Model-independent constraints on cosmic curvature: implication from updated Hubble diagram of high-redshift standard candles
宇宙曲率（$Ω_k$）是宇宙学的一个基本参数。本文提出了一种改进的模型无关的方法来约束宇宙曲率，它与哈勃参数$H(z)$和光度距离$D_L(z)$有几何关系。利用目前最大的$H(z)$宇宙天文钟样品，以及根据1598个类星体的紫外和X射线光度之间的关系得到的光度距离$D_L(z)$和新编制的Pantheon样品（包括1048个SNe Ia），可以预期对宇宙曲率$Ω_k(z)$进行31次独立测量，覆盖$0.07<z<2$的红移范围。我们对$Ω_k(z)$的估计在目前的观测精度水平上与平坦宇宙完全兼容。同时，我们发现，对于1598个类星体的哈勃图作为一种新的标准烛光，其空间曲率被限制为$Ω_k=0.08\pm0.31$。对于超新星Ia的最新观测，我们得到了$Ω_k= -0.02\pm0.14$。与其他方法相比，我们的分析也达到了具有竞争力的精度约束，旨在模型无关的空间曲率估计。更有趣的是，在高红移区，重构曲率$Ω_k$为负，这也与文献中模型依赖约束的结果一致.这些发现证实了我们重建的进化$Ω_k(z)$，在框架内的模型无关的方法高斯过程（GP），而不假设一个特定的形式。
2020-08-19 astro-ph.CO
Spatial curvature endgame: Reaching the limit of curvature determination
目前对空间曲率的限制表明，它是动态可忽略的：$|Ω_{\rm K}| \lesssim 5 \times 10^{-3}$（95% CL）。然而，忽略它作为宇宙学参数还为时过早，因为在$10^{-4}$水平附近对$Ω_{\rm K}$更严格的约束将为永恒暴胀模型提供有价值的测试，并探索新的大尺度结构现象。这种精度也代表了“曲率地板”，超过这个限度，由于视界尺度扰动的宇宙方差，约束不能得到有意义的改善。在本文中，我们讨论了未来的实验将需要做什么，以测量空间曲率的最大精度。我们保守的预测表明，曲率地板是无法达到的-由一个数量级-即使与第四阶段的实验，除非强假设暗能量演化和$Λ$ CDM参数值。我们还讨论了一些新的问题时，试图约束这样的高精度的全球宇宙学参数$Ω_{\rm K}$。测量到这个水平的曲率将是高精度宇宙学分析中系统学特征的重要验证。
2016-07-12 astro-ph.CO
From Primordial Black Holes Abundance to Primordial Curvature Power Spectrum (and back)
在原始黑洞（PBH）由大的原始曲率（C）扰动形成的模型中，即，CPBH，对PBH丰度的约束原则上提供了对原始曲率功率谱的约束。然而，这种联系必然取决于PBH形成机制的细节。在本文中，我们提供了，第一次，约束的原始曲率功率谱的最新限制PBH丰度，考虑到所有的步骤，从引力坍缩在真实空间中的PBH形成。特别是，我们使用数值相对论模拟和峰值理论的结果来研究PBH形成的条件范围内的扰动形状，包括非线性，扰动配置文件和仔细处理平滑和过滤尺度。然后，我们获得更新的PBH形成条件，并将其转化为原始的频谱约束范围广泛的形状和丰度。这些更新的约束涵盖了其他宇宙学观测量所没有探测到的尺度范围。我们的研究结果表明，正确和准确的非线性，滤波和典型的扰动轮廓的建模，是至关重要的推导有意义的宇宙学意义。
2019-10-14 astro-ph.CO
Constraints on variations in inflaton decay rate from modulated preheating
调制（p）再加热被认为是在CMB中产生超视界曲率扰动的另一种机制。但是这种机制产生的大的非高斯性和等曲率扰动排除了它作为产生CMB扰动的唯一过程的可接受性。我们研究了这样一种情况，即宇宙微波背景扰动主要是由暴胀过程中暴胀子的量子涨落产生的，但暴胀子与次级标量之间的调制耦合常数影响了预热过程，产生了一些额外的曲率扰动.如果调制标量场被认为是暗物质的候选者，场之间的耦合常数必须被不自然地微调，以保持局域形式的非高斯性和等曲率扰动的幅度在观测极限内;否则，模型的参数必须被严格约束。这些约束意味着调制预热产生的曲率扰动应小于总观测到的CMB扰动的15%。另一方面，如果调制标量场不是暗物质候选者，则模型的参数不能被约束，但是对来自调制预热的曲率扰动的最大量的约束仍然有效。
2016-05-29 astro-ph.CO
Multiple measurements of gravitational waves acting as standard probes: model-independent constraints on the cosmic curvature with DECIGO
虽然普朗克卫星的宇宙微波背景（CMB）观测已经精确地确定了空间曲率，但它仍然受到众所周知的宇宙曲率张力的影响。作为一种标准的警报器，来自双中子星合并的引力波（GW）提供了一种直接测量光度距离的方法。此外，宇宙的加速膨胀可能会导致引力波形的额外相移，这使我们能够测量加速度参数。这种测量提供了一个重要的机会，以确定在GW域的曲率参数$Ω_k$的基础上的组合的两个不同的观测相同的对象在高红移。在这项研究中，我们研究了如何实现这样的想法与未来一代的天基DECi-hertz干涉仪引力波天文台（DECIGO）在两个模型独立的方法的框架。我们的结果表明，DECIGO可以提供一个可靠的和严格的约束宇宙曲率的精度为$ΔΩ_k$ =0.12，这是与现有的结果基于不同的电磁数据。我们的约束条件比传统的电磁方法更严格，从万神殿超新星Ia样本，这表明没有证据的偏离平坦的宇宙在$z\sim 2.3$。更重要的是，与我们的模型无关的方法，这样的第二代天基GW探测器也将能够探索可能的演变$Ω_k$与红移，通过直接测量宇宙曲率在不同的红移（$z\sim 5$）。这种与模型无关的对过去距离的$Ω_k$重建可以成为引力波宇宙学的里程碑。
2022-04-14 astro-ph.CO
Applications of Bayesian model averaging to the curvature and size of the Universe
贝叶斯模型平均是一个过程，以获得参数的限制，说明正确的宇宙学模型的不确定性。我们使用最近的宇宙学观测和贝叶斯模型平均推导出严格限制的曲率参数，以及强大的宇宙的曲率半径和最小尺寸的下限，同时允许一个不断发展的暗能量组件的可能性。由于平坦模型受到贝叶斯模型选择的青睐，我们发现模型平均对宇宙曲率和大小的约束比非模型平均的约束要强得多。对于最保守的先验选择（基于通货膨胀的考虑），我们的程序提高了非模型平均的曲率约束的一个因素~ 2。宇宙的曲率尺度被保守地限制在Rc> 42 Gpc（99%），对应于宇宙中哈勃球数目的下限N_U > 251（99%）。
2011-02-28 astro-ph.CO
CMB Constraints on Quantized Spatial Curvature $Ω_K$ in globally CPT-symmetric universes
本研究通过数值求解结合辐射各向异性与高阶 Boltzmann 项的宇宙学微扰方程，计算了全局 CPT 对称宇宙中的离散波矢量，并利用 Planck 2018 数据约束 CMB 功率谱，得出了空间曲率 $Ω_K$ 的离散允许值。
2025-09-12 astro-ph.CO
New Model-independent Method to Test the Curvature of the Universe
本文提出了一种新的与模型无关的方法，通过比较本征距离和横向同动距离来检验宇宙曲率。利用哈勃参数$H(z)$和角直径距离$d_A$的测量，将宇宙曲率参数$Ω_K$约束为$-0.09\pm0.19$，这与宇宙是平坦的相一致.通过蒙特卡罗模拟验证了该方法的有效性，发现该方法能够有效地约束宇宙曲率。与其他与模型无关的宇宙曲率检验方法相比，该方法避免了一些缺陷，给出了更好的约束条件。
2016-10-08 astro-ph.CO
Testing flatness of the universe with probes of cosmic distances and growth
当使用距离测量来探测空间曲率时，曲率和距离-红移关系中的暗能量之间的几何简并通常需要对暗能量演化做出强有力的假设，或者在更独立于模型的方法中牺牲精度。测量线性增长的微扰的红移演化可以打破几何简并性，提供精确且与模型无关的曲率约束。未来的超新星、宇宙微波背景辐射和星团数据有可能测量出精确度为σ（Omega_K）=0.002的曲率，而不需要指定特定的暗能量现象。结合距离测量，在低红移的增长函数的演变提供了最强的曲率约束，如果高红移宇宙是很好地近似为纯粹的物质占主导地位。然而，在早期的暗能量或大质量中微子的存在下，曲率的精度由于额外的简并而降低，并且相对于重组的生长函数的精确归一化对于获得精确的约束是重要的。距离和增长的曲率限制与文献中提出的曲率估计的其他方法相比是有利的，提供了更高的准确性或更大的自由度，不受暗能量建模假设的影响，并且由于使用了独立的数据集而具有互补性。模型无关的曲率估计是至关重要的测试膨胀和获得无偏约束的暗能量参数。
2009-08-03 astro-ph.CO
Geometrical Constraint on Curvature with BAO experiments
空间曲率（$K$或$Ω_K$）是各向同性和均匀宇宙的最基本参数之一，与早期宇宙的物理学有着密切的联系。结合通过重子声学振荡（BAO）实验测量的径向和角直径距离，使我们能够明确地约束曲率。该方法主要基于度规理论，但对结构形成理论的敏感性较低，而不是BAO标度的存在，并且不受任何暗能量模型的影响。在本文中，我们估计了一个最好的精度约束的曲率与BAO实验。我们表明，一个全天空，宇宙方差有限的星系调查，覆盖宇宙$z> 4$，使精确的曲率测定的精度为$σ(Ω_K)\simeq 10^{-3}$。当我们假设一个暗能量模型--无论是宇宙学常数还是$(w_0,w_a)$模型--它都可以达到$σ(Ω_K)\simeq \mbox{a few}\times 10^{-4}$的精度。这些预测需要一个高的星系采样密度，并降低了几个因素的调查与有限的数密度的$\sim 10^{-3}(h/{\rm Mpc})^3$。
2018-03-15 astro-ph.CO
Model-independent constraints on cosmic curvature: implication from the future gravitational wave observation DECIGO
宇宙曲率参数$Ω_k$的模型无关检验在宇宙学中非常重要。为了从像标准蜡烛这样的宇宙学探测器估计宇宙曲率，人们必须能够测量光度距离$D_L(z)$，它是相对于红移$D'_L(z)$的导数，并且独立地知道在相同红移下的膨胀率$H(z)$。在本文中，我们研究如何实现这样的想法与未来一代的天基DECi赫兹干涉仪引力波天文台（DECIGO），结合宇宙计时器提供宇宙学独立的$H(z)$数据。结果表明，对于模拟DECIGO数据的哈勃图作为一种新型的标准警报器，利用现有的31个哈勃参数测量样本，它能够以$ΔΩ_k= 0.09$的精度约束宇宙曲率。在第三代地基引力波探测器的框架下，爱因斯坦望远镜（ET）的空间曲率被限制为$ΔΩ_k= 0.13$。更有趣的是，相比其他方法，旨在模型无关的空间曲率估计，我们的分析也实现了重建的演变$Ω_k(z)$，在框架内的模型无关的方法高斯过程（GP），而不假设一个特定的形式。因此，人们可以期待，新出现的引力波天文学可以成为有用的地方测量宇宙曲率使用遥远的来源。
2020-12-29 astro-ph.CO
Constraints on primordial curvature spectrum from primordial black holes and scalar-induced gravitational waves
原初黑洞和标量诱导引力波的观测数据可以在小尺度上约束原初曲率扰动。我们用一个破幂律形式来参数化原初曲率扰动，发现它与许多能产生原初黑洞的暴胀模型是一致的，如非最小导数耦合暴胀、标量-张量暴胀、Gauss-Bonnet暴胀和K/G暴胀.利用峰值理论计算了原初暗物质中原初黑洞的比例，得到了原初黑洞对破缺幂律形式的原初曲率功率谱的约束.实空间的礼帽和高斯窗函数被认为是。高斯窗函数对原曲率扰动幅度的约束比实空间礼帽窗函数的约束大3倍左右。给出了NANOGrav 12.5yrs数据集原始曲率扰动的约束条件，其中NANOGrav信号被假定为标量诱导的引力波，并且仅使用前5个频率点。
2023-01-29 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on the small scale curvature perturbation using Planck-2015 data
通过霍金辐射从PBH发射的粒子与宇宙中存在的粒子相互作用。这种相互作用改变了星系际介质的演化，并在宇宙微波背景的各向异性上留下了印记。在本文中，我们集中在PBH的寿命范围内的$10^{13}s \lesssim τ_{\rm PBH} \lesssim 10^{17}s$，对应于$2.8\times 10^{13}\mathrm{g} \lesssim M_{\mathrm{PBH}} \lesssim 2.5\times 10^{14}\mathrm{g}$的质量范围。我们使用Plank-2015数据更新了对PBH初始质量分数的约束。我们发现，乐观的上限是$4\times 10^{-29}\lesssim β(M_{\mathrm{PBH}}) \lesssim 5\times 10^{-28}$，这取决于PBH的质量。PBH的形成与原始曲率扰动有关。因此，我们利用对PBH初始质量分数的约束，得到了原初曲率扰动功率谱的上限。对于所研究的多环芳烃的质量范围，对应于尺度$8.9 \times 10^{15}\ \mathrm{Mpc^{-1}}\lesssim k \lesssim 2.8 \times 10^{16}\ \mathrm{Mpc^{-1}}$的范围，我们发现其上限随$\mathcal{P}_\mathcal{R}(k) \sim 0.0045$的变化而略有变化，并且与…
2019-04-19 astro-ph.CO
Constraints on the Sharpness of the Curvature Power Spectrum
本文研究暴胀期间产生的尖锐峰状曲率功率谱的尖锐度所受的理论约束，发现能量守恒显著限制其尖锐度，并探讨了具体暴胀子势能下理论极限的饱和情况。
2025-03-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Curvature perturbation spectra from waterfall transition, black hole constraints and non-Gaussianity
我们进行了数值计算的瀑布场的贡献的原始曲率扰动（均匀密度超曲面）$ζ$，这是在瀑布过渡的混合暴胀的情况下产生的。该计算是针对模型参数值的宽区间执行的。我们发现，有一个强烈的增长的振幅的曲率扰动谱的极限时，裸质量平方的瀑布场成为可比的平方哈勃参数。我们表明，在这个限制的原始黑洞的约束曲率扰动必须考虑在内。结果表明，在相同的极限下，曲率扰动谱的峰值远超过视界，且谱是强非高斯的。
2011-10-12 astro-ph.CO hep-ph
Tau neutrinos from ultracompact dark matter minihalos and constraints on the primordial curvature perturbations
中微子的观测和研究为揭示暗物质粒子的性质提供了一种间接的途径。对于μ介子中微子的探测，主要问题是大气背景，这是由大气中的宇宙射线与原子之间的相互作用引起的。与μ介子中微子相比，τ中微子具有更小的大气背景，特别是向下的方向。除了经典的中微子源外，暗物质粒子也可以湮灭为中微子，是潜在的高能天体物理源。由于暗物质粒子的湮灭率与粒子数密度的平方成正比，因此在暗物质晕中心附近，湮灭率较大，特别是对于一种新的暗物质结构--超致密暗物质微晕（UCMHs）.在以前的工作中，我们已经研究了由于暗物质湮灭引起的UCMH中的μ介子中微子通量。此外，由于UCMH的形成与小尺度的原初密度扰动有关，我们得到了对小尺度原初曲率扰动幅度的限制，即$1 \lesssim k \lesssim 10^{7} ~\rm Mpc^{-1}$ .在这项工作中，我们专注于下行的τ中微子从UCMH由于暗物质湮灭。通过与τ中微子通量本底的比较，得到了对UCMH质量分数的限制。然后利用UCMH质量分数的限制，得到了对原始曲率扰动幅度的限制，并将其推广到尺度$k \sim 10^{8} ~ \rm Mpc^{-1}$上.
2017-11-03 astro-ph.CO
Constraints on the Primordial Curvature Power Spectrum by Pulsar Timing Array Data: A Polynomial Parameterization Approach
针对脉冲星计时阵列观测到的随机信号，提出基于泰勒展开的原初曲率功率谱峰值参数化方法，并结合贝叶斯推断与NANOGrav 15年数据集对其进行限制，该方法具有较强通用性。
2024-01-10 astro-ph.CO gr-qc
Model-independent curvature determination with 21cm intensity mapping experiments
最近精确的宇宙学参数约束意味着宇宙的空间曲率在动力学上基本上可以忽略不计--但前提是对暗能量（DE）的状态方程做出相对较强的假设。当这些假设放松时，强退化出现，使得很难解开DE和曲率，降低了约束。我们表明，即将到来的21厘米强度映射实验，如HIRAX的理想设计进行模型无关的曲率测量，因为它们可以测量集群信号在高红移足够的精度，打破许多退化。我们考虑两种不同的模型独立的方法，基于“避免”DE主导的制度和非参数建模的DE状态方程分别。我们的预测表明，HIRAX将能够改善目前的模型无关的约束约一个数量级，达到1000级的精度，即使是在一个任意的DE状态方程假设。在相同的模型独立分析中，类似调查的样本方差限值要好另一个数量级。
2018-01-17 astro-ph.CO
Generalised constraints on the curvature perturbation from primordial black holes
原始黑洞（PBH）可以通过大密度扰动的坍缩在早期宇宙中形成。有严格的限制，丰富的PBH形成，由于其重力效应和后果，他们的蒸发。这些丰度约束可用于将原始功率谱以及暴胀模型约束在比宇宙学观测所探测的尺度小得多的尺度上。我们编译，并在相关的更新，PBH的丰度的约束，然后再计算曲率扰动的约束，考虑到增长的密度扰动之前，视界进入。我们考虑两个简单的参数化的曲率扰动谱的规模感兴趣的：常数和幂律。PBH对功率谱幅度的约束通常在10^{-2}-10 ^{-1}的范围内，具有一定的尺度依赖性。
2009-04-22 astro-ph.CO hep-ph
Revisiting Studies of the Statistical Property of a Strong Gravitational Lens System and Model-independent Constraint on the Curvature of the Universe
本文在不假设任何基准宇宙学模型的情况下，利用最近编辑的包含118个银河系尺度强引力透镜系统的数据集，对强引力透镜系统的统计性质以及宇宙曲率进行了约束。基于SGL系统的奇异等温椭球（SIE）模型，从SGL数据中得到约束曲率参数$Ω_{\rm k}$接近于零，这与普朗克测量的最新结果一致。更有趣的是，我们发现SIE模型中的参数$f$与曲率$Ω_{\rm k}$有很强的相关性。在分析中忽略这种相关性将大大高估SGL数据对曲率的约束能力。此外，所得到的$f$上的约束不同于以前的结果：$f=1.105\pm0.030$（$68\%$ C.L.），这意味着标准奇异等温球（SIS）模型（$f=1$）在高于$3σ$置信水平时不受当前SGL数据的青睐。我们还根据中心恒星速度色散$σ_{\rm c}$将整个SGL数据分为两部分，发现子样本的$σ_{\rm c}$值越大，越有利于标准SIS模型。最后，我们通过假设总质量密度$ρ=ρ_0(r/r_0)^{-α}$和光度密度$ν=ν_0(r/r_0)^{-δ}$的幂律密度分布来扩展SIE模型，并在68\%的置信水平下获得对幂律指数的约束：$α=1.95\pm0.04$和$δ=2.40\pm0.13$。当假设幂律指数$α=δ=γ$时，当前SGL数据$χ^2_{\rm min,γ} - χ^2_{\rm min,SIE} \simeq 53$完全不支持这种情况。
2017-01-12 astro-ph.CO
High precision measurement of cosmic curvature: from gravitational waves and cosmic chronometer
尽管空间曲率已经得到了非常高的精度测量，但它仍然受到众所周知的宇宙曲率张力的影响。利用第二代空间DECi-hertz干涉仪引力波天文台（DECIGO）观测到的双星中子星合并的模拟数据，提出了一种改进的宇宙曲率确定方法.利用宇宙计时器的哈勃参数观测值，对DECIGO标准海妖进行了观测，探讨了测量遥远过去宇宙曲率的两种可能性：一种是在不受假设模型影响的情况下，通过高斯过程重建哈勃参数，另一种是在非平坦$Λ$冷暗物质模型的框架下导出对$Ω_K$的约束.结果表明，在改进的方法中，DECIGO能对宇宙曲率（$Ω_{K} = -0.007\pm0.016$）提供可靠而严格的约束，而在第二种依赖模型的方法中，我们只能期望在$ΔΩ_K=0.12$的精度下建立零宇宙曲率.因此，我们的研究结果表明，在本文提出的方法框架内，越来越多的测量良好的标准塞壬在DECIGO可以显着降低宇宙曲率的估计偏差。这种约束也与普朗克2018年结果的精度相当，其中最新的宇宙微波背景（CMB）观测（$ΔΩ_{K} \approx 0.018$）基于一致性$Λ$ CDM模型。
2022-01-24 astro-ph.CO
Model-independent Constraints on Cosmic Curvature and Opacity
在本文中，我们提出了一个独立于模型的方法来估计宇宙的空间曲率和宇宙的不透明度与膨胀率测量，$H(z)$，和Ia型超新星（SNe Ia）。一方面，利用非参数平滑方法高斯过程，我们重建了一个函数$H(z)$从不透明的膨胀率测量。然后，我们积分的$H(z)$获得距离模$μ_{\rm H}$，这是依赖于宇宙曲率。另一方面，Ia型超新星的距离可以通过光度观测来确定，因此与不透明度有关。在我们的分析中，面对距离模量$μ_{\rm H}$与那些从超新星Ia，我们实现了空间曲率和宇宙不透明度的估计，没有任何假设的宇宙学模型。在这里，应该注意的是，光变曲线拟合参数，占的距离估计的超新星Ia，确定在一个整体的拟合与宇宙的不透明度和空间曲率，以摆脱这些参数对宇宙学的依赖。此外，我们还调查是否包括不同的先验本膨胀率（$H_0$：全球估计，$67.74\pm 0.46~\rm km~ s^{-1} ~Mpc^{-1}$，和本地测量，$73.24\pm 1.74~\rm km~ s^{-1} ~Mpc^{-1}$）施加影响重建$H(z)$和以下的空间曲率和宇宙不透明度的估计。结果表明，在一般情况下，一个空间平坦和透明的宇宙是首选的观测。此外，它表明，$H_0$的先验很重要。最后，我们发现在曲率和不透明度之间存在着很强的简并。
2017-09-21 astro-ph.CO
Constraints on primordial curvature perturbations from primordial black hole dark matter and secondary gravitational waves
原初黑洞和次级引力波可以用来探测早期的小尺度物理。对于视界再入后产生的次级引力波，我们导出了源的时间积分的解析公式，得到了诱导引力波能量密度随时间变化的解析性质。通过对原初曲率扰动的功率谱提出分段幂律参数化，利用原初黑洞暗物质的观测约束，得到了功率谱的上界，并讨论了未来天基引力波天线对模型的检验.
2019-12-10 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on higher curvature gravity from time delay between GW170817 and GRB 170817A
广义相对论可能是一个有效的理论，在行动中有更高的曲率修正项。包括这些术语会带来令人兴奋的新可能性，例如，引力和电磁扰动遵循不同的测地线;导致时间延迟。在引力波事件GW 170817和它的电磁对应物GRB 170817 A之间观察到这样的时间延迟。我们描述了如何可以使用这种效果来约束较高的曲率项的耦合。我们的方法是足够的一般性和适用于任何更高的曲率理论。
2019-11-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The 1/c expansion of nonminimally coupled curvature-matter gravity model and constraints from planetary precession
本文讨论了非极小耦合曲率-物质引力模型对微扰闵可夫斯基度规的影响。该模型的作用泛函包含Ricci标量曲率$R$的两个函数$f^1(R)$和$f^2(R)$。这项工作扩展了以前的结果，扩展的框架开发有计算校正的$O(1/c^4)$阶的$00$组件的度量张量。结果表明，额外的贡献出现由于非线性形式$f^1(R)$和非最小耦合$f^2(R)$，包括指数的贡献，不能表示为一个扩展的权力$1/r$。一些可能的实验影响进行评估与应用近日点进动。
2016-07-07 astro-ph.CO gr-qc
Constrain Spatial Curvature and Dark Energy with Strong Lenses and Complementary Probes: a Forecast for Next-Generation Surveys
本研究利用强引力透镜时间延迟距离结合SNe Ia和BAO数据，预测可打破暗能量与曲率简并，将曲率约束提升至10^-2量级，媲美Planck CMB，为下一代巡天提供独立高精度曲率测量途径。
2024-11-07 astro-ph.CO
Constraints from observational data for a running cosmological constant and warm dark matter with curvature
空间曲率的引入可以改变物质扰动的演化，影响大尺度结构的形成。我们量化的非零空间曲率的影响，在LSS的形成与运行真空能量密度和温暖的暗物质组件的宇宙学模型。构造并分析了密度扰动的演化及其功率谱的修正形状。
2020-08-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Higher order statistics of curvature perturbations in IFF model and its Planck constraints
本文计算了动力学耦合模型（IFF模型）中电磁场在暴胀过程中引起的曲率扰动的功率谱P_nl和非线性参数f_nl和τ_nl。利用Planck合作组的观测结果P_nl，f_nl和τ_nl，对模型的约束进行了全面的研究。有趣的是，如果单个慢滚动暴胀子对所观测到的P_∞负责，则τ_nl的约束是最严格的。我们还发现了该模型中f_nl和τ_nl之间的一般关系。即使f_nl \sim O（1），也可以产生可检测的τ_nl。
2013-08-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on the curvature power spectrum from primordial black hole evaporation
我们估计的最大允许振幅的功率谱的原始曲率扰动，${\cal P_R}(k)$，在所有尺度上的任何检测信号的情况下，太阳下的质量黑洞。特别是，我们分析的PBH的约束，我们专注于低质量限制的霍金辐射预计将显着影响大爆炸观测，也考虑到不同的早期宇宙历史。我们推导出密度扰动方差的上界，$σ(M)$，任何可能的再加热温度，以及标量凝聚统治的宇宙学场景。我们希望我们的研究结果有相当大的影响模型设计产生PBH，特别是在低质量范围内，并提供额外的限制，一个大类的通货膨胀模型。
2021-01-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Minimal model dependent constraints on cosmological nuisance parameters and cosmic curvature from combinations of cosmological data
本研究利用高斯过程回归方法，以极小模型依赖性结合多种宇宙学观测数据，约束了超新星、重子声学振荡和伽马射线暴的冗余参数及宇宙曲率密度参数，结果显示宇宙与平坦宇宙无显著偏离。
2023-05-23 astro-ph.CO gr-qc
Observational constraints on Chaplygin cosmology in a braneworld scenario with induced gravity and curvature effect
我们研究了扩展的诱导引力膜世界的宇宙动力学和后期演化。在这种情况下，曲率效应通过体作用量中的高斯-博内项考虑在内，并且膜上也有一个Chaubergin气体成分。我们表明，这个模型模仿一个有效的幻影行为在一个相对较宽的范围内的红移比以前制定的模型。它还提供了一个自然的框架，由于在膜上的Chaobergin气体成分的存在，幻影分界线的顺利交叉。我们用Ia型超新星、宇宙微波背景辐射和重子声学振荡的观测数据对模型进行了参数约束。
2010-11-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraints on primordial curvature power spectrum with pulsar timing arrays
该研究利用脉冲星计时阵列数据，通过贝叶斯推断比较单峰与双峰参数化的原初曲率功率谱模型，发现当前灵敏度无法区分不同形状，从而限制了原初曲率功率谱的约束。
2023-10-30 astro-ph.CO gr-qc
Vacuum decay constraints on the Higgs curvature coupling from inflation
我们推导出下界的希格斯曲率耦合真空稳定性在通货膨胀的三个通货膨胀模型：二次和四次混沌通货膨胀，和Starobinsky一样的幂律通货膨胀。与大多数以前的研究相比，我们考虑到哈勃速率的时间依赖性，无论是在我们过去的光锥的几何形状和希格斯有效势，这是近似与三圈重整化组改进补充单圈曲率修正。我们发现，在所有三个模型中，下限是$ξ\gtrsim 0.051\ldots 0.066$取决于顶夸克质量。我们还证明了真空衰变是最有可能发生的几个$e$折叠之前结束的通货膨胀。
2021-03-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Revisiting Constraints on Primordial Curvature Power Spectrum from PBH Abundances
Institute of Science Tokyo（东京科学大学）
本文通过最新PBH丰度限制，研究原始曲率功率谱的幅度约束，比较了Press-Schechter方法与峰值理论在单峰和宽峰情况下的差异，指出理论不确定性对早期宇宙探测的重要性。
2026-10-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Nonlinear Hamiltonian analysis of new quadratic torsion theories Part I. Cases with curvature-free constraints
最近发现，当在没有物质的情况下线性化时，具有二次曲率和挠率的一般引力理论的58种情况（i）没有鬼和快子，（ii）功率计数可重整化。我们检查的八种情况下，其主要约束不依赖于曲率张量的非线性哈密顿结构。我们确认了所有这些理论在线性区域的粒子谱和么正性。我们发现定性动力学的变化，在所有八种情况下的非线性制度，建议至少有一个破碎的规范对称性，并可能激活负动能自旋宇称部门和因果行为。其中两个例子在线性水平上传播了一对无质量模式，作为引力的候选理论很有趣。然而，我们确定这些模式与矢量激发，而不是张量极化的引力子。此外，我们表明，这些理论不支持一个可行的宇宙学背景。
2021-01-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological model-independent constraints on spatial curvature from strong gravitational lensing and type Ia supernova observations
将距离和定则应用于强引力透镜（SGL）和Ia型超新星（SN Ia）观测，可以提供一种有趣的与宇宙模型无关的方法来确定宇宙曲率参数$Ω_k$。在本文中，新编制的数据集，包括161个银河系规模的SGL系统和1048个SN Ia数据，我们放置在$Ω_k$广泛使用的SGL研究中的三种类型的透镜模型的框架内的约束。此外，为了研究不同质量透镜样本对结果的影响，我们根据居间星系的中心速度色散将SGL样本分为三个子样本。在奇异等温球（SIS）和扩展的幂律透镜模型中，一个平坦的宇宙是支持的不确定性约为0.2，而一个封闭的宇宙是首选的幂律透镜模型。我们发现，镜头模型的选择和SGL数据的分类实际上可以影响$Ω_k$的约束显着。
2020-06-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining first-order phase transitions with curvature perturbations
我们研究了宇宙学一级相变中量子隧穿过程的随机性引起的曲率扰动，并首次用多重曲率扰动来约束相变参数.我们发现，宇宙微波背景谱畸变和超紧微晕丰度的观测对100 GeV以下的PTs，特别是对低尺度PTs和弱PTs有严格的约束。在这项工作中的结果在很大程度上扩展了当前的PT参数的约束。
2022-08-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Magneto-reheating constraints from curvature perturbations
作为额外的扰动自由度，我们知道暴胀起源的磁场可以产生超哈勃尺度的曲率扰动。通过要求在膨胀和再加热过程中磁产生的曲率保持小于其膨胀绝热对应物，我们得到了新的约束最大场值今天，再加热能量尺度及其状态方程参数。这些边界最终比与磁场到背景上的可能反作用相关的边界强几个数量级。我们的结果很容易适用于任何慢滚单场暴胀模型和任何磁场，其能量密度标度为一个^伽马在通货膨胀。作为一个说明性的例子，只有当物质主导的再加热发生在能量大于10^5 GeV时，才发现大质量暴胀与今天的磁场保持兼容，对于某些伽马值，Bo = 5 x 10^（-15）G。相反，假设γ =-1，大规模暴胀之后的物质主导的再加热不能解释今天大于10^（-20）G的大规模磁场。
2013-02-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gamma-rays from ultracompact minihalos: potential constraints on the primordial curvature perturbation
超致密微晕（UCMH）是一种致密的暗物质结构，它可以在物质辐射相等后不久由大的密度扰动形成。如果暗物质是弱相互作用大质量粒子（WIMP）的形式，那么UCMH可以通过它们的伽马射线发射来检测。我们调查如何{ \em{Fermi} }卫星可以约束UCMH的丰度和地方的原始曲率扰动的功率谱的限制。用{ \em Fermi}进行探测，将对UCMH晕部分设定一个下限。最小的可检测晕圈分数$f_{\rm UCMH} \gtrsim 10^{-7}$是$M_{\rm UCMH} \sim 10^{3} M_{\odot}$。如果未检测到UCMH的伽马射线发射，则可以对晕分数设置上限。对于$M_{\rm UCMH} \sim 10^{5} M_{\odot}$，边界是最紧的，$f_{\rm UCMH} \lesssim 10^{-5}$。在未检测到的情况下，原始曲率扰动的功率谱的所得上限在尺度$k \sim 10^{1}-10^{6} \, {\rm Mpc}^{-1}$上的范围$\mathcal{P_R} \lesssim 10^{-6.5}- 10^{-6}$内。这比这些尺度上原始黑洞形成的现有限制要严格得多，但是它假设暗物质是WIMP的形式，并且UCMH在银河系晕的形成过程中没有被破坏。
2010-10-06 astro-ph.CO hep-ph
Non-parametric reconstructions of cosmic curvature: current constraints and forecasts
本文利用非参数方法重建宇宙曲率，检验平坦宇宙假设，当前数据无显著偏离，未来观测可大幅降低不确定性。
2025-04-07 astro-ph.CO gr-qc
Median Statistics Analysis of Deuterium Abundance Measurements and Spatial Curvature Constraints
Zavarygin等人（2018）编制了一份15个氘丰度测量值的列表，丢弃了两个，因为剩下的13个测量值与高斯性一致，发现加权平均重子密度从13次测量中确定的（Omega_b h^2）存在轻度差异（1.6 σ）与普朗克2015年在平坦宇宙演化中的宇宙微波背景各向异性数据确定的。我们发现，从所有15个氘丰度测量中得到的Omega_b h^2的中值统计中心估计值是一个更准确的估计值，与普朗克2015年数据在平坦宇宙发生学中估计的Omega_b h^2非常一致，但比普朗克2015年数据在封闭宇宙发生学模型中发现的值低约2 sigma。
2018-08-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Updated reduced CMB data and constraints on cosmological parameters
我们得到了$w$ CDM和$Λ$ CDM模型的WMAP 9，WMAP 9 + BICEP 2，Planck+WP和Planck+WP+ BICEP 2的约化CMB数据$\{l_A, R, z_*\}$.然后，我们使用这些减少CMB数据结合低红移观测宇宙学参数的约束。我们发现，包括BICEP 2的结果在一个更高的值的哈勃常数，特别是当状态方程的暗能量和曲率被允许变化。对于具有曲率的$Λ$ CDM模型，在约1.3 $σ$置信水平下，用Planck +WP+Lensing估计的哈勃常数与用Planck+WP+BICEP估计的哈勃常数不一致.
2015-07-03 astro-ph.CO gr-qc
Model-independent estimations for the curvature from standard candles and clocks
对空间曲率的模型无关估计不仅检验了哥白尼原理的基本假设，而且可以有效地打破曲率与暗能量性质之间的简并性.在本文中，我们建议实现模型无关的约束的空间曲率从标准蜡烛和标准时钟的观测，而不假设任何基准宇宙学和其他先验。我们发现，对于流行的Union 2.1 Ia型超新星（SNe Ia）的观测，空间曲率被限制为$Ω_K=-0.045_{-0.172}^{+0.176}$。对于超新星Ia观测的最新联合光变曲线分析（JLA），我们获得了$Ω_K=-0.140_{-0.158}^{+0.161}$。这表明，这些结果与空间平坦的宇宙非常吻合。此外，与其他方法相比，旨在模型无关的空间曲率的估计，该方法还实现了具有竞争力的精度约束。
2016-11-01 astro-ph.CO gr-qc
Kinematic Constraints on Spatial Curvature from Supernovae Ia and Cosmic Chronometers
本文提出了一种独立于动力学模型，由数据估计空间曲率$Ω_k$的方法，即用三次多项式表示同动距离（$D_{C}(z)$），用二次多项式表示哈勃参数（$H(z)$），用一次多项式表示减速参数（$q(z)$）。所有这些参数化都是作为红移$z$的函数进行的。我们使用了Pantheon汇编的SNe Ia数据集，其中1048个距离模数在$0.01<z<2.3$范围内估计，具有系统和统计误差，以及31个$H(z)$数据的汇编，这些数据是从宇宙计时器估计的。$D_C(z)$参数化的空间曲率为$Ω_{k}=-0.03^{+0.24+0.56}_{-0.30-0.53}$。减速参数$q(z)$的参数化结果为$Ω_{k}=-0.08^{+0.21+0.54}_{-0.27-0.45}$。$H(z)$参数化显示$H(z)$和SNe Ia数据约束之间不兼容，因此未合并这些分析。$D_C(z)$和$q(z)$参数化与宇宙微波背景辐射的许多暴胀模型和数据所预测的空间平坦宇宙是相容的。这种类型的分析是非常有吸引力的，因为它避免了任何偏见，因为它不依赖于对宇宙物质含量的假设来估计$Ω_k$。
2020-10-23 astro-ph.CO gr-qc
Observational constraints on the cosmological expansion rate and spatial curvature
过去几十年的观测表明，宇宙的膨胀正在加速。在宇宙学的标准模型中，这种加速膨胀被归因于以宇宙学常数形式存在的暗能量。然而，我们可以想象，暗能量呈现出温和的动力学（因此它的能量密度随时间而变化，而不是具有一个恒定的值），或者宇宙的加速膨胀是由暗能量以外的某种机制引起的。在这项工作中，我将调查这两种可能性，通过使用观测数据的动态暗能量以及宇宙学模型没有暗能量的简单模型的参数的约束。我发现，这些数据有利于标准模型，而留下一些空间的动态暗能量。标准模型还认为宇宙在大的空间尺度上是平坦的。用于测试暗能量动力学的相同观测数据可以用来约束宇宙的大尺度曲率，这些数据通常有利于空间平坦性，在某些数据组合中对空间曲率有一定的偏好。
2021-04-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spatial curvature and cosmological tests of general relativity
众所周知，考虑空间曲率会影响宇宙学参数的约束，例如暗能量状态方程参数。在这里，我们研究了曲率对用于在宇宙尺度上测试广义相对论（GR）的参数约束的影响，这些参数通常称为修改的生长（MG）参数，因为虽然在$Λ$ CDM模型背景下获取的当前数据指向一个宇宙是平坦的或非常接近它，但这种约束在修改的引力理论中可能不成立。使用最新的宇宙学数据集，我们发现，MG参数与曲率参数$Ω_k$和MG参数的约束被削弱相比，当$Ω_k$不包括在参数分析。接下来，我们使用各种未来的模拟数据集，包括宇宙微波背景，弱透镜，和综合萨克斯-沃尔夫-星系互相关，其中的基准模型是空间弯曲的，但我们假设一个平面模型时，拟合MG参数。我们发现，在空间弯曲的宇宙上的空间平坦模型的假设确实会导致MG参数的约束的人为变化，在某些情况下，甚至会产生明显的偏离GR的MG参数空间。对于我们的模拟数据，对于具有$\abs{Ω_k} \geq 0.02$的基准模型，与GR的张力开始显现，并且对于$\abs{Ω_k} \geq 0.05$出现明显的偏差。我们发现，负弯曲模型的明显偏差是更显着的。由于上述空间平坦性的假设，这种明显偏离GR的表现导致人们得出结论，当使用未来的高精度数据进行这些测试时，空间曲率必须与其他核心宇宙学参数和MG参数一起包括在参数分析中。
2012-12-20 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on the curvature of the Universe and dynamical dark energy from the Full-shape and BAO data
我们提出了限制的$Λ$ CDM，$w_0$ CDM，和$w_0 w_a$ CDM模型的参数，从联合分析的全形状，重子声振荡（BAO），大爆炸核合成（BBN）和超新星的数据。我们的限制是完全独立的宇宙微波背景（CMB）各向异性的数据，但竞争对手的CMB的参数误差条的限制。我们发现空间曲率与平坦宇宙$Ω_k=-0.043_{-0.036}^{+0.036}$（$68\%$ C.L.）一致;暗能量状态方程参数$w_0$被测量为$w_0=-1.031_{-0.048}^{+0.052}$（$68\%$ C.L.），与宇宙常数一致这个结论也适用于时变的暗能量状态方程，我们发现了$w_0=-0.98_{-0.11}^{+0.099}$和$w_a=-0.33_{-0.48}^{+0.63}$（都在$68\%$ C.L.）。从分析中排除超新星数据并没有显著削弱我们的边界。这表明，使用一个单一的外部BBN先验，全形状和BAO数据可以提供强大的非最小宇宙学模型的CMB无关的约束。
2021-02-13 astro-ph.CO hep-ph
Hubble Parameter and Baryon Acoustic Oscillation Measurement Constraints on the Hubble Constant, the Deviation from the Spatially-Flat $Λ$cdm Model, The Deceleration-Acceleration Transition Redshift, and Spatial Curvature
我们编译一个完整的收集可靠的哈勃参数$H(z)$数据红移$z \leq 2.36$和使用它们与高斯过程方法来确定连续的$H(z)$函数的各种数据子集。从这些连续的$H(z)$中，总结所考虑的数据子集，我们发现$H_0\sim 67 \pm 4\,\rm km/s/Mpc$与使用各种技术确定的最近较低值更一致。在大多数数据子集中，我们看到宇宙学减速-加速跃迁在2 $σ$显著性，数据子集跃迁红移在$0.33<z_{\rm da}<1.0$上变化在1 $σ$显著性。我们发现，平坦的$Λ$ CDM模型与$H(z)$数据一致，$z$为1.5至2.0，这取决于所考虑的数据子集，与平坦的$Λ$ CDM在此红移范围以上有2个$σ$偏差。使用连续的$H(z)$与重子声学振荡距离红移观测，我们限制当前的空间曲率密度参数为$Ω_{K0}=-0.03\pm0.21$，与平坦的宇宙一致，但大的误差条并不排除小的空间曲率值，现在正在争论。
2018-03-11 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on cosmic curvature from cosmic chronometer and quasar observations
我们考虑了哈勃参数的宇宙计时器（CC）数据，X射线和紫外线发射的类星体（QSO）光度数据，以及2018年普朗克任务（PL 18）和SH 0 ES观测（SHOES）的哈勃参数现值的最新测量，以约束宇宙曲率密度参数的现值。我们考虑了三种暗能量模型：$Λ$ CDM模型，wCDM模型和CPL参数化。在所有这三个模型中，我们发现物质-能量密度参数$Ω_{\rm m0}$的值比从普朗克2018年CMB观测任务中获得的值更高。此外，我们发现了一个非平坦和封闭的宇宙在0.5 $σ$到3 $σ$的置信水平的证据。在不同的数据集组合下，分别用$Λ$ CDM模型、wCDM模型和CPL参数化方法得到的宇宙平均值与平坦宇宙的距离分别为2 ~ 3 $σ$、1 ~ 1.5 $σ$和0.5 ~ 1 $σ$。与$Λ$ CDM模型相比，在动力学暗能量模型中，非零宇宙曲率的证据较少。这意味着宇宙曲率非零的证据取决于暗能量状态方程的行为。由于宇宙曲率的值退化到暗能量的状态方程，我们还考虑了一个模型无关的分析，以约束宇宙曲率使用高斯过程回归分析和人工神经网络分析相结合。在模型独立的分析中，我们也发现了一个封闭宇宙的证据，平坦宇宙几乎是1 $σ$。因此，无论是依赖模型还是独立模型的分析，都倾向于从CC、类星体和$H_0$观测的组合中得到一个封闭的宇宙。
2023-03-28 astro-ph.CO gr-qc
Slow-rolling down the curvature: a reassessment of the Planck constraints on $ϕ^2$ inflation in a closed universe
University of Sheffield（谢菲尔德大学）；University of Cologne（科隆大学）
本文在闭合二次暴胀模型中自洽处理曲率参数与原初谱，重新分析普朗克数据，发现对负曲率的偏好从>3.5σ降至~2.5σ（plik）或~2σ（CamSpec），并解释了低ℓ功率抑制，但仅部分缓解高ℓ透镜异常。
2026-06-15 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on primordial black holes and curvature perturbations from the global 21cm signal
最近的EDGES全球21厘米信号和LIGO/VIGO的引力波观测重新引起了人们对PBH的兴趣。与以往的工作不同，我们研究了PBH对质量范围为$6\times 10^{13} {\rm g} \lesssim M_{\rm PBH}\lesssim 3\times 10^{14} \rm g$的IGM演化的影响。由于这些PBH的寿命小于宇宙的当前年龄，它们在今天已经蒸发了。由于霍金辐射的存在，PBH对IGM的加热效应可以抑制全球21 cm信号的吸收幅度。在这项工作中，通过要求全球21厘米信号在$10\lesssim z \lesssim 30$的红移范围内的差分亮温，例如，$δT_{b} \lesssim -100~\rm mK$，我们得到的PBH的初始质量分数的上限。我们发现最强的上限是$β_{\rm PBH} \sim 2\times 10^{-30}$。由于PBH的形成与原始曲率扰动有关，通过对PBH初始质量分数的限制，我们得到了对应于本文所考虑质量范围的尺度范围$8.0\times 10^{15}\lesssim k \lesssim 1.8\times 10^{16}~\rm Mpc^{-1}$的原始曲率扰动功率谱的上限.我们发现最强的上限是$\mathcal P_{\mathcal R}(k) \sim 0.0046$。通过与前人工作的比较，我们发现，对于本文所研究的质量…
2020-09-24 astro-ph.CO hep-th
Constraints on dark energy dynamics and spatial curvature from Hubble parameter and baryon acoustic oscillation data
我们使用所有可用的重子声学振荡距离测量和哈勃参数数据来约束宇宙学常数$Λ$，动力学暗能量和空间曲率在简单的宇宙学模型。我们发现，共识空间平坦的$Λ$ CDM模型提供了一个合理的拟合数据，但根据哈勃常数先验和宇宙学模型，它可以是一个多一点的$σ$远离最佳拟合模型，这可能有利于温和的暗能量动力学或非平坦的空间超曲面。
2018-06-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial black hole formation from non-Gaussian curvature perturbations
我们考虑几个早期的宇宙模型，允许在小尺度上产生大曲率扰动。众所周知，这种扰动可以导致原始黑洞（PBH）的形成。我们简要回顾了今天的情况与PBH的限制，然后集中在两个模型中，强烈的非高斯曲率扰动预测：混合通货膨胀瀑布模型和曲率模型。我们发现，PBH的曲率扰动功率谱振幅的值的限制是强烈依赖于扰动的形状，可以显着（两个数量级）偏离通常的高斯极限${\cal P}_ζ\lesssim 10^{-2}$。我们给出的例子PBH质谱计算的两个暴胀模型。
2012-12-12 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological and lunar laser ranging constraints on evolving dark energy in a nonminimally coupled curvature-matter gravity model
Istituto per le Applicazioni del Calcolo, CNR（意大利国家研究委员会计算应用研究所）；INFN - Laboratori Nazionali di Frascati (LNF)（意大利国家核物理研究所弗拉斯卡蒂国家实验室）；Departamento de Física e Astronomia, Faculdade de Ciências da Universidade do Porto（波尔图大学理学院物理与天文系）；Centro de Física das Universidades do Minho e do Porto（米尼奥大学和波尔图大学物理中心）；Universitá di Camerino（卡梅里诺大学）；Al-Farabi Kazakh National University（阿里-法拉比哈萨克国立大学）；ICRANet（国际相对论天体物理中心网络）
本文研究了非最小耦合曲率-物质引力模型中暗能量的动态行为，利用宇宙学数据和月球激光测距数据约束模型参数，发现暗能量演化与DESI结果相似。
2026-04-09 astro-ph.CO gr-qc
