Gauss-Bonnet Cosmology Unifying Late and Early-time Acceleration Eras with Intermediate Eras
在本文中，我们证明了真空$F(G)$引力是可能的，以辐射和物质支配时代的统一晚，早时间的加速时代。统一演化的哈勃速率包含两个温和的奇点，称为IV型奇点，并且演化本身具有一些吸引人的特征，例如在后期存在减速-加速转变。我们还定量地解决了一个基本问题，有关修改后的引力模型描述的宇宙演化：是否有可能为所有修改后的引力描述我们的宇宙演化，产生一个近尺度不变的原始曲率扰动谱？正如我们所证明的那样，$F(G)$描述的答案是否定的，因为所得到的功率谱不是尺度不变的，与文献中研究的$F(R)$描述相反。因此，虽然宇宙演化可以在真空$F(G)$引力的背景下实现，但与相同宇宙演化的$F(R)$引力描述相比，该演化与观测数据不兼容。
2016-06-07 astro-ph.CO gr-qc
The landscape, the swampland and the era of precision cosmology
我们回顾了KKLT结构的改进版本和纯$d=4$ de Sitter超引力，包括一个幂零多重态，关于de Sitter态在弦论中不存在的各种解释。我们解释了为什么我们认为这些假设是有问题的，没有很好的动机，为什么最近提出的替代弦论模型的暗能量，忽略真空稳定，排除了宇宙学观测至少在$3σ$水平，即超过$99.7\%$的信心。
2018-10-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Graviton production in non-inflationary cosmology
我们讨论宇宙中无质量粒子的产生，宇宙从辐射主导的时代过渡到任何其他膨胀定律。我们详细计算了在过渡到物质主导时代的引力子的产生。我们表明，在标准辐射/物质过渡产生的引力子是可以忽略不计的。我们使用我们的结果来约束一个或多个以前的物质主导时代，或任何其他膨胀定律，这可能发生在早期宇宙中。我们还推导了早期物质主导时代对一般初始引力子谱的修改的一般公式。
2009-02-17 astro-ph.CO gr-qc
Scale Invariant Density Perturbations from Cyclic Cosmology
它示出了如何在CBE（回来空）循环宇宙学的收缩时代的辐射的量子波动可以提供密度波动，重新进入视界在随后的膨胀时代，并在最低阶的尺度不变，在哈里森-泽尔'多维奇-皮布尔斯的意义上，作为必要的大尺度结构的观察是一致的。
2015-08-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Fundamental Cosmology in the E-ELT Era
最近关于宇宙加速的观测证据表明，宇宙学和粒子物理学的规范理论是不完整的--如果不是不正确的话--新的物理学就在那里，等待着被发现。因此，下一代天体物理设施最令人兴奋的任务是寻找、识别并最终验证这种新物理。在这里，我们总结了CAUP的黑暗面团队正在进行的工作，旨在为即将到来的设施确定最佳的观测策略。讨论的中心是电子学习工具（它将在这一努力中发挥关键作用），但也简要考虑了与其他地面和天基设施的协同作用。随着标准探测器灵敏度的预期重大改进和全新的探测器，如红移漂移（E-ELT、SKA和可能的其他设施将测量），新一代标准范式的精确一致性测试将成为可能。
2013-09-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Singular $F(R)$ Cosmology Unifying Early and Late-time Acceleration with Matter and Radiation Domination Era
我们提出了几种宇宙学模型，它们统一了早期加速时代和晚期加速时代以及辐射时代和物质支配时代，并在$F(R)$引力理论框架下实现了这些宇宙学模型。特别是，第一个模型统一了晚期和早期加速与物质支配时代，第二个模型统一了我们宇宙的所有演化时代。这两种模式在早期和晚期的描述是相同的，只有中间阶段的演变有一些差异。每个宇宙学模型包含两个IV型奇点，一个发生在暴胀时代的末期，另一个发生在物质支配时代的末期。早期的宇宙学模型与$R^2$暴胀模型大致相同，因此它们描述了一个慢卷暴胀时代，当慢卷参数变为一阶时，这个时代就结束了。暴胀时代之后是辐射时代，之后是物质支配时代，一直持续到第二个IV型奇点，然后是后期加速时代。该模型产生的原始曲率扰动和标量张量比，这是兼容的最新的观测数据的近尺度不变的功率谱，它似乎是至关重要的影响，减速加速度过渡的存在下，第二IV型奇点发生在物质支配时代结束。我们进行了哈勃视界演化的分析，此外，我们调查的$F(R)$引力可以成功地实现每一个宇宙学时代。
2016-05-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological tensions in the era of precision cosmology: Insights from Tensions in Cosmology 2025
University of Sheffield（谢菲尔德大学）；University of Malta（马耳他大学）；National Observatory of Athens（雅典国家天文台）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；Universidad Católica del Norte（天主教主教大学）
2025年宇宙学矛盾会议探讨了Hubble常数矛盾和S8矛盾的最新进展，强调高精度数据对早期和晚期宇宙研究的影响，以及动态暗能量和中微子物理可能揭示的物理超越ΛCDM的线索。
2025-09-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Loop Quantum Cosmology Scalar Field Models
在这项工作中，我们使用圈量子宇宙学修改标量张量重建技术，以调查如何反弹和暴胀宇宙学可以实现。对于暴胀宇宙学，我们将有兴趣实现中间暴胀和IV型奇异暴胀，而对于弹跳宇宙学，我们将实现超弹跳和对称弹跳。在所有情况下，我们将找到LQC完整性校正的标量张量理论的动力学项和相应的标量势。此外，我们将包括一个有效的状态方程的研究，强调在早期和晚期的时代。正如我们所证明的那样，在某些情况下，在晚时间时代可能有一个接近德西特的状态方程，这一结果可以解释为晚时间加速时代的描述。此外，在所有情况下，我们将检查的LQC完整性校正的标量张量理论的动力学稳定性，我们将面对的结果与那些来自相应的经典动力学稳定性理论。最吸引人的宇宙学方案是IV型奇异暴胀方案，其中奇点可能发生在晚期时代。正如我们所证明的，对于这个模型，在暗能量时代，发生了从非幻影到幻影暗能量时代的转变。
2018-01-08 astro-ph.CO gr-qc
A Program for Multi-Messenger Standard Siren Cosmology in the Era of LIGO A+, Rubin Observatory, and Beyond
标准塞壬技术最有前途的变化结合了引力波（GW）数据的双星中子星（BNS）合并与红移测量的电磁（EM）对应，以约束宇宙学参数，如$H_0$，$Ω_m$，和$w_0$。在这里，我们评估了未来GW天文台时代多信使宇宙学的近期和长期前景：高级LIGO Plus（A+，2025年），旅行者探测器（2030年代）和宇宙探险家探测器（CE，2035年及以后）。我们发现$\approx 700$ Mpc对A+的BNS视界距离与Vera C的灵敏度匹配良好。鲁宾天文台（VRO）用于千诺瓦探测。我们发现，一年的联合A+和VRO的观察将限制值的$H_0$到100级精度，给一个小的投资VRO时间专门用于目标的机会GW后续。在旅行者时代，BNS-kilonova观测开始限制$Ω_m$，只需投入几个百分点的VRO时间。在宇宙探测器时代，随着BNS视界距离的增大，轴上短伽马射线暴（SGRB）及其余辉（尽管只伴随着一些GW探测到的合并）取代千新星成为最有希望的红移识别对应物。我们表明，五年的联合观测与宇宙探险家一样的设施和下一代伽马射线卫星的定位能力类似于目前可能与斯威夫特可以约束$Ω_m$和$w_0$到$15-20\%$。因此，我们主张在21世纪30年代建立一个强大的VRO机会目标（ToO）计划，并建立一个具有更高灵敏度的宽视场伽马射线卫星，以使下一代引力波设施能够实现标准的塞壬宇宙学。
2021-01-13 astro-ph.CO
Fundamental cosmology in the E-ELT era: The status and future role of tests of fundamental coupling stability
最近宇宙加速的观测证据表明，宇宙学和粒子物理学的规范理论是不完整的-如果不是不正确的-新的物理学就在那里，等待被发现。因此，下一代天体物理学设施的最基本任务是寻找、识别并最终描述这种新物理学。在这里，我们强调了最近在这方面所做的努力，主要集中在CAUP的黑暗面团队正在进行的工作，旨在为即将到来的设施开发一些科学案例并优化观测策略。讨论集中在基本耦合的稳定性测试上（因为它提供了对新物理的直接处理），但也简要考虑了与其他探针的协同作用。我们的目标是展示新一代的标准范式的精度一致性测试将很快成为可能。
2014-11-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial lepton asymmetries in the precision cosmology era: Current status and future sensitivities from BBN and the CMB
使用一个新的极端贫金属系统的样本，EMPRESS调查最近报告了一个原始的氦丰度是$3σ$小于从标准的大爆炸核合成（BBN）方案的预测。这个测量可以解释为电子中微子味中原始轻子不对称性的暗示。EMPRESS结果的启发，我们提出了一个全面的分析轻子不对称性的测量原始元素的丰度，随着宇宙微波背景（CMB）数据从普朗克。假设我们的宇宙中没有暗辐射，我们发现电子中微子化学势$ξ_{ν_e} = 0.043 \pm 0.015$，它偏离零$2.9σ$。如果不假设宇宙中暗辐射的丰度，化学势为$ξ_{ν_e} = 0.046 \pm 0.021$，它与零的偏差为$2.2σ$。我们还发现，这一结果是相当不敏感的核反应速率的选择。如果氦的真实丰度与EMPRESS中心值相对应，那么西蒙斯天文台和CMB-S4未来的CMB观测将分别增加非零轻子不对称性对$4σ$和$5σ$的重要性（假设没有暗辐射），或对$3σ$的重要性（假设没有暗辐射的丰度）。
2023-02-23 astro-ph.CO hep-ph
Kination cosmology from scalar fields and gravitational-wave signatures
Kination表示宇宙历史中的一个纪元，对应于状态方程$ω=+1$，使得宇宙的总能量密度红移为尺度因子的六次方。如果宇宙由标量场的动能支配，就会出现这种情况。在文献中，它经常被认为是一个发生在辐射时代之前的通货膨胀之后的时代。在这篇文章中，我们反而回顾了这样一种可能性，即激子化与原初暴胀无关，并且发生得更晚，在标准模型辐射时代。我们研究了原始引力波的所有主要来源的含义。我们展示了这是如何导致非常独特的峰值频谱的随机背景下持久的宇宙源的引力波，即不可约的引力波从通货膨胀，和引力波从宇宙弦，本地和全球，具有良好的观测前景。我们提出了在SKA，LIGO，LISA，ET，CE，BBO的模型独立的签名和可探测性预测，作为一个功能的能量尺度和持续时间的kination时代。然后，我们认为，这样的中间kination时代实际上是一个大类的轴子模型的症状。我们详细分析了标量场动力学，工作条件和约束的基础模型。我们提出的引力波预测作为粒子物理参数的函数。导出了引力波信号与轴子暗物质丰度和重子不对称性之间的一般关系。我们调查的特殊情况下的QCD轴子的预测。关键的信息是，原始起源的引力波代表了轴子模型的另一种实验探测。
2022-05-01 astro-ph.CO hep-ph
Euclid-era cosmology for everyone: Neural net assisted MCMC sampling for the joint 3x2 likelihood
我们开发了一种完全非侵入性的机器学习方法，以便对欧几里得大小的数据集进行开放式研究。我们的算法完全控制理论和数据分析，不像机器学习的许多黑箱使用。集中在一个'3x2分析'，结合宇宙剪切，星系集群和切向剪切在一个欧几里得像天空覆盖，我们安排了348000个数据点到数据矩阵的结构不仅允许一个简单的预测神经网络，但它还允许从数据中的模式，神经网络不能'理解'的基本删除。后者提供了一种经常缺乏的机制来控制和消除物理推理的偏见。我们神经网络训练的理论基础可以是任何传统的（确定性的）理论代码，我们选择了CLASS。经过训练后，我们推断的七个参数的$w$ CDM宇宙学的Monte Carlo马尔可夫抽样后验在一天之内在欧氏精度。我们公开提供的神经网络，记忆和输出所有的3x2功率谱在一个欧几里德一样的天空覆盖和红移binning。
2019-11-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining Density Fluctuations with Big Bang Nucleosynthesis in the Era of Precision Cosmology
当密度涨落的长度尺度超过中子扩散长度（BBN处的$\sim 10^7-10^8$ cm），并且涨落的幅度足够小以防止引力坍缩时，我们重新研究了具有大尺度重子密度不均匀性的大爆炸核合成。在这个极限下，最终的轻元素丰度可以通过简单地混合来自不同重子/光子比的区域的丰度而不相互作用来确定。我们检查高斯，对数正态分布和伽马分布的重子/光子比，$η$。结果表明，在$η$中，氘和锂-7丰度随均方根涨落的增加而增加，而对氦-4丰度的影响较小。我们发现，这些增加的氘和锂-7丰度是詹森不等式的后果，我们推导出这些丰度的小RMS波动的限制解析近似。原始氘丰度的观测上限限制了$η$的RMS波动小于$η$平均值的$17\%$。这为我们提供了一个关于早期宇宙颗粒性的新极限。
2018-08-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Precision Cosmology and Hubble tension in the era of LSS surveys
我们提出了一个完全相对论的框架来评估随机不均匀性对哈勃-勒梅特图预测的影响。在这方面，我们与宇宙和谐模型中的光度距离红移关系的波动的内在不确定性与估计宇宙学参数从高红移调查（z = 4）。在这个框架内，根据具体的即将到来的调查，欧几里德深调查和LSST，我们表明，宇宙方差与哈勃常数的测量将不超过0.1 $\%$。由于我们的研究结果，我们推断，深调查将提供一个估计的哈勃常数$H_0$，这将是更精确的比一个从本地来源获得的，至少在有关的随机分布的不均匀性的内在不确定性。
2021-10-31 astro-ph.CO gr-qc
Extremely expensive likelihoods: A variational-Bayes solution for precision cosmology
针对精密宇宙学中似然计算成本极高、传统MCMC采样不可行的问题，提出变分贝叶斯方法估计完整非高斯后验，在KiDS-450分析中仅用0.6%原计算量就重建后验，降低成本以纳入更多系统效应。
2023-06-09 astro-ph.CO
The era of precision cosmology with voids
Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics（马克斯·普朗克地外物理研究所）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（平顿研究所计算天体物理学中心）；ICTP, International Centre for Theoretical Physics（国际理论物理中心）
利用空洞进行精确宇宙学研究，通过统计工具和理论模型分析空洞特性，以约束宇宙学参数并推动基础科学的发展。
2026-01-20 astro-ph.CO
$N_{\rm eff}$ as a new physics probe in the precision era of cosmology
本研究结合宇宙学$N_{\rm eff}$数据与对撞机等实验数据开展标准模型有效场论全局拟合，分析了$N_{\rm eff}$的拟合改善作用、1σ界限提升情况，还用于预测原初氦丰度并探讨其对自由中子寿命反常研究的意义。
2024-10-30 astro-ph.CO hep-ph
From Planck data to Planck era: Observational tests of Holographic Cosmology
我们用宇宙学的观测结果检验了一类非常早期宇宙的全息模型，发现它们与标准的$Λ$ CDM宇宙学模型是有竞争力的。这些模型是基于三维微扰超重整化量子场论（QFT），虽然它们预测的功率谱与$Λ$ CDM中使用的标准幂律不同，但它们仍然提供了与数据的极好拟合（在其有效范围内）。通过比较模型的贝叶斯证据，我们发现$Λ$ CDM在全球范围内做得更好，而全息模型在没有非常低的多极（即$l\lesssim 30$）的情况下提供了（略微）更好的拟合数据，其中双QFT变得非微扰。观测结果可以用来排除一些QFT模型，同时我们也发现模型满足所有唯象约束：数据排除了杨-米尔斯理论只耦合到费米子的对偶理论，但允许杨-米尔斯理论耦合到具有四次相互作用的非最小标量。三维QFT的格子模拟可以提供宇宙微波背景的大角度统计的非微扰预测，并可能解释其明显的异常。
2017-01-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmology with fast radio bursts in the era of SKA
本研究预测了 SKA 时代快速射电暴对暗能量、Hubble 常数和重子密度的宇宙学参数约束，证明其能提供精确测量并帮助解决 Hubble 紧张问题。
2023-09-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observational Exclusion of a Consistent Quantum Cosmology Scenario
人们经常争论说，通货膨胀抹去了它开始之前发生的一切信息。量子引力，在普朗克时代是相关的，因此似乎几乎不可能用宇宙学观测来探测。一般来说，只有非常特别的场景或超精细的初始条件才能导致可观测检验的理论。在这里，我们考虑一个定义明确、动机良好的候选量子宇宙学模型，它预测了暴胀。使用最近的观测约束宇宙微波背景B模式，我们表明，该模型被排除所有的参数空间，没有任何调整。对圈量子宇宙学的变形代数方法得出了一些重要的结论。我们强调，无论是一般的圈量子宇宙学还是圈量子引力都不是本研究所不赞成的，但它们的可证伪性是成立的。
2015-10-31 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark energy era with a resolution of Hubble tension in generalized entropic cosmology
本文提出基于四参数广义熵的暗能量模型，通过推广表观视界熵描述宇宙热历史，并在特定参数下给出更高哈勃常数，从而为缓解哈勃张力提供可行方案。
2025-07-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining Majorana CP Phase in Precision Era of Cosmology and Double Beta Decay Experiment
我们指出，（1）通过宇宙学观测精确测量中微子质量之和，（2）在吨级实验中精确测量无中微子双β衰变寿命，并补充使用（3）在单β衰变实验中测量的有效质量，将使我们能够获得中微子Majorana相的信息。为了量化对相位的敏感性，我们使用CP排除分数，CP相位参数空间的一部分，可以排除一组给定的假设输入参数，CP破坏的全球措施。我们说明了不同的假设下，从温和的乐观的，对核矩阵元素的实验误差和理论不确定性的敏感性。假设后者可以约为1.5倍，我们发现，即使在最小中微子质量为0.1eV的实验误差下，两个Majorana相中的一个（记为α_（21））可以通过排除2sigma CL处的相空间的约10-40%来约束。讨论了对α_（21）的灵敏度的特性，如对α_（21）真值的依赖性。
2015-03-02 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Negative Energy Cosmology and the Cosmological Constant
众所周知，弦论在反德西特空间上自然是紧化的，然而宇宙学观测并没有显示出在早期宇宙演化中存在负宇宙学常数的证据。在这封信中，我们提出了两个简单的非局部修改的标准弗里德曼宇宙学，可以导致观测可行的宇宙学与初始（负）宇宙学常数。我们包括的非定域算子是量子宇宙学反作用的玩具模型。在模型I中，初始准周期振荡时期之后是暴胀和后期物质时代，代表暗物质候选者。模型II中的反作用迅速补偿了负宇宙学项，使得里奇曲率标量迅速接近零，宇宙最终进入了晚期辐射时代。
2011-04-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
CMB power spectrum parameter degeneracies in the era of precision cosmology
宇宙学参数的约束，从CMB功率谱单独遭受几个众所周知的简并。这些简并性可以被数值伪影和各种物理效应打破，这些物理效应在普朗克卫星等高精度数据的作用下变得非常重要。我们研究了具有平坦和非平坦空间截面、非平凡暗能量和大质量中微子的模型中的简并，并研究了各种物理简并破坏效应的重要性。我们测试的CAMB功率谱代码的数值精度，并证明，数值计算是足够准确的退化被打破，主要是由真正的物理效应（集成的萨克斯-沃尔夫效应，CMB透镜和几何和其他效果，通过重组），而不是数值文物。我们量化的功率谱，这不可避免地提供了简并打破信息，即使不使用非高斯信息的CMB透镜的影响。最后，我们使用CAMB和CosmoMC检查基于样本的参数约束的数值精度。在附录中，我们记录了最近的变化CAMB的大规模中微子微扰的数值处理，这是测试与其他最近的改进，我们的简并探索结果。
2012-04-19 astro-ph.CO
Deformed Matter Bounce with Dark Energy Epoch
我们扩展了圈量子宇宙学物质反弹的情况下，以包括一个暗能量时代，突然结束在一个RIP奇点的比例因子和哈勃率分歧。在“变形物质反弹情景”中，宇宙从最初的非因果物质主导时代开始收缩，直到达到最小半径。在此之后，它以减速的方式膨胀，直到在后期，它以加速的方式膨胀，因此该模型被描述为物质主导时代之后的暗能量时代。取决于模型自由参数的选择，暗能量时代是继物质支配时代之后的典型时代，最终它越过幻影分界线，成为幻影。在暗能量时代结束时，存在一个Rip奇点，其中标度因子和哈勃速率发散，但物理系统无法达到奇点，因为有效能量密度和压力变得复杂。这表明两件事，首先，普通的循环量子宇宙学物质反弹演化停止，从而结束了普通物质反弹场景的无限重复。其次，压力和密度都变得复杂的事实可能表明，在圈量子宇宙学的理论背景下对宇宙演化的描述，不再描述系统的物理学，并且可能需要一个更基本的量子引力理论。我们描述了模型的定性特征，我们还研究了如何通过粘性流体和标量场在LQC的背景下实现这种宇宙学。
2016-08-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Little Red Dot Cosmology: A Matter-Era Baryon Acoustic Oscillations Probe of $Λ$CDM
University of Chicago（芝加哥大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；University of Hawai’i（夏威夷大学）
利用JWST发现的小红点（LRDs）作为高红移（4<z<9）物质主导时期的示踪体，通过Fisher预测表明宽视场光谱巡天可实现百分之一精度的BAO距离测量，为检验ΛCDM模型提供新途径。
2026-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Inflation and Loop Quantum Cosmology
一方面，暴胀是一个非常令人信服的场景：它解决了大多数宇宙学悖论，并产生了波动，成为结构生长的种子。然而，它有一个“自然性”问题：为通货膨胀创造初始条件远非易事。另一方面，圈量子宇宙学是非常成功的：它通过非微扰和背景无关的广义相对论量子化解决了大爆炸奇点。然而，它有一个关键的缺点：它非常难以测试。最近的结果可以让我们希望，通货膨胀和LQC可以相互治愈这些疾病：LQC似乎自然产生通货膨胀和通货膨胀可以让我们测试LQC。
2010-11-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmology and Fundamental Physics in the Era of Gravitational-Wave Astronomy
引力波（GW）天文学的出现为我们提供了一种全新的观测宇宙的手段，使我们能够以前所未有的方式探测宇宙的结构和演化。在这篇论文中，我们探索了三种不同但互补的途径，利用GW观测获得新的宇宙学和基础物理学的见解。在第一章中，我们研究了天体物理GW背景（AGWB）：宇宙中大量致密双星合并产生的累积GW信号。由于这些紧凑的双星居住在星系中，AGWB包含各向异性，描绘出宇宙物质分布的大尺度结构。我们调查的角功率谱的AGWB，与发展预测，可以面对定向AGWB搜索的目标。在第二章中，我们计算了宇宙弦环上尖点和扭结所发射的非线性引力波记忆，它们是最有希望的引力波宇宙学来源之一。我们发现，令人惊讶的是，尖点记忆信号发散足够大的循环，表明故障的尖点的弱场描述的有效性。然后，我们提出了一个尝试性的可能解决方案，在这种分歧，其中的弦的一部分周围的尖点崩溃，形成一个原始的黑洞（PBH）。最后，在第三章中，我们提出了一种基于双星轨道精确测量的GW探测方法。在存在随机GW背景（GWB）的情况下，双星的组成部分的轨迹受到扰动，导致系统的轨道参数随时间的随机游走。我们计算的敏感性的二进制卫星和月球激光测距GWB通过这种效果，并表明，目前的数据已经足够敏感，以放置最强的约束日期在$μ$ Hz频段。
2022-03-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Determining Cosmology for a Nonlocal Realization of MOND
我们数值确定的宇宙学分支的自由函数的非局部度量为基础的修改重力提供了一个相对论的推广Milgrom的修改牛顿动力学。我们能够在几乎所有的宇宙历史中重现$Λ$ CDM膨胀历史，包括大爆炸核合成期间辐射主导的时代，物质主导的时代，以及真空能量主导的大部分时代。$0 \leq z < 0.0880$的非常晚期，在此期间模型偏离了$Λ$ CDM膨胀历史，这是有趣的，因为它导致哈勃参数的当前值比$Λ$ CDM模型的值大约4.5%。这可能解决基于大红移数据的$H_0$推论和基于哈勃图的推论之间的紧张关系。
2016-11-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Neutrino Mass Bounds in the era of Tension Cosmology
普朗克卫星对宇宙微波背景各向异性的测量提供了中微子总质量标度（$95\%$ C.L.的$Σm_ν<0.26 eV$）的非常严格的上限。然而，正如最近在文献中讨论的那样，普朗克数据显示出可能影响这一结果的异常。在这里，我们提供了新的约束中微子质量使用最近的和互补的CMB测量从阿塔卡玛宇宙望远镜DR 4和南极望远镜SPT-3G实验。我们发现，ACT-DR 4和SPT-3G的数据，当与WMAP结合时，温和地表明中微子质量分别为$Σm_ν=0.68 \pm 0.31$ eV和$Σm_ν=0.46_{-0.36}^{+0.14}$ eV，在$68 \%$ C.L。此外，当把普朗克实验的CMB透镜效应包括在内时，ACT-DR 4的数据现在表明中微子质量超过两个标准差，在$95 \%$处为$Σm_ν=0.60_{-0.50}^{+0.44}$ eV，而WMAP+SPT-3G在$68 \%$ C. L处提供了一个弱的上限$Σm_ν<0.37$ eV。有趣的是，这些结果与在$68 \%$ C. L处的$Σm_ν = 0.41_{-0.25}^{+0.17}$ eV的普朗克CMB+透镜约束一致。当考虑$A_{\rm lens}$参数的变化时。我们还表明，这些迹象仍然存在后，包括BAO或SN-Ia数据在扩展的宇宙学，通常被认为是解决所谓的哈勃紧张。ACT-DR 4、WMAP、BAO和SH 0 ES合作对…
2021-12-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmology with the lights off: Standard sirens in the Einstein Telescope era
我们探索约束宇宙学的前景，利用引力波（GW）观测的中子星双星的建议爱因斯坦望远镜（ET），利用狭窄的中子星质量函数。双中子星（DNS）双星预计将成为先进LIGO“第一束光”后探测到的第一批源之一，预计在先进时代每年将以几十个的速度被探测到。然而，拟议中的ET每年可以编目数万人。将测得的源红移分布与GW网络距离测定相结合，不仅可以精确测量背景宇宙学参数，而且可以深入了解这些DNS系统的天体物理性质。特别感兴趣的将是探测DNS-二进制创建和随后的合并之间的延迟时间的分布，以及ET的探测范围内的恒星形成率密度的演变。在保持H_0、Ω_{m，0}和Ω_{Λ，0}不变的情况下，我们研究了暗能量状态方程参数恢复的精度，发现只要检测到10^5个DNS双星，我们就可以将这些参数限制到与未来CMB+BAO+SNIa测量的预测限制相似的精度。此外，建模合并延迟时间分布的幂律，和恒星形成率（SFR）密度的参数化版本的Porciani和Madau SF 2模型，我们发现，相关的天体物理参数被限制在10%以内。所有参数精密度均按1/sqrt（N）缩放，其中N是编目检测的数量。我们还研究了精度如何随着宇宙的内在基本属性和网络的距离（可能受到探测器低频截止的影响）而变化。
2012-07-05 astro-ph.CO gr-qc
Standard siren cosmology in the era of the 2.5-generation ground-based gravitational wave detectors: bright and dark sirens of LIGO Voyager and NEMO
本研究探讨了2.5代地基引力波探测器LIGO Voyager和NEMO利用明亮和暗标准警笛测量哈勃常数等宇宙学参数的潜力，发现结合两者可将测量精度提升至约1.4%，为解决哈勃张力提供广阔前景。
2024-08-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmology in the Einstein Telescope era: comparing traditional and simulation-based methods for population inference
SISSA（国际高等研究学院）；INFN - Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC-Universitat de València（瓦伦西亚大学/西班牙国家科学研究委员会粒子物理研究所）；INAF - Osservatorio Astronomico di Roma（意大利国家天体物理研究所罗马天文台）；INFN - Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）
本研究在爱因斯坦望远镜时代对比分层贝叶斯推断（HBI）与基于模拟的推断（SBI），发现SBI可高精度复现HBI结果且计算量更低，还能便捷扩展至联合分析，是适用于第三代引力波探测器种群推断的可扩展工具。
2026-08-05 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
The GIGANTES dataset: precision cosmology from voids in the machine learning era
GIGANTES是有史以来发布的最广泛和最真实的空洞目录套件-包含超过10亿个宇宙空洞，覆盖了比可观测宇宙更大的体积，超过20 TB的数据，并通过在QUIJOTE的光环模拟上运行空洞查找器VIDE创建。广阔而详细的GIGANTES套件，跨越了数千个宇宙学模型，开辟了空洞的研究，回答了令人信服的问题：空洞是否携带独特的宇宙学信息？这些信息与星系信息有何关联？利用GIGANTES套件中大量的空洞，我们的Fisher约束表明空洞包含额外的信息，严格收紧对宇宙学参数的约束。我们使用传统的空隙汇总统计（空隙尺寸函数、空隙密度分布）和空隙自关联函数，其独立地产生对于1 $h^{-3}\mathrm{Gpc}^3$模拟的$\sum\,m_ν$上的$0.13\,\mathrm{eV}$的误差，而没有CMB先验。结合晕和空洞，我们预测的误差$0.09\,\mathrm{eV}$从相同的体积。外推到下一代多Gpc $^3$调查，如DESI，Euclid，SPHEREx和罗马太空望远镜，我们预计空洞应该产生一个独立的中微子质量的测定。至关重要的是，GIGANTES是第一个专门为密集的机器学习探索而构建的void catalog套件。我们通过训练一个神经网络来对空隙尺寸函数进行无似然推理来说明这一点。宇宙学问题为开发新型深度学习技术提供了动力，利用物理定律中嵌入整个宇宙的对称性，解释模型并准确预测错误。通…
2021-07-22 astro-ph.CO astro-ph.IM
Perturbations in loop quantum cosmology
精确宇宙学的时代使我们能够精确地确定许多重要的宇宙学参数，特别是通过CMB。用这些观测来对抗圈量子宇宙学为我们提供了一个强有力的理论测试。要做到这一点，我们需要详细了解宇宙早期量子引力阶段非均匀扰动的产生和演化。在这里，我们描述如何圈量子宇宙学提供了一个完整的暴胀范式，这是符合所观察到的功率谱的CMB。
2012-04-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Early and late universe holographic cosmology from a new generalized entropy
我们提出了一个新的四参数熵函数，推广了Tsallis，Rényi，Barrow，Sharma-Mittal，Kaniadakis和Loop量子引力熵的参数的适当限制。因此，我们解决了早期和晚期宇宙宇宙学对应的建议四参数熵函数。结果证明，由广义熵函数出发的熵宇宙学可以统一宇宙早期的暴胀到晚期的暗能量时代。在这样一个统一的方案中，我们发现：（1）暴胀时代是由哈勃参数的准deSitter演化描述的，它在58 e折叠数附近有一个出口;（2）暴胀的可观测量，如原始标量扰动的谱指数和张量标量比，同时与最近的普朗克数据相容，（3）在晚期宇宙学中，当导致早期宇宙可行暴胀的熵参数相同时，发现暗能量EoS参数与普朗克结果一致.此外，我们表明，从建议的熵函数的熵宇宙学是等价的全息宇宙学，其中各自的全息截止确定的粒子视界及其衍生物或未来的视界及其衍生物。
2022-05-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Intrinsic Alignment of Galaxies and its Impact on Weak Gravitational Lensing in an Era of Precision Cosmology
即将到来的和未来的宇宙学观测的财富将使我们能够以前所未有的精度绘制出可观测宇宙的结构和演化。在这些观测中，星系的弱引力透镜，例如，宇宙剪切，测量背景星系图像因宇宙结构介入而产生的微小扭曲。弱透镜和宇宙剪切有望成为天体物理学和宇宙学的强有力的探索，限制暗能量的模型，测量宇宙结构的演化，并在宇宙尺度上测试引力理论。然而，星系的内在排列-它们在被透镜化之前的形状和方向-可能对弱引力透镜作为精确的宇宙学探针的使用构成巨大挑战，并且已被确定为宇宙剪切研究中的主要物理系统偏差之一。即使对于大的物理分离，这种内在对准和透镜效应信号之间的相关性也可以持续存在，并且将内在对准的效果与弱透镜效应隔离开来并非微不足道。在过去的二十年里，大量的工作一直致力于理解和表征这种内在的对齐，这也是一个直接的和互补的结构形成和演化本身的探测。在这篇评论中，我们报告了我们的理解的星系的内在排列的状态，特别强调其大规模的影响弱透镜测量和方法，其隔离或缓解。（节录）
2014-12-07 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Cold dark matter haloes in the Planck era: evolution of structural parameters for Einasto and NFW profiles
本文从普朗克卫星出发，讨论了宇宙学中弛豫冷暗物质晕结构的演化。我们的模拟涵盖了50年的晕质量，从矮星系到星系团。由于物质密度和功率谱归一化的增加，普朗克宇宙学中的浓度质量关系在红移z=0处的归一化比WMAP宇宙学高20%。我们证实，CDM晕更好地描述了Einasto配置文件，例如，在星系半光半径附近的尺度CDM晕有显着陡峭的密度分布比暗示NFW拟合。在固定的晕质量下，Einasto形状参数的分散度为0.2 dex，进一步增加了CDM晕轮廓的多样性。在我们的模拟中的浓度质量关系的演变是没有重现的任何分析模型在文献中。因此，我们提供了一个简单的拟合公式，准确地描述了红移z=5到z=0之间的演化NFW和Einasto拟合。最后，观测到的浓度和晕质量的旋涡星系，集团和星系团在低红移与我们的模拟吻合得很好，表明只有温和的晕反应星系形成在这些尺度上。
2014-04-29 astro-ph.CO
Cosmology in a locally scale invariant gravity
在Weyl不变标量张量（WIST）引力理论的背景下，提出了一个“弹跳”宇宙学模型。除了是Weyl不变量之外，这个理论还是U（1）对称的，并且有一个守恒的整体电荷。整个宇宙背景演化是由一个复杂的标量场占的静态“共动”框架中的演变。它的（维）模量$χ$调节质量的动力学和表观空间膨胀。宇宙学红移本质上是由共动系中里德伯常量的宇宙演化引起的。$χ$的时间演化类似于中心势$V(χ)$存在时的点粒子的时间演化。标量场是时空曲率的来源，因此它可以解释（宇宙学上的）暗区。辐射的能量密度和与标量场的相位$α$相关的动能的能量密度之间的相互作用（它们具有相反的符号）导致在辐射主导时代深处的经典非奇异稳定和近似对称的弹跳动力学。这包括观察到的红移时代，之前是一个“反弹”，之后是一个blushifting时代。该模型基本上是免费的地平线或平坦性问题。大爆炸核合成在“反弹”时的典型能量标度上设定了1-10 MeV的下限。
2022-05-15 astro-ph.CO gr-qc
Dark matter relic density in Gauss-Bonnet braneworld cosmology
研究了Gauss-Bonnet（GB）修正的Randall-Sundrum（RS）II型膜世界宇宙学中对称和非对称暗物质的残余密度.现有的对GB膜世界中对称暗物质的研究（Okada and Okada，2009）发现，与标准广义相对论（GR）相比，膨胀率降低，从而延迟粒子冻结，并导致遗迹丰度被抑制高达$\mathcal{O}(10^{-2})$。这与在RS膜世界中观察到的行为形成了直接对比，在RS膜世界中，膨胀率提高，最终的遗迹丰度增加。然而，在GB膜世界中，遗迹丰度受到抑制的发现是基于一种高度人为的情况，即GB时代直接演变为标准的GR时代，而不是像一般情况那样经过RS时代。RS时代的崩溃需要将GB修改的质量尺度$m_α$与膜张力的质量尺度$m_σ$等同起来。然而，如果把GB贡献看作是从弦论到RS作用量的最低阶修正，我们就可以期待$m_α > m_σ$。我们调查后，选择更现实的比值$\mathcal{R}_{m} \equiv m_α/m_σ$值的遗迹丰度的影响，发现遗迹丰度可以提高或抑制两个数量级以上。然而，抑制只发生在一个小范围内的参数选择，压倒性的，主要的情况是增强，因为我们恢复通常的兰德尔-Sundrum型行为的限制$\mathcal{R}_m \gg 1$。我们使用最新的观测约束$Ω_{DM}h^2 = 0.1187 \pm 0.0017$来约束各种模型参数，并简要讨论了…
2014-11-18 astro-ph.CO
Null tests of the concordance model in the era of Euclid and the SKA
我们执行空检验的一致性模型，使用$H(z)$测量，模仿下一代的调查，如欧几里得和SKA。为此，我们部署了一个非参数的方法，使我们对基准宇宙学以及统计分析的假设最少。我们假设不同的宇宙学模型进行模拟，以验证我们如何区分它们的签名。我们发现，SKA和欧几里德的调查应该能够区分尖锐的一致性和替代暗能量模型是兼容的普朗克CMB数据。我们的结论是，如果其中一个基准模型代表真实的宇宙，SKA和Euclid将能够以统计学上显著的方式伪造和谐模型，而不对潜在的宇宙学做出假设。
2021-07-15 astro-ph.CO gr-qc
Modern Cosmology: Assumptions and Limits
物理宇宙学试图通过它的起源和演化来理解整个宇宙。宇宙学中的观测和实验情况不允许我们纯粹根据经验方法进行。我们研究在什么意义上我们的宇宙学假设实际上已经形成了我们目前的宇宙学世界观，随之而来的不可避免的限制。宇宙学和其他科学和知识的分支一样，是人类想象的产物，反映了当时流行的信仰体系。这个争论中的问题值得进一步的哲学讨论。用怀特海的话来说，“哲学，在其功能之一，是宇宙学的批评家”。（Whitehead，1925）
2012-06-25 astro-ph.CO gr-qc physics.hist-ph
Separating the memory of reionization from cosmology in the Ly$α$ forest power spectrum at the post-reionization era
最近的研究表明，通过将再电离的记忆边缘化，可以从Ly $α$森林功率谱中提取出再电离的天体物理信息。宇宙再电离对Ly $α$森林功率谱的影响可以在宇宙学时间尺度上幸存下来，因为宇宙再电离是不均匀的，随后来自密度较高区域的冲击可以将低密度区域的气体加热到$\sim 3\times10^4$ K，并将其压缩到平均密度。然而，目前的方法边缘化的记忆再电离，不仅是依赖于模型，基于一个特定的再电离模型的假设，而且计算昂贵。在这里，我们提出了一个简单的分析模板的影响，宇宙再电离，从而将其视为一个宽带系统被边缘化的贝叶斯推断的宇宙学信息从Ly $α$森林在一个模型独立的方式。这个模板执行非常好的$\leq 6 \%$的错误在大尺度$k \approx 0.19$ Mpc $^{-1}$的记忆的再电离的效果是重要的，并再现了宽带效应的记忆的再电离在Ly $α$森林关联函数，以及预期的宇宙学参数的偏差，由于这个系统。该模板可以成功地恢复宇宙学参数空间中的预测误差的形态，如预期的那样，假设一个特定的再电离模型的边缘化目的，与几十个百分点的宇宙学参数的预测误差略有高估。我们进一步提出了一个类似的模板，这个系统的Ly $α$森林一维功率谱。
2023-02-07 astro-ph.CO
Astro 2020 Science White Paper: Fundamental Cosmology in the Dark Ages with 21-cm Line Fluctuations
黑暗时代是宇宙微波背景的最后一次散射和第一个光源出现之间的时期，跨度约为1100 < z < 30。唯一已知的测量这个时代波动的方法是通过中性氢的21厘米线。这样的观测在宇宙学上具有巨大的潜力，因为它们跨越很大的体积，而波动即使在小尺度上也保持线性。因此，在这一时期对21厘米波动的观测可以限制我们宇宙的基本方面，包括膨胀和任何暗物质的奇异物理。虽然这些低频21厘米观测的观测挑战是巨大的，特别是来自地球环境的挑战，但它们代表了宇宙学的一个重要目标。
2019-03-14 astro-ph.CO
A Fully Photometric Approach to Type Ia Supernova Cosmology in the LSST Era: Host Galaxy Redshifts and Supernova Classification
National Center for Supercomputing Applications（国家超级计算应用中心）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；University of Chicago（芝加哥大学）；Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian（天体物理中心|哈佛与史密森尼学会）；The Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics (IUCAA)（大学间天文学和天体物理学中心）
针对LSST时代大量缺乏光谱分类和红移的Ia型超新星，提出基于测光分类和宿主星系测光红移的宇宙学分析方法，通过模拟实现约150的优值，显著优于DESVYR。
2026-06-11 astro-ph.CO
Bi-scalar modified gravity and cosmology with conformal invariance
我们研究了具有部分共形不变性的双标量修正引力在宇宙学中的应用，在没有通常的Einstein-Hilbert项的情况下，它可以成为完全的共形不变性，并引入Weyl导数或适当的重新标度场。这样的理论是通过考虑一个非最小共形耦合标量场的作用，并添加第二个标量，允许与爱因斯坦张量和第一个场的能量动量张量的非最小导数耦合来构建的。在宇宙学框架下，我们得到了一个由两个标量组成的有效暗能量扇区。在没有一个明确的物质部门，我们提取的解析解，这对于某些参数区域对应于一个有效的物质时代和/或有效的辐射时代，因此这两个标量分别产生“模拟暗物质“或“暗辐射”。在一个明确的物质部门的情况下，我们得到的宇宙学演化与观测一致，这是一个过渡到暗能量时代，宇宙加速的开始。此外，对于特定的参数区域，有效的暗能量状态方程可以过渡到幻影制度在晚的时候。这些行为揭示了理论的能力，因为它们纯粹来自于新颖的双标量结构和两个场之间的耦合。
2016-02-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmology with Multi-Wavelength Line Intensity Mapping Synergies in the SKAO Era
本文探讨SKAO的21厘米强度映射与其他谱线强度映射实验的协同，通过互相关和联合分析减轻系统误差、增强信号，并利用高阶统计量揭示星系演化和宇宙学信息。
2026-10-05 astro-ph.CO
Scalar Field Cosmology I: Asymptotic Freedom and the Initial-Value Problem
这项工作的目的是使用重整化的量子标量场来研究非常早期的宇宙学，在普朗克时代紧接着大爆炸。重正化效应使得场势依赖于长度尺度，在大爆炸时代是很重要的。本文利用重整化群分析导出的渐近自由Halpern-Huang标量场，将Robertson-Walker度规下的爱因斯坦方程作为初值问题求解。主要的预测是哈勃参数遵循幂律：$H\equiv\dot{a}/a\sim t^{-p}$，宇宙以加速的速度膨胀：$a\sim\exp t^{1-p}$。这给出了“暗能量”，具有像$t^{-2p}$一样随时间衰减的等效宇宙学常数，从而避免了“微调”问题。幂律预言了星系红移的一个简单关系。与数据的比较导致了宇宙经历了一次交叉过渡的猜测，这是在大约70亿年前完成的。
2012-07-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmology with Intensity Mapping via Statistics Beyond the Power Spectrum in the SKAO Era
本文综述了利用高阶统计量（如体素强度分布、双谱等）从21厘米强度映射中提取非高斯信息的方法，并预测了SKAO观测对这些统计量的探测能力。
2026-10-02 astro-ph.CO
Clustering, Cosmology and a New Era of Black Hole Demographics -- I. The Conditional Luminosity Function of Active Galactic Nuclei
深X射线巡天提供了一个全面的和基本上是公正的看法，活动星系核（AGN）的演变，可追溯到$z \sim 5$。然而，利用调查结果将这种演化与活动星系核所处的宇宙学环境联系起来一直是一个挑战。探索这种联系对于理解活动星系核的触发机制以及这些过程如何在所有波长的观测中表现出来至关重要。在即将到来的宽场X射线调查，将允许定量分析的活动星系核环境的预期，本文提出了一种方法来观测约束的条件光度函数（CLF）的活动星系核在一个特定的$z$。一旦测量，CLF就可以计算AGN偏差、平均暗物质晕质量、AGN寿命、晕占据数和AGN关联函数--所有这些都是亮度的函数。CLF可以使用X射线光度函数的测量和在不同光度下的相关长度来约束。该方法说明在$z \approx 0$和$0.9$使用有限的数据，目前可用的，和一个明确的光度依赖于活动星系核的偏差和平均晕质量预测在两个$z$，支持的想法，有至少两种不同的活动星系核触发模式。此外，CLF预测$z\approx 0.9$类星体可能通常由具有$M_{\mathrm{h}} \sim 10^{14}$ M $_{\odot}$的晕所承载。这些“年轻的星系团”环境可能提供了富气星系之间必要的相互作用，为发光吸积提供燃料。该方法的结果将有助于在宇宙学模拟中填充不同光度的活动星系核。
2016-09-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmological studies with VLBI
如果观测达到足够的精确度，目前的宇宙学争论就可以解决。与现有的观测相比，下一代望远镜的未来观测将大大提高深度和角分辨率，开启所谓的“精确宇宙学时代”。但是，这个时代可以被认为已经开始在无线电波长与甚长基线干涉测量（VLBI）。在本文中，我们给出了一个概述VLBI是如何同时达到最大的距离和最小的尺度在当代宇宙学的一些开放的问题作出贡献。
2023-03-22 astro-ph.CO
MUltiplexed Survey Telescope (MUST) Science White Paper I: Overview of Large-Scale Structure Cosmology in the Era of Stage-V Spectroscopic Surveys
Tsinghua University（清华大学）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）；Pengcheng Laboratory（鹏城实验室）；École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
MUST旨在通过第五阶段光谱巡天探索宇宙大尺度结构，利用多通道技术观测数十万目标，研究暗能量性质、引力理论测试及原初物理，为后续天文研究奠定基础。
2026-05-07 astro-ph.CO astro-ph.IM
Massive stars in the era of ELTs
下一代光学红外望远镜，即超大望远镜（ELT）的计划进展顺利。它们的主孔径超过20米，将彻底改变我们的地面能力。在这篇评论中，我总结了目前的三个ELT项目，他们的仪器计划，并讨论他们的科学案例和潜在的性能在大质量恒星的研究背景下。
2010-09-22 astro-ph.CO astro-ph.IM
