Constraining the era of helium reionization using fast radio bursts
大约十年前快速射电暴（FRB）的发现为探测星系际介质（IGM）的电离历史开辟了新的可能性。在本文中，我们研究使用FRB跟踪时代的HeII再电离，使用模拟其色散措施。我们的模型色散测量贡献银河系，IGM（均匀和不均匀）和一个可能的宿主星系的红移和恒星形成率的函数。我们估计的FRB的数量需要区分的宇宙模型中，氦再电离发生在z = 3的模型中，它发生在z = 6，使用2样本Kolmogorov-Smirnoff测试。我们发现，如果IGM是均匀的，则需要>1100个FRB，并且在非均匀模型中，FRB脉冲穿过星系晕适度地增加FRB的数量，达到>1600个。我们还发现，为了区分在z = 3或z = 3.5处发生的再电离，在3 < z < 5的范围内需要约5700个FRB。
2019-02-19 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmology with Gravitational Wave/Fast Radio Burst Associations
最近，一些理论模型预测，一小部分快速射电暴（FRB）可能与引力波（GW）有关。在这项工作中，我们讨论了使用GW/FRB关联系统的可能性，如果在未来经常检测到，作为一个补充的宇宙探测。我们建议升级的标准警报器可以从来自GWs的光度距离$D_{L}$和来自FRB的色散测量${\rm DM_{IGM}}$的联合测量来构建（即，组合$D_{L}\cdot{\rm DM_{IGM}}$）。此外，与传统的标准警报器方法（即，$D_{L}$方法）和$\rm DM_{IGM}$方法依赖于哈勃常数$H_0$的优化，这种$D_{L}\cdot{\rm DM_{IGM}}$方法具有独立于$H_0$的优点。通过蒙特卡罗模拟，我们证明了$D_{L}\cdot{\rm DM_{IGM}}$方法比单独使用$D_{L}$或${\rm DM_{IGM}}$更有效地约束宇宙学参数，并使我们能够从大约100 GW/FRB的系统中获得精确的多信使宇宙学。此外，即使GW/FRB关联不存在，这里开发的方法仍然可以应用于发生在相同红移的GW和FRB。
2018-05-30 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Estimating the baryon fraction in the IGM from well-localized FRBs and DESI data
本文扩展独立宇宙学方法，结合107个精确定位FRB、DESI DR2 BAO及多超新星数据，在常数与时间依赖参数化下约束IGM重子比例，发现现有数据仅微弱支持常数模型。
2025-07-23 astro-ph.CO
Cosmology-independent estimate of the fraction of baryon mass in the IGM from fast radio burst observations
快速射电暴（FRB）的过度色散测度（DM）已被认为是研究星系际介质（IGM）和宇宙学的有力工具。一个问题是IGM中重子的分数，$f_{\rm IGM}$，没有得到适当的约束。在这里，我们提出了一种方法来估计$f_{\rm IGM}$使用一个假定的FRB样本与DM和光度距离$d_{\rm L}$的测量。如果FRB与距离指示器（例如伽马射线暴或引力波事件）相关联，或者测量FRB的红移$z$，并且在相应的$z$处的$d_{\rm L}$可以从相同红移的其他距离指示器（例如Ia型超新星）获得，则可以获得后者。由于$d_{\rm L}/{\rm DM}$本质上不依赖于宇宙学参数，因此我们的方法可以独立于宇宙学参数确定$f_{\rm IGM}$。我们将$f_{\rm IGM}$参数化为红移的函数，并将宿主星系的DM贡献作为恒星形成率的函数进行建模。假设$f_{\rm IGM}$随红移有一个函数形式的温和演化，通过蒙特卡罗模拟，我们证明了用$d_{\rm L}$和DM的50次联合测量可以得到一个无偏的和宇宙学无关的带有$\sim 12\%$不确定度的$f_{\rm IGM}$的现值估计.此外，这种方法还可以测量本地宿主星系贡献的DM的平均值。
2019-04-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining the Fast Radio Burst (FRB) properties using the detections at Parkes, ASKAP and CHIME
我们演示了如何FRB的红移和通量分布从帕克斯，ASKAP和CHIME望远镜可以一起使用，以约束FRB人口的属性。这里，我们考虑一个简单的模型，其中所有FRB具有相同的频谱索引$α$和静止帧能量$E$（在固定频带$2128\;{\rm MHz}$至$2848\;{\rm MHz}$中指定）。我们发现对$(α,E)$的约束依赖于星系际介质中脉冲展宽的散射模型。对于没有散射，我们发现，有一个区域的参数空间的预测是同时一致的FRB红移和通量分布在所有三个望远镜。允许的$α$范围以$-6.0\leq α\leq-3.6$为界，允许的$E$范围以$1.79\times 10^{33}{\rm J} \leq E \leq 5.41\times 10^{33}{\rm J}$为界。我们的分析还排除了一个经验散射模型中的FRB脉冲展宽的IGM预测外推脉冲展宽观察到的ISM中的FRB。
2019-09-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
Fast radio bursts as a cosmic probe?
我们讨论了使用快速射电暴（FRB），如果宇宙学，作为一个可行的宇宙探测的可能性。我们发现，对于不是来自星系中心或恒星形成区的FRB，宿主星系对检测到的色散测量的贡献可能不明显。然而，星系际介质（IGM）的不均匀性，导致显着偏离的色散措施从简化的均匀IGM模型中预测的单个事件。幸运的是，沿着不同的视线，但在一个非常窄的红移间隔（例如，$Δz \sim 0.05$或$Δz \sim 0.05(1+z)$），平均观测到的色散测量的平均值不会遇到这样的问题，因此可以用作宇宙探测器。我们表明，在乐观的情况下（例如，在每个$Δz$中测量了数十个FRB，最远的FRB位于红移$\geq 3$ ;宿主星系和FRB源对检测到的色散测量贡献很小），并且具有所有的不确定性（即IGM的不均匀性、宿主星系的贡献和不确定性以及$f_{\rm IGM}$的演化和误差），FRB可以帮助限制暗能量的状态方程。
2014-05-22 astro-ph.CO
Constraining the Fast Radio Burst (FRB) properties using the joint distributions of dispersion measure and fluence of the events detected at Parkes, ASKAP, CHIME and UTMOST
Parkes，ASKAP，CHIME和UTMOST望远镜都探测到了FRB，每个望远镜都工作在不同的频率，并且具有不同的探测标准。使用模拟，我们结合了所有四个望远镜的约束，以确定FRB源人口的模型参数$(α, \E33)$的允许范围。这里，$α$是频谱指数，$\E33$是FRB静止帧中的跨$2128 - 2848\; {\rm MHz}$频带的以$10^{33} \, {\rm J}$为单位的平均FRB能量。我们已经考虑了几种不同的FRB能量分布，也不同的情况下的散射脉冲展宽，事件率密度的变化与$z$和主机色散措施。我们发现，在所有情况下，共同的允许区域包括范围$-3.9\leqα\leq-1.3$和$0.42\leq\E33\leq1$。在所有情况下，大值$α> 4$和$\E33 >60$被排除。考虑到允许的$(α, \E33)$参数范围，我们预测CHIME不太可能检测到银河系外色散测量$(DM_{Ex})$超过$3700\,{\rm pc\,cm}^{-3}$的FRB。在CHIME预期的大FRB样本中，一个大得多的$DM_{Ex}$将证伪本分析的假设。我们的分析预计将产生更严格的参数约束的出现更多的FRB数据。
2021-01-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Probing the baryon mass fraction in IGM and its redshift evolution with fast radio bursts using Bayesian inference method
利用红移范围$f_\mathrm{IGM}$内的18个定域FRB研究了星系际介质中重子质量分数。我们构造了一个五参数的贝叶斯推断模型，适当地考虑了IGM和宿主星系色散测度的概率分布。为了检验可能的红移演化，我们将$f_\mathrm{IGM}$参数化为红移的温和演化函数$f_\mathrm{IGM}=f_\mathrm{IGM,0}[1+αz/(1+z)]$。通过同时约束5个参数，得到了主星系DM的中值为$\exp(μ)=72.49^{+33.31}_{-25.62}~{\rm pc ~ cm ^ {-3}}$的$f_\mathrm{IGM,0} = 0.92^{+0.06}_{-0.12}$和$α= 0.49^{+0.59}_{-0.47}$。通过固定两个可以与其他观测值独立约束的参数，我们得到了三参数拟合中的$α=0.11^{+0.24}_{-0.27}$，它在$1σ$不确定度范围内与零一致。蒙特卡罗模拟表明，即使300个FRB也不足以同时严格约束五个参数。这主要是由参数之间的相关性造成的。只有当两个参数固定时，才需要100个FRB来实现对其余参数的无偏约束。
2023-02-21 astro-ph.CO
Cosmological-model independent limits on photon mass from FRB and SNe data
本文结合快速射电暴色散量与Ia型超新星光度距离，采用宇宙学模型无关方法，利用68个FRB和1048个SNe数据限制光子静质量，发现其与星际介质重子比例呈反相关，为光子质量提供了更新约束。
2025-04-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Search for the correlations between host properties and ${\rm DM_{host}}$ of fast radio bursts: constraints on the baryon mass fraction in IGM
快速射电暴（FRB）作为天体物理和宇宙学研究的探针，需要对银河系（${\rm DM_{MW}}$）和宿主星系（${\rm DM_{host}}$）的色散测度进行适当的模拟。${\rm DM_{MW}}$可以用银河系电子模型（如NE 2001模型和YMW 16模型）进行估算。然而，${\rm DM_{host}}$是很难建模，由于有限的信息的本地环境的FRB。本文利用17个定位良好的FRB，寻找${\rm DM_{host}}$与宿主星系红移、恒星质量、恒星形成率、星系年龄、FRB位置距银河系中心的偏移量和半光半径等性质之间可能存在的相关性。我们没有发现${\rm DM_{host}}$和任何主机属性之间的强相关性。假设${\rm DM_{host}}$对所有宿主星系都是常数，我们将今天星系际介质中重子质量的分数限定为$f_{\rm IGM,0}=0.78_{-0.19}^{+0.15}$。然而，如果我们将${\rm DM_{host}}$建模为对数正态分布，则会获得更大的值$f_{\rm IGM,0}=0.83_{-0.17}^{+0.12}$。基于有限的FRB数目，没有发现$f_{\rm IGM}$红移演化的有力证据。
2022-03-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
The dispersion measure and scattering of FRBs: Contributions from the intergalactic medium, foreground halos, and hosts
利用宇宙学流体动力学模拟方法研究了FRB的色散测度和星系间介质（IGM）、前景晕和宿主晕对FRB的散射。我们发现，由前景晕引起的DM的中位数是由IGM引起的DM的30%左右，但具有更大的方差。由宿主诱导的DM偏离对数正态分布，但在具有中值$\sim 100 \ {\rm{pc\, cm^{-3}}}$的$1-3000 \ {\rm{pc\, cm^{-3}}}$范围内呈现扩展分布。然后，我们产生模拟FRB源，假设在$z\sim 0-0.82$范围内均匀分布，考虑IGM，前景和宿主晕对FRB信号的传播效果。模拟源的DM分布与观测结果吻合较好。拟合的模拟源的DM-红移关系可以提供观测事件红移的粗略估计，误差为$δz \lesssim 0.15$。假设Kolmogorov湍流模型的内、外尺度分别为1000 km/1 AU和0.2-10 pc，模拟源在DM散射时间（$τ$）空间的分布也能与观测相匹配。最后，我们估计了这些介质在我们的模型中对DM和$τ$的相对重要性。IGM和宿主晕是河外DM $\rm{DM_{exg}}$的主要和次要来源。同时，随着$\rm{DM_{exg}}$的增加，来自前景光晕的贡献增加。主晕和前景晕可能是最重要的散射介质。从统计学上讲，后者可能主导$\rm{DM_{exg}} \gtrsim 200 \ {\rm{pc\, cm^{-3}}}$事件的分散。
2020-11-17 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The Dispersion of Fast Radio Bursts from a Structured Intergalactic Medium at Redshifts z < 1.5
我们分析的自由电子产生大的色散措施，DM $\approx 300-1600$（单位厘米$^{-3}$ pc），观察到的快速射电暴（FRB）的来源。单个星系通常会从其盘、盘晕界面和环星系介质中的电离气体中产生DM $\sim 25-60$ cm $^{-3}$ pc。对于红移为$z$的FRB源，包含宇宙重子部分$f_{\rm IGM}$的均匀IGM将产生DM $= (935~{\rm cm}^{-3}~{\rm pc}) f_{\rm IGM} \, h_{70}^{-1} I(z)$，其中$I(z) = (2/3 Ω_m)[ \{ Ω_m(1+z)^3 + Ω_Λ \}^{1/2} - 1 ]$。结构IGM的光电离的Ly-alpha吸收剂在宇宙网络中产生类似的色散，建模从观测到的分布，$f_b(N,z)$，H I（Lya-forest）吸收剂的柱密度和红移电离校正和宇宙学模拟的标度关系。将DM（$z$）的解析公式应用于FRB色散的观测表明，对于含有重要重子分数$f_{\rm IGM} = 0.6\pm0.1$的IGM，$z_{\rm FRB} \approx 0.2-1.5$。未来调查的统计分布，DM（$z)$，FRB确定与特定的星系和红移，可以用来校准IGM重子分数和分布的Ly-alpha吸收剂。DM在$\pm10$ cm $^{-3}$ pc水平上的波动将由宇宙网中的细丝和空…
2017-12-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detecting Helium Reionization with Fast Radio Bursts
快速射电暴（FRB）探测宇宙中沿传播路径的电子密度，使得高红移FRB对氦再电离时期敏感。我们分析的信号噪声与检测的幅度的再电离，它的红移，为未来FRB调查样本的各种情况下，评估调查的特点，包括总数，红移分布，峰值红移，红移深度，和数量以上的再电离红移，以及依赖于再电离红移。我们考虑到分散的色散措施，由于一个不均匀的星系际介质（IGM）和不确定性的FRB主机和环境的色散措施，以及宇宙学。对于未来的调查与500 FRB延伸到$z=5$，突然再电离，氦再电离的检测可以接近$5σ$水平和再电离红移被确定为$σ(z_r)\approx0.24$在一个乐观的情况下，或$2σ$和$σ(z_r)\approx0.34$考虑进一步的不确定性IGM分数演变和红移的不确定性。
2020-05-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
Revealing the cosmic reionisation history with fast radio bursts in the era of Square Kilometre Array
揭示宇宙再电离的历史处于河外天文学的前沿。宇宙微波背景（CMB）极化的功率谱可以用来约束再电离历史。在这里，我们提出了一个不依赖于CMB的方法，使用快速射电暴（FRB）直接测量星系际介质（IGM）的电离分数作为红移的函数。FRB是新的天文瞬变与毫秒的时间尺度。它们的分散测量（DM $_{\rm IGM}$）是IGM中电离物质量的指标。由于微分DM $_{\rm IGM}$对红移是成比例的电离分数，我们的方法使我们能够直接测量的再电离的历史，而无需任何假设其功能的形状。作为概念的证明，我们构建了模拟非重复FRB源与平方公里阵列检测，假设三个不同的再电离历史与汤姆逊散射的光学深度相同。我们考虑了三种情况下的红移测量：（A）光谱红移的所有模拟数据，（B）光谱红移的10%的模拟数据，和（C）红移估计的FRB之间的经验关系的时间-积分亮度和休息帧固有的持续时间。在所有情况下，再电离的历史是一致的重建模拟FRB数据使用我们的方法。我们的研究结果表明，未来的FRB约束再电离的历史的能力。
2021-02-05 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing the Intergalactic Medium with Fast Radio Bursts
最近发现的可能起源于河外的快速射电暴（FRB）有可能成为探测星系际介质（IGM）的有力工具。我们指出一些这样的潜在应用。给出了色散测度和转动测度随红移的表达式，并讨论了它们对HeII再电离和IGM磁场的敏感性。最后，我们计算了微透镜效应从一个孤立的，银河系外的恒星质量的紧凑的物体上的FRB光谱。两个透镜图像之间的时间延迟将引起相长干涉和相消干涉，在FRB的光谱上留下特定的印记。由于全天速率高，预计FRB的大统计样本将使这些应用可行。
2015-12-28 astro-ph.CO astro-ph.HE
Estimates of Fast Radio Burst Dispersion Measures from Cosmological Simulations
本文计算了星系际介质对快速射电暴（FRB）色散测度的贡献。我们使用MareNostrum Instituto de Ciencias del Espacio（MICE）Onion Universe模拟（Fosalba et al. 2008）来跟踪暗物质粒子密度在大范围红移上的演化。我们将暗物质粒子数密度转换为相应的自由电子密度，然后将其积分，以找到作为红移函数的DM。这种方法得到的星系际DM为$\rm DM_{\rm IGM}(z = 1) = 800^{+7000}_{-170}$ pc cm $^{-3}$，大的误差代表IGM中的结构。我们对当前观测到的FRB的红移进行了限制。我们还使用我们的结果来估计第一个中继器FRB 121102的宿主星系对DM的贡献，并表明最可能的宿主星系DM贡献$\rm DM_{\rm host} \approx 310$ pc cm $^{-3}$与使用宿主星系光谱中的巴耳末发射线$\rm DM_{\rm Balmer} = 324$ pc cm $^{-3}$（Tendulkar et al. 2017）的估计一致。我们还比较了我们对FRB 180924（Bannister et al. 2019）和FRB 190523（Ravi et al. 2019）观测的宿主星系对DM贡献的预测，这两个星系都被定位到宿主星系。
2019-09-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
Finding the missing baryons in the intergalactic medium with localized fast radio bursts
重子失踪问题是天文学中尚未解决的主要问题之一。快速射电暴（FRB）是一种明亮的毫秒级脉冲，起源不明。FRB的色散度量被定义为沿视线方向的电子柱密度，并考虑到每个电离重子。在这里，我们使用22个定域FRB测量宇宙的重子含量。不同于以往的作品，固定的FRB宿主星系的色散措施的值，忽略了星系际介质（IGM）的不均匀性，我们使用的色散措施的概率分布贡献的宿主星系和IGM从国家的最先进的IllustrisTNG模拟。我们导出了$Ω_b=0.0490^{+0.0036}_{-0.0033}$（1 $σ$）的宇宙重子密度，精度为7.0%.这个数值与其他测量结果非常一致，例如宇宙微波背景和大爆炸核合成。我们的工作支持重子并没有消失，而是存在于IGM中。
2022-11-08 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Fast Radio Burst Cosmology: Hubble Tension and Dark Energy
School of Astronomy and Space Science, Nanjing University（南京大学天文与空间科学学院）；Key Laboratory of Modern Astronomy and Astrophysics (Nanjing University), Ministry of Education（南京大学现代天文与天体物理教育部重点实验室）；Department of Astronomy, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文系）
本文综述快速射电暴作为宇宙学探针，利用色散-红移关系测量哈勃常数和约束暗能量，并讨论系统误差与未来前景。
2026-06-23 astro-ph.CO astro-ph.HE
Modelling DSA, FAST and CRAFT surveys in a z-DM analysis and constraining a minimum FRB energy
International Centre for Radio Astronomy Research, Curtin University（国际射电天文研究中心，科廷大学）；Department of Astronomy and Astrophysics, University of California, Santa Cruz（天文学与天体物理学系，加州大学圣克鲁兹分校）；Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA) and Department of Physics and Astronomy, Northwestern University（天体物理跨学科探索与研究中心（CIERA）及物理与天文学系，西北大学）；Centre for Astrophysics and Supercomputing, Swinburne University of Technology（天体物理学与超级计算中心，斯威本科技大学）；School of Mathematical and Physical Sciences, Macquarie University（数学与物理科学学院，麦考瑞大学）
本文通过结合DSA和FAST数据，利用MCMC方法分析FRB起源和宇宙学参数，得出最小FRB能量约束，并预测FAST和DSA在高红移下的探测率。
2026-05-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Fast Radio Bursts: An Extragalactic Enigma
我们总结了我们的理解毫秒射电爆发从河外人口的来源。FRB以惊人的速度发生，每天在整个天空中有数千个，其辐射源的能量密度比银河系的恒星大100亿倍。我们调查FRB现象学，源模型和宿主星系，相干辐射模型，等离子体传播效应在爆发检测中的作用。FRB领域肯定是令人兴奋的：新的望远镜将把样本从目前的~80个独特的爆发源（以及一些安全的局部化和红移）扩展到数千个，爆发局部化使宿主星系的红移直接从干涉测量中出现。* FRB现在被认为是一种河外现象。* 只有少数几个来源是已知的重复。尽管未能重新检测到其他FRB，但它们与所有中继器并不矛盾。* FRB源可能是新的、外来的物体，也可能是极端情况下的已知类型。从外星飞船到宇宙弦，存在着许多有创造性的模型，但那些关于致密物体和超大质量黑洞的模型获得了最多的关注。快速旋转的磁星是对FRB 121102以及与之相关的持续源的一个有希望的解释，但不排除它或其他FRB的替代源模型。* FRB是环源环境、IGM中“缺失重子”和暗物质的强有力示踪剂。* 宿主星系和IGM对传播效应的相对贡献尚未被解开，因此色散测量距离具有很大的不确定性。
2019-08-22 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining Primordial Black Holes using Fast Radio Burst Gravitational-Lens Interferometry with CHIME/FRB
快速射电暴（FRB）是引力透镜研究的前沿，由于其亮度，河外性质，以及其发射的紧凑，相干特性。在一个同伴的工作[Kader，梁+2022]，我们使用一种新的干涉方法来搜索引力透镜FRB在时域中使用CHIME/FRB检测到的突发。在那里，我们以1.25 ns的时间分辨率对电场数据进行去通道化和自相关。这使得搜索FRB的发射相干偏转的引力透镜周围的前景紧凑的对象，如原始黑洞（PBH）。在这里，我们使用我们的非检测透镜FRB放置新的限制PBH丰度以外的本地组。我们使用了一种新的双屏幕模型，考虑到退相干散射屏幕在我们的约束。我们的约束是受一个单一的天体物理模型参数-FRB源和散射屏幕之间的有效距离，我们采用1秒差距的基准距离。我们发现相干FRB透镜效应是探测太阳质量以下致密天体的一种灵敏的方法。在观测到$172$爆发中没有透镜，从$114$独立的视线通过宇宙网，我们约束的致密物体，如PBH的暗物质的分数是$f \lesssim 0.8$，如果它们的质量是$\sim 10^{-3} M_{\odot}$。
2022-04-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
Fast Radio Burst/Gamma-Ray Burst Cosmography
最近，理论和观测证据都表明，一小部分快速射电暴（FRB）可能与伽马射线暴（GRB）有关。如果这种FRB/GRB关联系统在未来被普遍探测到，那么FRB的色散测度（DM）和GRB的红移相结合，将使这些系统成为进行宇宙学研究的一个可行的工具。我们量化的不确定性在推导红移依赖的DM_{IGM}作为一个函数的z，并测试如何以及暗能量模型可以约束与蒙特卡罗模拟。我们发现，在十年左右的时间里，可能会发现几十个FRB/GRB系统，人们可能会达到合理的约束wCDM模型。当与超新星Ia数据相结合时，由于在相对高的红移下探测FRB/GRB系统的前景，可能会实现对暗能量状态方程的前所未有的约束。平均值< DM_{IGM}（z）>和光度距离（D_{L}（z））之间的比率对暗能量模型不敏感。这给出了应用SN Ia数据来校准< DM_{IGM}（z）>的前景，使用相对小的FRB/GRB系统样本，允许对作为红移函数的重子不均匀性分布进行可靠的约束。如果FRB的红移可以用其他方法测量，本文提出的方法也可以应用。一些注意事项，把这种方法付诸实践进行了讨论。
2014-05-08 astro-ph.CO
Forecasting constraints on the baryon mass fraction in the IGM from fast radio bursts and type Ia supernovae
本文利用快速射电暴和Ia型超新星数据，研究不同红移分布模型及DM涨落对约束星际介质重子质量分数和宿主星系贡献的影响，发现各模型结果在2σ内一致，并强调DM涨落对提高测量精度的关键作用。
2024-02-26 astro-ph.CO
A Correlation Between FRB Dispersion Measure and Foreground Large-Scale Structure
本文利用61个已定位FRB研究前景宇宙网对色散量的影响，发现星系数密度与河外DM显著正相关，并通过叠加分析和暗晕排除法估计星系际介质重子比例至少为0.69。
2025-06-04 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The impact of FRB dispersion measure probability distribution functions on cosmographic estimates
Observatório Nacional（国家天文台）；Departamento de Física, Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro（里约联邦大学物理系）
利用106个快速射电暴的宇宙学方法，研究IGM色散测量概率分布函数对哈勃常数、减速参数和急动参数估计的影响，发现约束对分布形式和参数先验敏感。
2026-06-19 astro-ph.CO
Probing the Cosmic Baryon Distribution and the Impact of Active Galactic Nuclei Feedback with Fast Radio Bursts in CROCODILE Simulation
The University of Osaka（大阪大学）；The University of Tokyo（东京大学）；University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）；Zhejiang University（浙江大学）；Seoul National University（首尔大学）
利用快速射电暴探测宇宙质子分布，研究AGN反馈对气体密度和色散测量的影响，确定z=1时的稀疏质子质量分数。
2026-03-06 astro-ph.CO astro-ph.HE
Reconstruction of Baryon Fraction in Intergalactic Medium through Dispersion Measurements of Fast Radio Bursts
快速射电暴（FRB）探测星系际介质（IGM）中自由电子沿传播路径的总柱密度，其色散测度依赖于IGM中的重子质量分数，即，$f_{\rm IGM}$。在这封信中，我们调查了大规模的DM的聚类信息，研究$f_{\rm IGM}$的演变。当结合普朗克2018年的测量结果时，我们可以对$f_{\rm IGM}(z)$从大约$10^4$ FRB的演化给出严格的约束，其中$30(1+z)~ \rm pc/cm^3$的固有DM散射跨越80%的天空和红移范围$z=0-3$。首先，我们考虑了$f_{\rm IGM}(z)$的泰勒展开到二阶，发现平均相对标准偏差$σ(f_{\rm IGM})\equiv\left\langle σ[f_{\rm IGM}(z)] /f_{\rm IGM}(z) \right\rangle$约为7.2%。为了减轻对基准模型的依赖，本文还采用了一种非参数的方法--局部主成分分析。我们得到了一致的，但较弱的约束的演变$f_{\rm IGM}(z)$，即平均相对标准偏差$σ(f_{\rm IGM})$为24.2%。随着即将进行的调查，这可能是一个补充的方法来研究IGM中的重子质量分数。
2021-04-19 astro-ph.CO
FLIMFLAM DR1: The First Constraints on the Cosmic Baryon Distribution from 8 FRB sightlines
本研究基于8条FRB视线方向的FLIMFLAM光谱巡天，利用贝叶斯方法首次推断出宇宙重子在IGM和CGM间的分配比例，并首次系统分离了FRB宿主色散量。
2025-04-29 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fast Radio Bursts as Standard Candles for Cosmology
本文提出利用不含色散量（DM）的紧密经验关系将 Ib 型快速射电暴（FRB）校准为标准烛光，以规避 DM 不确定性对 FRB 宇宙学的困扰，并验证了高红移 Ib 型 FRB 约束宇宙学模型的可行性。
2024-11-15 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
A new limit on intergalactic magnetic fields on sub-kpc scales from fast radio bursts
本研究利用CHIME目录中FRB的散射时标，推导出星系际介质在亚千秒差距尺度上的磁场上限（$B < 10-30$ nG），并提出了一种约束IGM小尺度磁场的新技术。
2023-03-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining the Hubble constant with scattering in host galaxies of fast radio bursts
本研究提出利用FRB脉冲在宿主星系等离子体中的时间散射推导DM，从而更准确地分离IGM贡献并限制哈勃常数，将系统误差降低9.1%，为解决哈勃张力提供了新途径。
2024-11-04 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Revisiting constraints on the photon rest mass with cosmological fast radio bursts
本研究利用23个已定位快速射电暴的色散量-红移数据，结合多宇宙学观测数据与IllustrisTNG模拟，更精准地约束了光子静质量上限，同时合理估算了星系际介质重子占比，为相关研究提供了更可靠的观测限制。
2023-08-29 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining the dispersion measure redshift relation with simulation-based inference
本文首次利用基于仿真的推断，通过模拟大尺度结构和宿主星系贡献来约束FRB色散量-红移关系，成功恢复与Planck一致的幅度，并提供了可扩展的模块化模拟流程。
2025-07-23 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining violations of the Weak Equivalence Principle Using CHIME FRBs
爱因斯坦的广义相对论（GR）是现代天文学和天体物理学的基础。检验广义相对论基本假设的有效性是很重要的。在这项工作中，我们测试了一个可能违反弱等效原则（WEP），即，如果光子的速度在不同频率处略有不同，则可能存在由引力场的作用引起的不同频率的光子之间的时滞。我们使用快速无线电爆发（FRB），这是在无线电频率范围内检测到的毫秒级时间尺度的天文瞬变。在宇宙学距离上，FRB的累积时间延迟可以由FRB源和观测者之间的等离子体以及信号路径上的引力场引起。我们使用后牛顿形式主义（PPN）参数$Δγ$分离由于色散和引力场引起的延迟，该参数通过单位测试质量定义了由于重力引起的空间曲率。我们没有检测到任何时间延迟FRB，但得到严格的限制上的上限$Δγ$。对于具有$z = 1.83 \pm 0.28$和$ν_{obs}$ = $676.5\,{\rm MHz}$的FRB 20181117 C，分别在log（$Δγ$）= $-21.58 ^{+0.10}_{-0.12}$和log（$Δγ$ / $r_{\rm E}$）= $-21.75 ^{+0.10}_{-0.14}$处获得最佳可能约束，其中$r_{\rm E}$是相同FRB信号的两个光子的能量比。这个约束比之前用FRB得到的约束好一个数量级，比用其他宇宙学来源得到的任何约束都要严格五个数量级。
2021-11-22 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Future Cosmological Constraints from Fast Radio Bursts
我们考虑可能的观测快速射电暴（FRB）与计划未来的射电望远镜，并调查如何以及这些信号的色散和红移可能约束宇宙学参数。我们构建模拟目录的FRB色散测量（DM）的数据，并采用马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）分析，我们预测和比较现有的限制，在平坦的$Λ$ CDM模型，以及一些流行的扩展，包括暗能量状态方程和曲率参数。我们发现，由星系际介质（IGM）中的不均匀性引起的DM观测的散射对FRB作为宇宙探测器的实用性提出了很大的挑战。只有在最乐观的情况下，具有大量事件和低IGM方差，FRB才有助于改善电流约束。特别地，当FRB与CMB+BAO+SNe+ $H_0$数据组合时，我们发现最大的改进来自于$Ω_{\mathrm b}h^2$约束。此外，我们发现暗能量状态方程的约束较差，而曲率参数$Ω_k$的约束，显示出一些改进时，结合电流约束。当FRB与来自21厘米强度映射（IM）的未来BAO数据相结合时，我们发现单独来自BAO的约束几乎没有改善。然而，FRB的包含引入了附加的参数约束$Ω_{\mathrm b}h^2$，其被证明与现有约束相当。这表明，FRB提供了有价值的信息的宇宙学重子密度在中等红移宇宙，独立于高红移CMB数据。
2018-02-20 astro-ph.CO
Constraints on Axion-Photon Mixing from Fast Radio Burst Dispersion Measures
Vellore Institute of Technology（维洛尔理工学院）
通过分析快速射电暴的色散测量，限制了轴子-光子混合的参数，探讨了高磁场中子星作为FRB起源的可能性。
2026-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
I can see your halo: Constraining the Milky Way halo DM with FRB population studies
International Centre for Radio Astronomy Research, Curtin University（国际射电天文中心，科廷大学）；Department of Astronomy and Astrophysics, University of California, Santa Cruz（天体物理学系，加州大学圣克鲁兹分校）；Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory（天文研究所，爱丁堡大学，皇家天文台）
通过分析98个高纬度FRBs及32个红移数据，研究限制银河系晕的色散测量，发现DM_MW_halo=68±27pc/cm³，表明需更多数据以提高精度。
2026-01-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining the Minimum Mass of High-Redshift Galaxies and Their Contribution to the Ionization State of the IGM
我们用星暴活动的分层星系形成模型模拟了最新的HST WFPC 3/IR观测，观测到的星系超过100个，红移z=7-8。我们的模型提供了一个给定质量的每个暗物质晕的紫外光光度分布和一个自然的解释晕托管星系的分数。观测到的光度函数与每个星系的最小晕质量10^{9.4+0.3-0.9} Msun最吻合，对应的维里温度为10^{4.9+0.2-0.7} K。外推到微弱的、未被探测到的星系，电离辐射的总产生率关键取决于这个最小质量。JWST的未来测量应该确定整个星系群是否可以轻松地解释保持星系际介质电离所需的紫外线背景。
2010-10-11 astro-ph.CO
FRB 121102 Casts New Light on the Photon Mass
一旦知道了快速射电暴的红移，光子质量$m_γ$原则上可以通过测量快速射电暴的色散测度（DM）来约束。重复FRB 121102的DM是$< 1$已知的，一个宿主星系现在已经以高置信度被识别出来，它的红移$z$现在已经以高精度被确定：$z = 0.19273(8)$。考虑到星系际介质和银河系等离子体对DM的贡献，我们利用FRB 121102的数据导出了约束$m_γ\lesssim 2.2 \times 10^{-14}$ eV c $^{-2}$（$3.9 \times 10^{-50}$ kg）。由于等离子体和光子质量对DM的贡献具有不同的红移依赖性，因此原则上可以通过测量更多的FRB红移来区分它们，从而提高对$m_γ$的灵敏度。
2017-03-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Prospects of FRBs and Large Scale 21 cm Power Spectra in Constraining the Epoch of Reionization
本研究探讨了高红移FRB色散量与大尺度21cm功率谱的联合应用，通过SCRIPT模型分析表明，两者结合能显著提升对再电离纪元参数和宇宙热历史的约束精度。
2024-08-11 astro-ph.CO
FRB cosmology with the RM-PRS Luminosity Correlation
Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University（北京师范大学前沿天文与天体物理研究所）；School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；South-Western Institute for Astronomy Research, Yunnan University（云南大学西南天文研究所）；Purple Mountain Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院紫金山天文台）
本文提出利用RM-PRS光度相关性校准FRBs，通过联合分析提升哈勃常数测量精度，减少宇宙学参数退化问题。
2025-11-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining Primordial Black Hole Dark Matter with CHIME Fast Radio Bursts
快速射电暴（FBR）的强透镜效应被认为是研究原初黑洞（PBH）暗物质的一个较好的方法。最近，加拿大氢强度测绘实验（CHIME）公布了536个FRB的第一个目录，其中62个来自重复源。根据这些新数据，我们重新审视了通过FRB限制PBH丰度的前景。扩展以前的预测，我们计算PBH的暗物质约束使用的内在突发宽度和校准的通量比阈值每FRB。此外，我们还考虑了FRB色散测度与源红移之间关系的不确定性。我们概述了一种算法来检测透镜FRB和一种方法来模拟其在真实数据上的性能，并为每个事件设置一个通量比阈值，我们用它来推断现实的预测。然后，我们尝试使用公开的CHIME数据提取一个初步的约束。不幸的是，仪器噪声和提供的~1 ms的时间分辨率的公共数据阻碍了这一努力。我们确定了一个候选事件，其中一个双爆发可以解释通过强透镜的10太阳质量的PBH，这将需要在更高的时间分辨率进行后续研究，以确认或丢弃。我们表明，与第一个目录的大小的几倍-采样在完整的仪器时间分辨率，以便候选人可以有效地审查- CHIME将能够找到强有力的证据或强大地排除质量超过10个太阳质量的PBH作为暗物质。最后，我们证明了堆叠重复FRB可以改善约束，特别是对于较低的质量。
2022-05-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraining the Epoch of Reionization With Highly Dispersed Fast Radio Bursts
星系际介质（IGM）中的氢被电离的时期，被称为再电离时期（EoR）仍然知之甚少。EoR的时间和持续时间预计将由基本的天体物理学决定。此外，大多数再电离模型预测的密度和电离场之间的相关性。在这里，我们考虑使用高红移快速射电暴（FRB）的平均色散测度（DM）作为一个潜在的天体物理和EoR形态的探针。要做到这一点，我们预测观测的情况下，通过建立模拟数据集的红移之间的非重复FRB $8\leq z \leq 10$。假设所有的FRB都有伴随的光谱红移测量。我们发现，在上述窄红移范围内，100个高红移FRB的样品可以在$68\%$可信度下排除不相关再电离，而较大的样品，$\geq 10^4$ FRB，可以在$95\%$可信度下排除不相关再电离。我们还发现100个高红移FRB可以排除宇宙在$z = 10$完全中性的情况，具有$68\%$可信度。此外，对于$\geq 10^5$ FRB，我们可以将再电离的持续时间$Δz$（平均电离分数0.25至0.75之间的持续时间）限制为$Δz = 2.0^{+0.5}_{-0.4}$，并将再电离的中点限制为$95\%$可信度下的$z = 7.8^{+0.4}_{-0.2}$。
2021-03-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Simba Simulation: The Effect of Feedback Physics on Matter Distribution in the Cosmic Web
Center for Data-Driven Discovery, Kavli IPMU (WPI), UTIAS, The University of Tokyo（东京大学数据驱动发现中心，理化学研究所 Kavli 宇宙物理学与数学研究所（WPI），UTIAS）；Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe, The University of Tokyo（东京大学 Kavli 宇宙物理学与数学研究所）；ENS Paris-Saclay, Paris-Saclay University（巴黎萨克雷高等师范学校，巴黎萨克雷大学）；Institute for Computational Cosmology, Department of Physics, Durham University（杜伦大学物理学院计算宇宙学研究所）；Institute for Astronomy, University of Edinburgh（爱丁堡大学天体物理研究所）；Department of Physics and Astronomy, University of the Western Cape（西开普大学物理与天文学系）
研究通过Simba模拟探讨反馈物理对大尺度宇宙结构中物质分布的影响，发现不同反馈模型对IGM气体分布影响有限，但喷射反馈显著增强丝状和结点结构外围的 diffuse IGM。
2026-04-29 astro-ph.CO
Constraining Baryonic Feedback Effects on the Matter Power Spectrum with Fast Radio Bursts
本研究提出利用快速射电暴（FRBs）作为新探针，约束重子反馈对物质功率谱的影响，以增强弱透镜测量$S_{8}$，并规划了未来FRB观测的准备步骤。
2025-03-27 astro-ph.CO
Extracting host galaxy dispersion measure and constraining cosmological parameters using fast radio burst data
快速射电暴（FRB）的过度色散测量（DM）和高银河纬度暗示了这些神秘瞬变的宇宙学起源。利用测量的DM和红移$_{\rm HG}$来研究宇宙学的方法已经被提出，但是为了应用这些方法，需要假设宿主星系（DM $_{\rm HG}$）有一定量的DM贡献。我们引入了一个斜率参数$β(z) \equiv d \ln \left< {\rm DM}_{\rm E} \right> / d \ln z$（其中DM $_{\rm E}$是观测到的DM减去银河系的贡献），它可以直接测量时，FRB的样本$z$测量。我们发现，$\left< {\rm DM_{HG}}\right>$可以大致推断出从$β$和平均值，$\overline{\rm \left<DM_{\rm E}\right>}$和$\bar z$，样品。通过Monte Carlo模拟，我们表明，本地宿主星系DM，$\left<\rm{DM_{HG,loc}}\right>$的平均值，以及其他宇宙学参数（质量密度$Ω_m$的$Λ$ CDM模型，和IGM部分的重子能量密度$Ω_b f_{\rm IGM}$）可以独立测量通过MCMC拟合的数据。
2016-10-01 astro-ph.CO astro-ph.HE
From Cosmic Web to Supernova Remnants: Modeling FRB DM to Trace Baryons across Multiple Scales
Osaka University（大阪大学）
利用宇宙学模拟、星系放大模拟和超新星遗迹模拟，研究快速射电暴色散测量从宇宙网到源区尺度的贡献，揭示重子分布及多成分信号特性。
2026-06-05 astro-ph.CO
Searching for the sources of excess extragalactic dispersion of FRBs
FLIMFLAM调查正在收集快速射电暴（FRB）视线附近的场星系的光谱数据，以限制描述宇宙中物质分布的关键参数。在这项工作中，我们利用调查数据来确定额外的河外色散测量（DM）的来源，与四个FRB的Macquart关系估计相比：FRB 20190714 A，FRB 20200430 A，FRB 20200906 A和FRB 20210117 A。通过模拟前景星系晕和星系群周围的气体分布，我们估计了$\rm DM_{halos}$，它们对FRB色散测量的贡献。FRB 20190714 A的视线显示出明显过量的前景晕，其贡献了大约2/3的观测到的过量DM的$^{rd}$，因此暗示了重子密集的视线。FRB 20200906 A显示出一个较小但不可忽略的前景晕贡献，需要进一步分析IGM以确定其DM的真正宇宙贡献。RB 20200430 A和FRB 20210117 A的前景贡献可以忽略不计，这意味着一个大的宿主星系过剩和/或祖环境过剩。
2023-03-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Generalized Distributions of Host Dispersion Measures in the Fast Radio Burst Cosmology
Beijing Institute of Technology（北京理工大学）；Henan Academy of Sciences（河南省科学院）
本文通过分析125个局部化快速射电暴，发现放宽对参数F的先验限制可使H0与Planck和SH0ES结果一致，并证明通用化的宿主分散度分布能更有效地解决Hubble张力。
2026-05-01 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Constraining the Cosmic Baryon Distribution with Fast Radio Burst Foreground Mapping
快速射电暴（FRB）的色散测度（DM）对沿视线方向的积分电子密度进行了编码，在河外FRB的情况下，积分电子密度主要由星系际介质（IGM）的贡献决定。在本文中，我们表明，将宽视场光谱星系调查数据的前景本地化FRB可以显着提高扩散宇宙重子的分区的约束。使用模拟DM和现实的光锥星系目录来自千年的模拟，我们定义的光谱调查，可以进行4米和8米级宽视场光谱设施。在这些模拟调查，我们进行贝叶斯密度重建，以估计前景物质密度场。在与“真正的”物质密度场相比，我们表明，这些可以帮助减少不确定性的前景结构相比，宇宙方差的$\sim 2-3\times$。我们计算了Fisher矩阵，预测$N=30\: (96)$定域FRB应该能够将弥散宇宙重子分数限制在$\sim 10\%\: (\sim 5\%) $之内，并将控制星系环星系晕的大小和重子分数的参数限制在$\sim 20-25\%\: (\sim 8-12\%)$之内.从Fisher分析，我们表明，前景数据增加了本地化FRB对我们感兴趣的参数的灵敏度由$\sim 25\times$。我们简要介绍FLIMFLAM，一个正在进行的星系红移调查，旨在获得前景数据的$\sim 30$本地FRB领域。
2022-01-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining long-lived dark sector particles with CMB and Lyman-$α$
Université Libre de Bruxelles（布鲁塞尔自由大学）；Vrije Universiteit Brussel（布鲁塞尔自由大学）
通过CMB和Lyman-α数据约束长寿命暗物质粒子的参数空间，探索其对宇宙热历史的影响。
2026-02-10 astro-ph.CO hep-ph
Fast Radio Bursts and cosmological tests
我们认为未来的宇宙学测试的基础上观测的快速射电暴（FRB）。我们使用Illustris模拟来真实地估计由星系际介质（IGM）中电离气体的不均匀分布引起的FRB色散测度（DM）中的散射。我们发现DM中的~13%散射到z=1时的源，z=3时的~7%（一个西格玛）。DM的分布接近高斯分布。我们模拟FRB的样本，并研究其适用于简单的宇宙学测试。我们的计算表明，使用100个FRB的样本和固定的宇宙学模型，我们可以得到红移和电离气体的样本平均分数约1%的不确定度。在几个不同的历元中以约1%的精度找到电离部分需要约10000个具有已知红移的FRB。由于DM与电离分数、重子密度和哈勃常数的乘积成正比，因此不可能用FRB单独约束这些参数。在平坦的LCDM模型中，对宇宙学密度的约束是可能的，但精确度低得令人不感兴趣。将FRB与其他类型的数据一起使用可以改善约束，但FRB的作用并不重要。因此，电离气体的分布上的约束可能是最有前途的应用FRB允许“断层扫描”，如果源红移是已知的，而不是测量电子散射光学深度或S-Z y参数与CMB观测。
2018-12-31 astro-ph.CO
Constraining Quasar and IGM Properties Through Bubble Detection in Redshifted 21-cm Maps
z>7类星体的红外探测为直接探测再电离时期的IGM开辟了新的窗口。在本文中，我们从理论上考虑的可能性检测z=8类星体周围的电离泡使用有针对性的红移21厘米的观测与GMRT。电离泡的表观形状和大小，如远处观察者所见，取决于参数\dot{N}_{phs} /C，x_HI/C和τ_Q，其中\dot{N}_{phs}，τ_Q，x_HI和C分别是光子发射率，类星体的年龄，在这里，我们假设IGM是均匀的，并忽略其他因素，解析地估计了类星体电离泡的形状和大小。电离源的类星体，并以此为模板匹配过滤器气泡搜索与GMRT可见性数据。我们假定\dot{N}_{phs}是由红外光谱已知的，C是由理论上考虑的，这就给出了气泡的两个自由参数x_H_I和τ_Q。考虑到1,000小时的观察，我们发现有一个合理的大区域的参数空间，其中3σ检测是可能的。我们还发现，用这个观测值可以对x_H_I和τ_Q设置下限。更深入的跟踪观察可以对τ_Q和x_HI设置上限。C的值影响x_HI的估计，而τ_Q的估计不受影响.我们用半数值方法模拟了类星体电离泡的表观形状和大小，考虑了其他电离源的存在和IGM中的不均匀性.其他源的存在增加了类星体泡的大小，导致x_HI的低估。在类星体周围聚集的其他电离源会使气泡的形状产生严重的扭曲。然而，这不会严重影响大气泡中的参数估计。
2012-08-16 astro-ph.CO
Constraining Fundamental Constants with Fast Radio Bursts: Unveiling the Role of Energy Scale
本研究利用50个已定位快速射电暴的色散量与红移独立测量数据，在标准及动力学暗能量宇宙学模型下约束精细结构常数和质子电子质量比的不确定性，得到迄今最严格约束之一，凸显了能量标度的关键作用。
2024-07-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
