Redshift-space streaming velocity effects on the Lyman-$α$ forest baryon acoustic oscillation scale
重子声学振荡（BAO）标度是测量宇宙学距离的标准标尺，因此成为宇宙膨胀历史的主要探测器。然而，任何改变尺子长度的物理效应都可能导致我们在确定距离和膨胀率时产生偏差。这些物理效应之一是流动速度，即早期宇宙中重子和暗物质之间的相对速度，由于它们在复合时共同起源于声波，因此与BAO标度耦合。在这项工作中，我们调查的流动速度上的莱曼- $α$森林自动功率谱，最近委托DESI摄谱仪使用的主要示踪剂之一的BAO功能的影响。为此，我们开发了一个新的微扰模型的莱曼- $α$通量密度对比度是完整的第二阶为一定的字段，并适用于任何红移空间示踪剂的结构，因为它是基于对称性的考虑。我们发现，有8个偏置系数通过二阶。我们发现流动速度引起的BAO标度的变化为0.081- 0.149%（横向）和0.053- 0.058%（径向），这取决于所使用的偏置系数的模型。这些误差小于DESI Lyman- $α$ BAO误差预算，但与之相比不可忽略，该误差预算在总规模上为0.46%。这些结果对我们选择的偏置参数的敏感性强调了未来的工作需要从模拟中测量高阶偏置系数，特别是对于DESI之外的未来实验。
2020-08-09 astro-ph.CO
The critical dark matter halo mass for Population III star formation: dependence on Lyman-Werner radiation, baryon-dark matter streaming velocity, and redshift
第三星族恒星的临界暗物质晕质量（$M_{\rm crit}$）可以定义为典型的最小晕质量，它包含了第一颗恒星形成所需的足够冷的致密气体。Lyman-Werner（UV）辐射的存在，可以离解分子氢，以及重子-暗物质流动速度都通过增加$M_{\rm crit}$来延迟Pop III星的形成。在这项工作中，我们约束$M_{\rm crit}$作为莱曼-维尔纳通量（包括自屏蔽），重子-暗物质流，和红移的函数使用宇宙学模拟与大样本的晕，利用自适应网格细化（AMR）代码ENZO。我们提供了一个适合的$M_{\rm crit}$作为这些量的函数，我们希望是特别有用的早期星系形成的半解析模型。此外，我们发现：（i）在没有辐射或流的情况下，测得的$M_{\rm crit}$的红移依赖性是$(1+z)^{-1.58}$，与恒定维里温度一致;（ii）增加紫外背景会增加$M_{\rm crit}$，同时使红移依赖性变陡，直至$(1+z)^{-5.7}$ ;（iii）重子-暗物质流增强了$M_{\rm crit}$，但使对红移的依赖性变平;（iv）这两种效应的结合并不是简单的倍增。
2020-10-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Streaming velocities and the baryon-acoustic oscillation scale
在退耦时期，宇宙重子相对于暗物质具有超音速，在大尺度上是相干的。这些速度随后减缓了小尺度结构的生长，并通过反馈过程影响较大星系的形成。我们研究的星系关联函数，包括所有领先的顺序的贡献的第一次流动速度的效果。我们发现，对BAO峰的影响是显着增强（由一个因素~5）比以前的调查结果，由于平流的主要新效果：如果一个星系保留的原始流速度的记忆，它这样做，在其拉格朗日，而不是欧拉，位置。由于在BAO尺度上流速的相关性变化很快，这个平流项可能会导致观测到的BAO位置发生显著变化。如果流速影响示踪剂密度在1%的水平，相比线性偏差，恢复的BAO规模移动约0.5%。这种新的效果，这是需要保持伽利略不变性，大大增加了包括流动速度在分析即将到来的BAO测量的重要性，并打开了一个新的窗口，天体物理学的星系形成。
2016-02-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
The imprint of the relative velocity between baryons and dark matter on the 21-cm signal from reionization
重子在暗物质中的后复合流使重子在几个同向运动的Mpc尺度上一致地远离低质量（<10^6太阳质量）晕。有人认为，这将对再电离前后的21厘米信号产生很大影响，因为它提高了形成电离源所需的最小质量。使用半数值代码，我们表明，重子流效应对21厘米的信号在再电离（红移z约7-20）的影响强烈依赖于冷却的情况下假设恒星形成，以及相应的维里温度或质量在恒星形成。对于氢原子在10^4开尔文冷却的典型情况，恒星形成的最小质量远高于受重子流影响的晕的质量，并且现有的预测没有重大变化。对于分子氢冷却的情况下，我们发现，再电离延迟的红移约为2的变化，并发现在一个给定的电离分数在大的模式，更多的相对功率。然而，再电离的延迟是退化的天体物理学假设，如恒星的紫外光子的生产率。
2011-10-20 astro-ph.CO
How Density Environment Changes the Influence of the Dark Matter-Baryon Streaming Velocity on the Cosmological Structure Formation
我们研究了暗物质和重子流体之间的相对速度的动力学效应，重子流体在复合后仍保持超音速。这种超音速运动对宇宙结构形成的影响首先由Tseliakhovich & Hirata（2010）根据小尺度波动耦合到平均密度区域中大尺度相对速度的线性理论来阐述。在他们的形式主义中，他们将大尺度密度环境限制为全球平均密度环境。我们通过允许密度环境和相对速度的变化来改进它们的配方。这导致了大尺度和小尺度模式之间的新型耦合。我们发现小尺度涨落的增长是有偏差的：在过密环境中增长较快，在欠密环境中增长较慢。我们还发现，对密度波动的全球功率谱的净效应是从Tseliakhovich & Hirata（2010）的预测中提高其整体振幅。相应地，宇宙晕的条件质量函数和晕偏置参数也受到类似的影响。我们的预测与Tseliakhovich和Hirata（2010）的预测之间的差异是显着的，因此相关的宇宙学和高红移天体物理学应该重新审视。本研究的数学形式可用于生成宇宙学初始条件的小尺度扰动的一般，过密（欠密）背景补丁。
2016-08-03 astro-ph.CO
A Model-Insensitive Baryon Acoustic Oscillation Feature in the 21 cm Signal from Reionization
我们研究了重子-暗物质相对速度对星系际小尺度结构和再电离过程中21 cm信号的影响。在星系际介质（IGM）中，流速降低了质量尺度为$\sim 10^4 - 10^8$ M $_{\odot}$的聚集。这种效应在波数为$k\sim 0.1$ h/Mpc的21 cm功率谱中产生了一个明显的重子声学振荡（BAO）特征，在此附近即将进行的调查将是最敏感的。相对于恒星形成的流动速度的高度不确定性的影响，对聚集的影响受到更好的约束，因为它主要是由宇宙学和简单的气体动力学设定的。我们量化后者使用耦合的辐射流体动力学模拟，捕捉预再电离气体的金斯尺度。在具有RMS流动速度的区域中，电离气体的聚团因子减小了5- 10%.抑制峰$\approx 5$ Myr后，一个地区是再电离，但消失在200 Myr内，由于压力平滑。我们对21 cm信号的相应影响进行了建模，发现BAO特征最有可能出现在$\approx$ 10 \%电离时。在此阶段，该特征可能出现在$k \sim 0.1 (0.06)$ h/Mpc的1 \%（5 \%）水平，其幅度在一系列再电离历史中以$< 10$的因子变化。我们还提供了一个模型的信号源于流速度的电离源的影响，这可以改变4个数量级，这取决于高度不确定的源属性。我们发现，除非在$10^6 - 10^8$ M $_{\odot}$晕中的第III星族恒星形成对前10%的再电离有显著贡献，否则…
2020-08-16 astro-ph.CO
First Structure Formation under the Influence of Gas-Dark Matter Streaming Velocity and Density: Impact of the Baryons-trace-dark matter Approximation
重子和暗物质之间的流动对第一结构的影响已被最近的研究积极探索。我们调查的关键结果是如何受到两个流行的近似。一种是在模拟初始化时，假设“重子在空间上跟踪暗物质“，只考虑相对运动来实现流。这忽略了在初始化之前发生的对气体密度的平滑。在我们的模拟初始化在$z_i=200$，它高估了高达40\%的气体密度功率谱在$k\approx10^2~h~\mbox{Mpc}^{-1}$在$z=20$。晕质量（$M_h$）和晕中重子分数（$f_{b,h}$）也被高估，但两者之间的关系保持不变。另一个测试的近似是人为地放大宇宙平均密度中的密度/速度波动，以模拟在过密区域形成的第一个微晕。这给了一个头开始晕生长，而随后的增长是类似的平均密度。另一方面，在一个真正的过密区域中，生长是逐渐加速的。例如，将$σ_8$提高50%有效地改变了晕质量增长历史中的$z\rightarrow\sqrt{1.5}z$，而在2- $σ$过密度中，增长被红移常数$z\rightarrow{z+4.8}$加速。结果，在$z\approx27$之前，前者的晕生长得比后者多，而在$z\approx27$之后，反之亦然。在这些情况下，$f_{b,h}$ - $M_h$关系也未发生变化，表明给定$M_h$的Pop III形成率对测试的近似值不敏感。
2020-08-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
The effect of Primordial Black Holes and streaming motions on structure formation
原始黑洞可能是宇宙中暗物质的重要组成部分。如果它们存在，它们会在物质功率谱中增加一个泊松分量。额外的能量将加速暗物质晕的出现，为第一批恒星和星系的形成埋下种子。Kashlinsky（2021）提出，额外的速度涨落会加速重子落入暗物质势阱。我们分析了原初黑洞对重子从复合到再电离的坍缩的影响，发现修正是Tseliakhovich \& Hirata（2010）首次发现的功率抑制的百分之几。然而，除了额外的功率，这种校正的动力学效应加速了质量范围为$10^4-10^{5-6}$ M $_\odot$的晕的形成，同时略微减少了质量范围为$10^6-10^8$ M $_\odot$的晕的形成，这证实了早期的分析估计和最近的数值模拟结果。
2022-09-30 astro-ph.CO
Small-scale structure and the Lyman-$α$ forest baryon acoustic oscillation feature
莱曼- $α$森林中的重子声学振荡（BAO）特征是在红移z~2.5时宇宙膨胀率的关键探测之一，而这一时间远在暗能量被认为具有动力学意义之前。BAO作为标准标尺的一个关键优势是它是一个尖锐的特征，因此比其他宇宙学探测器更能抵抗宽带系统效应。然而，如果莱曼- $α$森林传输对重子相对于暗物质的初始流动速度敏感，那么BAO峰位置可以移动。在这里，我们研究这种敏感性，使用一套流体动力学模拟的小区域的星系际介质的范围内的盒子大小和物理假设;每个模拟从运动解耦时期（z~1059）的初始条件开始，经历从中性气体到再电离时的电离气体热演化的离散变化（z~8），最后处理成$α$森林透射通量立方体。流动速度抑制小尺度结构，导致再电离后较不剧烈的弛豫。在低红移处，由于电离相的温度演化是收敛的，气体分布和温度-密度关系的变化更为微妙。在BAO规模的变化估计为0.12%的顺序在z=2.5，一些主要的不确定性和未来的改进途径进行了讨论。对于即将进行的DESI Lyman- $α$森林调查，预测的流速度变化将是次显性但不可忽略的影响（$0.26σ$级），并且超过宇宙方差下限。希望这项研究将激励更多的理论工作的幅度的BAO转变，无论是在莱曼- $α$森林和其他示踪剂的大尺度结构。
2017-10-31 astro-ph.CO
More accurate simulations with separate initial conditions for baryons and dark matter
我们重新审视重子和冷暗物质的宇宙学模拟技术时，每种流体有不同的初始条件，是在辐射时代结束的情况下。大多数模拟都不能再现冷暗物质和重子微扰之间差异的线性预测。我们发现，这是由于在设置粒子初始条件时通常使用偏移规则网格。通过对重子粒子使用拉格朗日玻璃，可以在不损失模拟分辨率的情况下获得正确的行为。我们进一步表明，冷暗物质和重子之间的差异可能会影响预测的莱曼α森林通量功率谱在5%的水平，可能会影响目前的宇宙学约束。
2020-05-29 astro-ph.CO
Cosmological constraints on the velocity-dependent baryon-dark matter coupling
利用普朗克微波宇宙微波背景辐射（CMB）和斯隆数字巡天（SDSS）Lyman- $α$ forest数据，给出了MeV以下暗物质质量的重子-暗物质相互作用截面的宇宙学约束.为了探索暗物质质量$m_χ\lesssim 1$ MeV的暗物质的自由流效应可以抑制可观察到的小尺度密度波动，除了存在重子-暗物质耦合的声振荡阻尼，我们应用类似于传统的暖暗物质的近似处理暗物质的自由流。我们还证明了重子-暗物质横截面边界的质量依赖性（对于暗物质质量下降到$m_χ \sim 5~{\rm keV}$），相反，暗物质质量独立的横截面约束的光暗物质在以前的文献中声称的MeV尺度以下。
2019-02-03 astro-ph.CO hep-ph
Shape and Spin of Minihaloes. II: The Effect of Streaming Velocities
重子和光子在复合时期的退耦模型预测了重子和暗物质之间在后来的时间存在大规模的速度偏移，即所谓的流动速度。在本文中，我们使用高分辨率的数值模拟研究这种流动速度的影响，高红移的迷你晕，最早一代恒星的形成地点的自旋和形状分布。我们发现，存在的流动速度有一个可以忽略不计的影响的自旋和形状的暗物质组成部分的小晕。然而，它强烈影响气体组分的行为。最可能的自旋参数从没有流时的$\sim$ 0.03增加到流速度为$σ_{\rm rms}$ 3倍时的$\sim$ 0.15，对应于红移$z=15$时的$^{-1}{}$为1.4 km\，s。随着流动速度的增加，小晕内的气体变得越来越不像球形，而变得更扁，在离晕中心更远的地方发现了密集的团块。流动速度的影响也与质量有关：质量较小的物体受到的影响更大，因为它们的势阱较浅。随着流动速度的增加，发生气体冷却和失控引力坍缩的晕的数量显著减少。然而，设法冷却和坍缩的气体的自旋和形状分布对流动速度的值不敏感，因此我们不期望由这种坍缩气体形成的恒星的性质取决于流动速度的值。这个中心气体团的自旋和形状与在整个晕尺度上测量的相同性质无关。
2020-08-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Massive Population III Galaxies Near a GN-z11 Analog: The Role of the Baryon-Dark Matter Streaming Velocity
University of Toledo（托莱多大学）；Columbia University（哥伦比亚大学）
本研究通过半解析模型与N体模拟，发现靠近GN-z11类似体的高密度区域存在晚期形成的第三星族星系，其形成受重子-暗物质流速度显著影响，高流速度可促进此类星系出现，并可能孕育重型黑洞种子。
2026-09-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Separate Universe Simulations with IllustrisTNG: baryonic effects on power spectrum responses and higher-order statistics
我们测量功率谱响应函数的存在重子物理过程中使用单独的宇宙模拟与IllustrisTNG星系形成模型。响应函数描述了小尺度功率谱如何对长波长扰动作出反应，并且它们可以通过将长模式的影响吸收到修改的宇宙学中来用分离宇宙技术有效地测量。具体来说，我们专注于总的一阶物质功率谱响应的各向同性密度波动$R_1(k,z)$，这是完全由对数导数的非线性物质功率谱${\rm dln}P_m(k,z)/{\rm dln}k$和生长只响应函数$G_1(k,z)$。我们发现在所有探测尺度（$k \lesssim 15h/{\rm Mpc}$，即长度尺度$\gtrsim 0.4 {\rm Mpc}/h$）和红移$z < 3$的模拟中，$G_1(k,z)$不受重子物理过程的影响.在实践中，这意味着功率谱完全指定了其响应函数的重子依赖性。假设一个理想化的透镜调查设置，我们数值评估重子的影响，压缩透镜双谱和透镜超样本功率谱协方差，这是响应。我们的研究结果表明，这些高阶透镜统计可以显示不同程度的重子效应的敏感性相比，功率谱，与压缩双谱是最不敏感的。我们还表明，忽略重子效应的透镜协方差略高估的误差预算（因此，从参数误差条的角度来看是保守的），并可能有可以忽略不计的影响参数偏差的推断分析。
2020-06-17 astro-ph.CO
Globular Clusters and Streaming Velocities: Testing the new formation channel in high-resolution cosmological simulations
球状星团的形成及其与暗物质分布的关系长期以来一直困扰着天文学家。最近提出的一个球状星团形成通道将古老的星团与早期宇宙中相对于暗物质的重子大规模流动速度联系起来。这些流动速度影响全球的重子进入暗物质晕，高红移晕质量函数，和最早的几代恒星。在某些情况下，流动速度可能会导致无暗物质气体的密集区域变得不稳定，可能导致致密星团的形成。我们调查这一假设使用宇宙学流体动力学模拟，包括一个完整的化学网络和H $_2$的形成和破坏，一个过程的第一批恒星的形成至关重要。我们发现，在具有显著流动速度的区域（约占宇宙的1%）中的高密度气体确实与暗物质晕的中心有一定的偏移，但这种偏移通常明显小于维里半径。在我们的模拟中，暗物质晕之外的气体永远不会达到琼斯不稳定的密度。我们假设，第三族超新星的低水平（$Z \approx 10^{-3}\,Z_{\odot}$）金属富集可能会使维里外区域冷却，使暗物质晕外的气体冷却到CMB温度，并变得不稳定。后续的模拟，包括流动速度和第三族超新星的金属富集，需要了解流动速度是否为早期宇宙中球状星团的形成提供了一条路径。
2021-08-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Baryon Acoustic Oscillations in 2D II: Redshift-space halo clustering in N-body simulations
我们从宇宙学N体模拟中测量了红移空间中的晕功率谱，并对红移畸变的解析模型进行了检验，特别是对重子声学振荡（BAO）的尺度进行了检验.值得注意的是，在红移空间中测量的晕功率谱表现出大规模的增强幅度相对于实空间集群，效果变得显着的大规模或高度偏置晕样品。这些发现不能简单地用文献中经常使用的所谓流模型来解释。相比之下，在前一篇论文中开发的物理动机微扰理论模型很好地再现了晕的功率谱，并且结合简单的线性尺度依赖偏差的模型可以准确地表征晕在二维中的聚类各向异性，即，视线及其垂直方向。结果突出了密度场和速度场之间的非线性耦合的重要性，这与红移畸变的两种竞争效应有关，即，凯撒和上帝之指的影响，并适当考虑这种影响将是重要的，在两个维度上准确地描述BAO。
2011-06-22 astro-ph.CO
The impact of baryonic physics and massive neutrinos on weak lensing peak statistics
我们研究了重子过程和大质量中微子对弱透镜峰统计的影响，这些统计可以用来约束宇宙学参数。我们使用BAHAMAS宇宙学模拟套件，自洽包括重子过程和大质量中微子自由流对结构形成演化的影响。我们利用光线追踪光锥的方法构造了综合弱透镜星表，并利用孔径质量统计量进行了分析。在地图上检测到的峰值反映了来自大质量束缚物体和一般大尺度结构的累积信号。我们提出的第一个研究弱透镜峰的模拟，包括重子物理和大质量中微子（总中微子质量$M_ν =$ 0.06，0.12，0.24，和0.48 eV假设正常的层次），因此，由于物理学的不确定性超出了重力的暗物质可以被考虑到宇宙学模型的约束。假设重子物理学的基准模型，我们还研究了峰值和大质量晕之间的相关性，在一个范围内的总和中微子质量值。由于更高的中微子质量倾向于抑制宇宙中质量结构的形成，因此，晕质量函数和透镜峰计数被修改为$M_ν$的函数。在大部分的S/N范围内，基准重子物理的影响大于（小于）中微子为0.06和0.12（0.24和0.48）eV的模型。当从弱透镜观测中导出宇宙学参数时，重子物理和大质量中微子都应该被考虑进去。
2019-10-07 astro-ph.CO
Galactic winds driven by cosmic-ray streaming
在许多大小从矮星到银河系的螺旋星系中都可以观测到星系风，它们有时携带的质量超过新形成的恒星的质量高达十倍。已经提出了这种风的多种驱动过程，包括超新星加热引起的热压力，尘埃颗粒上的紫外线辐射压力或宇宙射线（CR）压力。在这里，我们研究风的形成，由于CR物理使用的数值模型，占CR加速超新星，CR热化，对流CR运输。此外，我们介绍了一种新的实现CR流相对于其余帧的气体。我们发现CR流在维里质量M_200 < 10^{11} Msun的星系中驱动强大而持续的风。在矮星系（M_200 ~ 10^9 Msun）中，星系风的质量加载因子达到~5，驱逐了包含在晕维里半径内的~ 60%的初始重子质量，并将恒星形成速率抑制了~5倍。在矮星系中，风是球对称的，而在较大的星系中，外流过渡到与盘的角动量轴对齐的双圆锥形态。我们表明，阻尼流CR激发的阿尔芬波提供了一种手段，加热流出的温度与逃逸速度的平方成比例。在较大的晕中（M_200 > 10^{11} Msun），CR流能够驱动激发湍流的喷泉流。对于晕质量M_200 > 10^{10} Msun，我们预测了加热的晕气体的H-α和X射线发射的可观测水平。我们的结论是，CR驱动的风应该是至关重要的抑制和调节的第一个时代的星系形成，驱逐了一大部分的重子，并-通过扩展-援助在塑造暗淡的结束星系光度函数。因此，它们也应该对星系际介质中的大部分金属富集负责。
2012-04-02 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Imprint of baryons and massive neutrinos on velocity statistics
我们探讨重子效应（即恒星和活动星系核反馈）的时刻成对速度使用的插图TNG，鹰，cosmo-OWLS，和BAHAMAS套件的宇宙流体动力学模拟的影响。假设的气体成分的平均成对速度如下的暗物质在这里研究在小的分离，我们发现，即使在10-20 $h^{-1}\mathrm{Mpc}$的对分离有4-5%的速度偏差。在较小的分离，它变得更大的强度取决于亚网格处方。通过分离不同的物理过程，我们的研究结果表明，大尺度的速度偏差主要是由恒星，而不是AGN反馈驱动。如果不加以解释，这种速度偏移可能会在未来的宇宙微波背景（CMB）调查中偏离动力学Sunyaev-Zel'dovich效应的宇宙学约束。此外，我们研究如何的一个和二个时刻的成对速度的重子和中微子的自由流效应的影响，无论是物质和气体成分。对于这两个时刻，我们能够解开重子过程的影响，从那些大质量的中微子;和低于对分离的20 $h^{-1}\mathrm{Mpc}$，我们发现，这些时刻的成对速度随中微子质量的增加而减少。因此，我们的工作铺平了一条道路，其中成对的速度统计可以用来限制总质量的中微子从未来的CMB调查和特殊的速度调查。
2020-10-12 astro-ph.CO
CDM and Baryons as Distinct Fluids in a Linear Approximation for the Growth of Structure
单流体近似将重子和暗物质中的扰动视为相等的，有时被用来计算宇宙中线性物质密度扰动的增长。我们证明，适当地占重子和暗物质的波动的单独增长可以改变一些预测的结构形成的线性域的方式，可以改变的结论之间的一致性预测和观测$Λ$ CDM模型与修改后的重力方案。我们的结果也可能是有用的21厘米层析成像的约束下的其他宇宙学模型的形成大尺度结构。
2013-02-05 astro-ph.CO
On the degeneracy between baryon feedback and massive neutrinos as probed by matter clustering and weak lensing
大量的中微子，由于它们的自由流动，在中等和小尺度上产生物质功率谱的抑制，这可以通过星系团和/或弱透镜观测来探测。这种效应发生在也受重子反馈影响的尺度上，即银河风或活动星系核（AGN）反馈，在现实的流体动力学模拟中也显示出产生功率抑制。撇开，目前，复杂的问题，星系的偏见，我们专注于在这里的物质聚集和层析弱透镜，我们调查重子反馈和中微子之间可能的简并性，这是不太可能降低显着的中微子质量的测量在未来的调查。为此，我们生成模拟数据集，并使用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）技术拟合它们，并探索反馈参数和中微子质量之间的简并性。我们通过拟合函数模型重子反馈，而大量的中微子占，也在非线性制度，使用Halofit校准对准确的N体中微子模拟。在误差预算中，我们包括非线性建模中的不确定性。无论是对物质成团还是弱透镜，我们都能在$\sim 0.25σ$置信水平内恢复输入中微子的质量。最后，我们还考虑了弱透镜模拟数据中的内在对准效应。即使在这种情况下，我们能够恢复正确的参数：特别是，我们发现一个显着的简并模式之间的$M_ν$和固有的对齐参数$A_\mathrm{IA}$。
2019-05-06 astro-ph.CO
The influence of streaming velocities and Lyman-Werner radiation on the formation of the first stars
宇宙中的第一批恒星，即所谓的第三星族恒星，形成于维里温度为$T_{\rm vir} < 10^{4}$ ~K的小型暗物质迷你晕中。这些微晕中的冷却主要由分子氢（H $_{2}$）控制，因此只有在那些形成足够H $_{2}$的微晕中才有可能形成星族III的恒星，从而在短时间内冷却。由于H $_{2}$冷却在质量更大的迷你晕中更有效，因此存在一个临界晕质量尺度$M_{\rm min}$，高于该尺度，第三星族恒星的形成才成为可能。两个重要的过程可以改变这个最小质量尺度：重子相对于暗物质的流动和H $_{2}$在高红移的莱曼-维尔纳（LW）背景下的光解离。在本文中，我们提出了一套高分辨率的宇宙学模拟，研究这些过程的影响，对$M_{\rm min}$和$M_{\rm ave}$（恒星形成的平均微晕质量），无论是单独和组合。我们发现，流有一个更大的影响$M_{\rm min}$比LW的背景，但也有两种效果是加性的。我们还提供了拟合函数量化的依赖$M_{\rm ave}$和$M_{\rm min}$上的流速度和强度的LW背景。
2021-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Interacting radiation after Planck and its implications for the Hubble Tension
标准宇宙学预测，在物质辐射相等之前，大约41%的能量密度是自由流中微子。但是，在许多超出标准模型的方案中，此组件的数量和自由流性质会被修改。例如，这发生在具有新的中微子自相互作用或具有相互作用的光粒子的额外暗扇区的模型中。我们考虑了标准宇宙学的几个扩展，其中包括非自由流动的辐射组件，这些粒子物理模型的动机，并使用最终的普朗克数据发布来约束它们。这一版本在极化可能性方面有了重大改进，这在区分自由流和相互作用的辐射种类方面发挥了重要作用。固定辐射中的总能量以匹配标准中微子退耦的期望，我们发现在95% CL下自由流辐射的分数必须是$f_\mathrm{fs} > 0.8$（结合温度、极化和重子声学振荡数据）。考虑到自由流和相互作用辐射的任意贡献，新的非自由流自由度的有效数量被限制为在95% CL时为$N_\mathrm{fld} < 0.6$。具有额外辐射的宇宙学也被认为可以缓解当前膨胀率$H_0$的局部测量和CMB推断之间的差异。我们表明，包括一个非自由流动的辐射组件允许更大量的总能量密度的辐射，导致温和的改善，适合宇宙学数据相比，以前讨论的模型，只有一个自由流动的组件。
2020-04-09 astro-ph.CO hep-ph
Tracing the Neutrino-Induced Phase Shift in the 21-cm Spectrum
本研究首次计算了宇宙黎明时期自由流中微子对21厘米功率谱中密度和速度诱导声振荡的相移影响，发现该相移因速度声振荡贡献而具有独特模式与红移依赖，为探测自由流轻遗迹提供了新的互补观测途径。
2025-09-03 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmological Leverage from the Matter Power Spectrum in the Presence of Baryon and Nonlinear Effects
我们研究如何使用更高的波数（较小的尺度）在星系聚类的功率谱影响宇宙学的约束。我们考虑到非线性密度波动，（规模依赖）星系的偏见，重子效应的不确定性。允许基本上模型独立的不确定性，通过单独的拟合参数在每个波数仓，也允许红移的演变，我们量化强增益的暗能量和中微子质量杠杆增加最大波数，尽管边缘化了许多（多达125）额外的拟合参数。杠杆作用不仅是由于模式数量的增加，而且更重要的是，打破了线性范围之外的简并。
2014-11-13 astro-ph.CO
The halo bispectrum as a sensitive probe of massive neutrinos and baryon physics
本研究利用BAHAMAS模拟套件探究重子物理与大质量中微子对暗晕双谱的影响，发现暗晕成团通常受重子物理增强，双谱对恒星形成反馈效率和中微子质量高度敏感且二者效应可分离，为下一代巡天高精度测量提供支持。
2023-05-05 astro-ph.CO
Understanding the neutrino mass constraints achievable by combining CMB lensing and spectroscopic galaxy surveys
我们执行一个彻底的检查中微子质量（$M_ν$）的限制，实现未来的光谱星系调查与宇宙微波背景（CMB）的实验相结合，重点是CMB透镜和星系CMB透镜的贡献。CMB透镜可以帮助打破$M_ν$ -曲率简并结合时，重子声学振荡（BAO）的测量，但我们证明了这种组合浪费了大量的约束功率，作为宽带形状的功率谱的约束作出了重大贡献。我们还扩大了以前的工作，以证明如何宇宙学无关的约束$M_ν$可以提取相结合的测量的尺度依赖性的功率谱所造成的中微子自由流与未来的CMB调查的全部权力。这些自由流的限制是独立的光学深度的CMB（$τ$）和竞争的限制从BAO扩展宇宙学，即使两者都与CMB透镜和银河系CMB透镜相结合。
2020-11-22 astro-ph.CO
BDM Dark Matter: CDM with a core profile and a free streaming scale
提出了一种新的暗物质模型BDM，它是热暗物质HDM和冷暗物质CDM的混合体，其中BDM粒子在能量标度E_c以上表现为HDM，在能量标度E_c以下表现为CDM.结构形成的演化与CDM模型相似，但BDM预言了一个非零的自由流lfs尺度和一个星系内核半径rcore，这两个量都由一个单一的参数E_c确定，它对应于次级基本粒子模型的相变能量尺度。当能量高于E_c或比例因子a小于a_c，且a<a_c< a_{eq}时，粒子无质量，并以辐射形式红移。然而，一旦能量变为E \leq E_c或a>a_c，那么BDM粒子通过非微扰机制获得大质量，就像重子一样，并且随着粒子具有消失的速度而发生rho红移。典型的能量为E_c=O（10-100）eV，给出l_fs \propto E_c^{-4/3} \lesssim Mpc和m_fs \propto E_c^{-4} \lesssim 10^9 M \odot。l_fs \neq 0，r_core \neq 0有助于解决CDM的一些缺点，如CDM晕中过多的亚结构以及对矮球状和LSB星系旋转曲线的数值拟合。最后，我们的BDM模型和相变尺度E_c可以从粒子物理学中导出。
2009-08-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
A tale of two modes: Neutrino free-streaming in the early universe
我们提出了最新的约束宇宙学中微子的自由流性质的宇宙微波背景（CMB）的功率谱，重子声振荡数据，和本地测量的哈勃常数。具体地说，我们考虑了无质量中微子之间的类费米四费米子相互作用，其特征在于一个有效的耦合常数$ G_{\rm eff}$，并导致中微子不透明度$\dotτ_ν\propto G_{\rm eff}^2 T_ν^5$。使用一个保守的前参数$\log_{10}\left(G_{\rm eff} {\rm MeV}^2\right)$，我们发现一个双峰后验分布。第一种模式与标准的$Λ$ CDM宇宙学一致，对应于红移$z_{ν,{\rm dec}} > 1.3\times10^5$的中微子退耦。另一种模式的后，被称为“相互作用中微子模式”，对应于中微子去耦发生在一个狭窄的红移窗口内围绕$z_{ν,{\rm dec}}\sim8300$。这种模式的特点是有效中微子耦合常数值高，标量谱指数和波动幅度值较低，哈勃参数值较高。使用极大似然分析和两种模式的贝叶斯证据的比率，我们发现相互作用的中微子模式是统计不利相比，标准的$Λ$ CDM宇宙学。有趣的是，CMB偏振和直接哈勃常数测量的增加显着提高了这种次级模式的统计意义，表明中微子部门的新物理学可以帮助解释$H_0$的本地测量之间的差异，从CMB数据推断。我们的研究结果的一个强有力的结论是，中微子必须自由流动之前的物质辐射平等的时代很久。
2018-01-19 astro-ph.CO hep-ph
Free-Streaming Neutrinos and Their Phase Shift in Current and Future CMB Power Spectra
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；KTH Royal Institute of Technology（皇家理工学院）
本研究通过两种模板方法分析中微子自由流对CMB功率谱的相位移影响，发现其在10σ显著性水平上，并预测未来实验将提高测量精度。
2025-09-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
