CMB-S4 forecast on the primordial non-Gaussianity parameter of feature models
本文对未来宇宙微波背景第四阶段(CMB-S4)实验的特征模型的原始非高斯参数$f_\text{NL}$进行了预测。Fisher矩阵的双谱估计计算使用噪声协方差预计初步CMB-S4规格,包括西蒙斯天文台。我们引入了一种新的方法,提高了计算的协方差矩阵的正交归一化。最灵敏的CMB-S4实验具有1'束和1 $μK$ -arcmin噪声,与普朗克相比,将产生1.7-2.2倍更严格的约束。在西蒙斯天文台的基线条件下,改进将是普朗克的1.3-1.6倍。我们还深入研究了各种模型和实验参数对预测的影响。来自温度和E-模式偏振的约束,特别是详细的分析,提供了一些洞察到检测的CMB双谱中的振荡功能。
2019-08-30 astro-ph.CO
Forecasts on the Dark Energy and Primordial Non-Gaussianity Observations with the Tianlai Cylinder Array
天来实验是利用21厘米强度成像技术对大尺度结构进行观测的实验。在本文中,我们预测它的能力,观察或约束的暗能量参数和原始的非高斯性。从LSS数据可以利用重子声学振荡(BAO)和由红移空间畸变(RSD)导出的增长率来测量暗能量密度和状态方程。原始的非高斯性可以通过寻找功率谱中的尺度依赖偏差或通过使用双谱来约束。这里我们考虑三种情况:正在建造的天籁圆柱阵列探路者,拥有更多接收单元的探路者阵列的升级,以及全尺寸天籁圆柱阵列。利用全尺寸的天籁实验,我们期望从BAO和RSD测量中得到$σ_{w_0} \sim 0.082$和$σ_{w_a} \sim 0.21$,从具有尺度依赖偏差的功率谱测量中得到$σ_{\rm f_{NL}}^{\rm local} \sim 14$,从双谱测量中得到$σ_{\rm f_{NL}}^{\rm local} \sim 22$和$σ_{\rm f_{NL}}^{\rm equil} \sim 157$。
2014-10-28 astro-ph.CO
Primordial Magnetic Fields at Cosmic Dawn: 21-cm Forecasts with HERA and SKA
Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学);New York University(纽约大学)
本文通过扩展zeus21框架,研究原初磁场对早期结构形成和21厘米信号的影响,预测HERA和SKA的探测能力,结合CMB先验信息提供互补的宇宙学约束。
2026-05-06 astro-ph.CO
Wedge-avoidance Fisher Forecasts for Primordial Features from Dark-Ages 21-cm Power Spectrum and Bispectrum
National Astronomical Observatories, CAS(中国科学院国家天文台);University of Chinese Academy of Sciences(中国科学院大学)
开发楔形感知的Fisher框架,预测月球背面阵列对振荡特征暴胀模型中原初非高斯性的约束,发现楔形回避显著削弱约束能力。
2026-10-14 astro-ph.CO
Constraints on primordial non-Gaussianity from WMAP7 and Luminous Red Galaxies power spectrum and forecast for future surveys
利用最近的宇宙微波背景各向异性和星系聚类数据,我们对原始局部非高斯参数f_NL提出了新的约束条件。我们根据晕模型对星系的功率谱进行建模,并考虑了与fNL/k^2成正比的尺度相关的偏差修正。首先,我们在一个完整的13个参数的分析,其中包括5个参数的晕模型和7个宇宙学参数的约束f_NL。利用WMAP 7 CMB数据和SDSS DR 4星系功率谱,我们得到了在68% C. L.处的f_NL=171 \pm +140。在95% C.L.下-69<f_NL<+492。讨论了fNL与其它宇宙学参数之间的简并性。结合超新星Ia的观测数据和哈勃空间望远镜观测的H_0的先验数据,我们发现了一个更强的边界:-35<f_NL<+479(95% C.L.)。我们还拟合了最近的SDSS DR 7晕圈功率谱数据发现,对于Λ-CDM+f_NL模型,f_NL=-93 \pm 128,在68% C. L.和-327< f_{NL} <+177(95% C.L.)。最后,我们预测的约束f_NL从未来的调查EUCLID和CMB任务普朗克表明,他们的综合分析可以检测f_NL \sim 5。
2010-10-09 astro-ph.CO
Forecasts on the contamination induced by unresolved point sources in primordial non-Gaussianity beyond Planck
在本文中,我们提出的污染的预测不同形状的原始非高斯fnl参数-检测未来的宇宙微波背景(CMB)高分辨率各向异性地图-产生的宇宙学感兴趣的频率(45- 375 GHz)未解决的河外点源。我们考虑两种情况:一个理想的(无噪音)任务和未来可能的空间卫星,与仪器特性类似的宇宙起源探测器(COrE)。在温度(强度)和偏振发射数据中考虑了局部、等边、正交和平坦形状。本文用最新的源数计数模型估算了河外点源的角功率谱和双谱。所有最相关的(远红外和无线电选择)源人口对这些形状的影响,在COrE频率进行了研究。分析结果表明,未分辨的河外点源在100- 200 GHz频率范围内不应引起非常相关的非高斯信号,因此不妨碍对CMB原始fnl参数的正确估计。极化信息可以显著减小fnl参数的误差条和未分辨源引起的偏差,从而拓宽fnl研究的频率范围。相反,在nu < 100 GHz or nu >225 GHz,重要的非高斯偏差CMB各向异性地图预计由于未解决的河外源。
2013-03-20 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
Lifting Primordial Non-Gaussianity Above the Noise
大尺度结构中的原始非高斯性(PNG)被许多附加的非线性源所混淆。在标准微扰理论的有效场论方法,我们表明,在双谱的物质非线性可以建模足够好,以加强目前的界限与不久的将来的调查,如欧几里得。我们发现,EFT校正是至关重要的,这种灵敏度的提高。然而,我们对非线性的理解仍然不足以达到等边巴布亚新几内亚的重要理论基准,而对于当地巴布亚新几内亚,我们的预测更为乐观。我们一贯占理论误差的扰动方法,并讨论其实施的细节,在费舍尔预测。
2016-05-20 astro-ph.CO
The $\mathtt{WebSky}$ $\mathrm{[CII]}$ Forecasts and the search for primordial intermittent non-Gaussianity
Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Toronto(多伦多大学理论天体物理研究所);Department of Physics, University of Toronto(多伦多大学物理系);Department of Astronomy, Cornell University(康奈尔大学天文系);Department of Physics, McGill University(麦吉尔大学物理系);Trottier Space Institute, McGill University(麦吉尔大学特罗蒂尔太空研究所)
本文构建匹配 CCAT 的 WebSky [CII] 层析模拟,利用 VID 与晕质量函数相对熵评估第二阶段 LIM 巡天约束原初间歇性非高斯性的能力。
2025-10-21 astro-ph.CO
Simulated forecasts for primordial B-mode searches in ground-based experiments
检测暴胀引力波对宇宙微波背景(CMB)的$B$模式极化的印记是当前和下一代CMB实验的主要科学案例之一。在这项工作中,我们将探讨一些地面设施将不得不面对的挑战,以便在银河前景和相关的大气噪声的存在下进行这种测量。我们目前的预测阶段3(S3)和计划阶段4(S4)的实验的基础上,使用基于地图的贝叶斯前景清洗方法的模拟天空地图的分析。因此,我们的研究结果一致传播前景参数,如空间变化的光谱指数,以及测量的张量标量比$r$的不正确建模所造成的前景的偏见的不确定性。我们发现,S3和S4类实验应该能够把约束$r$的顺序分别为$σ(r)=(0.5-1.0)\times10^{-2}$和$σ(r)=(0.5-1.0)\times10^{-3}$,假设仪器系统的影响是在控制之下。我们进一步研究了偏离基准前景模型的情况,发现虽然第二个偏振尘埃成分对S3和S4的影响很小,但2%的偏振异常尘埃发射(AME)成分将在第4阶段实验中清楚地检测到。
2016-08-01 astro-ph.CO
J-PAS: forecast on the primordial power spectrum reconstruction
Instituto de Física de Cantabria, CSIC-Universidad de Cantabria(坎塔布里亚物理研究所,CSIC-坎塔布里亚大学);Departamento de Física Moderna, Universidad de Cantabria(坎塔布里亚大学现代物理系);Departamento de Física Teórica and Instituto de Física de Partículas y del Cosmos (IPARCOS-UCM), Universidad Complutense de Madrid(马德里康普顿斯大学理论物理系及粒子与宇宙物理研究所(IPARCOS-UCM));Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas(巴西物理研究中心);Observatório do Valongo, Universidade Federal do Rio de Janeiro(里约热内卢联邦大学瓦隆戈天文台);PPG Cosmo, Universidade Federal do Espírito Santo(圣埃斯皮里图联邦大学宇宙学研究生项目);Departamento de Física Matemática, Instituto de Física, Universidade de São Paulo(圣保罗大学物理学院数学物理系);Observatório Nacional(国家天文台)
本文利用非参数贝叶斯方法研究J-PAS调查对原初功率谱的约束能力,通过局部振荡原初特征模板检测原初特征,利用PolyChord联合采样宇宙学参数,结合红移分层和迹子类型检测振荡特征。
2026-03-20 astro-ph.CO
The X-ray cluster survey with eROSITA: forecasts for cosmology, cluster physics and primordial non-Gaussianity
从2013年底开始,eROSITA望远镜将以前所未有的灵敏度观测X射线天空。假设在(0.5-2.0)keV能量带中的探测极限为50个光子,典型的曝光时间为1.6 ks,我们预测eROSITA将探测到约9.3 X 10^4个质量大于5 X 10^13 Msun/h的星系团,目前计划进行全天巡天。它们的中位红移将是z ~ 0.35。我们进行Fisher矩阵分析,预测的约束力eROSITA的LambdaCDM宇宙学,同时,X射线标度关系的星系团。特别注意的是专门用于检测原始非高斯的可能性。我们考虑两个实验探针:数量计数和角度集群的光子计数有限样本的集群。我们讨论了集群样本应如何分割,以优化分析,我们表明,红移信息的个别集群是至关重要的,打破强退化模型参数之间。例如,基于光度学红移估计并结合1点和2点统计进行“层析”分析,在没有先验的情况下,将给出Delta(sigma_8)~ 0.036和Delta(Omega_m)~ 0.012的边际1-sigma误差,并将当前对亮度-质量关系斜率的估计提高3倍。关于原始非高斯性,eROSITA集群单独将分别给出局部、正交和等边模型的Delta(f_NL)= 9、36、144。用光谱精度测量红移将进一步收紧近40%的限制(除了f_NL,它显示出较小的改进)。最后,将eROSITA数据与普朗克卫星对宇宙微波背景中温度各向异性的分析相结合,应该会对宇宙学和…
2012-02-22 astro-ph.CO
Primordial Non-Gaussianity and Reionization
原始扰动的统计性质包含了关于这些波动起源的线索。虽然普朗克合作最近从宇宙微波背景测量中获得了对原始非高斯性的严格限制,但仍然值得挖掘即将到来的数据集,以努力设置独立或竞争性限制。在再电离时期,在红移z~6-20处形成的电离泡是由原初超密度产生的,因此,高红移处电离场的统计与原初场的统计有关。在这里,我们模拟再电离场的原始非高斯效应。的时代和持续时间的再电离的影响是电离气泡的大小,但这些变化是退化的电离源和周围星系际介质的属性的变化。一个更有希望的签名是电离场的空间波动的功率谱,这可能是即将到来的21厘米调查探测。这与大尺度下的1/k^2相关性是一致的,这是物质场的有偏示踪剂的特征。我们预测如何以及即将到来的21厘米观测将能够解开这个信号从前景污染。虽然前景清洗不可避免地消除了大规模的模式,最受影响的原始非高斯,我们发现,原始非高斯可以从前景污染的长度尺度范围很窄。在原则上,未来的红移21厘米的调查可能会允许与普朗克竞争的限制。
2013-04-30 astro-ph.CO
Revisiting primordial magnetic fields through 21-cm physics: Bounds and forecasts
本研究通过统一分析框架整合磁加热与恒星形成增强效应,利用EDGES信号约束原初磁场强度至$10^{-2}$nG量级,并预测SKA-Low能以高精度约束磁场参数与过量射电背景。
2025-01-24 astro-ph.CO
Learning to Concentrate: Multi-tracer Forecasts on Local Primordial Non-Gaussianity with Machine-Learned Bias
本文利用机器学习从模拟星系性质预测 $b_ϕ$,通过按 $b_ϕ$ 划分多示踪剂样本,显著提升了对局部原初非高斯性参数 $f_{NL}^{\mathrm{loc}}$ 的约束精度。
2024-06-10 astro-ph.CO
Constraining Primordial non-Gaussianity with Bispectrum and Power Spectum from Upcoming Optical and Radio Surveys
我们预测约束的原始非高斯性(PNG)和偏差参数的测量星系功率谱和双谱在未来的无线电连续谱和光学调查。在星系双谱中,我们考虑了一个全面的影响列表,包括非高斯初始条件下的偏差扩展到二阶,红移空间扭曲,红移的不确定性和理论误差。所有这些影响都首次合并在一个单一的PNG预测中。此外,我们改进了双谱模型在以前的预测,占三谱的贡献。所有效应都会对最终预测边界产生影响,而最终预测边界会因调查类型而异。我们发现,双谱可以导致改进的一个因素$\sim 5$的基础上单独的功率谱的界限,导致显着更好的约束本地型PNG,相对于当前的限制从\textit{Planck}。未来的无线电和测光测量可能会获得$σ(f_{\mathrm{NL}}^{\mathrm{loc}}) \approx 0.2$的测量误差。在等边PNG的情况下,星系双谱可以改善目前的界限,只有当显着改善在未来的红移测定,大体积,测光或无线电调查可以实现。对于正交非高斯性,预期约束通常与当前约束相当。
2018-05-03 astro-ph.CO
Performance forecasts for the primordial gravitational wave detection pipelines for AliCPT-1
AliCPT是中国第一个宇宙微波背景(CMB)实验,将对北半球CMB偏振进行最精确的测量。AliCPT的关键科学目标是探测原始引力波(PGW)。众所周知,在非常早期的宇宙中,宇宙暴胀时期可以产生PGW,PGW以奇宇称$B$模式偏振的形式在CMB上留下印记。在这项工作中,我们研究了约束张量标量比的值的上下文中的组件分离和参数估计管道的性能。根据一个观测季节的模拟数据,对五种不同工作原理的管道进行了比较。三个流水线在从清洁的光谱估计$r$之前在地图或光谱级别执行分量分离,而另外两个流水线执行前景参数和$r$两者的全局拟合。我们还测试了不同的方法来解释时间流过滤系统学的影响。这项工作表明,我们的管道提供了一致的和强大的约束张量标量比和一致的灵敏度$σ(r) \sim 0.02$。这展示了AliCPT-1精确测量$B$模式偏振的潜力。AliCPT将为探测PGW提供一个强有力的机会,这与南半球的各种地基CMB实验相辅相成。
2022-10-14 astro-ph.CO
Forecasting local Primordial Non-Gaussianities from UNIONS Lyman-Break Galaxies and Planck CMB lensing
University of Waterloo(滑铁卢大学);University of British Columbia(不列颠哥伦比亚大学);Université Paris-Saclay(巴黎萨克雷大学);The Barcelona Institute of Science and Technology(巴塞罗那科学技术学院);Ruhr University Bochum(波鸿鲁尔大学);Perimeter Institute for Theoretical Physics(理论物理珀米特研究所);University of Hawaii(夏威夷大学);National Research Council Herzberg Astronomy and Astrophysics(国家研究委员会赫尔茨伯格天文学与天体物理学研究所)
利用UNIONS Lyman-Break星系和Planck CMB引力透镜数据,通过MCMC方法预测局部原初非高斯性参数f_NL^loc的不确定性,以及星系偏差参数的不确定性,提出改进观测精度的方案。
2026-03-30 astro-ph.CO
Astrophysical uncertainties challenge 21-cm forecasts: A primordial black hole case study
Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC-Universitat de València(瓦伦西亚大学与西班牙国家研究委员会联合物理研究所);C.N. Yang Institute for Theoretical Physics, Stony Brook University(纽约州立大学石溪分校杨振宁理论物理研究所);INFN Sezione di Pisa(意大利国家核物理研究所比萨分部);INFN Sezione di Roma(意大利国家核物理研究所罗马分部)
本文研究了天体物理不确定性对21厘米信号预测的影响,探讨了原初黑洞能量注入对宇宙微波背景限制的潜在影响。
2026-02-16 astro-ph.CO hep-ph
Primordial trispectrum from kSZ tomography
动力学Sunyaev Zel'dovich效应是一种次级CMB温度各向异性,它提供了一个强有力的探测宇宙中物质分布的径向速度场的方法。这个速度场重建相结合的高分辨率CMB测量与星系的调查数据,它提供了一个公正的示踪物质扰动的线性制度。在本文中,我们将展示如何测量可以用来探测原始的非高斯的本地类型,特别是专注于三谱振幅$τ_{\rm NL}$,可能会出现在一个简单的两个字段的通货膨胀模型,我们提供的说明方式。互相关的速度场导出的物质分布与偏置的大尺度星系密度场允许一个测量的尺度依赖的偏置因子与样本方差抵消。我们预测对应于CMB-S4和VRO的构型导致$σ_{f_{\rm NL}} \approx 0.59$和$σ_{τ_{\rm NL}} \approx 1.5$的灵敏度。这些预测预测的改善因子为10和195的$σ_{f_{\rm NL}}$和$σ_{τ_{\rm NL}}$,分别超过灵敏度使用VRO数据单独,没有内部样本方差取消。类似地,对于对应于DESI和SO的配置,我们预测$σ_{f_{\rm NL}} \approx 3.1$和$σ_{τ_{\rm NL}} \approx 69$的灵敏度,与单独使用DESI数据集相比,其改进因子分别为2和5。我们发现,一个高的星系数密度和大的调查量大大提高了我们的能力,探测的振幅的原始三谱的多场模型考虑。
2022-08-30 astro-ph.CO
Reconstruction of Primordial Power Spectrum from Gravitational Waves of High-Redshift Black Hole Binaries
Institute for Basic Science (IBS)(基础科学研究院);Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (WPI), The University of Tokyo Institutes for Advanced Study, The University of Tokyo(东京大学基础研究院宇宙物理与数学 Kavli 研究所);Department of Physics, Graduate School of Science, The University of Tokyo(东京大学理学研究科物理学系);School of Physics Science and Engineering, Tongji University(同济大学物理科学与工程学院);Department of Physics, Institute of Science Tokyo(东京科学大学物理学系);Department of Physics and IPAP, Yonsei University(延世大学物理学及应用物理系);Institute for Advanced Study of Tongji University(同济大学高等研究院)
研究利用高红移双黑洞事件,通过梯度下降方法从观测红移质量分布重建原初黑洞质量函数及小尺度原初功率谱,分析LIGO-Virgo-KAGRA目录中的事件,发现重建PPS有正则化稳定增强,证明该方法可行。
2026-07-14 astro-ph.CO hep-ph
Forecasting sensitivity on tilt of power spectrum of primordial gravitational waves after Planck satellite
考虑到前景辐射的污染,我们采用Fisher矩阵预测的原始张量扰动的功率谱倾斜的未来灵敏度的几个地基(AdvACT,CLASS,Keck/BICEP 3,Simons阵列,SPT-3G),球载(EBEX,蜘蛛)和卫星(CMBPol,COrE,LiteBIRD)的B模式偏振实验。对于基准模型$n_t=0$,我们的研究结果表明,卫星实验给出了良好的灵敏度张量倾斜$n_t$水平$σ_{n_t}\lesssim0.1$ $r\gtrsim2\times10^{-3}$,而地基和球载实验给较差的灵敏度。通过考虑BICEP 2/Keck阵列和Planck(BKP)对张量标量比$r$的约束,我们发现这些实验不可能检验正则单场慢卷暴胀模型中的相容关系$n_t=-r/8$。
2015-09-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Statistics of the CMB polarised anisotropies
这篇博士论文(在2014年答辩)的重点是估计的CMB偏振各向异性功率谱上的一个掩蔽的天空和对约束的预测设置在原始宇宙物理由于这些各向异性。在介绍了光的偏振,宇宙学的标准模型和CMB的属性,我显示的伪谱方法的使用和效率,以纠正所谓的E-到-B泄漏所获得的结果。之后,我提出的预测上的张量标量比r的检测和手征引力的检测,使用纯伪谱方法。最后简要介绍了利用CMB极化各向异性预测原始磁场探测的研究。
2015-06-19 astro-ph.CO
Constraining primordial and gravitational mode coupling with the position-dependent bispectrum of the large-scale structure
我们开发和研究的位置相关的双谱。它是最近提出的位置相关功率谱方法测量压缩极限双谱的推广。位置相关的双谱可以类似地用于测量其中一个波长比其他三个波长长得多的压缩极限三谱。在这项工作中,我们将主要考虑的情况下,其中三个较小的波长几乎相同(等边配置)。我们使用的Fisher信息矩阵预测约束的偏置参数和原始三谱的振幅从位置相关的双谱方法。我们发现,该方法可以约束本地型$g_{\rm NL}$在一个大容量的SPHEREx类调查的水平$σ(g_{\rm NL}^{\rm local}) \approx 3 \times 10^5$;改进可以预期包括所有的三角形配置的双谱,而不仅仅是等边配置。然而,相同的测量也将约束比局部$g_{\rm NL}$模型大得多的三谱族。我们讨论的影响,预测达到未来的调查超宇宙方差的不确定性从原始的非高斯性。
2016-11-01 astro-ph.CO
Measuring the primordial gravitational waves from cosmic microwave background and stochastic gravitational wave background observations
我们从宇宙微波背景(CMB)和随机引力波背景(SGWB)观测中约束了原初引力波。SGWB提供了探索早期宇宙和宇宙演化的最新途径,可以通过原始引力波来反映。我们不仅结合LIGO观测和CMB测量原始引力波,而且预测了LISA探测器和PTA项目的潜在能力。在$Λ$ CDM+ $r$ + $n_t$模型中,标准的六个参数与SGWB观测值略有不同。而张量-标量比和张量谱指数的约束条件在SGWB观测中得到了明显改善。FAST项目对张量标量比和张量谱指数有显著影响,即在$95\%$置信水平下的$r<0.028$和$n_t=-0.41^{+0.64}_{-0.96}$。
2022-04-20 astro-ph.CO
Forecasts for CMB μ- and i-type spectral distortion constraints on the primordial power spectrum on scales 8 < k < 10^4 Mpc^-1 with the future Pixie-like experiments
红移为1.5 x 10^4 < z < 2 x 10^6的丝绸阻尼消除了对应于同向波数8 < k < 10^4 Mpc^-1(10^5 < \ell < 10^8)尺度上的CMB各向异性。这种耗散的能量被CMB吸收,在μ型和i型CMB光谱中产生黑体畸变。我们研究,使用Fisher矩阵,我们可以从测量这些频谱失真的原始功率谱从未来的实验,如Pixie的约束,以及这些约束如何改变,因为我们改变的频率分辨率和灵敏度的实验。我们表明,额外的信息的形状的$i$型失真,结合μ型失真,使我们能够打破这些尺度上的功率谱的幅度和谱指数之间的简并性,并导致更严格的约束。考虑到y型畸变的部分简并度和CMB黑体部分的温度,我们量化了μ型畸变和i型畸变中包含的信息。我们还计算了原始功率谱的约束时,光谱失真的信息相结合的CMB各向异性测量的WMAP,SPT,ACT和普朗克实验。
2013-06-20 astro-ph.CO hep-ph
Fisher Forecasts for Primordial non-Gaussianity from Persistent Homology
我们研究了局部和等边型原始非高斯性上的大尺度结构的多尺度拓扑所建立的汇总统计量的信息含量。我们使用晕目录产生的数值N体模拟的宇宙大尺度作为代理观察到的星系。除了计算实空间中晕的Fisher矩阵外,我们还在红移空间中检查了更现实的场景。不需要采取远距离观察者近似,我们将观察者放置在盒子的一角。我们还增加了模仿光谱和光度样品的红移误差。我们进行了几个测试,以评估我们的Fisher矩阵的可靠性,包括我们的汇总统计和收敛的高斯性。我们发现在一个观测体积$1$ $($ Gpc $/h)^3$上,红移空间中的边缘化1- $σ$不确定度是$Δf_{\rm NL}^{\rm loc} \sim 16$和$Δf_{\rm NL}^{\rm equi} \sim 41 $.这些约束是弱的红移误差的影响。最后,我们推测这种方法可以通过利用(非)局部性来对抗小规模的不确定性。
2022-10-03 astro-ph.CO hep-th math.AT
Component separation for future CMB B-mode satellites
下一代CMB卫星概念(LiteBIRD、CORE、PIXIE、PICO)被提出用于在天空中的大角度尺度下检测原始CMB B模式偏振,张量-标量比值为${r \lesssim 10^{-3}}$。然而,未被发现的原始CMB B模式将提供由暴胀预测的量子起源的原始引力波的独特特征。我们提出了最近的预测,在天体物理前景和引力透镜效应的存在下,在拟议的CMB空间任务CORE的背景下,对原始CMB B模式的检测。我们还讨论了问题的前景和组件分离的原始B-模式的搜索,并强调在这种情况下的具体挑战:频率范围,频谱退化,前景建模,频谱平均效应。
2018-06-04 astro-ph.CO
Cosmological 21cm line observations to test scenarios of super-Eddington accretion on to black holes being seeds of high-redshifted supermassive black holes
本文研究了高红移$z > 10$黑洞的超爱丁顿吸积过程,这些吸积过程有望在红移$z \sim 7$之前演化为超大质量黑洞.对于初始质量为BH种子的$M_{\rm BH, ini} \lesssim 2 \times 10^{3} M_{\odot}$,我们肯定需要超爱丁顿吸积,它可以适用于天体物理和原始起源。这样的吸积盘不可避免地发射出高能光子,这些光子不断地从高红移中加热星系间介质的宇宙等离子体。在这种情况下,宇宙气体温度的宇宙历史被修改,从而抑制了宇宙21厘米线的吸收特征。通过比较21厘米线吸收的理论预测与$z\sim17$的观测数据,我们得到了作为种子BH质量的函数的质量吸积率的宇宙学上限。为了在$z \sim 7$上实现$M_{\rm BH} \sim 10^9 M_{\odot}$,通过对种子BH的连续质量吸积,使其与$z \sim 17$上的宇宙学21 cm线吸收一致,当我们假设种子BH具有其共动数密度$n_{\rm seed,0} \sim 10^{-3} {\rm Mpc}^{-3}$($n_{\rm seed,0} \sim 10^{-7} {\rm Mpc}^{-3}$)时,我们得到了种子BH初始质量的严格上界为$M_{\rm BH, ini} \lesssim 10^2 M_{\odot}$($M_{\rm BH, ini} \lesssim 10^6 M_{…
2022-08-21 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Removal of Galactic foregrounds for the Simons Observatory primordial gravitational wave search
西蒙斯天文台即将进行的观测预计将把张量标量比$r$限制在$σ(r)=$ 0.003的水平。在这里,我们更详细地描述了西蒙斯天文台的预测算法之一,清洁CMB偏振图使用参数模型的基础上。我们提出了一个新的代码来执行这种端到端的预测,并探讨了更详细的假设。如果同步辐射和热尘埃辐射的光谱能量分布的空间均匀性被假定在计划用于观测的区域上,覆盖几乎五分之一的天空,那么对于与当前数据一致的前景模型,预测$r$中1- 3阶$σ$的偏差。我们发现,通过掩盖天空中污染最严重的区域,或者通过采用更多的参数来描述同步加速器和尘埃的光谱指数的空间变化,这样的偏差可以减轻我们考虑的前景模型。我们还探讨了测试清洁CMB偏振图是否包含残留前景污染的策略,包括与跟踪前景的地图互相关。该方法也适用于其他CMB偏振实验。
2019-05-21 astro-ph.CO
Effects of primordial magnetic fields on 21 cm multifrequency angular power spectra
Universidad de Salamanca(萨拉曼卡大学)
本文研究了原初磁场对21厘米多频角功率谱的影响,通过交叉相关不同频率的温度图来确定多频角功率谱,并探讨了原初磁场对宇宙学模型中物质功率谱的贡献。
2026-10-01 astro-ph.CO
Constraints on primordial magnetic fields from magnetically-induced perturbations: current status and future perspectives with LiteBIRD and future ground based experiments
我们使用普朗克2018年发布的CMB温度和偏振各向异性数据,单独以及与BICEP 2/Keck阵列和南极望远镜的数据相结合,提出了对复合前产生的磁场振幅的限制。我们建模的领域与通用参数化,我们不假设他们的起源,以提供一般的限制,他们的特点。该分析更新了普朗克2015年的数据和数值实现结果。然后,我们进行预测的下一代CMB实验,如LiteBIRD卫星单独和未来的地面实验相结合。
2019-10-16 astro-ph.CO
Measuring the tilt of primordial gravitational-wave power spectrum from observations
本文研究暴胀产生的原初引力波,探讨当前对其谱倾斜度的约束,并预测未来观测的改进潜力。
2019-07-23 astro-ph.CO gr-qc
The origin, evolution and signatures of primordial magnetic fields
到目前为止,宇宙在所有尺度上都是磁化的。在最大的尺度上,星系和星系团的磁场在微高斯水平上,在高达10千秒差距的尺度上是相干的。最近的观测证据表明,即使是空洞中的星系际介质也可能存在弱的$\sim 10^{-16}$高斯磁场,在Mpc尺度上是相干的。一个有趣的可能性是,这些观测到的磁场是早期宇宙的遗迹,尽管后来被坍缩物体中的发电机放大和维持。本文综述了原始磁场的起源、演化和特征。在对膨胀宇宙中的磁流体动力学做了一个简短的总结之后,我们转向膨胀和其他相变过程中的磁场产生。我们跟踪的线性和非线性演化所产生的原始领域通过辐射时代,包括粘性效应。讨论了原始磁场在宇宙微波背景上的灵敏观测特征,包括普朗克的电流约束。复合后,原始磁场可以强烈影响结构的形成,特别是在矮星系尺度上。由此产生的签名上的再电离,红移21厘米线,弱透镜和莱曼- $α$森林的概述。来自无线电和$γ$射线天文学的限制进行了总结。天体物理电池和发电机在重塑原始领域的作用进行了简要的审议。评论结束时,一些最后的想法原始磁场。
2016-04-24 astro-ph.CO gr-qc
Primordial non-Gaussianity with $μ$-type and $y$-type spectral distortions: exploiting Cosmic Microwave Background polarization and dealing with secondary sources
宇宙微波背景(CMB)温度和$y$-光谱畸变各向异性之间的互相关以前已经被提出作为一种方法来测量局部双谱参数$f_{\rm NL}^{\rm loc.}$在一个尺度范围内无法访问任何CMB($T$,$E$)双谱或$T$-$μ$相关。这是有用的,例如测试原始非高斯性的尺度依赖性。不幸的是,原始的$y$-T信号被集成的Sachs Wolfe和Sunyaev-Zel 'dovich(SZ)效应之间的后期相关性强烈污染。此外,SZ本身在$y$参数图中产生大的噪声贡献。我们考虑两个原始的方法来解决这些问题。为了去除由于SZ-CMB温度耦合而引起的偏差,同时还添加新的信号,我们在分析中包括$y$失真和CMB {\em偏振}之间的互相关。为了减少噪声,我们建议通过减去SZ模板来清洁$y$-地图,通过与外部示踪剂(CMB和星系透镜信号)的互相关来重建。我们结合这个SZ模板减法与以前采用的解决方案,直接掩蔽检测到的集群。我们的最终预测表明,使用$y$-失真,类似PRISM的调查可以实现$1σ(f_{\rm NL}^\text{loc.}) = 300$,而理想的实验将实现$1σ(f_{\rm NL}^\text{loc.}) = 130$,通过添加$y$-$E$信号改善因子$\sim 3$,并通过模板清洗进一步改善$20-30 \%$。这些预测比{\em Planck}当前的$f_{\rm NL}^…
2017-07-15 astro-ph.CO
Synergistic tests of inflation
我们调查的可能性,利用21厘米的强度映射,光学星系,和宇宙微波背景(CMB)的调查,以限制功率谱的原始波动预测的单场慢卷膨胀模型。实施Fisher预测分析,我们推导出限制的光谱倾斜参数$n_{\rm s}$和它的第一和第二运行$(α_{\rm s},β_{\rm s})$。我们表明,21厘米的强度映射调查与仪器,如平方公里阵列,CHIME,HIRAX,可以是强大的探头的原始功能。我们结合我们的预测与COrE一样的CMB调查,以及第四阶段光学星系调查类似于欧几里德。不同调查之间的协同作用可以用来排除很大一部分现有的通货膨胀模型。
2017-01-06 astro-ph.CO
CMB Spectral Distortion Constraints on Thermal Inflation
在典型的能量尺度$V^{1/4} \sim 10^{6 \sim 8} \mathrm{GeV}$上,热膨胀是指数膨胀的第二阶段。如果通常的原始暴胀之后是热暴胀,原始功率谱在大尺度上只有适度的红移,但在小于热暴胀开始时的视界尺寸$k > k_{\rm b} = a_{\rm b} H_{\rm b}$的尺度上受到强烈的抑制。我们计算了在这种情况下,由声波耗散产生的宇宙微波背景的光谱失真。对于$k_{\rm b} \ll 10^3 \mathrm{Mpc}^{-1}$,热膨胀导致$μ$失真幅度的大抑制,预测其远低于$μ\simeq 2\times 10^{-8}$的标准值。因此,未来的光谱失真实验,类似于PIXIE,可以对热膨胀场景设置新的限制,如果发现$μ\simeq 2\times 10^{-8}$,则限制$k_{\rm b} \gtrsim 10^3 \mathrm{Mpc}^{-1}$。
2017-08-07 astro-ph.CO
CMB polarization non-Gaussianity from accreting primordial black holes
本文计算吸积原初黑洞产生的CMB温度、E/B模偏振三谱,发现Planck的四点函数限制难与功率谱竞争,而CMB Stage-4可显著提升灵敏度。
2024-09-09 astro-ph.CO
Primordial gravity wave fossils and their use in testing inflation
本文描述了一种新的效应,即原始重力波在宇宙的大尺度结构中留下永久的特征。在微扰理论中,这种效应发生在二阶,并且对不同尺度上的微扰产生的阶数敏感。我们得出的一般预测与未来的实验效果的可探测性,并考虑通过21厘米线的预再电离气体的观测。结果表明,平方公里阵列将无法与当前的宇宙微波背景对暴胀产生的原始重力波波的约束相竞争。然而,通过这种效应,一个更未来的实验可以提供对张量模式的最高最终灵敏度,甚至可能测量张量谱指数。因此,这是对暴胀范式的一种潜在的定量探索。
2010-09-01 astro-ph.CO
Detecting Primordial $B$-Modes after Planck
我们更新预测的张量标量比$r$的测量各种地面实验(AdvACT,类,凯克/BICEP 3,西蒙斯阵列,SPT-3G),气球(EBEX 10 k和蜘蛛)和卫星(CMBPol,COrE和LiteBIRD),考虑到最近普朗克数据的偏振尘埃和使用组件分离方法。当至少有三个频率可用时,预测与以前的估计相比没有显着变化,前提是前景可以通过几个参数准确描述。我们认为,未来实验的理论动机的目标是$r\sim2\times10^{-3}$,这是可以实现的,如果噪声减少到$\sim1\,μ$ K-弧min和透镜减少到$10\%$的功率。我们研究的约束实验将能够把频率和$\ell$依赖的张量信号作为检查其原始起源。未来的地面和气球实验可以对这些参数有很好的约束,即使是$r\sim2\times10^{-3}$。对于相同的$r$值,卫星将勉强能够检测到重组隆起的存在,这是原始信号的最显著特征。
2015-11-18 astro-ph.CO hep-th
CMB Constraints on a Stochastic Background of Primordial Magnetic Fields
利用原始磁场对宇宙微波背景各向异性角功率谱的贡献,约束了原始磁场的随机背景。我们用指数为$n_B$的幂律谱及其在共动长度$λ$上的高斯平滑振幅$B_λ$来参数化这种随机背景。对任意$n_B$,我们给出了保偏光纤随机背景的能量-动量相关子谱的近似。通过使用WMAP 7年的数据结合ACBAR,BICEP和QUAD,我们得到的约束$B_{1 {\rm Mpc}} < 5.0$ nG在95%置信水平的随机背景的非螺旋PMF。我们讨论了在获得这些限制的标量和矢量贡献CMB各向异性的相对重要性。然后我们预测{ \sc Planck}在约束$B_{1 {\rm Mpc}}$方面的能力。
2011-06-07 astro-ph.CO
Current and Future Constraints on Primordial Magnetic Fields
我们提出了新的限制潜在的原始磁场(PMF)的振幅使用温度和极化测量的宇宙微波背景(CMB)从普朗克,BICEP 2/Keck阵列,POLARBEAR,和SPTpol。我们减少了两倍的CMB各向异性功率的95% CL上限,由于一个几乎尺度不变的PMF,与允许的B模式功率在$\ell=1500$的$D_{\ell=1500}^{BB} < 0.071 μK^2$普朗克与$D_{\ell=1500}^{BB} < 0.034 μK^2$的组合数据集。我们还预测了即将部署的CMB实验(如SPT-3G,Adv. ACTpol或Simons Array)和拟议的CMB-S4实验的预期限制。未来的宇宙微波背景辐射实验应大大减少目前的不确定性,近期实验减少一个数量级,CMB-S4实验减少两个数量级。来自CMB-S4的约束有可能排除PMF的大部分参数空间。
2017-08-09 astro-ph.CO
21-cm fluctuations from primordial magnetic fields
本文研究原初磁场通过增强小尺度密度涨落对宇宙再电离和21厘米信号的影响,利用21cmFAST模拟并结合CMB光学深度约束,预测HERA干涉仪可探测到pG量级的原初磁场。
2024-03-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Non Gaussianity and Minkowski Functionals: forecasts for Planck
我们研究闵可夫斯基泛函作为探测器的原始非高斯在宇宙微波背景,特别是原始的“本地”双谱参数f_NL的估计,仪器参数,这应该是适当的普朗克实验。我们使用极大似然方法,将其与各种过滤方法结合起来,并彻底测试收敛性。我们包括非均匀噪声的影响,以及由点源和银河系的污染引起的天体物理偏差。我们发现,当使用维纳滤波图(而不是简单地用高斯平滑)时,在普朗克扩展任务设置中组合100、143和217 GHz的3个通道时,f_NL测量的预期误差应该小到Δf_NL \simeq 10。这个结果对噪声的非均匀性质相当不敏感,至少对于普朗克期望的现实命中图来说是这样。然后,我们估计的偏移引起的测量f_NL的点源在这3个通道。通过对亮源进行适当的屏蔽,可以将100和143 GHz通道中的这种偏置降低到可以忽略的水平。它在217 GHz信道中仍然很重要,但可以得到纠正。银河系前景偏差是相当重要的,并提出了一个复杂的依赖天空覆盖:使他们可以忽略不计将在很大程度上取决于组件分离方法的质量。
2012-09-06 astro-ph.CO
The Minimum Testable Abundance of Primordial Black Holes at Future Gravitational-Wave Detectors
下一代引力波实验,如爱因斯坦望远镜,宇宙探测器和LISA,将测试原始黑洞的情况。我们提供了一个预测的原始黑洞的丰度作为其质量的函数的最小可测值的非集群和集群的空间分布在形成。特别是,我们表明,这些仪器可以测试丰度,相对于暗物质,低至$10^{-10}$。
2021-06-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Large Scale Structure Forecast Constraints on Particle Production During Inflation
暴胀过程中的粒子产生的爆发提供了一个动机良好的机制,在原始功率谱中创建凹凸状的功能。目前的数据限制这些功能小于约5%的无特征的原始功率谱的大小在波数约为0.1 h Mpc^{-1}。我们预测,普朗克宇宙微波背景实验将能够加强这一约束的0.5%的水平。我们还预测,增加平方公里阵列(SKA)星系红移调查的数据将使约束提高到约0.1%的水平。对于波数较大的特征,普朗克将受到丝绸阻尼和前景的限制。然而,SKA将受到非线性效应的限制。我们预测了一个宇宙暴胀探测器(CIP)星系红移巡天,类似的约束可以达到大约1 h Mpc^{-1}的波数。
2011-04-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Precision of future experiments measuring primordial tensor fluctuation
最近,宇宙河外偏振背景成像(BICEP 2)的第二阶段声称在$5σ$置信水平上探测到了原始涨落的张量标量比($r$)。如果这是真的,这个大的和可测量的振幅($r \simeq 0.2$)的B模式偏振表明,它是可能的,以未来的实验测量CMB B模式偏振的形状。我们预测了$r$和张量谱指数$n_{\rm t}$测量的精度,其中$n_{\rm t}$作为自由参数,来自类似{ \it Planck}的实验,以及Spider和POLARBEAR,考虑到当前对其实验噪音和前景污染的理解。在$r$ - $n_{\rm t}$参数空间中,我们定量地确定了三个实验的测量的信噪比。B模式偏振的预测信噪比在一定程度上取决于$n_{\rm t}$,但强烈地取决于$r$的真实值。
2014-08-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial Gravitational Wave Detectability with Deep Small-Sky CMB Experiments
我们使用贝叶斯估计直接T-Q-U CMB偏振图预测张量-标量功率比r的误差,因此对原始引力波,作为天空覆盖fsky的函数。该方法将二次像素-像素空间过滤成用于切割天空的r检测所需的最佳组合,在第一步线性分离成E、B和混合模式的组合中提供增强的信息,并且忽略后者。以目前的计算能力和适合r检测的典型分辨率,所需的大型矩阵求逆是准确和快速的。我们探索了两类实验。一个是出于一个长时间的气球实验,如蜘蛛,像素噪声\propto \sqrt{fsky}为指定的观察期,但也适用于地面阵列实验。我们发现,忽略系统效应和前景,在fsky ~0.02-0.2范围内使用蜘蛛状噪声的实验可以设置2 σ_r ~0.014(~ 95%CL)界限,随着L依赖的前景残差上升到0.02。当fsky变化时,我们将其与普朗克式固定仪器噪声进行对比,这给出了银河系掩蔽(fsky = 0.75)2sigma_r ~0.015,随着前景残差上升到~0.05。对于品质因数,(边缘化)相对于第一个2003年WMAP 1仅限CMB的约束,r的1D香农熵为-1.7 2010 WMAP 7 +ACT的(-1.9)位(2011年WMAP 7 +SPT)数据,来自Spider的-6位预测(加上普朗克),对于后普朗克卫星高达-11位,对于完美的宇宙方差有限实验为-13位。因此,我们证实了目前的战略的智慧r探测深探测补丁覆盖fsky最小误差槽…
2011-08-09 astro-ph.CO
Constraints on a Stochastic Background of Primordial Magnetic Fields with WMAP and South Pole Telescope data
利用WMAP 7年观测数据和南极望远镜(SPT)观测数据,通过原始磁场(PMF)对宇宙微波背景(CMB)各向异性角功率谱的贡献,约束了PMF的随机背景.污染的SPT数据的未解决的点源和Sunyaev Zeldovich(SZ)的影响,由于星系团已被考虑作为模拟的SPT合作。与此相结合的WMAP 7年和SPT数据,我们约束的振幅高斯平滑超过1兆秒差距的随机背景的非螺旋PMF $B_{\rm 1 Mpc}<3.5$ nG在95%的置信水平。我们的分析表明,SPT数据高达$\ell=3000$带来的改善几乎是一个因素2与以前的CMB高$\ell$数据的结果。然后,我们讨论了预测的影响,从未解决的点源和SZ效应{ \sc普朗克}的能力,在约束PMF。
2013-10-22 astro-ph.CO
Primordial black hole production during first-order phase transitions
早期宇宙中产生的原初黑洞(PBH)因其构成暗物质和解释致密双星合并的能力而引起了人们的广泛兴趣。我们提出了一个新的机制PBH生产过程中的一级相变(PT),并发现PBH自然产生过程中PT模型无关。由于量子隧穿的随机性,在整个哈勃体积内,真空衰变总是存在一定的延迟概率。由于真空能量密度保持不变,而辐射在膨胀的宇宙中迅速红移,延迟的真空衰变然后导致过密区域,最终坍缩成PBH,如数值模拟所示。利用这一结果,人们可以得到相互之间的预测和约束PBH和GW从PT。预测的质量函数的PBH是近单色。我们研究了两个典型的例子,发现1)来自PT的PBH构成了所有的暗物质,GWs的峰值位于$1$ Hz; 2)来自PT的PBH可以解释LIGO-Virgo合作观测到的合并事件,同时GWs可以解释NANOGrav合作观测到的共谱过程。
2022-01-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Forecasting Constraints on SIGW with Future Pulsar Timing Array Observations
通过预测未来脉冲星计时阵列数据集,探索约束二阶标量诱导引力波(SIGWs)的前景,评估当前信号对搜寻原初黑洞等引力波遗迹的限制,并指出未来PBH模型约束进展依赖于理论计算进步。
2025-04-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining cosmic polarization rotation and implications for primordial B-modes
宇宙学双极化(CB)是一种现象,由违反宇称的电动力学修正引起,当光子穿过真空时,光的线性偏振角发生变化。利用宇宙微波背景(CMB)偏振观测,可以使用许多不同的分析技术来限制这种效应。我们研究了两种不同的方法来约束方向相关的双折射,目前和未来的CMB实验,包括BICEP/Keck,西蒙斯天文台(SO),和LiteBIRD。具体来说,我们比较放置在各向异性CB从二次估计技术的$B$模式的功率谱的三个不同的实验的估计所得出的约束。来自估计的$B$模式功率谱的约束被发现是可比的BICEP/凯克和SO,但不是LiteBIRD由于其较大的天空覆盖范围从二次估计。这些预测的上限CB转换为原始磁场和光子和赝Nambu-Goldstone玻色子之间的耦合的约束。最后,我们表明,即使在CB的最佳约束,对于各自的实验,潜在的诱导$B$模式的功率可以作为一个显着的污染物在原始$B$模式的前瞻性测量。
2020-07-20 astro-ph.CO
Planck Constraints and Gravitational Wave Forecasts for Primordial Black Hole Dark Matter Seeded by Multifield Inflation
本文对与引力非最小耦合的多场暴胀模型进行MCMC分析,结合Planck 2018数据约束参数,发现谱指数$n_s$主导约束且存在简并方向可避免高度微调,并预测该参数区域可在未来实验中产生可观测的引力波信号。
2023-07-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The LISA forecast on a smooth crossover beyond the Standard Model through the scalar-induced gravitational waves
本研究基于LISA探测器和Fisher预测,探讨通过标量诱导引力波探测早期宇宙中超出标准模型的平滑交叉,发现该交叉可在mHz频段留下信号,并与原初黑洞解释暗物质相关。
2025-03-03 astro-ph.CO hep-ph