Taller in the saddle: constraining CMB physics using saddle points
宇宙微波背景（CMB）温度（热点和冷点）极值点的统计在文献中已经得到了很好的探索，并已被用来约束早期宇宙的模型。在这里，我们将CMB中的临界点的研究扩展到去除极值后剩余的集合，即鞍点。我们执行堆栈的温度和偏振温度鞍点在CMB的模拟，以及从普朗克卫星的数据。然后，我们计算鞍点堆栈的理论配置文件，给定的基本功率谱的CMB。作为这样的堆栈的效用的一个例子，我们约束模型的宇宙双折射，并比较约束力的鞍点与极值点。我们发现，在双折射的具体例子中，我们可以在我们的分析中使用鞍点比使用极值更严格的约束。事实上，我们发现我们的鞍点分析产量接近最优约束，通过比较功率谱分析。因此，我们建议，在鞍点上的叠加，在一般情况下，是一个有用的方法来测试非标准的物理效应，改变CMB功率谱。
2019-03-04 astro-ph.CO
Constraining the topology of the Universe using the polarised CMB maps
我们研究了通过匹配圆统计量应用于极化宇宙微波背景（CMB）各向异性图来约束宇宙拓扑结构的可能性。与迄今为止简单分析温度数据相比，在拓扑研究中使用CMB偏振图的优势得到了清楚的证明。我们测试我们的算法，以搜索对匹配的圆模拟CMB地图的3-环面拓扑的宇宙。它被发现，普朗克和下一代CMB实验数据的噪声水平不再是令人望而却步，应该足够低，使这些研究的偏振图的使用。对于这样的实验，可以检测到的背靠背匹配圆的最小半径被确定。我们还表明，再电离后产生的极化不会对匹配圆的可探测性产生影响。
2018-02-08 astro-ph.CO
Constraining primordial non-Gaussianity using two galaxy surveys and CMB lensing
下一代星系巡天将能够测量超出等尺度的扰动。在这些超大尺度上，原始非高斯性留下的特征可以揭示早期宇宙中微扰产生的机制。我们对约束局部类型非高斯性及其具有简单尺度依赖性的双参数扩展进行了预测分析。我们结合不同的聚类测量从未来的星系调查-21厘米的强度映射调查和两个光度星系调查-通过多示踪剂的方法。此外，我们然后包括CMB透镜从CMB阶段4实验中的多示踪剂，这可以改善偏置参数的约束。我们通过结合SKA 1（类欧几里得（LSST）巡天）和CMB-S4透镜效应预测了$σ(f_{\rm NL}) \simeq 0.9$（1.4）。使用CMB透镜，$f_{\rm NL}$的精度提高了2倍，表明联合分析很重要。在运行$f_{\rm NL}$的情况下，我们的结果表明，即将到来的宇宙学调查的组合可以实现$σ(n_{\rm NL}) \simeq 0.12$（0.22）的运行指数。
2019-08-13 astro-ph.CO
Constraining the evolution of the CMB temperature with SZ measurements from Planck data
CMB温度-红移关系T_CMB（z）=T_0（1+z）是标准宇宙学的一个重要预言，但在许多非标准模型中却被违背。将可能的偏差限制到这个定律是测试Lambda CDM范式和寻找新物理学线索的有效方法。我们用从普朗克温度图上得到的70 ~ 353 GHz频率范围内的Sunyaev Zel'dovich效应谱，在红移0.01 ~ 0.94范围内，测定了普朗克SZ星团表的一个子样品（104个星团）的T_CMB（z），精度达3%。采用Monte-Carlo马尔可夫链方法，利用不同频率的SZ强度变化Δ I_SZ（nu），对星系团红移处的T_CMB（z）进行了个别测定。通过将该方法应用于104个团簇的样本，我们将形式T_CMB（z）=T_0（1+z）^（1-beta）的可能偏差限制为beta= 0.022 +/- 0.018，在1 sigma的不确定度下，与标准模型的预测一致。将这些测量结果与先前发表的结果相结合，我们得到beta=0.016+/-0.012。
2015-02-27 astro-ph.CO
Constraining inflationary potentials with inflaton PBHs
如果在原始暴胀之后，宇宙经历了一个相对较长的再加热时期，它可能会出现一个由振荡暴胀子场支持的物质主导阶段。在这一时期，来自暴胀子的微小扰动重新进入宇宙视界，可以维里化形成\textit{inflaton}结构。如果原始超密度足够大，它们的相关暴胀子结构可能坍缩形成原始黑洞（PBH）[L. E. Padilla，J. C. Hidalgo和K. A. Malik，Phys.Rev.D，vol.106，p.023519，Jul 2022;以下简称P1]。为了以相当大的速度发生，原始功率谱应该在小尺度上得到增强，这是单场暴胀通过超慢滚动阶段（由暴胀势中的近拐点产生）通常引起的特征。在这篇文章中，我们考虑两个特定的通货膨胀潜力，目前这个近拐点，我们看看PBH的形成率通过P1提出的机制。我们报告的限制，这两个特定的模型从边界到PBH丰度。这作为P1中提出的PBH形成机制的有用性的说明。
2023-03-29 astro-ph.CO
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
Constraining cosmological vorticity modes with CMB secondary anisotropies
观测搜索大尺度涡度模式在晚时间宇宙的探索不足。在标准的$Λ$ CDM模型中，考虑到观测到的宇宙微波背景（CMB）的性质，这是很好的动机。然而，这意味着对宇宙涡旋模式的搜索可以作为我们宇宙学模型的一个强有力的一致性测试。我们表明，通过结合CMB测量的动力学Sunyaev-Zel'dovich和移动透镜效应与星系巡天数据，我们可以约束涡度场独立于大尺度宇宙速度场。这种方法可以提供严格的限制，最大规模的模式，并可以通过一个简单的改变标准估计。或者，如果假设没有宇宙涡模，这个估计可以用来测试系统的偏差，在现有的动力学Sunyaev-Zel'dovich效应的分析类似于卷曲透镜的方式。
2023-01-26 astro-ph.CO
CMB Constraints on Reheating Models with Varying Equation of State
如果考虑到从哈勃穿越到今天的宇宙学演化，再加热结束时的温度和这个宇宙学阶段的长度可以与暴胀观测值绑定。在文献中有许多例子，其中它是为单场暴胀模型和一个常数状态方程在再加热。我们采用两个简单的再加热时状态方程参数变化的情形，结合再加热时状态方程参数的允许范围和标量扰动谱指数的观测极限，比较了几种暴胀模型的约束条件和再加热时状态方程参数不变的情形。
2015-09-28 astro-ph.CO
Constraining dark sector perturbations I: cosmic shear and CMB lensing
我们目前和未来的约束状态方程的暗区扰动。考虑的状态方程是对应于广义标量场模型和时间同态不变的$L(g)$理论，相当于相对论弹性介质的模型，也违反了大质量引力洛伦兹。我们开发这些模型的可观察到的影响的理论理解。为了约束这些模型，我们使用CMB温度数据从普朗克，BAO测量，CMB透镜数据从普朗克和南极望远镜，和弱星系透镜数据CFHTLenS。我们发现非平凡的排除参数的范围内，虽然数据仍然与$w=-1$兼容。我们衡量未来的实验将如何帮助约束参数。这是通过对CMB实验（如CoRE和PRISM）和断层星系弱透镜调查的可能性分析来完成的，重点是欧几里德在轻度非线性尺度上的潜在辨别力。
2015-06-26 astro-ph.CO
Constraining Fundamental Physics with Future CMB Experiments
普朗克实验将很快提供一个非常精确的测量宇宙微波背景各向异性。这将使宇宙学家以前所未有的精度确定大多数宇宙学参数。未来的实验将以更好的角分辨率和更好的偏振灵敏度来改进和补充普朗克数据。宇宙微波背景辐射功率谱的这一未探测区域包含了许多感兴趣的参数信息，包括中微子质量、重组时相对论粒子的数量、原始氦丰度以及暗物质自湮灭注入的额外电离光子。我们回顾了CMB上的每个参数的印记，并通过对模拟数据的合成实现进行Monte Carlo分析来预测未来实验可实现的约束。我们发现，下一代卫星任务，如CMBPol可以提供有价值的限制，精度接近预期在当前和不久的将来的实验室实验。最后，我们讨论了宇宙学和基础物理学之间的这种交叉的影响。
2010-05-20 astro-ph.CO
Constraining the neutrino mass using a multi-tracer combination of two galaxy surveys and CMB lensing
测量中微子总质量是下一代宇宙学数据集最令人兴奋的机会之一。我们研究的可能性，检测中微子总质量使用大规模集群在21厘米强度映射和光度星系调查，与CMB信息。我们包括规模依赖的晕偏置的贡献，由于大量中微子的存在，并使用多示踪剂分析，以减少宇宙方差。SKAO-MID 21 cm强度图与Stage 4 CMB的多示踪剂组合，仅使用线性聚类信息（$k_{\rm max} = 0.1\, h/$ Mpc），而不需要光学深度的先验信息，就可以将中微子总质量的不确定性大大缩小到$σ(M_ν) \simeq 45\,$ meV。当我们向多示踪剂添加从LSST预期的聚类信息时，预测是$σ(M_ν) \simeq 12\,$ meV。
2021-11-26 astro-ph.CO
Constraining Viscous Dark Matter in light of CMB Spectral Distortion
本文计算了粘性暗物质与重子相互作用引起的CMB谱畸变，利用COBE/FIRAS和PIXIE观测约束了粘性暗物质的参数空间。
2024-04-20 astro-ph.CO
Constraining Cluster Virialization Mechanism and Cosmology using Thermal-SZ-selected clusters from Future CMB Surveys
我们预测了未来宇宙微波背景（CMB）实验可以通过热Sunyaev-Zeldovich（tSZ）信号检测到的星系团的数量，主要是CMB-S4实验的广域调查，但也有CMB-S4的较小的去透镜调查和拟议的CMB-HD实验。我们预测CMB-S4将检测到75，000个簇，其广泛调查$f_{\rm sky}$ = 50%，其深度调查$f_{\rm sky}$ = 3%，14，000个簇。其中，大约1350个星团将位于$z \ge 2$，这是一个难以通过光学或X射线探测的区域。我们假设CMB-HD将调查与S4-Wide{}相同的天空，并且发现CMB-HD将比CMB-S4更全面地检测$\times3$和多一个数量级的$z \ge 2$集群。这些结果包括银河系和河外前景以及大气和仪器噪声。利用CMB-团簇透镜校正团簇tSZ-质量标度关系，结合团簇计数和主CMB得到了标准模型（$ΛCDM+\sum m_ν+w_{0}$）的两参数扩展的宇宙学约束.除了约束$σ(w_{0})$ $\lesssim 1\%$，我们发现，这两个调查可以使$\sim 2.5-4.5σ$检测$\sum m_ν$，大大加强了CMB的唯一的约束。我们还研究了簇内介质的演化，通过模拟簇的维里化${\rm v}(z)$，并找到了CMB-S4的严格约束，CMB-HD的进一步的3-4个因素的改善。分箱聚类计数、Fisher矩阵和其他相关产品…
2021-12-28 astro-ph.CO
Constraining Primordial Magnetic Fields by CMB Photon-Graviton Conversion
我们重新审视了在外部磁场存在的情况下使用光子-引力子转换机制来探测最后一个散射表面和当前表面之间可能存在的小尺度原始磁场的方法。具体而言，我们调查的转换效率的影响，由于物质的存在，包括等离子体集体效应和原子的极化率。一般来说，这些影响往往会降低转换概率。在这个更符合实际的情况下，根据COBE对宇宙微波背景黑体谱的测量精度，我们找到了复合时原初磁场强度的一个上限，即B <30 G。虽然目前基于光子-引力子转换机制的束缚不如直接利用CMB温度各向异性得到的束缚那么紧，但它仍然提供了对原始磁场和除了复合之外的历元的重要的独立约束。如果CMB黑体光谱测量在未来的实验如PIXIE中变得更精确，则该界限可以显著改善。
2013-09-02 astro-ph.CO
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
CMB anomalies from an inflationary model in string theory
最近的普朗克测量显示了一些大角度尺度上的CMB异常，这证实了WMAP的早期观测。我们表明，一个暴胀模型，在此之前的慢卷膨胀宇宙是在一个超级暴胀阶段，可以产生一个大规模的截断的原始功率谱，这可能不仅占大角度尺度上的功率抑制，但也是一个大的偶极功率不对称的CMB。我们讨论我们的模型在弦论中的实现。
2013-11-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining decaying dark energy density models with the CMB temperature-redshift relation
讨论了密度标度为$ρ_x \propto (1+z)^{m}$的变暗能量模型的热力学和动力学性质，z为红移。这些模型导致物质和辐射的产生/破坏，这影响了宇宙中物质和辐射成分的宇宙演化。特别是，我们已经研究了辐射的温度红移关系，这已被限制使用最近收集的宇宙微波背景（CMB）温度测量高达$z \sim 3$。我们发现，在不确定性，该模型是无法区分的宇宙学常数，不交换任何粒子与其他组件。未来的观测，特别是在大红移的CMB温度的测量，将允许给出更坚实的边界上的有效状态方程参数$w_{eff}$的这种类型的暗能量模型。
2012-02-10 astro-ph.CO
Inflationary study of non-Gaussianity using two-dimensional geometrical measures of CMB temperature maps
在这项工作中，我们有效地计算了二维Minkowski泛函的宇宙微波背景（CMB）的温度图所产生的单场模型的暴胀与一个标准的动力学项。首先计算了初始扰动的双谱，然后计算了温度涨落的二维位形空间立方矩。这些三次矩产生一阶非高斯修正项的闵可夫斯基泛函。因此，我们开发了一个强大的机制来预测的非高斯性产生的膨胀的CMB温度图使用闵可夫斯基泛函的量。
2018-07-18 astro-ph.CO hep-th
CMB and reheating constraints to α-attractor inflationary models
在普朗克2013年之后，一个广泛的称为α吸引子的暴胀模型被开发出来，它具有普遍的观测预测。在参数α较小的情况下，模型与最新的CMB数据具有较好的一致性。在这项工作中，我们首先分析计算（并数值验证）这些模型的谱指数，n_s和张量标量比，r的预测，然后使用BICEP 2/Keck 2015数据，我们对α吸引子施加约束。然后，我们研究了α-吸引子中的再加热现象。再加热温度T_{re}和再加热过程中的e折叠数N_{re}作为n_s的函数计算。利用这些结果，我们确定了满足最新CMB数据约束的两类α吸引子的自由参数α的取值范围.
2016-02-29 astro-ph.CO hep-th
Is the CMB revealing signs of pre-inflationary physics?
本文提出通过考虑原初密度扰动的非Bunch-Davies初始条件，可将暴胀的基本粒子物理模型与ACT、Planck等最新观测数据相调和。
2025-04-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining galaxy cluster velocity field with the tSZ-kSZ-kSZ bispectrum
Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应是由宇宙微波背景（CMB）光子与星系团内沿视线方向积分的电离扩散电子气体相互作用产生的。两个主要效应是星系团内部的热压力产生的热SZ（tSZ）和星系团相对于CMB静止坐标系的特殊运动产生的动力学SZ（kSZ）。kSZ效应的测量特别具有挑战性，因为它遵循与CMB相同的光谱行为，因此无法使用光谱考虑将其与CMB分离。在本文中，我们探讨了通过计算当前和未来的CMB实验的tSZ-CMB-CMB互相关双谱检测kSZ的可行性。我们的结论是，下一代的CMB实验将提供在高S/N的tSZ-kSZ-kSZ双谱检测的可能性。这一测量将约束对结构生长速率和暗能量性质极为敏感的星系团的团内动力学和速度场。此外，我们还证明了tSZ-kSZ-kSZ双谱可以用来打破质量可观测关系和宇宙学参数之间的简并，以设置严格的约束，高达4\%，对$Y-M$关系校准。
2017-01-31 astro-ph.CO
Constraining Cosmic Inflation with Observations: Prospects for 2030
检验和约束宇宙暴胀理论的能力将在未来十年取得实质性进展。主要的数据来源包括宇宙微波背景（CMB）测量和光学、近红外和21厘米强度巡天对低红移物质分布的观测。与原始随机引力波背景（SGWB）一致的CMB B模的正检测被广泛认为是暴胀阶段的确凿证据。尽管如此，零结果并不排除通货膨胀。然而，在一个显着的类的暴胀的情况下，低SGWB振幅与更显着的运行，$α_s$，在原始密度扰动比被视为与最简单的暴胀潜力。在此基础上，我们预测了光谱指数$n_{\rm{s}}$和$α_{\rm{s}}$受当前设想的观测（包括CMB（Simons Observatory，CMB-S4和LiteBIRD），光学/近红外（DESI和SPHEREx）和21 cm强度测绘（Tianlai和CHIME））约束的精度。我们确定了约束运行的数据集的最佳组合，并表明它们可能会产生额外的和翔实的约束，对整体通货膨胀的参数空间，如果SGWB仍然未被检测到。
2023-01-10 astro-ph.CO
Constraining Lorentz Violation using 21cm and CMB Cross Correlations
Indian Institute of Technology, Mandi（印度技术学院曼迪分校）
通过21cm和CMB信号交叉相关，研究双折射角度约束，利用Fisher矩阵方法预测SKA等实验对α_CMB和α_21cm的约束。
2026-02-15 astro-ph.CO
Constraining Extended Reionization Models Through Arcminute-Scale CMB Measurements
在宇宙微波背景（CMB）中测量自由电子的光学厚度τ_r对再电离提供了重要的约束，但它退化为更复杂的再电离模型。小角度尺度CMB测量的动力学Sunyaev-Zeldovich（kSZ）和Ostriker-Vishniac（OV）的影响有可能打破这种简并。我们计算了OV信号的各种扩展再电离的历史所描述的一个简单的解析形式。这些模型的参数化dz，再电离事件的持续时间。对于tau_r值相同的再电离历史，在l = 3000（C_3000）处，dz = 0.1和dz = 3.0的模型之间的OV幅度相差约20%。我们证明，OV信号的z < 6分量的去除将显着增强区分再电离历史的能力，C_3000在dz = 0.1和dz = 3.0的模型之间变化约2倍。如果低红移的OV和相关的kSZ信号可以被适当地减去，这将提供一个重要的观测约束扩展再电离模型。
2009-02-10 astro-ph.CO
Constraining the ionized gas evolution with CMB-spectroscopic survey cross-correlation
利用动力学Sunyaev-Zeldovich（kSZ）效应与不同红移下重构的动量场之间的层析互相关，预测了电离气体模型$f_{\rm gas}(z)$在不同演化时期的未来约束.我们考虑的实验是普朗克和CMB阶段4调查的CMB和SDSS-III的星系光谱调查。我们计算了层析互相关功率谱，并利用Fisher矩阵预测了不同$f_{\rm gas}(z)$模型的探测能力。我们发现，对于常数$f_{\rm gas}$模型，Planck可以将$f_{\rm gas}$（$σ_{f_{\rm gas}}$）在每个红移仓的误差限制为$\sim 0.2$，而CMB-S4的四种情况可以达到$σ_{f_{\rm gas}} \sim 10^{-3}$ .对于$f_{\rm gas}(z)=f_{\rm gas,0}/(1+z)$模型，误差预算将略微扩大。我们还研究了模型$f_{\rm gas}(z)=f_{\rm gas,0}/(1+z)^α$。普朗克实验无法约束红移演化指数，但CMB-S4实验可以将红移演化指数$α$约束到$σ_α \sim 0.01$ -- $0.1$的水平。层析互相关方法将提供一个精确的测量电离气体演化在不同时期的宇宙。
2017-08-01 astro-ph.CO
Probing features in inflaton potential and reionization history with future CMB space observations
我们认为，在未来的宇宙微波背景（CMB）偏振测量的原始功率谱的探测功能的前景。在暴胀情形的范围内，光谱中的这些特征可以由暴胀子势中的局部非光滑部分（一般是光滑的和准平坦的）产生，而这些局部非光滑部分又可能源于与暴胀子相互作用的其他量子场在暴胀期间的快速相变。它们可以拟合CMB温度功率谱中的一些异常值，这些异常值在标准的暴胀${\mathrmΛ}$ CDM模型中没有得到解决。我们认为Wiggly Whipped Inflation（WWI）是一个理论框架，与标准的暴胀模型相比，它改善了普朗克2015年温度和极化数据的拟合，尽管没有达到统计学显著水平。我们表明，在第一次世界大战模型的潜力的某些类型的功能，导致振荡的原始功率谱，扩展到中等和小尺度可以约束高置信度（在3 $σ$或更高的置信水平）的仪器作为宇宙起源探测器（CORE）。为了研究暴胀特征和再电离时代的足迹之间可能的混淆，我们考虑了一个扩展的再电离历史，随着红移的减少，自由电子单调增加。我们讨论了目前的限制，这个模型的扩展再电离和未来的预测与核心。我们还预测，在何种程度上，这种扩展的再电离可以在识别数据中的暴胀特征时造成混乱。
2018-04-04 astro-ph.CO
Constraining the inflationary potential with spectral distortions
测量宇宙微波背景辐射（CMB）的光谱畸变（SD）将为以前未探索的原始功率谱尺度提供新的约束，使我们能够将探测的参数空间在$k$空间中扩展几个数量级，这可能对原始黑洞和引力波等具有重要意义。在这里，我们将讨论如何通过结合当前和未来的CMB SD和各向异性实验来严格约束各种暴胀模型。特别是，我们调查的约束力的SD实验，如FIRAS，PIXIE，PRISM与CMB各向异性探针，如普朗克或CMB-S4加上LiteBIRD。基于最新版本的玻尔兹曼求解器CLASS（v3.0），在这里，我们也一直边缘化可能的银河系和银河系外的SD任务的前景。有了这个数值设置，我们能够现实地预测，增加了各种SD任务所提供的增加的力臂将为上述实验的几种组合带来的改进。因此，在所有考虑的模型中，我们观察到SD提供了高达640%的高度显着的约束收紧，并将品质因数提高到约1600的因子。
2021-04-30 astro-ph.CO
Probing inflationary particle production with the CMB power spectrum
Cardiff University（卡迪夫大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）
研究暴胀子耦合极端质量场（m_χ≳100 H_I）时粒子产生的CMB特征，计算完整两点函数并联合Planck与ACT数据搜索，发现η_*在3-10 Mpc尺度上有~2σ信号提示，Fisher预测Simons Observatory可达到3-5σ探测水平。
2026-06-26 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
CMB Imprints of a Pre-Inflationary Climbing Phase
我们讨论了弦模型所提出的一类前暴胀动力学对宇宙微波背景（CMB）观测量的影响，在这些模型中，由于D膜和定向折叠的存在，超对称性被破坏，而保持了超对称性的不相容部分，在这些模型中，可能的暴胀子被迫从初始奇点中出现，爬上一个温和的指数势，直到它反弹到一个陡峭的指数潜力的“膜超对称性打破”的情况下，作为一个结果，随之而来的下降引起了一个暴胀时代，开始时，系统仍然是远离其最终吸引子。如果这种类型的暴胀前爬升阶段发生在视界出口的6-7个e-折叠内，对于最大的可观测波长，吸引子的位移和初始状态效应将共同抑制原始标量谱中的功率，增强张量谱中的功率，并且通常叠加在两者上的振荡。我们调查这些印记CMB观测的参数范围内，检查其统计意义，并提供了一个半分析的理由，我们的结果。我们很容易将CMB中的大角度异常至少部分归因于这类暴胀前的动力学。
2012-05-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraining models of Inflationary Magnetogenesis with NANOGrav
在暴胀过程中产生的磁场可以解释它在宇宙中广泛尺度上的存在。在参考文献\cite{sharma2017}中，我们提出了一个在暴胀期间产生这些场的模型。这些场具有非零的各向异性应力，导致早期宇宙中引力波（GW）的随机背景的产生。在这里，我们表明，对于一个场景的磁再加热发生在QCD时代，这个随机GW背景位于$95\%$的信心区域的GW信号探测NANOGrav合作。这是当所产生的电磁场（EM）能量密度是再加热结束时的背景能量密度的$3-10\%$时的情况。在这种情况下，磁场强度$B_0 \sim (3.8-6.9) \times 10^{-11}$ G及其相干长度$\sim 30$ kpc的值在当前历元。这些值适用于EM场具有非螺旋性质的模型。对于场的螺旋性质，这些值是$B_0 \sim (1.1-1.9) \times 10^{-9}$ G及其相干长度$\sim 0.8$ Mpc。
2021-02-18 astro-ph.CO
Constraining beyond $Λ$CDM models with 21cm intensity mapping forecast observations combined with latest CMB data
我们探索暗能量和修改重力预测21厘米强度映射测量使用有效场论方法的约束。我们建立了一个真实的模拟数据集，预测低红移21厘米信号功率谱$P_{21}(z,k)$测量从MeerKAT射电望远镜。我们通过蒙特卡罗马尔可夫链技术计算宇宙学和模型参数的约束，测试$P_{21}(k)$单独的约束能力以及与最新的普朗克2018 CMB数据相结合时的效果。我们补充我们的分析，从一个理想的模拟数据集的观察，在多个红移箱的断层扫描测试的影响。我们进行我们的分析数值与代码EFTCAMB/EFTCosmoMC，我们通过实施一个可能性模块完全集成与原始代码扩展。我们发现，添加$P_{21}(k)$到CMB数据提供了显着更严格的限制$Ω_ch^2$和$H_0$，与普朗克结果的错误减少在超过$60\%$的水平。对于描述超出$Λ$ CDM理论的参数，我们观察到在$\lesssim 10\%$水平上相对于普朗克约束的误差减少。当我们使用理想的断层模拟观测来约束参数时，改进增加到$\sim 35\%$。我们的结论是，21厘米信号的功率谱是敏感的变化的参数描述检查超越$Λ$ CDM模型，因此，$P_{21}(k)$观测可能有助于限制暗能量。这种理论的约束力显着提高了层析成像。
2021-09-07 astro-ph.CO
Constraining Primordial Black Holes via p-wave annihilation in light of CMB Spectral Distortion and 21-cm global signal
National Institute of Technology, Meghalaya（梅加拉亚国立技术学院）；Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
通过CMB光谱畸变和21厘米信号约束原初黑洞，研究p波湮灭对暗物质丰度的影响
2026-01-01 astro-ph.CO
Constraining the reionization history with CMB and spectroscopic observations
通过对宇宙微波背景和中性氢数据的联合分析，我们研究了宇宙再电离历史的约束条件。分别采用$\tanh$参数化方法和主成分分析方法对再电离历史进行了分析。当考虑中性氢分数数据时，常用的$\tanh$参数化过于简单。利用主成分分析方法，重建的再电离历史与中性氢分数数据一致。利用主成分分析方法，我们将$z=9.75$的中性氢组分重构为用于$6<z<20$射程重构的$x_{\text{HI}}=0.69^{+0.30}_{-0.32}$和用于$6<z<30$射程重构的$x_{\text{HI}}=0.76^{+0.22}_{-0.27}$。这些结果表明，在$95\%$置信水平下，宇宙开始红移的时间不晚于$z=10$。
2019-02-23 astro-ph.CO
Constraining the general reheating phase in the $α$-attractor inflationary cosmology
在本文中，我们约束的背景下，超共形$α$ -吸引子模型的通货膨胀的一般postinflation阶段的某些方面。特别是，我们提供的再加热过程，$N_{reh}$的持续时间和再加热温度，$T_{reh}$，模拟下一代宇宙学任务可能和未来的结果的限制。此外，我们强调了什么样的状态方程参数，$w_{reh}$，有利于不同的情况。该分析不依赖于再加热阶段的细节，并且假设张量-标量比$r$的不同测量来执行。
2017-05-12 astro-ph.CO hep-th
Constraining quantum collapse inflationary models with current data: The semiclassical approach
暴胀子波函数的自致坍缩假设被引入作为负责在所有尺度上出现非均匀性和各向异性的物理过程的候选者。特别地，我们考虑了暴胀子波函数动力学精确形式的不同方案：i）基于自发个体坍缩的GRW型坍缩方案，它产生各种物理量的非零期望值，作为标准暴胀方案的修正; ii）基于暴胀子波函数的薛定谔演化的连续自发局域化（CSL）型修改的建议，基于坍缩算子的自然选择。我们进行了系统的分析，在半经典重力近似下，考虑一个完整的准德西特膨胀的情况下，这些模型的立场。我们注意到，对宇宙微波背景（CMB）温度和偏振谱的预测与标准宇宙学模型略有不同。我们还分析了这些建议与贝叶斯模型比较，使用最近的CMB和重子声振荡（BAO）的数据。我们的研究结果表明，联合CMB和BAO数据的一个研究的崩溃计划模型比$Λ$ CDM一个中等的偏好，而没有偏好时，只考虑CMB数据。此外，使用CMB数据的分析为CSL和标准模型提供了相同的贝叶斯证据，即数据在LCDM模型的简单性和崩溃情景的复杂性之间没有偏好。
2019-02-20 astro-ph.CO
Bayesian analysis of inflationary features in Planck and SDSS data
我们进行贝叶斯分析，研究标量扰动的原始暴胀功率谱中可能的功能。特别地，我们分析了在宇宙微波背景（CMB）的各向异性温度功率谱和物质功率谱P（k）中检测这些原始特征的印记的可能性。我们使用普朗克合作组织提供的最新CMB数据和斯隆数字巡天第11次数据发布的P（k）测量。我们把我们的分析集中在一类潜在的功能是本地化在不同的间隔角标度，对应的多极范围10 < l < 60（Oscill-1）和150 < l < 300（Oscill-2）。我们的研究结果表明，一个步骤电位（Oscill-1）提供了一个更好的适合CMB的数据比无特征的LCDM的情况下，与温和的贝叶斯证据有利于前者。将P（k）数据添加到分析中，削弱了Oscill-1势相对于标准模型的证据，并加强了后一种情况相对于Oscill-2模型的证据。
2016-07-13 astro-ph.CO
Bootstrapping from inflationary magnetogenesis to CMB initial conditions
假设原星系磁性的暴胀种子也影响爱因斯坦-玻尔兹曼体系，其初始条件被指定为大于哈勃半径的典型相关尺度，在物质-辐射相等之后但在解耦之前，分析了宇宙微波背景的温度和偏振各向异性。由于原始规范谱取决于一个关键参数的一致性模型的组合，计算的温度和极化的角功率谱，第一次，在存在一个假定的大尺度磁场的暴胀起源，没有补充的假设。
2013-03-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Finding the chiral gravitational wave background of an axion-SU(2) inflationary model using CMB observations and laser interferometers
对宇宙微波背景（CMB）各向异性的B模偏振的探测将证实原始引力波背景（GWB）的存在。在暴胀范式中，这将是对暴胀能量尺度的前所未有的探索，因为它与GWB的功率谱成正比。然而，类似的张量扰动可以由暴胀期间存在的物质场产生，打破了这个简单的关系。因此，重要的是能够区分GWB的不同生成机制。本文利用一个新的轴子SU（2）规范场模型的手征尺度相关张量谱，分析了它的可探测性。我们预测的可探测性所产生的CMB TB和EB互相关的LiteBIRD卫星，考虑到残余前景，引力透镜的影响，并首次评估这样的实验的能力，共同检测原始TB和EB光谱和自校准其偏振计。我们发现，LiteBIRD将能够检测到的手性信号与$r_*$表示在峰值尺度的张量-标量比的$r_*>0.03$，和$r_*<0.07$的最大信噪比为$\sim 2$。我们继续考虑一个先进的阶段，像丽莎的使命，并发现，这样的实验将补充CMB的意见，提供灵敏度GWB手征的尺度上无法访问的CMB。我们的结论是，为了使用CMB来区分这个模型从传统的真空波动模型两点统计提供了一些权力，但要实现高的统计意义，我们需要高阶统计，利用该模型的非高斯性。另一方面，如果光谱在非常小的尺度上达到峰值，宇宙微波背景辐射无法探测到，则可以使用天基激光干涉仪进行非常重要的探测。
2018-01-15 astro-ph.CO
Testing non-minimally coupled inflation with CMB data: a Bayesian analysis
我们使用最新的宇宙微波背景（CMB）数据进行贝叶斯统计分析和讨论的观测可行性的暴胀模型与非最小耦合，~ $ξ$，暴胀场和Ricci标量之间。我们列举了我们的分析，以两个例子的小和大的领域的通货膨胀模型，即科尔曼-温伯格和混乱的四次潜力。我们发现：（1）$ξ$参数与原始振幅密切相关;（ii）虽然改进了与$r - n_s$平面中CMB数据的一致性，其中$r$是张量-标量比，而$n_s$是原始谱指数，但非零耦合相对于最小耦合的标准$Λ$ CDM模型是非常不利的，因为$ξ$参数的贝叶斯因子（赔率）的上限大于$150:1$。
2017-07-20 astro-ph.CO
Constraining CMB temperature evolution with Sunyaev-Zel'dovich galaxy clusters from the Atacama Cosmology Telescope
当宇宙微波背景（CMB）辐射被星系团中的热气体散射时，Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应引入了一种特殊的黑体光谱畸变。当CMB辐射是绝热演化时，畸变的频率依赖性仅与团簇红移无关。使用370个星系团的红移范围内的$0.07\lesssim z\lesssim1.4$从最大的SZ选择的集群样本的日期从阿塔卡马宇宙望远镜，我们提供了新的约束CMB温度演化的偏差从标准模型$α=0.017^{+0.029}_{-0.032}$，其中$T(z)=T_0(1+z)^{1-α}$。这一结果与标准绝热模型无偏差一致。结合它与以前的，独立的数据集，我们得到一个联合约束$α=-0.001\pm0.012$。由于暗能量的衰减导致绝热性的偏离，这一结果限制了它的有效状态方程$w_\mathrm{eff}=-0.998^{+0.008}_{-0.010}$。
2021-11-26 astro-ph.CO
Constraining the Inflationary Equation of State
我们探讨暴胀方程态p=wρ的可能约束。虽然对于那些对观测到的功率谱有贡献的模式，w必须接近-1，但对于那些目前实验无法达到的模式，对w的约束要弱得多，只有w<-1/3作为先验要求。然而，我们发现，再热温度和暴胀能量尺度的限制进一步限制了W，尽管在准德西特暴胀结束和辐射主导时代开始之间，仍然有足够的参数空间用于一个截然不同的（加速）状态方程。在这样一个时代的加速可以观察到的情况下，我们审查的原始功率谱的后果。
2011-09-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining Primordial Magnetism
原始磁场可以为今天观测到的银河系磁场提供一种解释，在这种情况下，它们也可能在CMB和小尺度物质功率谱中留下有趣的信号。讨论了如何在线性微扰理论的框架下近似计算重要的非线性磁效应，并计算了包含SZ贡献的物质和CMB功率谱。然后，我们使用各种宇宙学数据集来约束的磁场功率谱的形式。仅使用大尺度CMB数据（WMAP7，QUaD和ACBAR），我们发现在1 Mpc处B_λ< 6.4 nG的磁场方差的CL为95%。当我们用SPT数据来限制SZ效应时，我们发现B_λ< 4.1 nG是一个修正的极限。添加SDSS莱曼α数据进一步降低了这一限制，大致将磁场限制在B_λ< 1.3 nG。
2012-09-25 astro-ph.CO
Raising the reionization optical depth with inflationary CMB features
University of Chicago（芝加哥大学）；Stony Brook University（石溪大学）
针对Planck数据与BAO数据在再电离光深τ上的不一致，通过引入基于广义慢滚暴胀的低功率模板，使τ上限从0.0696提升至0.082，缓解了矛盾。
2026-06-23 astro-ph.CO
Constraining primordial non-Gaussianity with CMB-21cm cross-correlations?
我们研究了原始非高斯性对CMB各向异性和再电离时期21 cm波动之间的互相关的影响。我们假设一个解析的再电离模型和电离分数与$f_{\rm NL}$引起的尺度相关的偏见。我们估计的角功率谱的互相关的CMB和21厘米。为了评估探测能力，还计算了当前和未来观测（如普朗克卫星的CMB观测和Omniscope的21 cm观测）的单个红移切片的信噪比（S/N）。$f_{\rm NL}$的存在使大尺度下的互相关信号增强，并且在我们的再电离模型中互相关信号的增强与再电离参数无关。然而，宇宙的变化是显着的，在这样的尺度和S/N比被抑制。在我们的基准再电离模型中，对于$f_{\rm NL}=10$（100），得到的信噪比为2.8（2.4）。我们的工作表明，在缺乏显着的前景和系统，21厘米的自相关是一个更好的探测$f_{\rm NL}$比互相关（如预期的，因为它取决于$b^2$），而互相关只包含一个因素的$b$。然而，检查21 cm和CMB之间的互相关是有趣的，因为信噪比是不可忽略的，并且我们更有可能摆脱CMB和21 cm实验共同的系统学和前景，而不是完全清除21 cm所有可能的前景和大尺度系统学。
2013-06-20 astro-ph.CO
Constraining the CMB Optical Depth Through the Dispersion Measure of Cosmological Radio Transients
最近发现的快速射电暴FRB 150418等河外射电瞬变的色散测度可以用来测量星系际介质中自由电子的柱密度。同样的电子也散射了宇宙微波背景（CMB）光子，影响了宇宙学参数的精确测量。我们探讨了再电离时期（EoR）期间存在的无线电瞬变的色散测量和CMB的总光学深度$τ_{CMB}$之间的联系，表明这种瞬变的存在将提供一个新的灵敏的探测$τ_{CMB}$。作为一个例子，我们考虑FRB的种群。假设它们存在于EoR期间，我们表明：（i）这样的源可以通过测量$τ_{CMB}$来探测再电离历史，精度低于百分之一，（ii）它们可以通过平方公里阵列等仪器进行高显著性检测。
2016-11-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
A Proposal for Constraining Initial Vacuum by CMB
我们提出了一个理论框架，可以约束初始真空的宇宙微波背景（CMB）的观测。一个通用的真空没有任何特定的选择先验，从而保持两个Bogolyubov系数的分析，我们从两点和三点关联函数计算可观察到的参数。因此，我们只剩下从两个复Bogolyubov系数约束四个模型参数。我们还演示了一种方法，找出Bogolyubov系数之间的约束关系，利用理论的归一化条件和观测数据的功率谱和双谱的CMB。最后，我们讨论了可能的利弊分析。
2017-11-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraining dark photon model with dark matter from CMB spectral distortions
标准模型（SM）的许多扩展都包括一个暗扇区，它可以通过一个亮介质与SM扇区相互作用。我们探索的可能性，探测这样一个黑暗的部门，通过研究的扭曲的CMB光谱的黑体形状，由于弹性散射之间的暗物质和重子通过隐藏的光介质。我们特别关注的模型，其中暗扇区规范玻色子动力学混合与SM和目前的未来实验前景的PIXIE样实验，以及它的比较，现有的边界从互补的地面实验。
2017-04-24 astro-ph.CO hep-ph
Thermal gravitational-wave background in the general pre-inflationary scenario
本文利用有效状态方程$w$研究了在暴胀之前有一个预暴胀阶段的一般情况下的原初引力波。与通常的暴胀模型的结果相比，PGW的功率谱在两个方面得到了修正：一是由于前暴胀周期的存在而引起的扰动模的混合，二是早期宇宙普朗克时代形成的热初态。通过研究这些修正对宇宙微波背景辐射B模偏振的观测印记，我们得到了热引力波波背景$T<5.01\times 10^{-4}$ Mpc $^{-1}$和张量标量比$r<0.084$对共形温度的约束（$95\%$置信水平），其遵循具有$w=1/3$的模型的e-折叠总数$N>63.5$的界限，用$N>65.7$治疗$w=1$引起的疼痛。通过考虑各种噪声和前景辐射，预测了未来CMBPol任务探测热引力波背景的可能性，发现如果$r>0.01$，只要$T>1.5\times 10^{-4}$ Mpc $^{-1}$就有可能探测到热引力波背景。然而，不同的$w$的影响是相当小的，似乎不可能从CMBPol任务的潜在观测中确定其值。
2017-01-16 astro-ph.CO
Constraining the interaction between dark matter and dark energy with CMB data
我们简要地讨论了一个有趣的情况下，现象学的非引力耦合在黑暗的部门，其中的相互作用被参数化为能量转移从暗物质到暗能量或相反。我们表明，一个非零耦合与能量流从后者到前者导致一个完全和解的高和低的红移观测之间的紧张局势存在于标准宇宙学模型。
2017-07-02 astro-ph.CO hep-ph
Using the Crab Nebula as a high precision calibrator for Cosmic Microwave Background polarimeters
宇宙微波背景（CMB）的偏振提供了大量关于早期宇宙的信息。最值得注意的是，来自暴胀时期（宇宙起源的主要解释）的引力波产生了独特的CMB偏振$B$模式信号。对暴胀$B$模式信号的明确探测将是一扇了解宇宙物理的窗口，因为它是大爆炸后$10^{-36}$秒，能量尺度比大型强子对撞机所能产生的大许多个数量级。然而，有几个仪器和天体物理学的来源，可以混淆膨胀$B$模式的信号。CMB望远镜最难校准的参数之一是天线偏振敏感轴的绝对方位。偏振取向的误校准使亮得多的$E$模式信号旋转，产生假的$B$模式信号。目前CMB界对偏振方向的最佳不确定度是$0.5^\circ$，它是根据蟹状星云超新星遗迹在90 GHz至150 GHz的IRAM测量值外推而成的，在90 GHz至150 GHz处CMB信号达到峰值。该精度不足以令人信服地检测由当前允许的膨胀模型预测的$B$模式。我们建议精确测量蟹状星云的偏振，这可以绝对校准到$0.1^\circ$从测量火星的偏振发射，并使用这些数据来校准当前和即将到来的CMB实验。除了暴胀$B$ -模式，更精确的校准将使我们能够更好地约束中微子质量的总和，并通过宇宙极化旋转对奇异物理学（如宇称破坏）设定限制。
2016-02-02 astro-ph.CO
Back to the features: assessing the discriminating power of future CMB missions on inflationary models
未来的宇宙微波背景（CMB）实验将提供非常精确的测量CMB偏振场的E模式模式。鉴于E模式传递函数的尖锐性，这种调查有助于从可能潜伏在当前数据集中的原始特征中检测高频信号。通过一些玩具模型，这些模型增加了与最新普朗克数据的拟合度，但具有边际统计意义，我们使用最先进的预测管道来说明未来十年测试原始特征的前景。未来的实验不仅可以让我们检测到数据中的这些特征，而且还可以区分模型，并缩小产生这些模型的物理机制，使其具有高度的统计意义。另一方面，如果当前测量的CMB光谱中的异常只是统计波动，则将排除所有当前特征最佳拟合候选。无论哪种方式，我们的研究结果表明，原始功能是一个明确的目标，即将到来的CMB调查超越检测张量模式。
2023-03-06 astro-ph.CO gr-qc
Constraining Scale-Dependent Non-Gaussianity with Future Large-Scale Structure and the CMB
我们预测了宇宙微波背景辐射和大尺度结构对原初非高斯模型的联合约束。本文研究了广义非高斯局部模型，其中参数f_NL被提升为尺度函数，并给出了适用于任意形式f_NL（k）的主成分分析。以Planck、DES和BigBOSS观测为例，强调CMB和LSS的互补性，预测幂律f_NL（k）模型的约束条件，并引入尺度依赖非高斯性度量的优值.
2012-07-10 astro-ph.CO hep-ph
Inflationary electroweak/particle phase transitions and new classical gravitational waves on CMB
早期宇宙中的粒子相变包括电弱相变和大统一相变是研究得很好的课题。指出在暴胀附近存在新的粒子相变。这些新的暴胀粒子相变，如果是一级的，可能会产生低频引力波（GW）由于气泡动力学，留下印记的宇宙微波背景（CMB）。与由真空涨落产生的几乎尺度不变的原始GWs不同，这些气泡产生的GWs是经典的，并且具有尺度相关的B模谱。如果与暴胀子解耦，则暴胀过程中的电弱相变可以作为再加热后的电弱相变的镜像，其中重子不对称性可以通过电弱重子生成（EWBG）产生。第二个新的电弱相变也可能是EWBG的来源。
2016-12-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
