Primordial Gravitational Waves and the local B-mode polarization of the CMB
在宇宙微波背景的偏振和/或激光干涉仪中，可以很快检测到原始引力波的随机背景。至少有三种GWB来自于暴胀：在暴胀期间产生并与时空模的拉伸相关的GWB;在暴胀后预热的剧烈阶段产生的GWB;以及如果暴胀通过全局对称性破缺场景结束，则与Goldstone模的自排序相关的GWB，如混合暴胀。每个GW背景具有其自身的具有特定特征的特征光谱。我们讨论了检测每个GWB和区分它们之间的一个非常敏感的探头，本地B模式的CMB偏振的前景。
2010-05-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic Microwave Background Trispectrum and Primordial Magnetic Field Limits
原始磁场在宇宙微波背景辐射（CMB）中会产生非高斯信号，这是因为磁场应力和它们引起的温度各向异性与磁场成二次关系。我们计算一个新的措施，磁非高斯，CMB三谱，在大角度尺度上，通过萨克斯-沃尔夫效应的来源。由磁能密度和磁标量各向异性应力引起的三谱的典型幅值分别约为10^{-29}和10^{-19}的几倍。从WMAP数据的CMB非高斯性的观测限制，使我们能够保守地设置上限的nG，并可能sub-nG，对原始宇宙磁场的现值。这代表了迄今为止对原始磁场强度的最严格限制，在Mpc尺度上，并且优于CMB双谱和CMB功率谱中所有模式的限制。因此，CMB三谱是一种新的、更灵敏的大尺度原始磁场探测器。
2012-06-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Measuring primordial anisotropic correlators with CMB spectral distortions
我们发现，膨胀模型与破碎的旋转不变性产生可测试的非对角签名之间的相关性的$μ$型失真和温度波动的宇宙微波背景。更确切地说，通常由原始矢量场的波动产生的具有四极双谱不对称性的场景，当$|\ell_1-\ell_2|=2$时产生非零的$μ$相关。由于光谱畸变对极小尺度的原始波动很敏感，因此宇宙方差限制的光谱畸变实验可以以高的信噪比检测到这种效应。
2015-10-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Magnetism in CMB B-modes
由于法拉第旋转（FR）引起的宇宙微波背景（CMB）极化B模的频率依赖性和在小尺度上的弱阻尼，可以提供原始磁场的独特特征。FR还导致E和B型偏振之间以及温度和B模式之间的模式耦合相关性。这些额外的相关性可以进一步帮助区分磁场与其他B模式源。我们审查FR引起的CMB签名，并提出了原始磁性的限制，可以预期从即将到来的CMB实验。我们的研究结果表明，宇宙微波背景辐射将是一种很有前途的原始磁场探测器。
2012-10-19 astro-ph.CO gr-qc
Tibet$^\prime$s Window on Primordial Gravitational Waves
作为中国引力波计划的重要组成部分，阿里CMB偏振望远镜（AliCPT）是通过测量宇宙微波背景（CMB）的B模偏振来观测原始引力波（PGW）的地基实验。AliCPT于2014年首次提出，目前处于快速建设阶段，是中国第一个计划于2019年投入使用的CMB项目。该项目由中国科学院（CAS）高能物理研究所（IHEP）牵头，是超过十五所大学和研究机构的全球合作项目。简要介绍了阿里CMB项目。
2018-02-23 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Scale-dependent CMB asymmetry from primordial configuration
我们证明了拓扑缺陷可以解释CMB的半球功率不对称性。第一点是，在暴胀之前已经存在的缺陷配置可以引起CMB的不对称性。第二点是调制机制，如曲率和其他调制机制，可以解释不对称性的尺度依赖性。使用一个简单的分析的$δN$形式主义，我们显示模型中，尺度依赖的半球形功率不对称性的原始配置的缺陷解释。
2014-07-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Primordial Standard Clock Models and CMB Residual Anomalies
WMAP和普朗克的宇宙微波背景（CMB）各向异性数据的功率谱的残差是已知的，表现出一些有趣的异常，在不同的尺度边缘的统计意义。结合自下而上和自上而下的模型构建方法，并使用一个有效地将模型预测与数据进行比较的管道，我们构建了一个原始标准时钟模型，该模型能够在大尺度和小尺度上链接和解决异常。该模型及其变体为CMB中的特征异常提供了一些最佳拟合。根据贝叶斯证据，这些模型目前在统计上与标准模型没有区别。我们表明，它们之间的差异将很快成为统计上的显着与各种更高质量的数据的CMB极化。我们证明，这样的模型构建和数据分析过程可以用来揭示我们的宇宙在其原始时代的详细演化历史的一部分。
2022-05-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB distance priors revisited: effects of dark energy dynamics, spatial curvature, primordial power spectrum, and neutrino parameters
作为对宇宙微波背景辐射数据的一种物理压缩，空间微波背景辐射距离先验或位移参数已被广泛应用，并为在宇宙学约束条件的获取中引入宇宙微波背景辐射数据提供了一种方便的途径。在本文中，我们重新审视这个数据向量，并研究其在不同的宇宙学模型下的稳定性。我们发现，在探测暗能量动力学时，CMB距离先验是完整CMB数据的准确替代品。当原始功率谱模型直接从用于从CMB数据导出距离先验的模型的功率谱中概括时，这是真实的。我们发现了一个差异时，一个非平坦的模型与非倾斜的原始暴胀功率谱被用来衡量的距离先验。这个功率谱是一个根本的变化，从更传统的倾斜原始功率谱，并违反了基本假设的CMB移位参数的可靠性。我们还研究了当中微子质量$\sum m_ν$和相对论性粒子有效数$N_{\text{eff}}$允许变化时CMB距离先验的性能。我们的研究结果与早期的结果是一致的：中微子参数可以改变从CMB数据的声音视界的测量，从而CMB距离先验。我们发现，当中微子模型是允许变化的，冷暗物质密度$ω_{c}$和$N_{\text{eff}}$需要包括在一组参数，总结CMB数据，以再现从完整的CMB数据的约束。我们提出了一个更新和扩展的CMB距离先验集，它可以再现$1σ$内的完整CMB数据的约束，并适用于大质量中微子模型，以及非标准宇宙学。
2020-06-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Implications of primordial power spectra with statistical anisotropy on CMB temperature fluctuation and polarizations
威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）和普朗克观测报告了宇宙微波背景（CMB）温度波动的半球不对称性。这种半球不对称性可能源于宇宙暴胀时期的原始统计各向异性。本文研究了具有偶极各向异性的原始功率谱对CMB温度涨落和偏振的可能影响。我们明确地表明，统计偶极各向异性可能会导致非对角（\(\ell'\neq\ell\)）$TT$，$EE$，$BB$和$TE$的相关性，以及对角（\(\ell'=\ell\)）$TB$和$EB$光谱。特别地，这些相关系数一般预期是\(m\)依赖性的。这些统计各向异性的信号可能在未来的CMB观测中得到检验。
2014-05-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing the primordial Universe from the low-multipole CMB data
由于大角度尺度下宇宙微波背景（CMB）的温度起伏探测了光子退耦时超视界尺度的长度尺度，因而对微物理过程不敏感，因此低多极CMB数据被认为是对原始宇宙物理的一个很好的探测。在这封信中，我们将仅使用低多极CMB数据来约束具有张量扰动的基本$Λ$ CDM模型中的宇宙学参数，包括宇宙河外偏振背景成像（B2），Planck在2013年发布的（P13）和威尔金森微波各向异性探测器9年数据（W9）。我们发现，红色倾斜的功率谱的遗迹引力波是兼容的数据，但蓝色倾斜的功率谱的标量扰动的大尺度上是首选在$2σ$的置信水平。
2014-05-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Scale-dependent CMB power asymmetry from primordial speed of sound and a generalized $δ$N formalism
我们探讨了一个合理的机制，半球功率不对称的CMB是由原始声速参数的空间变化产生的。我们认为，在$δN$形式的推广方法中，局部e折叠数除了依赖于暴胀子的初始值外，还依赖于其它一些原始参数.这里的$δN$形式主义扩展考虑的超哈勃扰动光场引起的空间变化的声速参数的影响。利用这种推广的$δN$形式，我们系统地计算了多速暴胀模型中的非对称原初谱，并考虑了原初非高斯性的约束.我们进一步讨论了具体的模型约束，相应的不对称幅度被发现是规模依赖的，这可以容纳当前的观察功率不对称在不同的长度尺度。
2016-02-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB constraints on primordial black hole dark matter
我们重新审视宇宙微波背景辐射（CMB）对原始黑洞暗物质的约束。来自COBE/FIRAS的光谱失真限制不施加相关约束。Planck CMB各向异性功率谱表明具有$m_{BH}\gtrsim 5~M_{\odot}$的原初黑洞是不受欢迎的。然而，由于对黑洞吸积过程的处理，这容易受到相当大的不确定性的影响。这些约束条件弱于那些在早期文献中引用的相同的观测量。
2017-04-15 astro-ph.CO
CMB and BBN constraints on evaporating primordial black holes revisited
我们推导出新的CMB各向异性功率谱和BBN约束的蒸发原始黑洞明确解决电磁粒子级联的发射粒子和沉积的这种发射能量的背景重子光子等离子体。我们发现，CMB各向异性可以提供更强的约束相比，BBN和CMB光谱失真的黑洞的质量小到$M_{\rm BH}=1.1\times 10^{13}$ g，一个稍小的质量比文献中已经考虑到现在。我们还表明，随着更多的最新数据的氘和氦-3丰度，BBN约束显着加强。
2020-07-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Inflation and primordial power spectra at anisotropic spacetime inspired by Planck's constraints on isotropy of CMB
最近，普朗克2013年的结果表明，在低-（\ell）多极的CMB温度波动的偶极功率调制的可能证据。这种反常现象可能意味着与统计各向同性的某些偏差。为了将普朗克数据纳入标准宇宙学模型，我们提出了一个各向异性时空中的极早期宇宙暴胀模型。在Randers-Finsler时空中提出了一种广义Friedmann-Robertson-Walker（FRW）度规.我们得到了具有方向依赖性的标量微扰（如偶极调制）的本征功率谱。这与普朗克观测信号的CMB各向异性的偶极功率调制是一致的。
2013-12-23 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on primordial magnetic fields from CMB distortions in the axiverse
自从PIXIE和PRISM被提出以来，测量宇宙微波背景（CMB）的光谱畸变作为宇宙学背景下高能粒子物理的探测器引起了相当大的关注。在本文中，由于CMB光子和轻轴子类粒子（ALPs）之间的共振转换的CMB失真进行了研究，激发弦轴向的情况下，这表明存在着丰富的轻轴子粒子。由于这些共振转换取决于原始磁场的强度，对CMB畸变的约束可以提供光子-ALP耦合常数g和原始磁场B的共动强度的乘积的上限。PIXIE/PRISM的潜在可行约束可以为ALP质量设定g B < 10^{-16} GeV^{-1} nG的极限，m_e < 10^{-14} eV。虽然这个结果不是对g和B的直接约束，但它明显比当前g和B上限的乘积更严格。
2013-09-01 astro-ph.CO hep-ph
CMB with the background primordial magnetic field
研究了背景太初磁场（PMF）对宇宙微波背景（CMB）的影响。背景保偏场使紧耦合光子-重子流体的声速增加。增加的声速导致CMB温度波动的奇峰被抑制，并且CMB峰位置向更大尺度移动。背景PMF引起更强的衰减电位，并增加CMB的振幅。背景PMF在较小尺度上的这两种效应抵消，并且背景PMF的总体效应是第一峰周围的CMB的抑制和峰向大尺度的移位。我们还讨论了获得信息的PMF生成机制，我们研究的非线性演化的PMF的PMF分布的最大规模的约束。最后，我们讨论了PMF参数与标准宇宙学参数之间的简并性。
2014-04-21 astro-ph.CO gr-qc
CMB power spectra induced by primordial cross-bispectra between metric perturbations and vector fields
本文研究了由暴胀模型中暴胀子和矢量场耦合产生的度规微扰和矢量场的互双谱所产生的宇宙微波背景辐射的温度和偏振各向异性。如果再加热后矢量场仍然存在，则辐射占优时期由矢量场组成的各向异性应力会增强原初标量和张量涨落。我们表明，通过这种增强的原始交叉双谱产生不仅CMB双谱，但CMB功率谱。一般来说，我们可以预期这种交叉双谱产生标量和张量涨落之间的非平凡模式耦合信号。然而，我们明确表明，这种模式耦合信号不出现在CMB功率谱。通过对CMB标量模功率谱的数值分析，我们发现，虽然这些交叉双谱的信号小于初级非电磁信号，但它们具有一些特征，例如温度和偏振模式的负自相关。另一方面，信号从张量模式几乎是可比的主要非电磁的，因此观察到的$B$模式频谱的形状可能偏离预测在非电磁的情况下。这些印记可能有助于我们判断早期宇宙中标量场和矢量场之间是否存在耦合。
2012-12-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Quadrupole--octopole alignment of CMB related to primordial power spectrum with dipolar modulation in anisotropic spacetime
WMAP和Planck的观测结果表明，CMB的四极和八极取向可能是一致的。我们揭示了四极-八极排列是各向异性时空中原始功率谱的自然含义。原始功率谱呈现偶极调制。我们通过采用“功率张量”技术获得了特权平面。在这个平面上，四极子和八极子之间的相关性最大。这种排列的概率比各向同性宇宙中的概率大得多。我们发现，该模型将导致偏离统计各向同性只有低- \(\ell\)多极。
2013-12-23 astro-ph.CO gr-qc
Computation approach for CMB bispectrum from primordial magnetic fields
我们提出了一个详细的计算，我们以前的短文件[M。Shiraishi，D. Nitta，S.横山角Ichiki和K. Takahashi，Phys.Rev.D82，121302（2010）.]其中我们研究了由原始磁场诱导的矢量模的漫画微波背景温度双谱对磁场强度的约束。通过考虑自旋球谐函数和Wigner符号的双谱的角度依赖性，我们明确地证明了由各向同性的原始矢量涨落引起的宇宙微波背景双谱也可以用旋转不变的方式描述为角度平均形式.我们还研究了原始磁场功率谱不同谱指数的情况。
2011-07-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Reconstruction of CMB Temperature Anisotropies with Primordial CMB Induced Polarization in Galaxy Clusters
宇宙微波背景辐射在星系团中的散射会产生偏振信号，偏振信号由星系团位置光子分布的四极各向异性决定。这种由星系团的激发极化测量得到的“远距四极”为重建局部CMB温度各向异性提供了机会。在这封{ \em Letter}中，我们通过估计潜在的原始引力势来开发重建的算法，原始引力势是星系团中CMB温度和偏振涨落以及CMB诱导偏振的起源。我们发现一个很好的重建四极和八极分量的CMB温度各向异性的援助下的CMB诱导极化信号。重建结果对解决CMB异常问题，特别是WMAP和Planck数据中的低四极和邪恶轴问题，具有重要的一致性检验意义。
2016-03-20 astro-ph.CO
Prospects of Future CMB Anisotropy Probes for Primordial Black Holes
原始黑洞（PBH）以霍金辐射形式注入的粒子串能够电离和加热星系际介质，从而改变宇宙复合的历史，进而改变宇宙微波背景（CMB）的各向异性谱。在本文中，我们研究了未来的几个CMB实验的预期灵敏度约束的丰度分布在$10^{15}\sim10^{17}$ g质量窗口根据四个质量函数：单色，对数正态，幂律和临界崩溃模型。我们的结果表明，未来的实验，如CMB-S4和PICO，可以提高目前的{ \it{Planck} }边界约两个数量级。目前CMB数据允许的PBH参数空间中的所有区域，包括质量大于$4 \times 10^{16}$克的单色分布PBH，都可以被即将进行的具有重要意义的任务排除。
2021-06-06 astro-ph.CO hep-ph
CMB Spectral Distortions: A Multimessenger Probe of the Primordial Universe
本文回顾CMB谱畸变研究的关键科学目标，提出结合下一代实验与引力波、21厘米宇宙学等互补探针，可实现对奇异物理场景的模型区分，为原初宇宙研究提供新的多信使探测路径。
2024-06-18 astro-ph.CO hep-ph
Reconstructing the primordial power spectrum from the CMB
我们提出了一个简单的和模型独立的方法来表征CMB和其他实验的摆动，不规则性和功能的原始功率谱的灵敏度。假设原始的宇宙学扰动是绝热的，我们提出了一个函数空间的推广通常的Fisher矩阵形式主义，适用于一个CMB实验类似于普朗克和没有辅助数据。这项工作是密切相关的其他工作恢复通货膨胀的潜力和探索特定的模型，非最小的，或者巴洛克式的，原始的功率谱。然而，这里采用的方法最直接地表达了数据真正告诉我们的东西。我们详细探讨了可用信息的结构，并准确量化了哪些功能可以重建，以及在什么统计意义。
2012-09-10 astro-ph.CO
Effects of primordial magnetic fields on CMB
大尺度磁场的起源是宇宙学中一个尚未解决的问题。为了克服这个问题，一种可能的设想是，这些磁场是从早期宇宙中产生的一个小的原始磁场（PMF）中产生的。这个场可能导致观测到的大尺度磁场，但也会在宇宙微波背景（CMB）上留下印记。在这项工作中，我们总结了一些统计特性的这种保偏光纤的FLRW背景。然后，我们用宇宙学扰动理论给出了PMF的功率谱，并讨论了PMF对CMB各向异性的影响。
2015-09-13 astro-ph.CO gr-qc
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
Primordial gravitational wave phenomenology with polarized Sunyaev Zel'dovich tomography
通过原始引力波对宇宙微波背景（CMB）偏振各向异性的影响来探测和表征原始引力波是当前和未来CMB观测的主要科学目标。随着CMB实验灵敏度的巨大飞跃，一个辅助数据集将变得可用，这就是极化Sunyaev Zel'dovich（pSZ）效应，即由再电离后宇宙中自由电子散射引起的小尺度CMB极化各向异性。pSZ效应与星系巡天的互相关，一种被称为pSZ断层扫描的技术，可以用来重建遥远的四极场：从宇宙中不同位置观察到的CMB四极场。原始引力波在遥远的四极场上留下了明显的印记，使pSZ层析成像成为表征其性质的潜在新方法。在以前工作的基础上，我们探讨了主CMB和重建的远程四极场之间的全套相关性的实用性，既提供原始引力波的振幅的排斥限制，以及提供限制的张量部门的几个唯象模型：轴子规范场膨胀，一般模型与手征张量，和修改后的后期衰减张量的模型。我们发现，相对未来的实验要求是必要的，以提供竞争力的排斥限制相比，主要的CMB。然而，pSZ断层扫描可以是张量的后期演化的强有力的探测器，并且通过与主CMB的互相关，可以对具有手征原始引力波的各种模型中的参数约束提供温和的改进。
2018-10-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Matter creation and primordial CMB Spectrum in the inflationless Milne-like cosmologies
我们提出了一个新的见解的原始谱的标量粒子密度扰动的解释。基于频谱普遍性的假设，即，平均能量密度和不均匀性的典型值可以在所考虑的模型框架中任意选择，谱的形式变得完全确定。它接近平坦的Harrison-Zeldovich谱，但具有被抑制的低频模式。
2018-01-01 astro-ph.CO gr-qc
Optimal constraints on primordial gravitational waves from the lensed CMB
我们演示了如何在理想条件下获得透镜宇宙微波背景（CMB）数据中原始引力波分量的最佳约束。首先，我们推导出张量标量比，$r$，通过使用误差控制密切近似的确切后，高斯原始CMB和透镜偏转电位的假设下，估计。这将快速内部迭代透镜重建与未透镜化CMB的最佳恢复相结合。我们评估其性能的模拟低噪声极化数据针对复合峰。我们仔细地证明了我们的$r$ -后验估计是最佳的，没有显着的偏差，使其成为最强大的估计原始引力波从CMB。我们比较这些限制，从$B$模式带功率似然分析相同的模拟数据，之前和之后的地图级二次估计delensing，迭代delensing。在内部，迭代去透镜的频带功率平均仅略低（低于10%），有望接近第四阶段CMB实验的最佳约束。
2019-01-28 astro-ph.CO
CMB Angular Power Spectrum from Correlated Primordial Fluctuation
通常的暴胀理论预言了一种高斯随机的原始密度涨落，不同的傅立叶模式彼此不相关。在本文中，我们提出了这些不同的模式之间的相关性。一个简单的情况是，这些不同的傅立叶模式相互关联，遵循高斯函数。对于这样的原始密度涨落，我们计算了CMB的角功率谱，发现它的振幅减小，但不同的$l$减小的幅度是不同的。该特征可用于约束来自真实数据的相关强度。
2009-02-14 astro-ph.CO
Reconstruction of the primordial power spectrum from CMB data
测量原始功率谱的标度不变性的偏差是暴胀的关键检验。本文利用双对数空间中三次样条插值的分箱方法，从Wilkinson微波各向异性探测器7年观测数据和Atacama宇宙望远镜148 GHz观测数据等宇宙微波背景数据中重建了曲率扰动的原始功率谱形状。我们发现，幂律谱是首选的数据和Harrison-Zel'dovich谱是不利的，在95%的置信水平。这些结论在允许和不允许张量模式的情况下都成立，但是数据更倾向于不带张量的简单模型。我们没有发现证据的功能，在原始的功率谱-在宇宙膨胀的一般预测完全一致。
2011-08-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Unbiased Primordial Gravitational Wave Inference from the CMB with SMICA
Lawrence Berkeley National Laboratory（劳伦斯伯克利国家实验室）；CNRS-UCB International Research Laboratory, Centre Pierre Binétruy（法国国家科学研究中心-巴黎第十一大学国际联合实验室，皮埃尔·比内屈中心）
利用SMICA方法从CMB观测中无偏推断原始引力波信号，克服复杂前景污染挑战。
2026-02-24 astro-ph.CO
CMB Power Asymmetry from Primordial Sound Speed Parameter
宇宙微波背景中的半球功率不对称性可以用一些原始宇宙学参数的调制来解释，例如暴胀子的声速。这种调制可以通过在暴胀期间对光场的扰动来实现。我们用数值方法研究了这种机制，并表明它与当前的观察结果是一致的。此外，该模型还预测了功率不对称性同样存在于具有相同形状的温度-偏振相关和偏振自相关中，以及具有特定形状的等边型原始非高斯性中。因此，我们的机制在即将进行的实验中是可观测的。
2013-07-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Parity violation of primordial magnetic fields in the CMB bispectrum
研究了原初磁场（PMF）诱导的宇宙微波背景（CMB）双谱中宇称破缺现象。推导出一个一般公式的CMB双谱产生的不仅是非螺旋，但也螺旋PMFs，我们发现，螺旋PMFs产生的特征信号，消失在宇称守恒的情况下，如强度-强度-强度双谱所产生的$\sum_{n=1}^3 \ell_n = {\rm odd}$。为了快速数值计算CMB双谱，我们利用极点近似将单圈公式简化为树级公式。然后，我们表明，磁各向异性应力，这取决于非螺旋和螺旋保偏光纤的平方，并作为源的CMB波动，产生本地型非高斯。比较由标量模和张量模组成的CMB双谱与噪声谱，我们发现，假设从大统一能标产生近似标度不变的非螺旋和螺旋保偏光纤，（$10^{14} {\rm GeV}$）到电弱的（$10^{3} {\rm GeV}$），强度强度在$B_{1 \rm Mpc}^{2/3} {\cal B}_{1 \rm Mpc}^{1/3} > 2.7 - 4.5 {\rm nG}$与$B_{1 \rm Mpc}$和${\cal B}_{1 \rm Mpc}$是非线性的条件下，通过WMAP实验可以观察到$\sum_{n=1}^3 \ell_n = {\rm odd}$的强度双谱。螺旋和螺旋PMF强度分别在1 Mpc上平滑。
2012-06-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A Bayesian analysis of inflationary primordial spectrum models using Planck data
目前可获得的CMB数据表明，在大角度尺度（l < 40）下，CMB温度波动值非常低。最小LCDM模型无法解释这种能量的缺乏，文献中探讨的解决这个问题的可能机制之一是早期宇宙物理激发的原始功率谱（PPS）中存在的特征。本文利用普朗克合作组最新的宇宙微波背景（CMB）数据，采用贝叶斯模型比较的方法分析了一组截止暴胀PPS模型。我们的研究结果表明，标准的幂律参数化是首选的所有模型中考虑的分析，这激发了寻找替代的解释所观察到的缺乏权力的CMB各向异性谱。
2017-10-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial trispectra and CMB spectral distortions
研究了宇宙微波背景温度（T）各向异性和化学势（$μ$）畸变之间的相关性产生的$TTμ$双谱，分析了它对原初局域三谱参数$g_{\rm NL}$和$τ_{\rm NL}$的依赖性.我们交叉检查我们的结果，通过比较完整的双谱计算与预期从一般的物理参数，根据预测的形状$μ$ -T的相关性从短和长的扰动模式之间的耦合引起的原始非高斯性。我们表明，$both$ $g_{\rm NL}$和$τ_{\rm NL}$ -原始三谱源的一部分，一个非零的$TTμ$信号，相反的$μμ$自相关函数，这是敏感的，只有$τ_{\rm NL}$ -组件。一个简单的基于Fisher矩阵的预测表明，未来的宇宙方差主导实验原则上可以使用$TTμ$检测$g_{\rm NL} \sim 0.4$和$τ_{\rm NL} \sim 40$。
2016-03-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Primordial Magnetism with Off-Diagonal Correlators of CMB Polarization
原始磁场（PMF）通过法拉第旋转（FR）在宇宙微波背景（CMB）中产生极化$B$模，导致CMB温度和极化的非平凡2点和4点关联函数。我们讨论了原始磁场的探测能力，使用不同的关联函数，并评估其相对的优点。我们已经充分考虑了弱透镜的污染，这有助于方差，但其对4点相关的贡献是正交的FR。我们表明，普朗克实验可以检测到的尺度不变的PMF的强度为nG使用FR诊断在90 GHz，而现实的未来实验在相同的频率可以检测到10^{-10} G。利用多个频率将改善这些前景，使CMB的FR成为标度不变PMF的强有力的探针。
2013-03-14 astro-ph.CO
CMB anisotropies generated by a stochastic background of primordial magnetic fields with non-zero helicity
我们考虑了具有非零螺旋度的原始磁场随机背景对CMB温度和极化各向异性的影响。我们计算的标量，矢量和张量部分的能量-动量张量，包括螺旋贡献的精确表达式，通过假设幂律依赖的光谱和共动截止，模仿由于粘度的阻尼。我们还计算了在CMB模式中产生TB和EB互相关的螺旋和非螺旋贡献之间的奇偶奇相关器。最后，我们展示了包括螺旋项对CMB各向异性的功率谱的影响，直到具有ell ~ O（10^3）$的多极子。
2015-08-08 astro-ph.CO
The interplay of CMB temperature lensing power reconstruction with primordial non-Gaussianity of local type
在当前的高精度CMB实验时代，引力透镜对CMB温度的影响被用作有价值的信息来源。特别是透镜势功率谱的重建具有重要意义。然而，从透镜势的最优二次估计的重建是有偏差的。只要固有的CMB波动是高斯的，这种偏差就可以很好地理解和控制。然而，在存在非高斯原始曲率扰动的情况下，CMB也获得模仿透镜效应信号的非高斯结构。集中在本地类型的原始非高斯性，我们解决由此产生的偏见，提取的透镜势功率谱从大样本的模拟透镜CMB温度图，包括不同的值f_NL。我们发现，偏见是相当大的比以前的分析计算建议。然而，对于f_NL的当前值和类似于普朗克任务的灵敏度，除了最大的角尺度之外，偏差在所有角尺度上都是完全可以忽略的。
2012-06-13 astro-ph.CO
CMB bispectrum from primordial magnetic fields on large angular scales
原始磁场导致非高斯信号在宇宙微波背景（CMB），即使在最低阶，磁应力，和温度各向异性，它们诱导，依赖于二次的磁场。相比之下，宇宙微波背景辐射的非高斯性是由暴胀标量扰动引起的，它只作为高阶效应出现。我们在这里提出了一种新的探针的随机原始磁场，利用其诱导的特征CMB非高斯。特别是，我们计算的CMB双谱（$b_{l_{_1}l_{_2}l_{_3}}$）诱导的随机原生场大角度尺度。我们发现一个典型的值$l_1(l_1+1)l_3(l_3+1) b_{l_{_1}l_{_2}l_{_3}} \sim 10^{-22}$，磁场的强度$B_0 \sim 3$纳米高斯和一个近尺度不变的磁谱。目前对双谱的观测限制允许我们对$B_0 \sim 35$纳米高斯设置上限，这可以通过包括对双谱的其他磁感应贡献来改善。
2009-09-03 astro-ph.CO
CMB and 21cm bounds on early structure formation boosted by primordial black hole entropy fluctuations
除了传统的弱相互作用大质量粒子（WIMPs）之外，暗物质（DM）还可以由原始黑洞（PBH）组成。PBH数密度的泊松涨落产生的等曲率扰动可以在小尺度下支配物质功率谱，促进早期结构的形成。我们研究了这些早期形成的结构的WIMP湮灭如何影响CMB（特别是E模偏振各向异性和$y$型光谱失真）和全球21厘米信号。我们的研究将是特别感兴趣的轻（亚GeV）弱相互作用的情况下，已较少探索相比，混合DM方案组成的PBH和重（$\gtrsim 1$ GeV）弱相互作用。例如，对于自湮灭DM质量$m_χ=1$ MeV和热平均湮灭截面$\langle σv \rangle \sim 10^{-30} \rm cm^3/s$，最新的普朗克CMB数据要求PBH相对于整个DM的分数对于亚太阳质量的PBH最多为${\cal O}(10^{-3})$，并且可以从全球21 cm测量中获得更紧密的边界（通过因子$\sim 5$）。
2021-08-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spiky CMB distortions from primordial bubbles
在多维势中，在暴胀期间可能通过量子隧穿成核的原始气泡可能留下了一些目前可探测到的遗迹。这些气泡在辐射时代转变为黑洞，这可能解释了LIGO黑洞、超大质量黑洞，并可能在暗物质中发挥重要作用。通常，这些黑洞被向外传播的球形声波包形式的能量赤字所包围。在这项工作中，我们研究如何在重组的时间之前，宇宙等离子体的扰动消散，导致CMB的光谱失真。我们发现在最后一个散射面上可能存在一些罕见的包含巨大黑洞的区域，这些区域产生了潜在的可检测的$μ$型畸变的点状信号。
2020-03-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational Wave Direct Detection does not Constrain the Tensor Spectral Index at CMB Scales
我讨论的约束的功率谱的原始张量扰动的组合宇宙微波背景（CMB）的测量和引力波直接探测实验LIGO/处女座和DECIGO。主要有两点：（1）暴胀预言了原始张量谱的近似幂律形式，但没有预言其振幅。由于普朗克和LIGO/Virgo都没有实际探测到原始张量模，因此在当前数据下，张量功率谱的斜率不可能存在与模型无关的约束。(2)CMB和LIGO/Virgo尺度相差超过19个数量级，DECIGO相差16个数量级。我表明，从CMB的直接检测频率的幂律外推高估了原始张量模式的振幅多达两个数量级相对于现实的单场膨胀模型的合奏。此外，直接检测尺度下的原始张量振幅大多与CMB尺度下的张量谱指数无关，并且任何约束都强烈依赖于暴胀势的具体形式。
2021-07-01 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological Alfvén waves in the recent CMB data, and the observational bound on the primordial vector perturbation
在原始磁场的存在下，初始矢量（涡度）扰动产生宇宙学阿尔芬波，并在宇宙微波背景（CMB）温度和极化各向异性上留下印记。我们研究了宇宙阿尔芬波在CMB各向异性中的印记。对于数据的限制，我们已经使用了最近的CMB观测的功率谱，和相关估计从WMAP内部线性组合（ILC）地图。我们的分析表明宇宙阿尔芬波的3西格玛证据。利用我们分析中的3 σ极限和总能量密度约束中的阿尔芬速度极限，我们对原始矢量微扰的振幅施加了一个下限：在k_0=0.002/Mpc时为4*10^-12。
2009-07-31 astro-ph.CO
Angular dependence of primordial trispectra and CMB spectral distortions
在各向异性源的存在下，在通货膨胀的时代，原始曲率扰动的三谱有一个非常具体的角度之间的依赖关系，每个波矢量是区别于遇到的一个时，只有标量场存在，其特征在于由勒让德多项式描述的角度依赖。我们研究了曲率三谱在$TTμ$双谱上留下的印记，该双谱是由宇宙微波背景辐射（CMB）的温度各向异性（T）和化学势谱畸变（$μ$）之间的相关产生的。由于原始信号的角度依赖性，相应的$TTμ$双谱在形状上与通常的$g_{\rm NL}$或$τ_{\rm NL}$局部三谱来源的$TTμ$强烈不同，使我们能够获得无偏估计。从Fisher矩阵分析，我们发现，在宇宙方差有限（CVL）调查的$TTμ$，四极勒让德系数的最小可检测值是$d_2 \sim 0.01$，这是4个数量级优于从$TTTT$ CMB三谱可达到的最佳值。在具有$f(ϕ)F^2$相互作用的各向异性暴胀模型（将暴胀子场$ϕ$与矢量动力学项$F^2$耦合）的情况下，曲率三谱的大小与四极功率谱不对称性（$g_*$）的大小相关。在这种情况下，$TTμ$的CVL测量使得可以测量下至$10^{-3}$的$g_*$。
2016-10-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for Oscillations in the Primordial Power Spectrum with CMB and LSS Data
不同的暴胀模型预测的振荡功能的原始功率谱。这些可以在我们宇宙的宇宙微波背景（CMB）和大尺度结构（LSS）上留下印记，可以用当前的数据进行搜索。受轴子单值模型的启发，膨胀，我们寻找原始振荡的波数是对数，使用CMB数据从普朗克卫星和LSS数据从WiggleZ星系调查。我们发现，在我们的搜索范围内的新的振荡参数（振幅，频率和相位），CMB和CMB+LSS的数据产生相同的最佳拟合振荡频率的$\log_{10}ω=1.5$，提高$Δχ^2\! =\! -9$和$Δχ^2\! =\! -13$（大致对应于$2σ$和$2.8σ$的意义），分别$Λ$ CDM的拟合。对数振荡模型与$Λ$ CDM的贝叶斯证据表明，后者的偏好非常轻微。未来的CMB和LSS数据将进一步探讨这种情况。
2019-02-13 astro-ph.CO
CMB anisotropies and linear matter power spectrum in models with non-thermal neutrinos and primordial magnetic fields
计算了在初始随机磁场存在下，三个具有非热相空间分布的轻中微子模型的宇宙微波背景（CMB）的温度各向异性和极化的角功率谱以及线性物质功率谱.非热相空间分布函数被假定为费米-狄拉克分布和高斯分布之和。据发现，已知的有效的描述的非热模型在一个额外的相对论自由度的双热模型，也可以扩展到包括一个随机磁场的模型。数值解的范围内得到的磁场参数。
2021-11-23 astro-ph.CO hep-ph
Leverage on small-scale primordial non-Gaussianity through cross-correlations between CMB $E$-mode and $μ$-distortion anisotropies
多场暴胀模型和非Bunch-Davies真空初始条件都预测了宇宙微波背景（CMB）黑体的相当大的非高斯原始扰动和各向异性$μ$型光谱畸变。虽然CMB各向异性允许我们探测波数$k\simeq 0.05\,{\rm Mpc^{-1}}$处的非高斯性，但$μ$失真各向异性与具有大得多的波数$k\simeq 740\,{\rm Mpc^{-1}}$的原始扰动模式的非高斯性有关。通过CMB和$μ$ -失真各向异性之间的互相关，人们因此可以阐明上述通货膨胀模型。我们调查的能力，未来的CMB卫星成像仪，如LiteBIRD测量$μT$和$μE$交叉功率谱之间的各向异性$μ$ -失真和CMB温度和$E$模式的偏振各向异性的前景的存在下，并获得LiteBIRD预测${f_{\rm NL}^μ(k\simeq 740\,{\rm Mpc^{-1}})}$。我们发现，在前景的存在下，与CMB偏振的$μE$互相关对$f_{\rm NL}^μ$提供了比$μT$互相关更多的约束力，并且$μT$和$μE$观测量的联合组合进一步增加了对小尺度原始非高斯性检测的杠杆作用。我们发现LiteBIRD在去除前景后能在$5σ$显著性上检测${f_{\rm NL}^μ}=4500$，并通过结合CMB温度和偏振在68% CL下实现最小误差${σ(f_{\rm NL}^μ=0) \simeq 800}$。由于CMB和$μ$失真各向…
2022-02-22 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
Primordial magnetic non-Gaussianity with generic vacua and detection prospects in CMB spectral distortions
本文研究慢滚暴胀中非最小动能耦合破坏共形不变性时原初曲率扰动与磁场的交叉双谱，发现其挤压极限具有一般性的局域型非高斯性，并预测非Bunch-Davies真空可显著提升CMB μT谱的信噪比。
2024-08-07 astro-ph.CO gr-qc
Probing primordial features with the primary CMB
CMB光子从最后一个散射表面（当主CMB已经产生时）沿着光锥的表面传播到我们。在他们的旅行中，他们受到许多次级效应的影响，如集成的萨克斯-沃尔夫效应和CMB透镜。这些CMB次级效应修改CMB初级功率谱，增加简并并降低对原始参数的敏感性。重建原始CMB各向异性的可能性将使我们能够有更直接的观测来测试早期宇宙的物理学。我们建议研究的原始功率谱与主CMB减去重建的ISW信号从所观察到的CMB温度角功率谱的特征的印记。我们认为，应用程序的功能模型能够适应两个大尺度的异常观察到的CMB温度角功率谱：在$\ell \sim 2$和$\ell \sim 22$的赤字的功率。该方法允许显著改善对特征参数的约束，对于预测四极杆功率抑制的模型，最高可达$16\%$，对于具有$\ell \sim 22$特征的模型，最高可达$27\%$，假设仪器灵敏度类似于$Planck$卫星（取决于ISW重建的良好性）。此外，它还提供了了解这些异常现象是否归因于早期或晚期物理学的机会。
2019-03-08 astro-ph.CO
Optimal limits on primordial magnetic fields from CMB temperature bispectrum of passive modes
我们调查的原始磁场（PMF）的强度从宇宙微波背景（CMB）的强度（温度）模式的双谱的PMF各向异性应力的标量和张量分量的自相关和交叉相关的双谱的界限。首先，我们构造了由任意微扰组成的保偏光纤的CMB强度和偏振双谱的一般公式。然后，我们推导出一个近似的表达式，跟踪的CMB双谱的确切形状，以减少计算时间相对于大量的多极配置，也表明，来自PMFs的非高斯结构被归类为本地型配置。在此基础上，利用仪器噪声信息和分辨率信息计算信噪比，得到了磁谱近似尺度不变时的磁场强度的期望上界（$n_B = -2.9$），分别以$B_{1 \rm Mpc} < 4.0 - 6.7 {\rm nG}$和$3.8 - 6.5 {\rm nG}$从WMAP和普朗克实验中以95%置信水平在$1 {\rm Mpc}$尺度上平滑，这取决于从$10^{14} {\rm GeV}$到$10^3 {\rm GeV}$的磁场产生的能量尺度。我们的新结果意味着先前粗略讨论的略微高估。
2012-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Localized correlated features in the CMB power spectrum and primordial bispectrum from a transient reduction in the speed of sound
普朗克卫星任务第一年的观测表明，宇宙微波背景（CMB）波动与原始扰动中的高斯统计相一致，这是最简单的暴胀模型的关键预测。然而，在CMB功率谱和双谱中有异常的迹象。我们检查的可能性，这些异常的功能有一个共同的物理起源在一个短暂的减少暴胀声速。我们这样做，利用预测的功率谱和双谱之间的相关性。我们的研究结果表明，目前的数据可能已经足够敏感，可以检测到声速的短暂降低，只要轻微到百分之几。由于这是相互作用的特征，它为在暴胀期间检测额外的自由度打开了一个新的窗口。
2015-10-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
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
Disentangling the primordial nature of stochastic gravitational wave backgrounds with CMB spectral distortions
本研究利用CMB谱畸变与引力波的关联，通过更新的窗口函数和约束映射，区分随机引力波背景的原初或天体物理起源，并强调未来CMB光谱仪的关键作用。
2023-09-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
