Constraints on Large-Scale Dark Acoustic Oscillations from Cosmology
如果所有或一部分暗物质(DM)在早期宇宙中与暗辐射(DR)浴耦合,我们预计组合的DM-DR系统会引起暗物质的声学振荡,直到它从DR中分离出来。就像标准的重子声学振荡一样,这些暗声学振荡(DAO)印记了一个特征尺度,即暗物质的声视界,在物质能量谱上。我们详细计算了DM-DR相互作用的微观物理如何影响宇宙中物质的聚集,并表明DAO物理也产生了独特的签名,在温度和偏振光谱的宇宙微波背景(CMB)。我们使用宇宙学数据从CMB,重子声学振荡(BAO),和大尺度结构约束的可能部分相互作用DM以及其与DR的相互作用的强度。像几乎所有的知识,我们已经收集了关于暗物质,因为推断它的存在这个约束依赖于背叛重力的位置,否则不可见的暗物质。虽然我们的研究结果可以直接应用到一个广泛的类别的模型,耦合暗物质粒子的各种轻相对论物种,为了进行定量预测,我们的模型的相互作用组件作为暗原子耦合到暗光子浴。我们发现线性宇宙学数据和CMB透镜效应对CMB中DAO特征的存在和宇宙的大尺度结构有很强的约束。有趣的是,我们发现,最多~5%的所有DM可以非常强烈地与DR相互作用。我们表明,我们的结果是令人惊讶的约束最近提出的双盘DM模型,一个新的例子,如何大规模的精密宇宙学数据可以用来约束星系物理和亚星系结构。
2013-10-11 astro-ph.CO hep-ph
Scattering, Damping, and Acoustic Oscillations: Simulating the Structure of Dark Matter Halos with Relativistic Force Carriers
我们表明,自相互作用的暗物质模型与光粒子介导的相互作用,可以有显着的偏差时,一个标准的冷暗物质的情况下,在物质功率谱和详细的星系晕结构。虽然这些偏差可以采取抑制小尺度结构的形式,在某些方面类似于温暖的暗物质,自相互作用模型具有更广泛的可能现象。暗物质中的长程力可以在初始功率谱中引入多个尺度,其形式为暗声振荡和功率谱中的指数截止。使用模拟,我们表明,这些尺度的影响可以保持观测相关到今天。此外,自相互作用可以继续修改暗物质晕的小尺度结构,降低它们的中心密度,并创建一个暗物质核心。由此产生的现象学是这类模型所独有的。
2014-05-08 astro-ph.CO hep-ph
Distinguishing interacting dark energy from wCDM with CMB, lensing, and baryon acoustic oscillation data
我们采用普朗克2013 CMB温度各向异性和透镜数据,和重子声学振荡(BAO)数据来约束一个唯象的$w$ CDM模型,其中暗物质和暗能量相互作用。假设暗能量的状态参数为含时方程,将暗物质和暗能量视为流体,其能量交换率与暗物质密度成正比。仅CMB数据就在相互作用速率和今天的物理CDM密度参数$ω_c$之间留下了很强的简并性,从而允许大的相互作用速率$|Γ| \sim H_0$。然而,正如人们所知,BAO数据打破了这种简并性。此外,我们利用CMB透镜势的可能性,探测在红移$z \sim 2$的物质扰动,是非常敏感的结构的增长,因此区分的$Λ$ CDM模型和它的替代品的工具之一。然而,我们发现,在非体模模型($w_{\mathrm{de}}>-1$),约束保持不变,包括透镜数据和一致的零相互作用,$-0.14 < Γ/H_0 < 0.02$在95\% CL。相反,在体模模型($w_{\mathrm{de}}<-1$)中,从暗能量到暗物质的能量转移比非相互作用模型更有利; $-0.57 < Γ/H_0 < -0.10$在95\% CL下具有CMB+BAO,而添加透镜数据将其转移到$-0.46 < Γ/H_0 < -0.01$。
2015-06-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Interacting photon-baryon fluid, warm dark matter and the first acoustic peak
约化相对论气体模型是由A. 1965年,萨哈罗夫因推导出宇宙微波背景(CMB)谱而获奖。它最近被我们中的一些人重新发明,以实现宇宙演化中辐射和尘埃时代之间的插值。这个模型避开了玻尔兹曼-爱因斯坦方程组的复杂结构,并允许对热暗物质效应进行透明的描述。它在这里扩展到包括,在唯象的基础上,辐射和重子之间的平衡相互作用,这是应该占在一个简化的方式预复合物理学的相关方面。此外,我们使用紧耦合近似探讨这种相互作用和RRG温暖度参数对CMB的各向异性谱的影响。如果相互作用参数和暗物质热度参数都是$10^{-4}$或更小的量级,则该模型的预测与ΛCDM模型的预测非常相似。至于温暖度参数而言,这是在很好的协议与以前的估计的基础上,从结构形成的结果。
2013-12-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
J-PAS: forecasts on interacting dark energy from baryon acoustic oscillations and redshift-space distortions
我们估计的约束功率的J-PAS相互作用的暗能量宇宙学的参数。该调查预计将绘制数百万个发光的红色星系,发射线星系和类星体在北半球天空数千平方度的区域内,精确的光度红移测量。对DESI和欧几里得调查的预测也进行了评估,并与J-PAS进行了比较。与Fisher矩阵的方法,我们发现,J-PAS可以把约束的相互作用参数相媲美,从DESI,与约$0.02$的绝对不确定性,当相互作用项是成比例的暗物质的能量密度,几乎一样好,约$0.01$,当相互作用是成比例的暗能量密度。对于暗能量的状态方程,J-PAS的约束在两种情况下稍好一些(不确定度$0.04$ - $0.05$与基准值$-1$周围的$0.05$ - $0.07$)。这两个调查都落后于欧几里德,但紧随其后,在所有考虑的具体情况下施加了可比的限制。
2019-06-14 astro-ph.CO
A search for sterile neutrinos in interacting dark energy models using DESI baryon acoustic oscillations and DES supernovae data
本研究利用DESI重子声学振荡、Planck宇宙微波背景和DES超新星数据,在四种相互作用暗能量模型中限制无质量与有质量惰性中微子,发现仅约1σ暗示无质量惰性中微子存在,且多数模型支持暗能量衰变为暗物质。
2025-03-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observational constraints on an interacting dark energy model
我们利用宇宙微波背景各向异性、超新星光度和星系分布中重子声学振荡信号的观测结果,将宇宙学参数约束在一个简单的具有时变状态方程的相互作用暗能量模型中。使用蒙特卡洛马尔可夫链技术,我们确定后验似然。来自单个数据集的约束是弱的,但是三个数据集的组合限制了相互作用常数$Γ$小于宇宙膨胀率的23% $H_0$ ;在95% CL $-0.23 < Γ/H_0 < +0.15$。即使相互作用率大得多,CMB声峰也可以很好地拟合,但这需要比非相互作用模型更大或更小(取决于相互作用的符号)的物质密度。由于物质密度和相互作用速率之间的这种简并性,对CMB的唯一可观察到的影响是更大或更小的积分萨克斯-沃尔夫(ISW)效应。虽然SN或BAO数据本身并不对相互作用设置任何直接约束,但它们排除了具有非常大物质密度的模型,因此当与CMB数据联合分析时,间接约束了相互作用速率。为了实现本文中描述的分析,我们在一篇配套论文[arXiv:0907.4981]中提出了一种新的早期辐射时代解决方案的系统分析,以找到玻尔兹曼积分的绝热初始条件。
2009-12-02 astro-ph.CO hep-ph
Bayesian Comparison of Interacting Modified Holographic Ricci Dark Energy Scenarios
我们进行了贝叶斯模型选择分析的相互作用方案的暗物质和修改后的全息里奇暗能量(MHRDE)与线性相互作用项。我们使用了一些最新的宇宙学数据的组合,如Ia型超新星,宇宙计时器,宇宙微波背景和重子声学振荡测量。我们发现强有力的证据,对所有的MHRDE相互作用的情况下,$Λ$ CDM研究时,考虑充分的联合分析。
2020-05-15 astro-ph.CO
Constraints on Interacting Dark Energy Models from the DESI Baryon Acoustic Oscillation and DES Supernovae Data
本研究利用DESI BAO、DES超新星和Planck CMB数据探索暗能量与暗物质相互作用,发现$Q \propto ρ_{\rm de}$的IDE模型支持暗能量衰变为暗物质且偏离$Λ$CDM达$3σ$,而$Q \propto ρ_{\rm c}$模型则不支持相互作用存在。
2024-11-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observational constraints on a holographic, interacting dark energy model
我们约束的相互作用,全息暗能量模型,首先提出了由我们中的两个在[1],从超新星的观测数据,CMB位移,重子声学振荡,X射线,和哈勃率。并研究了该模型的增长函数。该模型拟合数据合理,但仍然是传统的$Λ$ CDM模型票价更好。然而,全息模型大大简化了符合问题,并显示出兼容性在$1σ$置信水平与老类星体APM 08279+5255的年龄。
2010-07-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Physical constraints on interacting dark energy models
从热力学第二定律和熵的正性出发,研究了与暗物质场非最小耦合的暗能量分量的物态方程参数的物理极限.这些限制与Ia型超新星的观测数据集、重子声学振荡和宇宙微波背景的角声尺度相结合,对暗物质/暗能量相互作用的行为施加限制。考虑两个EoS参数化的$w = w_0 + w_aζ(z)$型,我们推导出一个一般的表达式的暗能量密度的演变,并表明热力学极限和观测数据的组合提供紧密的界限上的$w_0 - w_a$参数空间。
2018-09-03 astro-ph.CO gr-qc
Exploiting the shift of baryonic acoustic oscillations as a dynamical probe for dark interactions
星系和星系团的关联函数中的重子声峰为探测宇宙的时空几何提供了一把标准标尺,共同制约着角直径距离和哈勃膨胀率。此外,非线性效应可以系统地移动峰值位置,使我们有机会将这种聚集特征也作为动态探测来利用。我们调查的可能性,检测相互作用的黑暗部门通过准确测定重子声学标度。利用从CoDECS模拟中提取的公共晕目录-迄今为止最大的N体相互作用暗能量模型模拟套件-我们确定了重子尺度的位置,该位置适合带滤波关联函数,专门用于放大声音视界处的信号。在0 < z < 2的范围内,我们分析了由于非线性动力学、红移空间失真和高斯红移误差引起的位移。由于暗能量和暗物质之间的耦合以一种特殊的方式影响晕的成团特性,特别是重子声振荡的振幅和位置,重子峰位置的宇宙演化可能提供一种直接的方法来区分相互作用的暗能量模型和标准的ΛCDM框架。为了最大限度地提高重子峰作为动力学探测器的效率,必须在红移空间中测量关联函数,因为在红移空间中,由于非线性引起的重子声学位移被放大。光谱星系巡天的典型红移误差不会显著影响这些结果。
2012-12-04 astro-ph.CO
Dynamical and observational analysis of interacting models
我们研究了暗区中一类相互作用模型的动力学行为,其中冷暗物质和暗能量之间的唯象耦合是宇宙尺度因子的幂律。从数值模拟中,我们发现,在这种背景下,暗能量总是占主导地位的当前组成的宇宙。这种行为可以大大缓解重合问题。利用当前Ia型超新星、重子声振荡和宇宙微波背景数据,进行了联合统计分析,得到了这类模型自由参数的约束条件.
2017-09-01 astro-ph.CO
Models of vacuum energy interacting with cold dark matter: Constraints and comparison
本文研究了真空能量与冷暗物质相互作用的观测约束。我们考虑八个典型的相互作用形式,在这样一个相互作用的真空能量的情况下。本工作中用于约束这些模型的观测数据包括Ia型超新星观测的JLA样本、宇宙微波背景各向异性观测的Planck 2015距离先验数据、重子声学振荡数据和哈勃常数直接测量。我们发现,目前的观测数据几乎同样有利于这些相互作用的真空能量模型。我们还发现,对于所有这些模型的真空能量与冷暗物质相互作用的情况下,没有相互作用实际上是很好地符合目前的观测数据在1 $σ$范围内。
2019-06-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The interacting generalized Ricci dark energy model in non-flat universe
本文推广了已有的分析,考虑了非平坦宇宙中的相互作用全息Ricci暗能量(IRDE)模型。我们利用最近的观测资料,包括Ia型超新星(SNIa)、重子声学振荡(BAO)、宇宙微波背景(CMB)各向异性和哈勃参数,研究了该模型的天体物理约束。结果表明,在存在暗能量与物质相互作用的情况下,曲率的分数能量密度的允许参数范围为$-0.005$ $\lesssim$ $Ω_{k0}$ $\lesssim$ $0.015$.如果没有相互作用,在这个模型中,平坦的宇宙在观测上是不利的。
2015-01-08 astro-ph.CO
Interacting parametrized post-Friedmann method
我们应用相互作用参数化后弗里德曼(IPPF)方法耦合暗能量模型中的相互作用是成比例的暗物质密度在背景水平。在这样做的时候,我们进行了马尔可夫链蒙特卡罗分析,结合了几个宇宙学探测,包括宇宙微波背景(WMAP 9+普朗克)数据,重子声学振荡(BAO)测量,JLA样本的超新星,哈勃常数(HST),并通过${\rm f}σ_{8}{\rm (z)}$数据点的红移空间失真(RSD)测量。对${\rm Planck+WP+JLA+BAO+HST+RSD}$资料的联合观测分析得出了一个耦合参数,即在$1σ$水平上的$ξ_{c}=0.00140_{-0.00080}^{+0.00079}$,用于表示动量传递势的消失;当动量传递势打开时,该值减小a,在$1σ$水平上给出了$ξ_{c}=0.00136_{-0.00073}^{+0.00080}$。CMB功率谱显示了耦合参数$ξ_{c}$与声峰位置或振幅之间的相关性。当$ξ_{c}$取较大值且其位置移动时,第一峰的高度增加。我们还得到的物质功率谱可能会受到影响的强度的相互作用耦合的尺度更大的$10^{-2} {\rm h~ Mpc^{-1}}$,降低其振幅的香草模型。
2014-11-13 astro-ph.CO
A Fully Self-Consistent Cosmological Simulation Pipeline for Interacting Dark Energy Models
我们首次设计了一个完全自洽的模拟管道来研究暗物质和暗能量之间的相互作用。我们进行收敛性测试,并表明我们的代码是准确的不同尺度。利用普朗克、Ia型超新星、重子声学振荡(BAO)和哈勃常数观测所约束的参数,进行了宇宙学N体模拟。我们计算了四种不同的相互作用暗能量模型的物质功率谱和晕质量函数。除了暗物质密度分布外,我们还展示了暗能量的不均匀密度分布。有了这个新的模拟管道,我们可以进一步完善和约束相互作用的暗能量模型。
2018-11-05 astro-ph.CO
Modified holographic Ricci interacting dark energy models: dynamical system analysis and bayesian comparison
对修正全息Ricci暗能量模型中的相互作用情景进行动力系统分析和贝叶斯比较,发现相对ΛCDM模型,所有情景均缺乏观测支持。
2023-11-11 astro-ph.CO gr-qc
Evidence for interacting dark energy from BOSS
由BOSS-SDSS合作测量的来自高红移类星体的莱曼- $α$森林的重子声学振荡的结果表明,$2.5σ$偏离了标准的$Λ$ -冷暗物质模型。这是第一次测量到高红移时暗能量的演化,目前的结果不能用简单的宇宙学常数来解释。我们在这里表明,一个简单的现象学的相互作用在黑暗的部门提供了一个很好的解释这种偏差,自然容纳哈勃参数获得的BOSS,$H(z=2.34)=222 \pm 7 ~\mathrm{km~s^{-1}~Mpc^{-1}}$。通过执行一个全球性的参数拟合,包括这个新的数据集与普朗克数据的相互作用模型,我们能够表明,一些相互作用模型的$H(2.34)$和$D_\mathrm{A}(2.34)$是兼容的BOSS合作获得的约束,表现出更好的一致性比$Λ$ CDM。我们还表明,相互作用的模型,有一个小的正耦合常数,这有助于减轻巧合的问题,是兼容的宇宙学观测。增加这些新的重子声学振荡数据的可能性,显示了整体拟合的改善,尽管它在统计上并不显著。耦合常数不能完全受所用数据集的约束,但暗能量状态方程显示出对不同于宇宙学常数的值的轻微偏好。
2017-02-23 astro-ph.CO gr-qc
A model of interacting holographic dark energy at the Ricci's scale
我们研究了一个全息宇宙学模型,其中红外截止是由里奇长度和暗物质和暗能量不演化自己,但相互作用的非引力。这极大地解释了宇宙巧合问题,因为两个分量之间的比率在任何时候都不会消失。我们约束模型的观测数据从超新星,宇宙背景辐射,重子声学振荡,气体质量分数的星系团,哈勃函数的历史,和增长函数。
2010-12-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th