Constraints on f(R) gravity from probing the large-scale structure
我们研究了度规f(R)引力模型的宇宙学约束,这些模型被设计用来再现LCDM膨胀历史,并通过一个补充的宇宙学自由度康普顿波长参数B_0来描述引力的修正。我们进行了马尔可夫链蒙特卡罗分析的参数空间,利用几何约束超新星距离,重子声学振荡的距离,哈勃常数,以及所有的宇宙微波背景的数据,包括最大的尺度,它与星系的相关性,和探测弱引力透镜和星系流之间的关系。然而,最强的限制,通过包括数据集群丰度。利用所有的数据,我们推断在95%C. L.时B_0<0.0011。
2011-04-11 astro-ph.CO gr-qc
Probing strong-field gravity and black holes with gravitational waves
引力波观测将是精确测量时空中强场区域发生的过程的极好工具。由大质量黑洞捕获致密的恒星质量体而形成的极端质量比系统将成为计划中的空间干涉仪如LISA和DECIGO的目标。这些系统将是测试黑洞候选者时空性质的特别强大的工具。在这篇我在JGRG 19上发表的演讲中,我描述了黑洞的性质是如何印在它们的波形上的,以及如何使用测量来研究这些性质,从而了解黑洞的天体物理学和强场引力。
2010-02-12 astro-ph.CO gr-qc
Probing astrophysical environment with eccentric extreme mass-ratio inspirals
本文研究暗物质晕中黑洞的偏心极端质量比旋近系统,计算引力波通量与轨道参数演化,并估计相位偏移,揭示低频探测器在探测此类环境中的关键作用。
2023-06-26 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Probing Theories of Gravity with Phase Space-Inferred Potentials of Galaxy Clusters
改进的引力理论为我们提供了一个独特的机会来产生创新的引力测试。在变色龙f(R)引力中,引力势与广义相对论(GR)的弱场极限存在质量依赖关系。我们开发了一个探针的重力比较高质量的集群,变色龙效应弱,低质量的集群,在那里的效果可以很强。我们利用半径/速度相空间中的逃逸速度边缘来推断0.3-1维里半径尺度上的引力势分布。我们发现,逃逸边缘的低质量集群相比,GR,其中的差异的大小取决于背景场值|fR0|的增强。我们使用N体模拟和模拟光锥星系数据验证我们的探测器。对于一个DESI(暗能量Spectroscopic Instrument)亮星系样本,包括观测系统学、投影效应和宇宙方差,我们的检验可以区分GR和Chameleon f(R)引力模型,|fR0| = 4 e-6(2 e-6)at > 5σ(> 2σ),比目前的星系团尺度约束好一个数量级以上。
2016-02-29 astro-ph.CO gr-qc
Minkowski Functionals of CII Line Intensity Maps: Probing Astrophysics and Primordial Features
Indian Institute of Astrophysics(印度天体物理研究所)
本研究利用闵可夫斯基泛函分析CII强度图模拟,可在CCAT巡天预期噪声下约束天体物理模型参数,还能解耦原初功率谱类鼓包特征与天体物理参数的效应,提升原初特征探测前景。
2026-10-16 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Probing the dark matter issue in f(R)-gravity via gravitational lensing
本文从引力透镜的角度讨论了一般解析f(R)引力理论的弱场极限。虽然引力势中的一个额外的汤川项改变了相对于广义相对论标准牛顿极限的动力学,但由于后牛顿极限中的适当抵消,无质量粒子的运动结果不受影响。因此,所有的透镜观测量都等于从广义相对论已知的观测量。由于f(R)-引力声称,除其他事项外,是一个可能的解决方案,以克服在维里化系统中的暗物质的需要,我们讨论的影响,我们的结果的动力学和引力透镜分析。在这个框架下,动力学理论原则上能够再现天体物理学的观测结果,而不需要再回到暗物质,但是在引力透镜的情况下,我们发现暗物质是一个不可避免的成分。另一个重要的含义是,在后牛顿极限下,引力透镜不能约束这些扩展理论,因为它们的预言与广义相对论没有区别。
2011-12-02 astro-ph.CO gr-qc
Cosmic quantum optical probing of quantum gravity through a gravitational lensLens
我们考虑了中性无质量标量粒子的非幺正量子动力学,该粒子用于模拟光子围绕大质量引力透镜的运动。透镜质量和渐近自由粒子之间的引力相互作用由它们的二次量子化散射波函数描述。值得注意的是,零点时空涨落可以引起散射态与引力子的自发发射的显著退相干,从而降低粒子的相干性和能量。这种新效应表明,当光子偏振可以忽略时,这种量子引力现象可能导致最近研究的天体物理激光通过黑洞和星系团范围内的引力透镜发生可测量的异常红移。
2018-10-08 astro-ph.CO gr-qc quant-ph
Probing the Astrophysics of Cluster Outskirts
在星系团中,团内等离子体的熵分布调节了后者在暗物质引力阱中的平衡,正如我们的超级模型所呈现的那样。我们认为,在边界激波的熵产生减少或终止的吸积率DM和星系间气体逐渐消失,这种行为是由在郊区的发展在后期的放缓,当暗能量主导宇宙学,而初始扰动的外翼驱动的增长。在这样的条件下,我们预测的ICP温度分布陡峭到集群的郊区。从我们简单的形式主义的详细的期望同意与X射线数据有关的五个集群的温度分布最近已被测量出维里半径。我们预测陡峭的温度下降,普遍存在于集群在低红移,回火只有丰富的环境,包括邻近的沉积结构。
2010-04-26 astro-ph.CO
Probing Loop Quantum Gravity with Evaporating Black Holes
这封信的目的是表明,蒸发黑洞的观察应该允许区分通常的霍金行为和圈量子引力(LQG)的期望。我们提出了一个完整的蒙特卡罗模拟的蒸发LQG和统计检验,区分竞争模型。我们的结论是,与通常认为的相反,LQG中区域的离散性导致了使蒸发黑洞成为可以揭示量子引力足迹的物体的特征。
2011-12-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing the curvature of the cosmos from quantum entanglement due to gravity
该研究将引力介导纠缠的思路推广至膨胀宇宙场景,发现背景时空曲率会在两个基态大质量振子的引力纠缠分布中留下印记,提出通过宇宙学观测探测该纠缠可成为测量宇宙局部膨胀率的新途径。
2023-11-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing the theory of gravity with gravitational lensing of gravitational waves and galaxy surveys
引力波应变与即将到来的星系巡天的互相关以一种新的方式探索引力理论。这种方法能够通过结合来自引力波的引力透镜和时空中的引力波的传播的影响来检验引力理论。我们发现,在10年内,结合先进的LIGO和处女座探测器网络与计划星系调查应该检测弱引力透镜的引力波在低红移宇宙($z<0.5$)。随着下一代引力波实验如旅行者号、LISA、宇宙探测器和爱因斯坦望远镜的出现,我们可以利用电磁波和引力波探测器之间的协同效应,将引力理论的测试扩展到更大的红移。
2020-03-20 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Probing the strong gravity regime with eLISA: Progress on EMRIs
恒星质量致密天体被超大质量黑洞捕获以及随后的内旋(由引力辐射辐射驱动)构成了像eLISA/NGO这样的天基天文台最重要的引力波来源之一。在这篇文章中,我们描述了它们作为高精度工具的潜力,这些工具可以用来测试黑洞的几何形状,也可以测试引力的强场状态。
2012-09-29 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Astrophysical constraints on extended gravity models
研究了四阶引力场与质量标量场非极小耦合下的引力波传播。利用合并恒星双星系统轨道周期的阻尼,我们对扩展引力模型的自由参数施加了约束。特别是,我们发现,轨道周期的变化是一个函数的三个质量尺度取决于自由参数的模型考虑中,我们可以限制这些质量尺度从目前的观测数据。
2015-07-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Astrophysical constraints and insights on extended relativistic gravity
我们给出精确的细节来支持观测的引力透镜在个人,集团和星系团的尺度可以理解的非牛顿引力相互作用与爱因斯坦等效原理兼容的相对论结构。这个结果是在不知道引力场方程的基本结构的情况下,根据非常一般的理由导出的。因此,任何为处理这些天体物理尺度而建立的发达引力理论都需要重现本文所获得的结果。
2014-01-20 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Astrophysical black holes in screened modified gravity
变色龙引力、环境依赖引力和环境依赖引力是三种修正引力模型,其中附加标量自由度的影响在稠密环境中被屏蔽。它们在实验室、宇宙学和天体物理学背景下被广泛研究。在本文中,我们提出了一个初步的调查,是否可以提供额外的限制,通过研究这些标量场周围的黑洞。通过研究静态球对称黑洞的性质,我们发现,非均匀物质分布的存在会导致变色龙和暗子引力的非常数标量分布,但不一定是暗子引力。一个数量级的估计表明,这些配置文件对下落的测试粒子的影响将是次领先相比,引力波,因此观测上具有挑战性的检测。
2014-09-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing Small Scale Primordial Power Spectrum with 21cm Line Global Signal
我们认为,中性氢21厘米谱线的全局信号可以作为小尺度上原初功率谱的有力探测器。由于小尺度原始涨落的幅度对于确定早期结构的形成和莱曼$α$光子源产生的时间是重要的,因此它们反过来影响中性氢21厘米线信号。我们发现,一旦与21厘米线信号相关的天体物理参数固定,吸收槽的位置信息可以严重限制原始波动的小尺度振幅。我们还讨论了天体物理参数的不确定性如何影响的约束。
2020-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing the environments surrounding ultrahigh energy cosmic ray accelerators and their implications for astrophysical neutrinos
我们探索的超高能宇宙射线(UHECR)源环境的推断-限制的频谱和组成的UHECR和极高能量中微子的非观测-和它们的影响所观察到的高能天体物理中微子谱。我们发现加速机制产生幂律CR谱~ $\propto E^{-2}$是兼容的UHECR数据,如果CR在高刚度是在准弹道扩散制度,因为他们逃离他们的源环境。以气体为主和以光子为主的源环境都能够解释UHECR观测结果,但以光子为主的源给出了更好的拟合。此外,以气体为主的源与当前的中微子约束处于紧张状态。精确测量$\sim 10$ PeV的中微子通量将提供有关以气体为主的源的可行性以及扩散激波加速是否与UHECR观测一致的关键信息。我们还表明,UHECR源是能够给一个很好的适合的天体物理中微子光谱的高能量部分,以上$\sim$ PeV。如果用Sibyll2.3c强子相互作用模型解释空气簇射数据,那么UHECR和高能天体物理中微子的共同起源是自然的,Sibyll2.3c强子相互作用模型在参数空间的同一部分给出了UHECR和天体物理中微子的最佳拟合,但不是EPOS-LHC。
2021-12-22 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical Constraints on Strong Modified Gravity
本文讨论了$f(R)$ -引力理论和标量-张量-矢量引力理论(STVG)这两类在不同方面偏离广义相对论的理论的强场区预言。我们讨论天体物理效应的模型的基础上,这类理论的物质和真空解决方案。特别分析了中子星的结构以及最新观测对理论参数的限制。我们还回顾了黑洞解和它们的几个天体物理后果,包括吸积盘和喷流。最后,我们报告的各种引力波事件的检测这些理论的影响。
2020-01-03 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing Secret Interactions of Astrophysical Neutrinos in the High-Statistics Era
中微子有相当大的自相互作用吗?他们可能会。实验室的限制很弱,因此在天体物理环境和早期宇宙中可能会产生强烈的影响。中微子望远镜的观测可以提供一个独立的中微子自(“秘密”)相互作用的探测,因为源是遥远的,宇宙中微子背景介入。我们定义了一个路线图,使决定性的进展,测试秘密中微子相互作用的光介体。这一进展将通过IceCube-Gen 2对高能天体物理中微子的观测来实现。关键是我们对理论的全面处理,考虑到以前被忽视或过于近似的影响,以及包括现实的检测物理。我们表明,IceCube-Gen 2可以实现中微子天文学的全部潜力,用于测试中微子自相互作用,对宇宙学相关的相互作用模型敏感。为了促进即将进行的研究,我们发布了nuSIProp,这是一个代码,也可以用于研究来自各种来源的中微子自相互作用。
2021-10-01 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Astrophysical implications of the Asymptotic Safety Scenario in Quantum Gravity
近年来,人们发现引力的高能行为可以由(无量纲)牛顿常数的紫外非高斯不动点来控制,因此它在高能时的行为是{ \it反屏蔽}。这一现象有几个天体物理学意义。特别是在这篇文章中,最近的工作重整化群改进的宇宙学的基础上的重整化群轨道的量子爱因斯坦引力与现实的参数值将进行审查。我们会争辩说,量子效应可以解释当前宇宙在无质量部分的全部熵,并引起暴胀膨胀阶段。此外,对黑洞蒸发的最终状态的预测是一个普朗克大小的残余物,它是在无限的时间形成的。
2009-11-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing modified gravity via the mass-temperature relation of galaxy clusters
我们认为,星系团的质量-温度关系是检验超越爱因斯坦广义相对论的引力理论的一个主要候选者,对于物质和标量场之间具有普遍耦合的修正引力模型。对于非普遍耦合模型,我们发现,修改后的重力的影响可以保持隐藏的质量-温度关系。利用宇宙学模拟,我们发现,在修改的重力的质量-温度关系显着变化从标准的重力预测的$M \propto T^{1.73}$。具体地说,对于耦合因子为$β=1$的介子模型,我们发现幂律的下限为$M\propto T^{1.6}$ ;对于f(R)引力,我们根据模型参数计算预测。我们表明,质量-温度关系,屏蔽修改的重力,是显着不同的标准重力的质量较小,较冷的星系团,而无法区分爱因斯坦的重力在大规模,热的星系团。我们进一步研究了其他质量估计比热质量估计的质量-温度关系,并发现气体质量-温度结果显示出更显着的偏离爱因斯坦的引力比热质量-温度。
2016-05-26 astro-ph.CO
Probing Cosmology and Cluster Astrophysics with Multi-Wavelength Surveys I. Correlation Statistics
即将进行的多波长天文观测将很快发现所有大质量星系团,并对宇宙学和星系团天体物理学提供前所未有的限制。本文通过对与星系团有关的三个观测量的联合分析,包括宇宙微波背景(CMB)中的热Sunyaev-Zel'dovich(tSZ)效应、电离气体的X射线辐射以及星系团引力势对背景星系的引力弱透镜效应,研究了多波段星系团巡天的约束能力。我们开发了一个理论框架来预测和解释两点相关统计之间的三个观测使用半解析模型的集群内介质(ICM)和晕为基础的方法。在这项工作中,我们表明,tSZ中的自动和交叉角功率谱,来自即将到来的任务(eROSITA,CMB-S4和LSST)的X射线和透镜统计可以帮助打破宇宙学和ICM物理之间的简并。这些相关性统计对选择偏差不太敏感,并且能够在遥远,微弱和小的集群中探测ICM物理,否则很难单独检测到。我们表明,相关统计能够提供宇宙学的约束,相当于传统的集群丰度测量,同时约束集群天体物理学。我们的研究结果表明,相关统计可以显着提高即将到来的多波长集群调查的科学回报。
2019-10-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing Noncommutative Gravity with Gravitational Wave and Binary Pulsar Observations
非对易引力是量子化时空的一种自然方法,它通过将时空坐标本身提升为不对易的算子。这种方法的动机,例如,从量子引力的角度来看,等等。非对易引力已被测试对双黑洞合并事件GW 150914。在这里,我们扩展和改进这样一个以前的分析(i)放松的假设上的首选方向,由于noncommutativity,(ii)使用后验样本产生的LIGO/Virgo合作,(iii)考虑其他引力波事件,即GW 151226,GW 170608,GW 170814和GW 170817,(iv)考虑脉冲星观测。利用包含二阶后牛顿非对易效应的开普勒定律,我们导出了引力波相位和近心岁差的修正。利用引力波和双脉冲星双星观测,我们发现了时空非对易张量$θ^{0i}$在相对于每个双星取向的优选坐标系方向上的界。我们发现,引力波边界比脉冲双星强一个数量级,并且由普朗克长度和时间归一化的非对易张量被限制为单位阶。
2020-07-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing primordial black holes with anisotropies in stochastic gravitational-wave background
原始黑洞,如果被认为是冷暗物质的重要组成部分,则可以追溯到宇宙的非均匀大尺度结构。因此,随机引力波背景,起源于原始黑洞双星发射的未分辨信号的非相干叠加,预计将显示各向异性跨越天空。在这项工作中,我们调查的角度相关的各向异性的第一次,并证明他们的区别,从类似的信号产生的天体物理黑洞双星。我们仔细评估了相关的不确定性,由于散粒噪声和宇宙方差,并表明,在低频制度的研究信号可以区分从天体物理起源的信号。我们的研究结果是特别有前途的恒星质量范围内,合并起源的识别一直特别具有挑战性。
2022-12-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Quantum corrections to gravity and their implications for cosmology and astrophysics
量子对引力作用的贡献在理论的高阶导数部分相对容易计算。然而,在后暴胀宇宙学和天体物理学中的应用需要对爱因斯坦-希尔伯特作用量和宇宙学常数进行修正,而这些修正我们还不能以一种一致和安全的方式导出。同时,如果我们假设这些量子项是协变的,并且它们具有相关的量值,那么它们的函数形式可以被定义为一个自由参数,这个自由参数可以在唯象基础上定义。事实证明,量子修正原则上可能会导致天体物理学和宇宙学中令人惊讶的强大和有趣的效应。
2012-03-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing the cosmographic parameters to distinguish between dark energy and modified gravity models
本文利用高红移伽马射线暴和超新星研究了区分暗能量和修正引力模型的减速、急动和急动参数。首先推导了暗能量模型和修正引力模型中的减速、急动和瞬动参数的表达式。为了约束宇宙学参数,我们校准伽玛暴光度关系,而不假设任何宇宙学模型使用超新星Ia。然后,我们约束模型(包括暗能量和修改的重力模型)参数使用Ia型超新星和伽马射线暴。最后计算了宇宙学参数。我们发现,(r,s)状态探测器对不能区分某些暗能量模型和修正的引力模型,但可以通过捕捉参数区分这些模型。使用对宇宙学参数的模型独立约束,我们得出结论,\LambdaCDM模型与当前数据一致。
2010-01-05 astro-ph.CO
Probing modified gravity in cosmic filaments
为了理解宇宙加速膨胀的本质,在文献中提出了对广义相对论(GR)的多种修正。然而,到目前为止,GR的所有预测都得到了证实,准确性不断提高。在这项工作中,我们研究了一类特殊的模型的印记-“屏蔽”修改引力理论-宇宙细丝。我们利用$N$ -体代码ISIS/RAMSES来模拟Wavelon模型和Hu-Sawicky $f(R)$模型,并使用DisPerSE对输出进行后处理以识别宇宙网的细丝。我们研究了细丝的整体性质-例如它们的长度,质量和厚度-以及它们的径向密度和速度分布在不同的引力理论下如何变化。我们发现,长丝,平均而言,在修改后的重力模型相比,在$Λ$ CDM更短,更密集。我们还发现,灯丝的速度分布增强,与理论预期一致。总的来说,我们的研究结果表明,宇宙细丝可以是一个有效的补充探测Mpc尺度上的筛选修改引力理论。
2018-09-14 astro-ph.CO
Probing modified gravity theories with multiple measurements of high-redshift quasars
在本文中,我们量化的高红移类星体(QSO)的多重测量的能力,以约束几个理论的修改的重力,包括Dvali-Gabadadze-Porrati braneworld的情况下,广义Chaubergin气体,$f(T)$修改的重力,和修改的多方Cardassian模型。最近公布的1598个类星体样品的X射线和紫外光通量测量值在$0.036\leq z \leq 5.1003$的红移范围内,以及120个中等亮度射电类星体的汇编涵盖的红移$0.46 < z < 2.76$分别被用作标准探针在更高的红移。对于所有考虑的修正引力理论,我们的结果表明,仍然有一些可能性,标准的$Λ$ CDM方案可能不是最好的宇宙学模型,目前的类星体观测的首选。为了改善宇宙学约束,类星体数据还与最新观测的重子声学振荡(BAO)相结合,这有力地补充了约束。最后,我们讨论的数据修改后的引力理论的支持,应用不同的信息理论技术,如赤池信息准则(AIC),贝叶斯信息准则(BIC)和詹森-香农发散(JSD)。
2021-05-11 astro-ph.CO
Probing gravity at sub-femtometer scales through the pressure distribution inside the proton
最近,对质子内部夸克所经历的压力分布的测量发现,在距离质子中心0.6毫微微米的地方有一个很强的排斥(正)压力,而在更远的地方有一个(负)围压。在本文中,我们表明,这种测量提出了显着的约束修改后的引力理论,在微观尺度上的引力相互作用的强度增强相对于广义相对论。我们考虑的特殊情况下,爱丁顿启发Born-Infeld引力,表明强限制$κ$,相对于广义相对论的理论的唯一附加参数,可能来自夸克压力测量($|κ| \lsim 10^{-1} \, {\rm m^5 \, kg^{-1} \, s^{-2}}$)。此外,我们将展示如何通过精确测量质子内部压力分布的一阶矩和二阶矩来显着改善这些限制。
2019-07-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing First Galaxies and Their Impact on the Intergalactic Medium through the 21-cm Observation of the Cosmic Dawn with the SKA
本文综述了高红移恒星和X射线源形成的理论,以及它们对21厘米背景的影响。主要焦点是在宇宙黎明时的莱曼α泵浦和X射线加热机制,通过在21厘米背景中产生相当大的波动,为高红移天体物理学打开了一个新的观测窗口。我们描述了观测前景的功率谱分析和三维层析成像(成像)的签名,这些早期天体物理源SKA 1-LOW和SKA 2。
2015-01-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Beyond general relativity: probing gravity with gravitational redshifts
Imperial College(帝国理工学院);INAF - Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna(意大利国家天体物理研究所博洛尼亚天文与空间科学观测站);INFN - Sezione di Bologna(意大利国家核物理研究所博洛尼亚分部);University of Ferrara(费拉拉大学);Canadian Institute for Theoretical Astrophysics(加拿大理论天体物理研究所);University College London(伦敦大学学院)
本文通过研究引力红移探测,探讨如何通过宽视场光谱调查提高对修改引力模型的约束,强调高纯度堆叠和系统误差控制的重要性。
2025-12-15 astro-ph.CO
Probing heavy dark matter decays with multi-messenger astrophysical data
我们设置保守的约束衰变暗物质粒子的质量跨越一个非常广泛的范围($10^4-10^{16}$ GeV)。为此,我们使用宇宙射线(CR)质子/反质子,电子/正电子,中微子/反中微子和伽马射线的多信使观测。针对衰变到$\bar{b}b$通道的情况,利用Dokshitzer-Gribov-Lipatov-Altarelli-Parisi方程组和$\texttt{Pythia}$程序包,模拟了暗物质产额的光谱.然后,我们传播的CR的暗物质起源到地球,通过使用国家的最先进的数值框架$\texttt{CRPropa}$,$\texttt{GALPROP}$和$\texttt{HelMod}$的CR输运方程的解决方案在河外,银河系和日光层,分别。保守的限制是通过要求地球上预测的暗物质光谱小于观测到的CR光谱来获得的。总的来说,我们排除暗物质寿命的$10^{28}$ s或更短的所有群众调查这项工作。对于质量在$10^{11}-10^{14}$ GeV范围内的非常重的暗物质粒子,最严格的约束达到$10^{30}$ s。
2020-01-03 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical Tests of Modified Gravity: Stellar and Gaseous Rotation Curves in Dwarf Galaxies
变色龙引力理论预测,孤立矮星系的气体成分旋转速度比恒星成分快。在本文中,我们利用这一效应,获得新的约束模型参数使用测量的旋转曲线的六个低表面亮度星系。对于$f(R)$理论,我们排除了$f_{R0}>10^{-6}$的值。对于更一般的理论,我们发现,从造父变星的约束是目前更具竞争力的比我们在这里获得的界限,但我们能够排除自屏蔽参数$χ_c>10^{-6}$的第五力强度(耦合的标量物质)低至$0.05$牛顿力。迄今为止,天体物理探测器还无法进入参数空间的这一区域。我们讨论了改善这些界限的未来前景。
2018-06-15 astro-ph.CO
Probing WIMP particle physics and astrophysics with direct detection and neutrino telescope data
有了来自多个直接探测实验的积极信号,原则上将有可能测量弱相互作用大质量粒子(WIMP)暗物质的质量和截面。最近的工作表明,用WIMP速度分布的多项式参数化,可以对WIMP质量进行无偏测量,而不需要做任何天体物理学假设。然而,直接检测实验对低速WIMP不敏感,因此,任何模型无关的方法将导致截面的偏差。这个问题可以通过测量来自太阳的中微子通量来解决。这是因为在太阳中被引力捕获的WIMP湮灭产生的中微子通量对低速WIMP很敏感。利用下一代直接探测实验和IceCube中微子望远镜的模拟数据,我们证明了IceCube在低速WIMP上的互补信息打破了截面和速度分布之间的简并性。这使得无偏的确定的WIMP质量和自旋无关和自旋相关的截面,并重建的速度分布。我们使用两个参数化的速度分布:binned和多项式。虽然多项式参数化可以包含更宽范围的速度分布,但这导致粒子物理参数的更大不确定性。
2015-05-06 astro-ph.CO hep-ph
Impact of astrophysics on cosmology forecasts for 21 cm surveys
我们使用以前的工作建立一个晕模型形式主义的中性氢的分布,以及未来的无线电设施的实验参数的结果,把预测天体物理和宇宙学参数从下一代的调查。我们考虑使用BINGO,CHIME,FAST,TianLai,MeerKAT和SKA实验配置进行的21 cm强度映射调查。我们使用5参数宇宙学数据集{ $Ω_m, σ_8, h, n_s, Ω_b$ },假设一个平坦的$Λ$ CDM模型,以及代表HI-晕质量关系的截止和斜率的天体物理参数{ $v_{c,0}, β$ }。我们探索(i)量化的影响,恢复的宇宙学参数的天体物理学,(ii)依赖的宇宙学预测的细节的天体物理参数化,和(iii)改善的约束条件,探测较小的尺度在HI功率谱。对于单独的SKA I MID强度测绘,探测尺度高达$\ell_{\rm max} = 1000$,如果我们在没有任何先验的情况下边缘化天体物理参数,我们发现在对$Ω_b$和$Ω_m$的约束中$1.1 - 1.3$加宽的因子,以及在对$h$、$n_s$和$σ_8$的约束中$2.4 - 2.6$加宽的因子。然而,即使是来自天体物理学现有知识的先验信息也在很大程度上解释了这种扩展。考虑到扩展HIHM关系,这些发现没有显着变化,说明了天体物理参数化的选择结果的鲁棒性。探测尺度高达$\ell_{\rm max} = 2000$,可将约束条件提高1.5-1.8倍。预测提高了层析红移箱的数…
2019-03-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Optimal core baseline design and observing strategy for probing the astrophysics of reionization with the SKA
随着平方公里阵列(SKA 1)的第一阶段进入最后的预建设阶段,我们研究如何最大限度地提高其科学回报。具体来说,我们专注于统计测量的21厘米功率谱(PS)的再电离时代(EoR)使用低频阵列,SKA 1-低。为了方便这项调查,我们使用最近开发的MCMC为基础的EoR分析工具21 CMMC(格雷格和梅辛格)。鉴于最近成本降低了50%,我们考虑了几种不同的SKA核心基线设计,改变了:(一)天线站的数量;(二)每个站的偶极子数量;以及(三)基线长度的分布。我们发现,一个设计与减少每个核心站的偶极子数量(增加的视野和核心站的总数),连同缩短基线,最大限度地恢复EoR信号。有了这个最佳的基线设计,我们调查三个观察策略,分析降低仪器的热噪声对增加视野之间的权衡。SKA 1-low计划执行三层观测方法,包括1000 h时的深100 deg $^{2}$、100 h时的中深1000 deg $^{2}$和10 h时的浅10,000 deg $^{2}$。我们发现,这三种观测策略的结果在可比的($\lesssim$ %)约束我们的EOR天体物理参数。这与纯粹基于总信噪比的天真预测相反,因此突出了使用EoR参数约束作为品质因数的必要性,以便最大限度地提高下一代干涉仪的科学回报。
2015-09-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing the Weak Gravity Conjecture in the Cosmic Microwave Background
弱引力猜想对自然暴胀施加了严格的限制。一个trans-Planckian轴子衰变常数只能实现,如果潜在的表现出额外的(次显性)调制与次普朗克周期。由此产生的摆动在轴子潜在产生的特征调制的标量功率谱的膨胀,这是对数的角度尺度。用普朗克和BICEP/Keck的最新宇宙微波背景(CMB)数据检验了这种调制的兼容性。有趣的是,我们发现调制完全解决了自然通货膨胀与CMB的紧张关系。贝叶斯模型的比较表明,调制的自然暴胀描述所有现有的数据同样好的宇宙学标准模型$Λ$ CDM。此外,张量与标量比r > 0.002的界限与标量功率谱的显著小尺度抑制相关。未来的CMB实验可以直接探测调制,通过提高对较小角度尺度的灵敏度,并可能测量光谱失真。因此,他们可以验证弱引力猜想的一个关键预测,并为量子引力理论提供引人注目的新见解。
2019-11-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing the Existence of a Dark Matter Isothermal Core Using Gravity Modes
虽然日震学已被用作研究太阳内部大部分物理机制的有效工具,但对深核的微观和动力学仍然没有很好的了解。如果太阳捕获了光,非湮灭性的暗物质粒子,日震异常可能部分得到解决,这是目前讨论的暗物质候选者,其动机是最近的直接检测极限。一旦被捕获,这些粒子(4-10 GeV)自然会充满太阳核心。使用一个定义良好的恒星演化代码,考虑到一个准确的描述捕获的暗物质粒子的太阳,我们调查的影响,这些粒子在其内核。即使太阳核心中相对少量的暗物质粒子也会在重力模式的绝对频率值上留下印记,以及相同程度的模式之间的等距间距。重力模式的周期分离可以揭示湮灭暗物质的变化高达3%,而非湮灭暗物质的变化高达20%。这种效应在重力偶极子(l=1)模式的情况下最为显著。
2010-09-26 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ex