The Hot and Energetic Universe: The missing baryons and the warm-hot intergalactic medium
宇宙大尺度结构的主干是由宇宙尺度上的过程和占主导地位的暗物质的引力相互作用决定的。然而，移动的重子群体塑造了这些结构的外观。理论预测，大多数重子存在于连接星系群和星系团的巨大的非维里化结构中，但目前缺乏观测证据。由于大多数重子都被认为存在于大尺度、热而稀的气相中，X射线为我们提供了理想的工具来推进我们的理解。雅典娜+X射线积分场装置的观测将揭示重子活跃种群的位置、化学成分、物理状态和动力学。
2013-06-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Neutrinos as Hot or Warm Dark Matter
活跃和惰性的亚电子伏特中微子都可以为热暗物质（DM）提供服务。另一方面，keV的不育中微子可能是一个很好的候选人温暖的DM。β衰变（例如，H-3和Ru-106）和EC-衰变（例如，Ho-163）核被认为是最有希望分别捕获这些极低能中微子和反中微子的靶。计算了在不同的味混合方案下，残余电子中微子和反中微子相对于相应的β衰变或EC衰变背景的俘获率。我们强调，这种直接的实验室测量热或温暖的DM可能不是没有希望的长期。
2011-11-28 astro-ph.CO hep-ph
Ultra-high-energy-cosmic-ray hot spots from tidal disruption events
我们考虑了由邻近星系中的超大质量黑洞（SMBHs）引起的潮汐破裂事件（TDEs）可以解释最近由望远镜阵列（TA）报道的超高能宇宙线（UHECR）热点和皮埃尔俄歇天文台（PAO）报道的暖点的可能性。我们描述了预期的宇宙射线信号从TDE和推导出的时间尺度的限制，由于星系际磁场和吸积时间的SMBH的色散。我们发现，在M82中的TDE可以解释由TA检测到的热点，无论UHECR是由质子或更重的核。然后，我们检查从M82和Cen A的热点和暖点与GZK半径内所有SMBH的全天空各向同性信号的一致性。这种分析适用于任何情况下，其中热点/热点是真实的，并由于M82和Cen A，无论TDE是否是UHECR的来源。我们发现从M82和Cen A推断的光度密度所暗示的各向同性通量比观察到的要大大约一个数量级，但是我们提供了几种可能的解释，包括局部过密度的可能性和UHECR中中等质量核的可能性，以解决张力。
2016-06-20 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
X-Ray Absorption by the Warm-Hot Intergalactic Medium in the Hercules Supercluster
“失踪重子”，在温暖的热星系际介质（WHIM）的形式，预计将驻留在宇宙的附属结构，可以跟踪的路标，如大规模的星系超级结构。在雕塑者墙中清晰地探测到X射线吸收线，证明了利用星系上层结构作为寻找WHIM的路标的成功。在这里，我们提出了一个XMM-牛顿反射光栅光谱仪（RGS）观测的耀变体MKN 501，位于武仙座超星系团。我们在前景武仙座超星系团的红移处探测到一条O VII K $α$吸收线（$2.5σ$），能级为98.7%.所得到的吸收体的性质与WHIM的理论预期是一致的。我们讨论的含义，我们的检测寻找“失踪的重子”。虽然这一检测再次表明，使用路标是一个非常有效的策略来搜索WHIM，后续观察是至关重要的，既要加强检测的统计意义，并排除其他解释。一个本地的，$z\sim0$ O VII K $α$吸收线也清楚地检测到在$4σ$水平，我们讨论了它的影响，我们的理解我们的银河系的热气含量。
2014-01-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Captures of Hot and Warm Sterile Antineutrino Dark Matter on EC-decaying Ho-163 Nuclei
在放射性Ho-163核上捕获低能电子反中微子，通过电子捕获（EC）衰变为Dy-163，是检测残余无菌反中微子的一个值得注意的机会。目前的实验和宇宙学数据或多或少地暗示了这种假设的粒子，它们可能是宇宙中热暗物质的一部分，也可能是热暗物质的候选者。使用同位素Ho-163作为目标，并假设合理的活性-无菌反中微子混合角，我们计算的捕获率的遗迹电子反中微子对相应的EC衰变背景下，在存在的无菌反中微子在sub-eV或keV的质量尺度。我们表明，热或温暖的无菌反中微子暗物质的签名原则上应该是可观察的，提供的目标是足够大，能量分辨率是足够好的。
2011-08-03 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
To be or not to be: hot WHIM absorption in the blazar PKS 2155-304 sight line?
z<1的宇宙学缺失重子很可能隐藏在温热星系际介质（WHIM）的热（T $\gtrsim10^{5.5}$ K）相中。虽然热WHIM由于其高电离水平而难以检测，但WHIM的暖（T $\lesssim10^{5.5}$ K）相已经在FUV波段中被非常稳健地检测到。我们采用的假设，热和温暖的WHIM阶段是共同定位的，因此使用FUV检测到温暖的WHIM作为宇宙学上有趣的热WHIM的示踪剂。我们利用的假设进行X射线跟踪的视线耀变体PKS 2155-304的红移，其中以前的FUV测量的OVI，SiIV和BLA吸收表明存在的温暖WHIM。我们寻找OVII He $α$和OVIII Ly $α$吸收线，这是最有可能的热WHIM示踪剂。尽管暴露时间非常长（$\approx$> 1 Ms），但XMM-牛顿/RGS 1数据未产生显著检测，这对应于$\log{N({\rm OVII})({\rm cm}^{-2}))} \le 14.5-15.2$和$\log{N({\rm OVIII})({\rm cm}^{-2}))} \le 14.9-15.2$的上限。对LETG/HRC数据的分析得出了一致的结果。然而，LETG/ACIS数据在$λ\approx$ 20 μ m处检测到吸收线样特征，简单的基于一个参数不确定度的置信水平为3.7 $σ$，与几个早期的LETG/ACIS报告一致。鉴于RGS 1数据的高统…
2018-11-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Thermal relics as hot, warm and cold dark matter in power-law $f(R)$ gravity
研究了热遗迹作为热、暖、冷暗物质在$\mathscr{L}=\varepsilon^{2-2β}R^β+{16π}m_{\text{Pl}}^{-2}\mathscr{L}_m$引力场中的演化，其中$\varepsilon$是平衡场方程维数的常数，$1<β<(4+\sqrt{6})/5$表示能量密度和温度的正性.如果轻中微子作为热/暖遗迹，那么冻结时统计自由度的熵数$g_{*s}$和预测的分数能量密度$Ω_ψh^2$都依赖于$β-$，这使标准质量束缚$Σm_ν$松弛。对于冷遗迹，通过精确求解相对论和非相对论两种情况下的简化Boltzmann方程，我们证明了重中微子质量的Lee-Weinberg束缚可以得到相当大的放松，弱相互作用大质量粒子（WIMP）的“WIMP奇迹”随着$β$偏离$β=1^+$而逐渐失效.整个框架在极限$β\to 1^+$下简化为GR的框架。
2015-12-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for the warm-hot intergalactic medium using XMM-Newton high-resolution X-ray spectra
局域宇宙中重子的缺失问题仍然是一个悬而未决的问题。另一种建议是，在低红移时，失踪的重子是以温暖的热星系际介质（WHIM）的形式存在。为了验证这一观点，我们对Mrk 421、1 ES 1028+511、1 ES 1553+113、H2356-309、PKS 0558-504和PG 1116+215等6个河外源的X射线高分辨谱进行了详细的分析，并对它们的X射线谱进行了比较。利用XMM-牛顿反射光栅光谱仪获得的X射线谱图来搜索WHIM和/或环星系介质（CGM）X射线吸收气体的信号。我们用IONeq模型拟合X射线吸收，使我们能够考虑到由于局部ISM的多相分量而存在的X射线光谱特征。包括一个额外的IONeq组件来模拟WHIM吸收，而不是传统的高斯吸收线建模。当在任何源中包括这样的分量时，我们没有发现拟合的统计改进，得出的结论是，我们可以安全地拒绝对这些视线的WHIM吸收体的成功检测。我们的模拟表明，多相ISM吸收特征的存在阻止了使用高分辨率光谱进行中等曝光时在17 A光谱区域中检测到低红移WHIM吸收特征。
2023-03-02 astro-ph.CO astro-ph.HE
Warm-hot gas in groups and galaxies toward H2356-309
本文详细分析了类星体H2356-309光谱中三个X射线吸收线系统周围的星系和星系群分布。先前的研究将这些吸收体与已知的大规模星系结构（即，壁和细丝）沿着视线。这样的吸收线通常跟踪10^{5-7} K气体，可能是难以捉摸的温暖-热星系际介质（WHIM）的证据，该介质被认为是大部分低红移“失踪重子”的藏身之处;或者，它们可能与单个星系或细丝中的星系群有关。在这里，我们结合现有的星系调查数据与新的，多对象麦哲伦光谱研究每个吸收器附近的详细星系分布。所有这三个吸收系统都在附近星系和/或星系团的投射维里半径内，因此可能出现在这些维里化结构中，而不是（或除了）WHIM。然而，我们发现没有额外的星系附近的第四个“空”吸收最近发现的光谱，这表明该系统可能确实跟踪气体与任何个人的晕。虽然已知系统的数量仍然很少，但空间巧合表明，一些X射线吸收体位于星系和/或星系群环境中，尽管其他人仍然可以追踪模拟预测的大规模非线性WHIM气体。
2012-11-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Warm-Intermediate inflationary universe model
研究了介于幂律和指数之间的中间膨胀背景下的热暴胀宇宙模型。这些模型是可实现的一般条件推导和讨论。这项研究是在弱耗散和强耗散制度。在本研究中考虑的暴胀子势分别为负幂律和幂次幂函数。我们的模型的参数是从WMAP的三年和五年的数据约束。
2009-03-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Astrophysics with the Spatially and Spectrally Resolved Sunyaev-Zeldovich Effects: A Millimetre/Submillimetre Probe of the Warm and Hot Universe
近年来，对Sunyaev-Zeldovich（SZ）效应的观测具有重要的宇宙学意义，并开始成为对弥漫在宇宙中的温暖和炎热气体的强大而独立的探测器。正如一些开创性的研究已经表明的那样，SZ观测既补充了X射线观测-研究星系团内部介质的传统工具-又带来了独特的能力，可以探测高红移和星系团外围低密度区域的天体物理过程。SZ观测的进展主要是由地面设施上厘米、毫米和亚毫米波仪器的发展推动的，但普朗克卫星的结果除外。在这里，我们审查的热，运动学，相对论，非热，和偏振SZ效应的星系团和其他大尺度结构的研究，结合在过去的二十年中，影响SZ理论，模拟和观测的许多进展。我们还讨论了观测结果，技术和挑战，并旨在对新兴机会进行概述和展望，目的是突出该领域一些令人兴奋的新方向。
2020-01-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Evidence of X-ray emission from the Warm Hot Intergalactic Medium
本研究通过对XMM-Newton和eROSITA数据进行功率谱分析，首次高置信度间接探测到来自温热星系际介质的X射线辐射，填补了宇宙大尺度结构演化图景的关键空白。
2023-07-26 astro-ph.CO
Warm inflation with bulk viscous pressure for different solutions of an anisotropic universe
我们研究了一个由Bianchi I度规描述的各向异性宇宙的不同膨胀的暖暴胀模型。宇宙充满了标量场或暴胀子、辐射和体粘滞压力。在体粘滞系数$ξ$和耗散系数$Γ$分别为常参数和变参数的两种不同情况下，对该宇宙的不同解进行了暴胀分析.我们将所得结果与最近的观测结果进行了比较，以发现观测对模型参数空间的约束。此外，我们试图提出一个更好的判断所考虑的模型通过计算的非线性参数$f_{NL}$描述的非高斯属性的模型。此外，我们还从弱引力猜想出发，考虑沼泽地准则，研究了具有粘性压力的暖暴胀模型。
2022-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observations of the MIssing Baryons in the warm-hot intergalactic medium
几十年来，人们已经知道，在局部宇宙中观测到的重子数量比大爆炸核合成预测的重子总数少了30-40%，这是从宇宙微波背景的密度波动中推断出来的，在宇宙的前20 - 30亿年中，在所谓的莱曼α森林中观察到。这个悖论的一个理论解决方案是将失踪的重子定位在星系之间的热而稀薄的星系际气体中，称为温暖的星系际介质。然而，在那里很难检测到它们，因为这种气体的最大成分-氢-大部分被电离，因此在远紫外光谱中几乎不可见，具有典型的信噪比。事实上，尽管进行了大量的观测工作，但迄今为止，只有少数几个边缘的探测结果。本文报道了在红移>0.4的类星体的高信噪比X射线谱中观测到两个高电离氧（OVII）吸收体。这些吸收体在2年的时间尺度上没有变化，也没有相关的冷吸收，使得它们来自类星体的内在外流或宿主星系的星际介质的假设变得不可信。OVII系统位于以大（与平均值相比为x4）星系过密度及其数量（下降到我们数据的敏感阈值）为特征的区域，与长期寻求的温热星系际介质（WHIM）的数值模拟预测一致。我们的结论是，失踪的重子已经找到。
2018-06-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
The signature of the Warm Hot Intergalactic Medium in WMAP and the forthcoming PLANCK data
利用对数正态概率密度函数描述弱非线性物质密度场，计算了温热星系际介质与宇宙微波背景温度各向异性图之间的互相关。我们在威尔金森微波各向异性探测器测量的数据中寻找这种贡献。我们使用一个模板的投影物质密度重建从两微米全天红移巡天作为电子分布的示踪剂。细丝的空间分布模型使用最近发展的增广拉格朗日微扰理论。在这里考虑的尺度上，重建的密度场很好地描述了假设的对数正态分布函数。我们预测互相关将具有$0.03-0.3μ$ K的幅度。测量值接近于$1.5μ$ K，与模板中的结构和温度各向异性数据中的结构之间的随机对准相容。使用W1差分程序集来消除这种系统性，给出了由银河前景主导的剩余相关。普朗克可以检测到温暖-热介质，如果它是很好的跟踪密度场重建星系调查。217 GHz信道将允许消除杂散贡献，并且其大的频率覆盖范围可以显示从频谱的瑞利-金斯到维恩部分的符号变化，这是热Sunyaev-Zeldovich效应的特征。
2013-04-11 astro-ph.CO
Tracing the 10$^7$K Warm-Hot Intergalactic Medium with UV absorption lines
今天，宇宙中的大多数重子都没有被直接观测到，这导致了在低红移下的“失踪重子”问题。宇宙学流体动力学模拟表明，其中相当一部分将转化为所谓的温热星系际介质（WHIM），气体温度在10 $^5$ -10 $^7$ K之间。虽然这种气体的较冷的阶段已被观察到使用O VI和Ne VIII吸收剂在UV波长，较热的馏分检测主要依赖于O VII和O VIII在X射线波长的观测。在这里，我们的目标是[Fe XXI] $λ$ 1354 $\unicode{x212B}$的禁线，它在紫外波长下追踪10个$^7$ K气体，使用超过100个高光谱分辨率（R $\sim$ 49，000）和高信噪比VLT/UVES类星体光谱，对应于超过600小时的VLT时间观测。这些在已知DLA位置的叠加导致5- $σ$限值为$\mathrm{log[N([Fe\,XXI])]<}$ 17.4（${EW_{rest}<22}$ m $\unicode{x212B}$），比WHIM $\mathrm{log[N([Fe\,XXI])]<}$ 14.5的预期柱密度高三个数量级。这项工作提出了一种替代X射线检测10 $^7$ K WHIM示踪剂，通过从地面受益于更高的仪器吞吐量，增强的光谱分辨率，更长的曝光时间和增加的目标数量的紫外波长的微弱线。目前，要达到这种理论柱密度所需的类星体光谱数量，包括4 MOST、ELT/HIRES、M…
2020-09-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Absorption signatures of warm-hot gas at low redshift: NeVIII
在z<1时，大部分重子被认为存在于被冲击加热到高温（log T=5-6）的扩散气体中。类星体光谱中NeVIII的770.41，780.32双重态的吸收代表了研究这种难以捉摸的温热相的独特工具。我们已经开发了一个分析模型的NeVIII吸收剂，允许一个不均匀的金属分布的属性。我们的模型与OWLS项目的模拟预测一致，表明吸收气体中的平均视线金属填充分数较低（c_L~0.1）。在我们的模型中，大部分NeVIII都是在低密度的碰撞电离气体中产生的（log n=-6 ~-4 cm^-3，log T=5-6）。发现强NeVIII吸收剂（log N（NeVIII）>14），就像HST/COS最近检测到的吸收剂一样，出现在较高密度的气体中（log n>-4，log T=5.75）。NeVIII星云只容纳了宇宙重子预算的1%。周围气体的重子含量（与NeVIII云团的密度和温度相似）高出1/c_L。我们的结论是，NeVIII吸收体是冲击加热扩散气体的强大探针，但需要信噪比S/N>100的光谱才能检测到温热气体中的重子。
2013-10-07 astro-ph.CO
Too hot to handle? Analytic solutions for massive neutrino or warm dark matter cosmologies
我们获得了新的封闭形式的宇宙模型的弗里德曼方程的状态方程的组件，其状态方程是辐射$(w=1/3)$在早期和冷无压物质$(w=0)$在晚期。状态方程平滑地从早期过渡到晚期行为，并精确地描述了具有狄拉克δ函数分布的物质的演化，其动量大小为$|\vec{p}_0|$（即所有粒子具有相同的$|\vec{p}_0|$）。这样一种成分，在这里被称为“热物质”，是中微子和暖暗物质的近似模型。我们认为它单独和结合冷物质和辐射，也获得封闭形式的解决方案，在每种情况下的超视界扰动的增长。理想化的模型恢复$t(a)$优于$1.5\%$的准确度为所有$a$相对于费米-狄拉克分布（如描述中微子）。最后，我们将分布的二阶矩添加到我们的精确解中，然后推广到包含封闭形式解中任意动量分布的所有矩。
2017-10-04 astro-ph.CO
The Abell 3391/95 galaxy cluster system: A 15 Mpc intergalactic medium emission filament, a warm gas bridge, infalling matter clumps, and (re-) accelerated plasma discovered by combining SRG/eROSITA data with ASKAP/EMU and DECam data
我们利用SRG/eROSITA X射线、ASKAP/EMU射电和DECam光学观测系统对相互作用的星系团系统A3391/95周围15平方度区域进行了观测，研究了星系团外围和暗条中的温热气体、周围的大尺度结构及其形成过程。我们的意见，从宇宙流体动力学模拟的Magneticum套件的期望。我们追踪了主星系团的不规则形态，从它们的中心到远超过它们的特征半径$r_{200}$的暖热气体。在两个主要的星系团系统之间，我们观察到一个发射桥;由于eROSITA独特的软响应和大视场，我们发现了温暖气体的诱人线索。检测到物理上围绕系统的几个物质团块。对于“北丛”，我们提供的证据表明，它是下降到A3391的热气形态和射电瓣结构的中央活动星系核。eROSITA探测到的许多扩展源都是已知的星系团或背景中的新星系团，包括红移z=1的已知SZ星系团。在A3391的维里半径$r_{100}$以北发现了一条发射灯丝，它连接着北星系团，并在A3395以南向另一个星系团延伸。这条连续的暖-热发射灯丝的总投影长度为15 Mpc，在整个eROSITA观测中几乎达到4度。DECam星系密度图显示了相同区域的星系密度过高。新的数据集提供了令人印象深刻的确认理论上预期的结构形成过程在单个系统的水平上，包括周围的温暖-热星系际介质分布相比，Magneticum模拟。我们的空间分辨结果表明，重子确实居住在大尺度的温暖，热的气体细丝…
2020-12-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Partially Cooled Shocks: Detectable Precursors in the Warm/Hot Intergalactic Medium
我目前的计算中产生的综合柱密度在冲击后冷却层和部分冷却的快速冲击的辐射前兆作为一个功能的冲击年龄。这些结果适用于激波加热的暖/热星系际介质（WHIM），它被认为是一个主要的重子库，并包含了很大一部分所谓的“失踪重子”。我的计算表明，容易观察到的中高离子，如CIV，NV，和OVI的年轻冲击的前体中创建的数量，其中冲击气体仍然是热的，难以观察。我认为，这种前兆可能提供一种方法，以确定和估计“失踪”的重子质量与冲击。这里预测的吸收线签名可用于构建离子比图，这将作为诊断的前体中的光电离气体。在我的数值模型中，激波结构、自辐射和相关金属离子柱密度的时间演化由一系列准静态模型计算，每个模型适合于不同的激波年龄。在这项工作中使用的冲击代码计算的非平衡电离和冷却，以下的辐射转移的冲击自辐射通过后冲击冷却层，考虑到由此产生的光电离和加热速率，以下的冷却气体的动力学，并自洽计算的光电离状态的前体气体。我提出了一套完整的年龄依赖的后冲击和前体列的所有电离状态的元素H，He，C，N，O，Ne，Mg，Si，S和Fe，作为功能的冲击速度，气体金属丰度，和磁场。我在方便的在线表格中展示了我的数值结果。
2010-11-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Dearth of Chemically Enriched Warm-Hot Circumgalactic Gas
围绕星系的环星系介质（CGM）被认为记录了各种形式的星系反馈，并包含了相当一部分的“失踪重子”的个别暗物质晕。然而，热CGM存在的明确观测证据仍然缺乏。我们使用沿12个背景活动星系核的居间星系作为示踪剂，寻找相应的CGM中产生的X射线吸收线。堆叠钱德拉光栅观测相对于星系群和不同的亮度，这些干预星系，我们得到的光谱与信噪比为46-72每20毫安的光谱箱在预期的OVII Ka线。我们没有发现可检测到的吸收线的CVI，NVII，OVII，OVIII，或NeIX。高光谱质量允许我们将上限严格限制到相应的离子柱密度（特别是log[N（OVII）（cm^{-2}）]<=14.2- 14.8）。这些未探测到的现象与活动星系核光谱中常见的z~0处X射线吸收线的局域群假设是不一致的。这些结果表明，在10^{5.5}-10 ^{6.3} K温度范围内的假定CGM可能无法解释丢失的重子，除非金属丰度小于10%太阳。
2010-05-06 astro-ph.CO astro-ph.HE
Warm-Intermediate inflationary universe model in braneworld cosmologies
本文研究了膜世界宇宙学背景下的暖中介暴胀宇宙模型。这项研究是在弱耗散和强耗散制度。我们发现，以标量场表示的标量势和耗散系数分别按型幂律和方幂律演化。这些模型是可实现的一般条件推导和讨论。我们还研究了每个区域的标量和张量扰动。我们使用最近的天文观测来约束膜世界模型中出现的参数。
2011-08-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The contribution of the kinematic Sunyaev-Zel'dovich Effect from the Warm Hot Intergalactic Medium to the Five-Year WMAP Data
利用Wilkinson微波各向异性探测器（WMAP）五年观测数据，研究了由温暖-热的星系际介质（WHIM）产生的运动学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）效应对宇宙微波背景（CMB）温度各向异性的贡献。我们探索的一致性LambdaCDM宇宙模型，有和没有这个kSZ的贡献，使用马尔可夫链蒙特卡罗算法。我们的模型需要一个额外的参数来描述这个新的组件。我们的结果表明，kSZ信号的加入改善了数据的拟合，而没有显著改变除Obh ^[2]外的最佳拟合宇宙学参数。这种改进局限于l>500的多极子。对于最佳拟合模型，该额外分量在l~450处达到峰值，振幅为129 μ K^2，占威尔金森微波各向异性探测器测得的总功率的3.1%。尽管如此，在2-sigma水平上，零kSZ贡献仍然与数据兼容。检测到的信号的一部分可能来自未掩蔽的点源和/或泊松分布的前景残差。一个统计上更重要的检测需要更广泛的频率覆盖范围和角分辨率即将到来的普朗克任务。
2009-05-18 astro-ph.CO
Warm dark matter and the ionization history of the Universe
在温暖的暗物质的情况下，结构的形成被抑制在小尺度上相对于冷的暗物质的情况下，减少低质量晕的数量和电离气体的分数在高红移，从而延迟再电离。这对宇宙的电离历史产生了影响，测量再电离的光学深度，电离气体的全球部分的演化和星系际介质的热历史，可以用来限制暗物质粒子的质量。然而，在这些情况下，电离介质的部分抑制可以通过改变其他参数来部分补偿，例如电离效率或晕可以容纳恒星形成星系的最小质量。在这里，我们使用不同的数据集关于宇宙的电离和热的历史，并考虑到从几个天体物理参数的简并，我们得到的热暖暗物质候选人的质量的下限$m_X > 1.3$千电子伏，或$m_s > 5.5$千电子伏的情况下，无菌中微子非共振产生的早期宇宙，都在90\%的置信水平。
2018-04-23 astro-ph.CO hep-ph
Studying the Warm-Hot Intergalactic Medium in Emission
我们评估的可能性，以检测温暖的热星系际介质（WHIM）的发射和表征其物理条件和空间分布，通过空间分辨X射线光谱，在最近提出的DIOS，EDGE，Xenia和ORIGIN任务的框架，所有这些都配备了基于微量热计的探测器。为了这个目的，我们分析了一大套模拟发射光谱，从宇宙流体动力学模拟提取。这些模拟的X射线光谱搜索的排放功能，显示两个OVII K阿尔法三重态和OVIII Ly阿尔法线，这构成了一个典型的签名温暖的热气体。我们的分析表明，1毫秒的长曝光和2.5 eV的能量分辨率将使我们能够检测到每度^2约400个这样的特征，其显著性大于5 sigma，并揭示出这些发射系统通常与高于平均值约100的密度相关。温度可以从线比率估计，精度约为20%。来自其他谱线的污染、连续谱水平的变化和能量分辨率的退化的综合影响降低了这些估计。然而，在能量分辨率为7 eV的情况下，考虑到所有这些效应，我们仍然可以预期每度^[2]大约有160个探测器。这些线系统足以追踪线发射气体的空间分布，这构成了独立于线统计的额外信息，以约束鲜为人知的宇宙化学富集历史和恒星反馈过程。
2011-04-07 astro-ph.CO
The Nature of the Warm/Hot Intergalactic Medium I. Numerical Methods, Convergence, and OVI Absorption
我们进行了一系列的宇宙学模拟使用恩佐，欧拉自适应网格细化，N体+流体动力学代码，适用于研究温暖/热星系际介质。WHIM可能是观测上在低红移处丢失的重子的一个重要组成部分。我们调查的依赖性的全球恒星形成率和质量分数在不同的重子阶段的空间分辨率和方法，将恒星反馈。虽然分辨率和反馈都显著影响WHIM中的总质量，但我们所有的模拟都发现WHIM分数在z = 0.5时达到峰值，在z = 0时下降到35-40%。我们从我们最高分辨率的模拟中构建合成OVI吸收线的样本，使用几种氧电离平衡模型。同时包含碰撞电离和光电离的模型，在整个柱密度范围内（10^13 cm-2 <= N_OVI <= 10^15 cm^-2），都能很好地拟合观测到的每单位红移的吸收体数密度。仅包含碰撞电离的模型更适合高柱密度吸收体（N_OVI > 10^14 cm^-2）。OVI在密度和温度上的分布表现出两种群体：一种在T ~ 10^5.5 K（碰撞电离，占总OVI的55%），另一种在T ~ 10^4.5 K（光电离，占37%），其余的位于星系附近的致密气体中。虽然OVI不是一个完美的热气体示踪剂，但它为WHIM重子普查提供了一个重要的工具。
2011-02-04 astro-ph.CO
Dark matter and radiation production during warm inflation in a curved Universe-an irreversible thermodynamic approach
我们利用具有物质产生/湮没的开放系统的不可逆热力学，在暖暴胀模型的框架下研究了由于标量场衰变而产生的暗物质粒子。我们考虑了在均匀各向同性的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）宇宙中，标量场、辐射和暗物质作为相互作用的三组分宇宙流体，并考虑了曲率项.将开放系统热力学和引力场方程应用于三组分宇宙流体，推广了基本的标量场-辐射相互作用模型，它是暖暴胀模型的理论基础。此外，衰变（创建）压力描述的物质生产被明确认为是宇宙学流体能量动量张量的一部分。一个特定的理论模型，描述相干振荡标量波，被认为是。特别是，我们调查的曲率项在早期宇宙的动力学演化的作用，通过考虑数值解的引力场方程。我们的结果表明，尽管宇宙在暴胀时代结束时变得平坦，但曲率项（如果存在的话）可能仍然在宇宙演化的最初阶段发挥重要作用。
2023-03-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Absorption signatures of warm-hot gas at low redshift: Broad HI Lyman-Alpha Absorbers
我们使用OWLS项目的宇宙学流体动力学模拟子集研究了低红移（z = 0.25）下HI吸收气体的物理状态，特别关注宽（bHI> 40 km/s）HI Lyman-Alpha吸收体（BLA），这些吸收体被认为起源于温热星系际介质（WHIM）中的激波加热气体。我们的基准模型，其中包括重元素的辐射冷却和超新星和活动星系核的反馈，预测到z = 0.25，近60%的气体质量最终达到WHIM的密度和温度特征，我们发现这部分的一半是由于流出。用模拟方法计算的标准HI观测量（HI柱密度分布N_HI、多普勒参数分布b_HI、b_HI-N_HI相关）和BLA线数密度与观测值符合得很好。BLA产生于比产生典型莱曼-阿尔法森林吸收器的气体更热、更高度电离和更富集的气体中。大多数BLA产生于低过密度（log Delta < 1.5）的温热（log（T/K）~ 5）气体中。平均而言，热加宽至少占BLA线宽的60%，这反过来又可以用作气体热状态的粗略指标。在低红移时，可探测的BLA只占WHIM真实重子含量的一小部分。为了检测该气相中的大部分质量，需要比当前紫外光谱仪所实现的灵敏度好至少一个数量级。我们认为，BLAs主要是跟踪气体已被冲击加热和丰富的外流，因此，他们提供了一个很好的理解反馈过程的重要窗口。
2012-07-02 astro-ph.CO
Warm and Cold Dark Matter in Bouncing Universe
由于摆脱了初始奇点，弹跳宇宙学成为暴胀的一个有希望的替代方案。然而，在后反弹阶段的熵产生仍然不清楚。在这项工作中，我们使用一个新推出的DM候选人（EQFIDM），它可以直接冻结在热平衡反弹后不久，跟踪剩余弹跳场（RBF）的熵产生衰减过程。具体来说，我们提出了一个模型独立的形式主义，以获得所有九种可能类型的熵产生衰变的RBF在一个通用的弹跳宇宙，并表明，由于在不同类型的熵生产，这个新的候选人的粒子质量可以从sub-keV规模到super-TeV规模。利用Lyman- $α$森林模型对线性物质谱的观测，我们发现，虽然有四种类型被排除在外，但其余五种类型（它们表明具有有效熵产生的冷暖EQFIDM候选者）与当前观测相适应。然后，我们说明了如何RBF的性质可以约束当前的观察和EQFIDM缓解小规模危机的潜力。
2020-08-24 astro-ph.CO
The ages of stellar populations in a warm dark matter universe
通过一个星系形成的半解析模型，我们展示了如何通过假设DM功率谱具有小尺度截止来影响当地观测到的年龄和星系恒星质量之间的关系。我们比较了通过两个λ-冷暗物质（LambdaCDM）和λ-暖暗物质（LambdaWDM）功率谱-抑制相对于LambdaCDM在1百万秒差距以下的尺度得到的结果。我们表明，在一个LWDM宇宙学与热遗迹粒子质量为0.75千电子伏，无论是质量加权和光度加权的年龄-质量关系是陡峭的比那些在一个Lambda CDM宇宙，更好地与观测到的关系。此外，观察到的差异和累积年龄分布更好地再现在一个LambdaWDM宇宙学。在这样的情况下，恒星的形成出现全球延迟相对于λ CDM，特别是在低质量星系。模型结果和观测结果之间很难完全一致，这要归咎于我们目前对重子物理学的理解不足。
2014-02-19 astro-ph.CO
Constraints on the Sunyaev-Zel'dovich signal from the Warm Hot Intergalactic Medium from WMAP and SPT data
在温热的星系际介质中，电离气体的分数在宇宙微波背景上引起类似于星系团的温度各向异性。由于这些低密度、弱非线性的重子丝所导致的Sunyaev-Zel'dovich各向异性不能用频率信息与团簇的各向异性区分开来，但由于它们的角标度非常不同，它们可以分开。为了确定WHIM SZ信号对温度各向异性辐射功率谱的相对贡献，我们使用Monte Carlo马尔可夫链和威尔金森微波各向异性探测器7年和南极望远镜数据探索了一致性LCDM模型的参数空间。我们发现了扩散气体贡献的边缘证据，其振幅为A_WHIM=10-20 μ K^2，但结果也与WHIM的零贡献相一致，允许设定A_WHIM < 43 μ K^2（95.4% C.L.）的上限。星系团产生的信号保持在A_CL=4.5 μ K ^2，这个值与不包括WHIM时得到的值相似。从测得的WHIM振幅，我们约束的扩散气体的温度-密度相图，并发现它是兼容的数值模拟。WHIM中相应的重子分数从0.43到0.47不等，取决于模型参数。普朗克数据可以对温度-密度关系设置更严格的约束。
2013-04-10 astro-ph.CO
Effect of the Metallicity on the X-ray Emission from the Warm-Hot Intergalactic Medium
流体动力学模拟预测，当前宇宙中的气体中有很大一部分是高温、高度电离的等离子体，主要在软X射线和紫外波段发射和吸收，被称为温热星系际介质（WHIM）。它的特征应该可以在高度电离元素的红移发射和吸收线中观察到。为了确定软X射线带中的预期WHIM发射，我们使用大规模流体动力学SPH模拟的输出来生成具有14“的角分辨率和1 eV的能量分辨率的图像和光谱。目前任何流体动力学模拟在预测X射线发射方面的最大限制来自金属扩散。在我们的调查中，通过使用四种不同的模型的WHIM金属丰度，我们已经发现了一个很强的依赖性的排放模型上使用，与差异几乎一个数量级。对于每个模型，我们都研究了红移分布和发射的角标度，证实大多数光子来自红移z<1.2，并且发射具有小于几弧分的典型角标度。我们还比较了我们的模拟与少数目前可用的观测结果，发现，在金属丰度模型的变化，我们的预测是在很好的协议与目前的限制WHIM发射，在这个时候，弱的实验约束WHIM发射不足以排除任何使用的模型。
2010-07-19 astro-ph.CO
On the role of dissipative effects in the quantum gravitational onset of warm Starobinsky inflation in a closed universe
在空间封闭的宇宙中，低能量尺度的暴胀模型（如斯塔罗宾斯基暴胀）的一个有问题的特征是在暴胀开始之前会发生坍缩和大紧缩奇点。在最近的工作中，它表明，这个问题可以成功地解决在圈量子宇宙学的一个大类的初始条件，由于一个非奇异的循环演化和一个类似的现象。然而，对于某些非常不利的初始条件，通货膨胀的开始仍然很难获得。在这项工作中，我们探讨了耗散粒子产生的作用，这是典型的暖膨胀的情况下，在上述设置。我们发现，这种耗散效应产生的熵产生使类混沌现象更强。因此，膨胀的开始通常是快速的，包括非常不利的初始条件，其中在没有耗散效应的情况下，膨胀失败或显著延迟。我们唯象地考虑了三种耗散系数形式不同的暖暴胀情形，从动力学解和相空间图中发现，有利初始条件的相空间比冷暴胀情形大得多。
2021-10-22 astro-ph.CO gr-qc
The haloes of bright satellite galaxies in a warm dark matter universe
银河系冷暗物质晕的高分辨率N体模拟表明，我们应该期望在银河系周围找到一些卫星星系，其晕的最大圆周速度超过40公里。然而，除了麦哲伦云和人马座矮星，它们可能存在于比这更大速度的subhaloes中，银河系的明亮卫星似乎都存在于最大圆周速度低于40公里的subhaloes中。正如Boylan-Kolchin等人最近强调的那样，这种差异意味着，在冷的暗物质星系晕中，大多数质量最大的次晕过于集中，与明亮的银河系卫星的运动学数据不一致。在这里，我们表明，没有这样的差异存在，如果晕是由温暖的，而不是冷的暗物质，因为这些晕是不太集中的帐户，其通常较晚的形成时代。温暖的暗物质是对观测到的卫星运动学的几种可能解释之一。
2012-01-16 astro-ph.CO
Cosmic metal invaders: Intergalactic OVII as a tracer of the warm-hot intergalactic medium within cosmic filaments in the EAGLE simulation
目前对热（log T（K）> 5.5）的温热星系际介质（WHIM）的观测状况还不完全。虽然最近通过堆叠大量宇宙网细丝进行的观测已经产生了统计学意义上的探测结果，但对单个物体的直接测量仍然很少。由于缺乏这样的样本，目前无法对由热WHIM组成的宇宙重子内容进行强有力的分析，这可能有助于解决宇宙学上的重子缺失问题。为了改进对失踪重子的搜索，我们使用了EAGLE模拟。我们的目标是了解宇宙网络中高度电离金属的富集和分布。我们检测到的细丝，通过应用Bisous形式主义的模拟星系，其特征在于空间分布以及质量和体积分数的辅助氧和OVII。然后，我们构建了OVII柱密度图，并用Athena X-IFU确定其可检测性。然而，氧气和OVII数密度下降迅速超过维里半径的晕，低于可检测的水平在700千秒差距。因此，只有约1%的长丝体积以可检测的密度填充有OVII。OVII的这种非均匀分布使其用于追踪丢失的重子变得复杂。相反，OVII在光环周围形成狭窄的信封。这种局部性质导致在SDSS灯丝目录中使用Athena X-IFU检测星系际OVII的机会很低（每视线10-20%）。对于来自4 MOST调查的未来长丝样品，机会增加到约50%的水平。尽管如此，根据EAGLE的结果，这不足以最终解决重子缺失的问题，因为它将被限制在晕维里半径的几倍。幸运的是，在热WHIM中，晕周围的体积是密集的，追踪它可以将仍然缺失的重子的…
2023-01-18 astro-ph.CO
Inert-Sterile Neutrino: Cold or Warm Dark Matter Candidate
在通常的粒子模型中，只有质量在千电子伏范围内并且是温暖的暗物质，无菌中微子才能解释宇宙的暗物质。严格的宇宙学和天体物理学界限，特别是X射线观测所施加的界限，适用于它们。我们指出，在一个特定的变化的惰性双重模型中，不育中微子可以解释宇宙中的暗物质，可能是冷或热的暗物质候选人，即使质量远远大于keV的范围。这些惰性-惰性中微子在早期宇宙中以非热的方式产生，它们是稳定的，与标准模型粒子的耦合非常小，这使得它们在直接或间接的暗物质搜索中很难被探测到。原则上，它们可以在对撞机中通过发现模型中的其他粒子来揭示。
2009-12-22 astro-ph.CO hep-ph
Warm inflation in a Universe with a Weylian boundary
本研究将Weyl型几何边界引入Einstein-Hilbert作用量，推导含Weyl向量的广义Friedmann方程，构建三类暖暴胀模型，数值模拟证实边界效应在早期宇宙辐射产生及暴胀阶段转变中起重要作用。
2024-07-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
