMB各向异性约束扩展至任意低质量，进而转化为轴子样粒子与光子耦合的约束。
2023-10-18 astro-ph.CO hep-ph
Shape of CMB lensing in the early dark energy cosmology
针对同时修改复合前后物理学的宇宙学张力问题，本研究利用高斯过程在MCMC分析中约束CMB透镜化势形状，发现CMB数据偏好特定范围类似ΛCDM且超出此范围振幅增强的形状，为早期和晚期宇宙模型构建提供了兼容性指南。
2023-09-13 astro-ph.CO
Implications of the $S_8$ tension for decaying dark matter with warm decay products
最近的弱透镜观测显示，参数组合$S_8\equivσ_8(Ω_m/0.3)^{0.5}$的直接测量--其中$σ_8$是对8 $h^{-1}$ Mpc尺度上物质波动幅度的测量--与假设$Λ$ CDM模型的宇宙微波背景（CMB）数据重建的值$\sim3σ$不一致。在这篇文章中，我们表明，这是可能的，以解决紧张，如果暗物质（DM）的寿命为$Γ^{-1} \simeq 55 \ \text{Gyrs}$衰减成一个无质量和一个有质量的产品，并转移一小部分$\varepsilon\simeq 0.7 \ \%$的静止质量能量的无质量组件。由大质量子体接收的速度反冲导致在其自由流长度以下的引力成团的抑制，从而与从标准$Λ$ CDM模型推断的值相比，以类似于大质量中微子和标准暖DM的方式降低了$σ_8$值。与后一种情况类似，功率抑制和自由流尺度的时间依赖性允许2体衰变DM情况容纳CMB，重子声振荡，生长因子和未校准的超新星Ia数据。我们简要讨论DM模型的建设，银河系小尺度结构问题和最近的氙-1T过剩的影响。未来在$0\lesssim z\lesssim1$上高精度测量生长因子的实验可以进一步测试这种情况。
2022-03-22 astro-ph.CO hep-ph
CMB ISW-lensing bispectrum from cosmic strings
研究了宇宙（超）弦弱透镜效应对宇宙微波背景（CMB）高阶统计的影响。宇宙弦段被认为会对CMB温度涨落产生弱透镜效应和综合的萨克斯-沃尔夫（ISW）效应，即所谓的戈特-凯泽-斯特宾斯（GKS）效应，因此它们是自然交叉相关的。我们指出，在这种相关性的存在下，另一种后复合CMB温度双谱，ISW透镜双谱，将出现在产品的自动和交叉功率谱的形式。我们首先提出了一种解析方法来计算弦引起的温度涨落的自相关性，以及温度涨落与弦网络引起的透镜势之间的互相关。在我们的公式中，弦网络的演化被假设为简单的解析模型，速度依赖的一个尺度模型，并适当地纳入intercommutation概率，以描述可能的超弦性质。此外，所获得的功率谱主要由泊松分布的弦段，其相关性被假定为满足简单的关系。然后，我们估计的信噪比的弦引起的ISW透镜双谱，并讨论了这样的宇宙弦网络的CMB信号的可探测性。研究发现，在小弦张力$Gμ\ll 10^{-7}$ \，的情况下，宇宙弦网络诱导的ISW透镜双谱对弦模型参数的约束甚至比正在进行的和未来的小尺度CMB观测中的纯GKS诱导的双谱更严格.
2014-10-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Late decaying 2-component dark matter scenario as an explanation of the AMS-02 positron excess
PAMELA和AMS-02实验测量的正电子通量长期存在的异常可能由暗物质（DM）湮灭来解释。这种情况通常需要一个大的“助推因子”，以符合热遗迹暗物质候选人通过冻结。然而，这样的解释是不赞成的约束，从宇宙微波背景辐射的观测能量沉积在重组的时代。我们讨论了一种称为晚期衰变双组分暗物质（LD 2DM）的方案，其中整个DM由两个半简并物种组成。在这个框架内，较重的物质在早期宇宙中作为热遗迹产生，并在宇宙学时间尺度上衰变为较轻的物质。因此，较轻的物种成为今天居住在宇宙中的DM。我们发现，通过这种非热机制产生的具有增强截面的较轻DM物种的湮灭可以解释所观察到的AMS-02正电子通量，同时避免CMB约束。观测到的DM遗迹密度也可以用简单的s波湮灭截面正确地再现。我们证明，该方案是安全的，从CMB的约束晚时间的能量沉积在宇宙的“黑暗时代”。有趣的是，结构形成的限制迫使我们考虑两个暗物质物种之间的小质量分裂。我们探索可能的宇宙学和粒子物理学的签名在一个玩具模型，实现这一场景。
2017-12-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Improving CMB constraints on early Universe physics with LSS: A multi-probe forecast including cross-covariance
University of Sussex（萨塞克斯大学）
本文通过结合CMB和大尺度结构数据，预测对早期宇宙物理的约束改进，尤其在早期暗能量方面有显著提升。
2025-06-30 astro-ph.CO
Inferences of $H_0$ in presence of a non-standard recombination
从距离阶梯测量哈勃参数与基于宇宙微波背景辐射（CMB）数据的间接测量和在3-4 $σ$水平上的逆距离阶梯测量是紧张的。我们认为现象学修改的重组过程的时间和宽度，并表明它们可以显着影响这种紧张局势。这种可能性是有吸引力的，因为这样的修改既影响到最后的散射表面的距离和重子声学振荡（BAO）标尺的校准。此外，因为只有非常小的一部分能量最高的光子使早期宇宙保持在等离子体状态，所以这种修改可能会发生，而不会影响宇宙的能量密度预算或与CMB黑体光谱偏离的非常严格的限制不相容。特别是，我们发现，在这个简化的模型下，与一个保守的子集的普朗克数据单独，$H_0=73.44_{-6.77}^{+5.50}~{\rm km\ s}^{-1}\ {\rm Mpc}^{-1}$和结合与BAO数据$H_0=68.86_{-1.35}^{+1.31}~{\rm km\ s}^{-1}\ {\rm Mpc}^{-1}$，减少张力到$\sim 2σ$水平。然而，当结合普朗克透镜重建和高$\ell$偏振数据时，张力爬回$\sim 2.7σ$，尽管非阶梯$H_0$测量的不确定性超过两倍。
2018-11-08 astro-ph.CO
Testing AdS early dark energy with Planck, SPTpol and LSS data
通过在复合之前注入一种新的能量成分，称为早期暗能量（EDE），哈勃张力可能会得到解决。复合周围的反德西特（AdS）相可以使注入的能量衰减得更快，从而允许更高的EDE分数（因此更大的$H_0$），同时防止降低CMB拟合。在这项工作中，我们测试的AdS-EDE模型与CMB和大规模结构（LSS）的数据。我们的CMB数据集由普朗克TT光谱的低$\ell$部分和SPTpol偏振和透镜测量组成，因为该数据集预测的CMB透镜效应与$Λ$ CDM预期一致。结合BAO和Pantheon数据，我们分别找到了没有和有SH 0 ES先验的最佳拟合值$H_0=71.92$ km/s/Mpc和$H_0=73.29$ km/s/Mpc。包括宇宙剪切和星系团数据，我们有$H_0=71.87$ km/s/Mpc和$S_8=0.785$，即只有$1.3σ$与直接测量的$S_8$有差异。
2021-10-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Neutrino mass limits and decaying dark matter: background evolution versus perturbations
Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM)（蒙彼利埃宇宙与粒子实验室）；Institut für Astroteilchenphysik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院天体粒子物理研究所）
研究当部分暗物质衰变为无质量暗辐射时，中微子质量界限如何被放宽，并发现加入扰动观测（尤其是CMB透镜）可恢复严格约束。
2026-06-08 astro-ph.CO hep-ph
Small Correlated Against Large Estimator (SCALE) for Cosmic Microwave Background Lensing
提出SCALE估计器，利用大尺度与小尺度温度梯度功率相关性重建CMB透镜信号，无需图级重建，信噪比可提升至二次估计器的1.5倍。
2023-02-26 astro-ph.CO
Formulating Weak Lensing from the Boltzmann Equation and Application to Lens-lens Couplings
普朗克飞行任务最终探测到前景源的宇宙微波背景辐射的透镜效应，其总体意义大于$25σ$。这种测量的高精度促使开发一种更完整的计算这种效应的公式。虽然对CMB各向异性的大多数影响通过玻尔兹曼方程的直接解被广泛研究，但CMB透镜的非线性效应通过测地线方程的解被公式化。在本文中，我们提出了一个新的形式计算的透镜效应的\emph{directly solving the Boltzmann equation}，因为我们在计算的CMB各向异性在复合。特别是，我们开发了一种图解方法来有效地跟踪所有的相互作用项，并计算所有可能的非平凡的相关性任意高阶。使用这种形式主义，我们明确阐明恢复通常的重映射方法在目前的弱透镜的研究所需的近似。此外，我们指出了额外的未探索的更正，在我们的形式主义，实验可能是敏感的。作为一个例子，我们计算了标准计算中忽略的\emph{lens-lens}耦合效应对CMB温度功率谱的修正。我们发现，修正是$\lesssim 0.1\%$的CMB温度功率谱的$\ell$高达3000，因此是可比的宇宙方差。
2014-01-22 astro-ph.CO gr-qc
Removing the ISW-lensing bias from the local-form primordial non-Gaussianity estimation
积分萨克斯-沃尔夫（ISW）效应产生了二次温度各向异性的CMB。主要贡献来自z<2，其中暗能量导致电势衰减。由于相同的光子被这些衰减势引力透镜化，ISW效应和CMB透镜化之间存在高度的相关性，导致所观察到的温度各向异性的非零三点相关性（双谱）。这ISW透镜双谱，其形状类似于所谓的“本地形式”的原始双谱参数化的fNL，被称为是最大的污染fNL。为了避免对原始非高斯性的虚假检测，我们需要去除ISW透镜偏差。在这项工作中，我们研究了三种去偏置方法：（I）减去预期的，系综平均的ISW透镜双谱;（II）减去测量的ISW透镜双谱;和（III）直接减去估计ISW信号从观察到的温度图。可以使用来自外部非CMB数据或来自CMB数据本身的ISW图的估计。由于方法II和方法III基于对暗能量性质的较少假设，因此它们优于方法I。虽然方法I和II产生无偏的估计fNL具有可比的误差条，方法III产生有偏的结果时，底层的原始fNL是非零的和ISW图估计从透镜势重建从观察到的温度图。偏差的来源之一是透镜重建噪声偏差，其独立于fNL并且可以精确计算，但是其他fNL相关项难以可靠地计算。因此，我们得出结论，方法II是最好的，模型无关的方式来消除ISW透镜偏置的fNL，使我们能够测试的物理膨胀较小的系统误差。
2013-04-09 astro-ph.CO
Is dark matter decaying ?
Swinburne University（斯威本科技大学）
通过比较重组时期和当前宇宙的物质密度参数，检验暗物质衰变假说，发现当前局部测量存在系统不确定性，但下一代观测技术将提供更清晰的检验。
2026-06-19 astro-ph.CO
What it takes to solve the Hubble tension through Modifications of Cosmological Recombination II: in light of ACT DR6 and DESI DR2
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Haverford College（哈弗福德学院）
基于 ACT DR6 和 DESI DR2 数据，通过时变电子质量 $m_e(z)$ 寻找最小修改以解决哈勃张力，发现仅用 CMB 数据可完全解决，但加入 DESI BAO 后无法完全解决。
2026-06-04 astro-ph.CO
Constraining Light Dark Matter with Diffuse X-Ray and Gamma-Ray Observations
我们目前的限制衰减和湮灭暗物质（DM）在4千电子伏至10 GeV的质量范围内，使用卫星HEAO-1，INTEGRAL，COMPTEL，EGRET和费米伽马射线太空望远镜公布的结果。我们从各种DM衰变模式中推导出γ射线谱的解析表达式，并发现寿命限制在10^24-10^28秒的范围内，取决于DM质量和衰变模式。我们将这些约束映射到各种模型的参数空间上，包括一个隐藏的光子，它是动力学混合隐藏扇区的一部分，一个引力子与R-宇称违反衰变，一个不育中微子，DM与偶极矩，和一个黑暗的π。在参数空间的某些部分，发现对不育中微子和隐光中微子DM的间接约束比其他实验或天体物理探测更有力。虽然我们的重点是衰减DM，我们也提出了DM湮灭的电子-正电子对的限制。我们发现，如果湮灭是p波抑制，银河系的扩散约束，取决于DM质量和速度在重组，更强大的约束比宇宙微波背景。
2013-12-11 astro-ph.CO hep-ph
Weak lensing induced by second-order vector mode
宇宙学扰动理论的矢量模式在弱透镜信号上留下了特征信号，如旋度模式和B模式，而标量模式从来没有留下这些特征信号。然而，在标准的一阶宇宙学扰动理论中，矢量模被忽略了，因为它只有一个衰减模。如果把宇宙学扰动理论扩展到二阶，这种情况就会改变。二阶矢量模和张量模必然由一阶标量模的乘积产生。研究了二阶矢量模对弱透镜旋度模和B模的影响。我们发现二阶矢量模诱导的旋模与张量标量比为$r = 0.1$的原初引力波诱导的旋模相当。在这种情况下，由二阶矢量模式引起的卷曲模式在$\ell > 200$处占主导地位。此外，由二阶矢量模引起的B模宇宙剪切在几乎所有尺度上都占主导地位。然而，我们发现二阶矢量和张量模式的观测特征不能超过正在进行和即将进行的弱透镜测量的预期噪声。我们的结论是，二阶矢量和张量模式诱导的卷曲和B模式是不太可能在未来的实验中被检测到。
2015-10-07 astro-ph.CO gr-qc
