Modelling the large scale structure of the Universe as a function of cosmology and baryonic physics
我们提出并测试了一个框架，该框架模拟了宇宙中质量的三维分布，作为宇宙学和天体物理参数的函数。我们的方法结合了两种不同的技术：一个重新标度算法，修改宇宙学的引力只有N体模拟，和重子化算法，模仿的天体物理过程引起的重子，如恒星形成和AGN反馈的影响。我们展示了这种方法如何能够准确地再现重子的各种国家的最先进的流体动力学模拟（EAGLE，插图，插图-TNG，地平线-AGN，和OWLS，宇宙-OWLS和BAHAMAS）的物质功率谱的影响，从非常大到小，高度非线性尺度，k= 5小时/百万秒差距，从z=0到z=2的百分比水平。我们强调，由于算法的大量优化，我们可以获得这些预测的任意重子模型和宇宙学（包括大质量中微子和动态暗能量模型）几乎可以忽略不计的CPU成本。因此，这种方法对于宇宙学数据分析是足够有效的。有了这些工具在手，我们探索的非线性质量功率谱的宇宙学和天体物理参数之间的简并。我们的发现表明，在边缘化重子物理学之后，从弱引力透镜推断出的宇宙学约束应该适度退化。
2020-01-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Weak Lensing Minima and Peaks: Cosmological Constraints and the Impact of Baryons
我们提出了一种新的统计量来提取弱透镜数据中的宇宙学信息：透镜极小值。我们还研究了重子对峰值和最小计数的宇宙学约束的影响。利用\texttt{MassiveNuS}模拟，我们发现透镜极小值对非高斯宇宙学信息敏感，并且与透镜功率谱和峰值计数互补。对于LSST的调查，我们获得$95\%$可信区间的组合透镜的最小值和峰值，显着强于单独从功率谱，由$44\%$，$11\%$，和$63\%$的中微子质量总和$\sum m_ν$，物质密度$Ω_m$，波动幅度$A_s$，分别。我们利用流体力学模拟\texttt{BAHAMAS}和\texttt{Osato15}研究重子过程对透镜极小值和峰值的影响。我们发现，忽略重子效应将导致强（$\approx 4 σ$）的偏见，从峰值计数的推论，但可以忽略不计（$\approx 0.5 σ$）的最小计数，这表明透镜最小是一个潜在的更强大的工具对重子效应。最后，我们证明，在原则上可以减轻偏见，而不会显着降低宇宙学约束，当我们模型和边缘化重子效应。
2019-10-09 astro-ph.CO
The Impact of Baryons on Cosmological Inference from Weak Lensing Statistics
随着弱透镜测量变得越来越深，覆盖的区域越来越大，将可以获得小角尺度的信息，小角尺度可达弧分水平。为了提取这些额外的信息，精确的重子效应模型是必要的。在这项工作中，我们采用了重子修正模型，其中包括气体内的束缚和喷出的暗物质（DM）晕，一个中央星系，和重子引起的DM轮廓的变化。我们使用这个模型，将重子到一个大的套件DM-只有$N$体模拟，覆盖网格的$Ω_\mathrm{m}-σ_8$参数空间中的75个宇宙学。我们研究重子如何影响高斯和非高斯弱透镜统计和宇宙学参数推断从这些统计。我们的研究结果表明，边缘化的重子参数降低了$Ω_\mathrm{m}-σ_8$空间的约束相比，重子参数固定的$2-4$的一个因素。我们调查每个重子组件的贡献，这种退化，并发现，气体被喷射（从活动星系核反馈）的距离有最大的影响，由于其退化与宇宙学参数。这个参数的外部约束，无论是从其他数据集或从一个更好的理论理解AGN反馈，可以显着减轻重子的影响，在HSC的调查。
2021-04-09 astro-ph.CO
Baryonic effects on weak-lensing two-point statistics and its cosmological implications
我们发展了一个扩展的\textit{the Halo Model}，解析地描述了由于重子物理的物质功率谱的修正。我们将这些修正推广到弱透镜剪切角功率谱。在每个晕内，我们的重子模型解释了：1）一个中央星系，其主要恒星成分的性质来自丰度匹配技术; 2）一个流体静力平衡的热等离子体和3）绝热收缩的暗物质成分。这种分析方法使我们能够将我们的模型与仅暗物质的情况进行比较。我们的基本假设进行了测试对流体动力学模拟Martizzi等。我们的重子模型只有一个自由参数，即$M_{\rm crit}$，它是一个临界晕质量，它标志着活动星系核反馈效应变弱的富气晕和反馈主导晕之间的转变。我们探索整个宇宙学参数空间，使用角功率谱在三个红移箱作为观察，假设一个欧几里德调查。我们推导出相应的宇宙学参数的约束，以及忽略重子物理的影响可能引入的偏差。我们发现，直到$\ell_{max}$ =4000，重子物理在宇宙学参数估计中起的作用很小。然而，如果一个人上升到$\ell_{max}$ =8000，宇宙学参数的边缘化误差可以显着减少，但忽略重子物理可能会导致恢复的宇宙学参数的偏差高达10 $σ$。如果考虑到主要的重子参数$M_{\rm crit}$，这些偏差就被消除了，它也可以和其他宇宙学参数一起被确定到1- 2%。
2014-10-24 astro-ph.CO
Cosmological back-reaction of baryons on dark matter in the CAMELS simulations
University of Connecticut（康涅狄格大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Columbia University（哥伦比亚大学）；Yale University（耶鲁大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
CAMELS 模拟研究 baryons 对暗物质的反作用，发现暗物质密度在中心区域增加，外围减少，且受反馈机制和宇宙学参数影响显著。
2026-01-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Non-parametric estimation of the baryon gas fraction and the cosmological bias with clusters
Sejong University（世宗大学）；Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）；Université Paris-Saclay, CNRS, Institut d’Astrophysique Spatiale（巴黎萨克雷大学、法国国家科学研究中心、空间天体物理研究所）；Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天文与空间科学研究院）；University of Science and Technology（科学技术大学）
利用X射线观测估计气体分数及演化，提出非参数框架以避免宇宙学和天体物理效应的退化，通过Ia型超新星重建宇宙膨胀历史并推断质量偏置演化。
2026-03-14 astro-ph.CO
On Possible Variation in the Cosmological Baryon Fraction
以重子或暗物质形式存在的那部分物质可能具有重子-暗物质等曲率波动形式的空间波动。我们使用大爆炸核合成计算与观测到的轻元素丰度以及星系团气体分数，以约束重子分数的宇宙学变化。轻元素丰度限制空间变化小于26- 27%，而“放松”的星系团样本显示气体分数的空间变化小于8%。较大的空间变化可能会导致初级宇宙微波背景各向异性的差异屏蔽，导致波动的不对称性，并缓解与晕星7 Li丰度的一些紧张关系。在我们允许的范围内的波动可以导致“B模式”CMB偏振各向异性在一个不可忽略的水平。
2009-07-27 astro-ph.CO
The effect of baryons in the cosmological lensing PDFs
随着高质量数据的快速增长，观测宇宙学正在经历一个独特的宏伟时刻。但是，为了更好地利用这一时刻，数据分析工具必须跟上步伐。理解重子物质对大尺度结构的影响是宇宙学面临的挑战之一。在这项工作中，我们深入研究了重子物理对不同透镜统计的影响。利用Magneticum Pathfinder模拟套件，我们表明，发光物质对点源的1点透镜统计的影响是显着的，增强的概率与$μ>3$放大的对象由$2$的一个因素和发生多个图像的一个因素$5-500$取决于源的红移和大小。我们还讨论了透镜统计对光源角分辨率的依赖性。我们的结果和方法经过仔细测试，以保证我们的不确定性比这里提出的影响小得多。
2018-05-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
From EMBER to FIRE: predicting high resolution baryon fields from dark matter simulations with Deep Learning
流体动力学模拟提供了一个强大的，但计算昂贵的方法来研究宇宙结构形成中的暗物质和重子的相互作用。在这里，我们介绍了模拟重子富集（EMBER）深度学习框架，以基于仅暗物质模拟来预测重子场，从而降低计算成本。EMBER包括两个网络架构，U-Net和Wasserstein生成对抗网络（WGANs），用于预测来自暗物质场的二维气体和HI密度。我们将条件WGAN设计为随机仿真器，以便可以从相同的暗物质输入中采样多个目标场。对于训练，我们结合了宇宙体积和放大流体动力学模拟从现实环境中的反馈（火）项目，以代表一个大范围的尺度。我们的基准WGAN模型再现的气体和HI功率谱在10%的精度下降到~10千秒差距尺度。此外，我们调查的能力，EMBER预测高分辨率重子场从低分辨率暗物质输入通过上采样技术。作为一个实际的应用，我们使用这种方法来模拟高分辨率HI地图的暗物质模拟的L=100 Mpc/h的共动宇宙盒。暗物质晕的气体含量和由EMBER预测的HI柱密度分布与大体积宇宙学模拟和丰度匹配模型的结果符合得很好。我们的方法提供了一个计算效率高，随机模拟器，用于增强暗物质只有物理上一致的重子场的地图模拟。
2022-03-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
Counts of galaxy clusters as cosmological probes: the impact of baryonic physics
从N体模拟的无碰撞物质的晕质量函数通常用于检索宇宙学参数从观测到的星系团的计数。这忽略了一个观测事实，即星系团中的重子质量分数是一个随机变量，平均而言，随着总质量的增加（在500的过密度内）。考虑一个模拟目录，其中包括数以万计的星系团，预期从即将到来的一代的调查，我们表明，一个不同的重子质量分数的影响将是可观察到的具有很高的统计意义。净效应是簇质量函数的整体归一化的变化和其形状的较温和修改。我们的研究结果表明，如果要从这种质量的数据中获得无偏的宇宙学参数估计，就必须考虑重子对质量函数的修正。我们介绍了实现这一目标所必需的形式主义。我们的讨论是基于条件概率找到一个给定的值的重子质量分数的集群固定的总质量。最后，我们表明，从集群计数与测量的重子质量分数在一个小的子样本的集群（包括只有几十个对象）相结合的信息将几乎最优约束的宇宙学参数。
2013-04-15 astro-ph.CO
Profiles of cosmic filaments since z=4.0 in cosmological hydrodynamical simulation
很大一部分低红移的重子仍然没有被探测到。大多数失踪的重子被认为存在于大尺度的宇宙细丝中。了解暗条中重子的分布对于寻找失踪的重子是至关重要的。我们在宇宙流体动力学模拟中研究了自$z=4.0$以来的宇宙细丝的性质，着重于垂直于细丝棘的密度和温度分布。我们的定量评估证实了$z=2$后粗而突出的细丝的快速生长。我们发现，自$z=4.0$以来，纤维的局部线密度与纤维的局部直径存在相关性。在不同宽度的暗条中，暗物质和重子气体的平均密度分布都具有自相似性，可以用等温单β模型描述。典型气体温度随丝宽的增加而增加，对于宽度为$D_{fil} \gtrsim 4.0 \rm{Mpc}$的丝，典型气体温度高于$10^6$ K，这将是利用热Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应寻找丢失重子的最佳目标.在含有$D_{fil} \gtrsim 4.0 \rm{Mpc}$的暗条中，从边界到内核区域的温度显著升高，这可能是由于吸积激波的加热，而含有$D_{fil}< 4.0 \rm{Mpc}$的暗条中的温度升高平缓。
2021-07-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Exploring the effect of baryons on the radial distribution of satellite galaxies with GAMA and IllustrisTNG
我们探讨了星系和质量大会（GAMA）调查和IllustrisTNG模拟中的卫星星系群的径向分布。考虑集团的质量$12.0 \leq \log_{10} (\mathcal{M}_h / h^{-1} \mathrm{M}_{\odot}) < 14.8$在$z<0.267$，我们发现一个很好的协议之间的GAMA和样本的TNG 300集团和星系设计，以配合GAMA的选择。两者都显示一个平坦的配置文件中的组的中心，然后下降，变得陡峭的组边缘，和归一化的配置文件显示没有依赖于组质量。使用匹配的卫星从TNG和暗物质-只有TNG-Dark运行，我们调查的影响，重子对卫星径向位置。在$z=0$，我们发现，从TNG-Dark运行匹配的subhaloes显示一个更平坦的径向轮廓：即，卫星选择以上的最小恒星质量表现出更小的晕中心距离和更长的生存时间在全物理模拟相比，他们的暗物质只有类似物。然后，我们将TNG卫星分为那些拥有TNG-Dark对应物的卫星和那些没有的卫星，并为每个卫星的径向位置建立模型。在全物理模拟中，我们发现与TNG-Dark对应的卫星向晕中心位移，并且这种差异与半径呈幂律关系。对于“孤儿”星系没有TNG黑暗的同行，我们认为他们的径向分布的形状，并提供了一个模型，他们的运动随着时间的推移，这可以用来改善治疗卫星星系的半解析和半经验模型的星系形成。
2022-05-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological Leverage from the Matter Power Spectrum in the Presence of Baryon and Nonlinear Effects
我们研究如何使用更高的波数（较小的尺度）在星系聚类的功率谱影响宇宙学的约束。我们考虑到非线性密度波动，（规模依赖）星系的偏见，重子效应的不确定性。允许基本上模型独立的不确定性，通过单独的拟合参数在每个波数仓，也允许红移的演变，我们量化强增益的暗能量和中微子质量杠杆增加最大波数，尽管边缘化了许多（多达125）额外的拟合参数。杠杆作用不仅是由于模式数量的增加，而且更重要的是，打破了线性范围之外的简并。
2014-11-13 astro-ph.CO
The biasing of baryons on the cluster mass function and cosmological parameter estimation
我们使用AMR程序Ramses对153个高分辨率宇宙流体动力学模拟的目录，研究了在星系团质量范围内重子过程对晕质量函数的影响。我们使用我们的模拟结果在一个简单的分析模型来衡量重子物理晕质量函数的影响。活动星系核的反馈导致了一个显着的提升集群质量功能类似于其他作者报道。然而，包括AGN反馈不仅会产生与观测到的星系团相似的系统，而且还会逆转星系团上的全局重子效应。由此产生的质量函数更接近未修改的暗物质晕质量函数，但仍然包含5-10%水平的质量依赖偏差。这些效应使宇宙学参数（如$σ_8$和$Ω_m$）的测量产生偏差。对于目前的星系团调查，重子效应在目前的调查量的噪声范围内，但即将到来的和计划中的大型SZ，X射线和多波长调查将在百分比水平上受到这些过程的影响。对包含重子效应的晕质量函数的预测需要用更大和改进的模拟来仔细研究。然而，模拟完整的宇宙学盒子的分辨率，我们实现，包括AGN反馈仍然是计算上的挑战。
2014-03-05 astro-ph.CO
On the impact of baryons on the halo mass function, bias, and cluster cosmology
Università di Trieste（的里雅斯特大学）；INAF – Osservatorio Astronomico di Trieste（意大利国家天体物理研究所的里雅斯特天文台）；IFPU – Institute for Fundamental Physics of the Universe（宇宙基础物理研究所）；INFN – Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；University Observatory Munich（慕尼黑大学天文台）；Max-Planck-Institut fur Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；Núcleo de Astrofísica e Cosmologia & Departamento de Física, Universidade Federal do Espírito Santo（圣埃斯皮里图联邦大学天体物理学与宇宙学中心及物理系）；Instituto de Física, Universidade Federal do Rio de Janeiro（里约热内卢联邦大学物理研究所）
本文研究了守恒物质对星系团的影响及其对团簇宇宙学应用的影响，利用磁力模拟套件展示守恒物质对暗物质质量函数的间接影响，并指出忽略守恒效应会改变高灵敏度观测的宇宙学参数推断。
2026-03-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Halo expansion in cosmological hydro simulations: towards a baryonic solution of the cusp/core problem in massive spirals
冷暗物质模型的一个明确预测是在所有质量尺度上存在尖状暗物质晕密度分布。这是不符合观察到的旋转曲线的旋涡星系，挑战小尺度上，否则成功的CDM范例。本文采用高分辨率的宇宙流体动力学模拟方法研究了耗散过程对类银河天体（M~ 1 e12 Msun）中暗物质内部分布的影响。我们的模拟包括超新星反馈，以及大质量恒星在爆炸成为超新星之前的辐射压力的影响。增加恒星反馈的结果在膨胀的暗物质晕，而不是收缩相对于N体模拟。重子能够擦除暗物质的尖形分布，在一个巨大的银河状晕的中心几千秒差距处产生一个平坦的、核心的、暗物质密度分布。的配置文件是很好的拟合Burkert配置文件，拟合参数与观察一致。此外，我们得到平坦的旋转曲线以及扩展，指数恒星盘配置文件。虽然我们获得的恒星盘仍然部分太厚，不像MW薄盘，但这项初步研究表明，重子分量中有足够的能量可以改变大质量盘星系中的暗物质分布，为长期存在的尖点与核心问题提供了可能的解决方案。
2011-11-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological simulations of the same spiral galaxy: the impact of baryonic physics
恒星形成和超新星反馈在星系形成中的相互作用是理解星系演化的关键因素。由于这些过程发生在小尺度上，因此有必要建立子网格模型，以恢复宇宙学模拟所达到尺度上的演化和环境效应。我们模拟居住在银河系（MW）大小的晕在宇宙学环境中改变SN反馈和恒星形成的子网格模型相同的螺旋星系。我们测试施密特定律和多自由落体为基础的恒星形成延迟冷却反馈或机械反馈的组合。我们在36 Mpc的放大框中达到35 pc的分辨率。为此，我们使用的代码RAMSES与气体湍流的时间和跟踪恒星形成气体的局部流体动力学特征的实施。最后，我们比较了红移为0的星系与全球和星际介质的观测MW和本地的螺旋星系。模拟结果与观测结果进行了成功的比较。然而，不同的星系形态从不同的数值实现。我们强调的重要性，详细建模的恒星形成和反馈过程，特别是当增加模拟的分辨率。未来的改进可以减轻我们在不同的亚网格模型下模拟星系中表现出的简并性。
2022-09-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
The large-scale environment from cosmological simulations II: The redshift evolution and distributions of baryons
根据Cui等人2018年关于z = 0时大尺度环境（LSE）分类的论文（以下简称论文I），我们将我们的分析推向更高的红移，并研究LSE的演化和其中的重子分布。我们的目标是研究重子如何影响LSE作为红移的函数。与论文I一致，重子模型对所有研究的红移的LSE的影响可以忽略不计。我们进一步验证了在论文I中得到的结论，即气网是总物质的无偏示踪剂-在高红移时甚至更好。通过主要根据温度来分离气体，我们发现大约40%的气体存在于所谓的温热星系际介质（WHIM）中。WHIM中的气体质量分数随着红移而减少，特别是从z = 1（29%）到z = 2.1（10%）。通过将WHIM气体分为四个大尺度环境（即空洞、片层、细丝和结），我们发现大约一半的WHIM气体位于细丝中。虽然WHIM中的总气体质量随着红移而减少，但在不同的LSE中WHIM的质量分数似乎没有变化。
2019-03-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
Baryonic and dark matter distribution in cosmological simulations of spiral galaxies
我们研究了三个银河系（MW）大小的晕的宇宙学流体动力学模拟，包括与暗物质（DM）的比较。我们发现我们的模拟星系有趣的MW样功能之一。由于一致调整的恒星形成率和超新星的反馈，我们得到一个扩展的磁盘和一个平坦的旋转曲线与一个令人满意的圆速度和合理的DM密度在太阳附近。模拟观测方法，重新推导了恒星质量，得到了质量比降低50%以上的恒星-晕质量比.我们展示了重子和暗物质之间的相互作用，它首先通过恒星形成而收缩，然后通过反馈过程而核心化。事实上，我们报告了一个前所未有的观察到的DM密度分布的中央核心相结合的绝热收缩在较大的星系半径的影响。获得的岩心通常为$\sim$ 5 kpc大。此外，这也影响了太阳半径处的DM密度。在我们的模拟最相似的MW，密度从0.23 GeV/cm $^3$在暗物质只运行到0.36 GeV/cm $^3$（球壳）或0.54 GeV/cm $^3$（圆环）在流体动力学运行。在研究暗晕时，亮卫星中的暗物质也受到重子过程的影响，呈现出有核的轮廓，而暗卫星则是尖的。我们发现一个移动的质量相比，DM-只模拟和获得，在较低的MW质量范围内的晕，一个明亮的卫星分布可比的MW球状矮星系。
2014-12-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Evolution of the Baryon Distribution in the Universe from Cosmological Simulations
本文报道了由宇宙学模拟得到的不同相态的重子分布演化。计算结果表明，目前大部分重子处于温暖的星系际（WHIM）介质中（约占43%），而在z = 2.5时，大部分重子构成弥散介质（约占74%）。恒星和星系中的冷气体只占z = 0的重子的14%。当z < 4时，大约一半的金属被锁定在恒星中，而WHIM和扩散介质中的金属则随着红移的减小而增加。在0 < z < 2.5的红移范围内，WHIM中的金属量从4%增加到22%，而在扩散介质中，金属量从0.6%增加到4%。这种富集过程主要是由于与超新星爆炸驱动的质量运动相关的湍流扩散机制。在z = 0时，模拟的蓝色（晚型）星系显示出与来自HII区域的数据相当吻合的所考虑的星系的光度与冷气中存在的氧丰度的相关性。
2011-11-08 astro-ph.CO
Accuracy of cosmological parameters using the baryon acoustic scale
对共动重子声学标度标准尺的X-能级测量可以用来打破仅来自CMB的参数约束中的简并性。重子拖曳时期的声视界常被用作物质密度关联函数峰值尺度的代用指标，并可方便、快速地计算出不同宇宙学模型的声视界。然而，测量并不直接约束该尺度，而是对全关联函数的测量，其取决于通过解耦的详细演变。我们评估的可靠性水平的参数约束的基础上一个简单的近似的声学尺度相比，一个更直接的确定从完整的数值两点关联函数。使用类似于最近BAO数据分析的五参数拟合技术，我们发现，对于标准ΛCDM模型和具有大质量中微子和附加相对论自由度的扩展，对于在合理范围内变化的大多数参数组合，近似优于0.15%。
2014-12-08 astro-ph.CO
Exploring non-linear cosmological matter diffusion coefficients
由于微观速度扩散可以被纳入广义相对论在一个一致的方式，我们研究的宇宙背景解时，扩散现象发生在一个膨胀的宇宙。我们的重点在这里依赖于性质的扩散系数$σ$，它的措施，这种运输现象的幅度。我们测试动力学，其中$σ$有一个唯象依赖的标度因子，物质密度，暗能量和膨胀率。
2014-07-16 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological and astrophysical probes of dark baryons
我们研究了“暗重子”的宇宙学和天体物理学特征，这是一种与中子混合的中性费米子。由于混合是通过夸克水平上的高维算子进行的，因此高能暗重子的产生得到了增强，因此它在早期宇宙中的丰度可能是显着的。把它的初始丰度作为一个自由参数，我们得到新的，强大的限制的性质的黑暗重子。原始核合成和宇宙微波背景提供了强的约束，由于中子通过其诱导跃迁偶极相互转换为暗重子，并由于暗重子的后期衰变。此外，中子星中的中子可以缓慢地衰变为暗重子，提供了一种新的热源，但受到脉冲星温度测量的限制。考虑到所有的约束条件，我们确定参数空间的黑暗重子可以是一个可行的暗物质的候选人，并讨论有前途的途径探测它。
2020-12-17 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Cosmological constraints from Radial Baryon Acoustic Oscillation measurements and Observational Hubble data
利用径向重子声学振荡（RBAO）测量、远距离Ia型超新星（SNe Ia）、观测$H(z)$数据（OHD）和宇宙微波背景（CMB）位移参数数据，对$Λ$ CDM和XCDM宇宙学参数进行了约束，并进一步研究了OHD和SNe Ia数据在宇宙学约束中的作用.通过对概率密度$P\propto e^{-χ^{2}/2}$的积分，对$h$上的似然函数进行边缘化处理，得到了最佳拟合结果和$Ω_{m}-Ω_Λ$平面上的置信域，并对{ \rm $Λ$ }CDM和XCDM模型进行了组合分析，得到了68.3%的置信域，OHD+RBAO+CMB与SNe Ia+RBAO + CMB的一致性分别为95.4%和99.7%，与Lin等的结果一致。随着OHD观测数据的增加，我们有可能用OHD观测数据代替Ia型超新星观测数据来约束宇宙学参数。
2010-05-13 astro-ph.CO
Cosmological constraints on the velocity-dependent baryon-dark matter coupling
利用普朗克微波宇宙微波背景辐射（CMB）和斯隆数字巡天（SDSS）Lyman- $α$ forest数据，给出了MeV以下暗物质质量的重子-暗物质相互作用截面的宇宙学约束.为了探索暗物质质量$m_χ\lesssim 1$ MeV的暗物质的自由流效应可以抑制可观察到的小尺度密度波动，除了存在重子-暗物质耦合的声振荡阻尼，我们应用类似于传统的暖暗物质的近似处理暗物质的自由流。我们还证明了重子-暗物质横截面边界的质量依赖性（对于暗物质质量下降到$m_χ \sim 5~{\rm keV}$），相反，暗物质质量独立的横截面约束的光暗物质在以前的文献中声称的MeV尺度以下。
2019-02-03 astro-ph.CO hep-ph
Impact of baryons on the cluster mass function and cosmological parameter determination
普朗克合作组的最新结果表明，从宇宙微波背景辐射各向异性和星系团数计算得出的宇宙学参数处于紧张状态，后者倾向于较低的物质密度参数$Ω_\mathrm{m}$和功率谱振幅$σ_8$。受此启发，我们调查在何种程度上的紧张局势可能得到改善，一旦考虑到对集群质量函数的重子耗尽的影响。在我们的研究中，我们使用了大体积的千禧气体模拟，包括一个在高红移下预热的气体和一个由恒星和活动星系核加热的气体（在后者中，重子的自引力和辐射冷却被省略）。在这两种情况下，集团重子分数是在合理的良好协议的数据在低红移，显示出显着的重子消耗相对于宇宙平均。结果发现，这些模拟中的星系团丰度比Tinker等人（2008）在质量范围为$10^{14}-10^{14.5}h^{-1} \mathrm{M}_\odot$的暗物质模拟中普遍采用的拟合低约15%。忽略这种效应会产生宇宙学参数的显著的人为偏移，对于反馈模型，它可以表示为$z=0.17$处的$Δ[σ_8(Ω_\mathrm{m}/0.27)^{0.38}]\simeq -0.03$（$\mathit{Planck}$集群样本的中值红移）。虽然这种变化不足以完全解释$\mathit{Planck}$的差异，但很明显，在未来对星系团宇宙学参数的精确测量中，这种影响不能被忽略。最后，我们概述了一个简单的，独立于模型的程序，试图纠正重子耗尽的影响，并表明它的工作原理，如果重子…
2014-01-15 astro-ph.CO
Observable tests of self-interacting dark matter in galaxy clusters: cosmological simulations with SIDM and baryons
我们将介绍BAHAMAS-SIDM，这是第一个大体积（400/h Mpc）^[3]的宇宙学模拟，包括自相互作用暗物质（SIDM）和重子物理。这些模拟很重要，主要有两个原因：1）它们包括了重子对暗物质分布的影响; 2）重子粒子可以用来制作模拟观测值，可以直接与观测值进行比较。众所周知，小岛屿发展中国家的晕圈在其中心的密度系统地低于清洁发展机制的晕圈，而且更圆。在这里，我们发现，这些变化并没有反映在气体或恒星的分布在星系团，或在他们的X射线光度。然而，引力透镜观测数据可以区分DM模型，我们提出了一个测试菜单，未来的调查可以用来测量SIDM相互作用强度。我们对模拟的星系团进行射线追踪，以产生强透镜图。包括重子增强了在SIDM模拟中不产生临界曲线的集群的透镜强度。将我们模拟的星系团的爱因斯坦半径与CLASH巡天中观测到的半径进行比较，我们发现，在1000 km/s左右的速度下，sigma/m > 1 cm^2/g的SIDM截面可能与观测到的星系团透镜不相容。
2020-06-01 astro-ph.CO
Quasar X-ray and UV flux, baryon acoustic oscillation, and Hubble parameter measurement constraints on cosmological model parameters
我们使用Risaliti & Lusso（2015）汇编的808个类星体（QSO）在红移范围$0.061 \leq z \leq 6.28$内的X射线和紫外通量测量，单独和结合重子声学振荡（BAO）和哈勃参数[ $H(z)$ ]测量，以约束六个宇宙学模型中的宇宙学参数。类星体的数据约束明显弱于，但一致，从$H(z)$ + BAO数据。对类星体+ $H(z)$ + BAO数据的联合分析与目前的标准模型--空间平坦的$Λ$ CDM一致，但对封闭的空间超曲面和动力学暗能量有一定的支持。
2020-04-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ex
Accounting for Baryons in Cosmological Constraints from Cosmic Shear
即将进行的引力透镜观测所面临的最有害的理论系统之一是由重子对会聚场功率谱的影响所引入的不确定性。已经提出的一种解释这些效应的方法是允许几个额外的参数（表征暗物质晕）变化，并将透镜数据与这些晕参数以及标准的宇宙学参数集同时拟合。我们测试这个方法。特别是，我们使用这种技术来模拟收敛功率谱预测从一组宇宙学模拟。我们估计的偏差，在暗能量状态方程的参数，如果一个是适合的光谱预测的模拟没有模型的重子，或与所提出的方法。我们发现，忽略重子效应会导致暗能量参数的偏差，这是像暗能量调查这样的调查的统计误差的几倍。提出的重子效应修正方法使暗能量状态方程参数的剩余偏差小于统计误差。这些结果表明，这种缓解方法可以应用于分析收敛谱的调查，如暗能量调查。对于大得多的巡天观测，例如大型综合巡天望远镜，重子效应带来的偏差要显著得多。我们表明，这种缓解技术显着降低了这样的大型调查的偏差，但更有效的缓解策略将需要开发，以确保这些调查中的剩余偏差低于统计误差。
2012-12-05 astro-ph.CO
Decoding the cosmological baryonic fluctuations using localized fast radio bursts
本文通过测量定位快速射电暴前景星系数密度，发现 DM_cosmic 与星系密度显著正相关，首次提供宇宙学重子在约 6 Mpc 尺度上存在涨落的统计证据。
2025-05-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Is the baryon acoustic oscillation peak a cosmological standard ruler?
在宇宙学的标准模型中，宇宙在共动坐标系中是静态的;膨胀均匀发生，并由全局尺度因子表示。重子声学振荡（BAO）峰位置是一种统计示踪剂，在标准模型中，它代表一个固定的共轨长度标准标尺。最近的引力坍缩应该会改变这个度量，使有效的比例因子以及BAO标准标尺在空间上变得不均匀。使用斯隆数字巡天，我们显示了高的显着性（P < 0.001），空间压缩的BAO峰值位置增加的空间路径的重叠与超星系团的增加。在解释下一个十年的宇宙学调查时，需要详细的观测和理论校准这个BAO峰值位置的环境依赖性。
2015-09-24 astro-ph.CO gr-qc
Semi-Analytical Jeans Filtering Functions for Baryonic Density and Velocity Fields in Second-Order Cosmological Perturbation Theory
Observatorio Astronómico Nacional, Universidad Nacional de Colombia（哥伦比亚国立大学国家天文台）；Universidad Antonio Nariño（安东尼奥·纳里尼奥大学）；Universidad ECCI（ECCI大学）
本研究在二阶宇宙学微扰理论中提出解析方法，结合弗拉索夫方程与金斯滤波函数，描述CDM和重子混合流体的涨落演化，首次通过解析推导获得一、二阶解，揭示重子压强对滤波尺度等参数的影响。
2026-09-29 astro-ph.CO
Simultaneously constraining cosmology and baryonic physics via deep learning from weak lensing
正在进行的和计划中的弱透镜（WL）调查越来越深，足以包含角度尺度上的信息下降到几个弧分。为了从这些小尺度中充分提取信息，我们必须在宇宙学WL信号中捕获非高斯特征，同时准确地考虑重子效应。在这项工作中，我们占重子物理通过重子修正模型，修改暗物质的物质分布-只有$N$ -体模拟，模仿星系形成和反馈的影响。我们实现了这个模型在一个大型的光线跟踪模拟套件，跨越网格的宇宙模型在$Ω_\mathrm{m}-σ_8$空间。然后，我们开发了一个卷积神经网络（CNN）架构，学习和约束宇宙学和重子参数同时从模拟WL收敛图。我们发现，在一个超超级凸轮（HSC）的调查，我们的CNN实现了1.7 $\times$更严格的约束在$Ω_\mathrm{m}-σ_8$空间（$1σ$区域）比功率谱和2.1 $\times$更严格的峰值计数，表明CNN可以有效地提取非高斯宇宙学信息，即使在重子效应边缘化。当我们将我们的CNN与功率谱结合时，重子效应使$Ω_\mathrm{m}-σ_8$空间中的约束退化了2.4倍，而单独使用这两种方法时，退化程度要严重得多，分别为4.7或3.7倍。
2022-01-17 astro-ph.CO
Probing sub-GeV Dark Matter-Baryon Scattering with Cosmological Observables
利用普朗克卫星的宇宙微波背景数据和斯隆数字巡天的莱曼-α森林通量功率谱，我们推导了重子和暗物质之间弹性散射截面的新极限。我们的分析地址的形式$σ\propto v^n$，其中v是暗物质重子的相对速度，允许独立于特定的粒子物理模型的截面上的约束通用的横截面。我们包括高$\ell$极化数据从普朗克在我们的分析，改善了以前的限制。我们应用了一个更仔细的治疗暗物质热演化比以前做的，使我们能够扩展我们的约束到暗物质质量的$\sim$兆电子伏。我们在这项工作中表明，宇宙学探测是目前的直接探测和天体物理搜索的补充。
2018-03-23 astro-ph.CO hep-ph
Exploring Self-Interacting Dark Matter Halos with Diverse Baryonic Distributions: A Parametric Approach
本研究扩展仅暗物质晕参数化模型纳入重子物质，通过引力热相表征SIDM晕状态，校准模型并实现高效探索多样化晕的SIDM效应，分离演化历史与当前状态以辅助模型识别。
2024-11-27 astro-ph.CO
Cosmological Aspects of Spontaneous Baryogenesis
我们调查宇宙学方面的自发重子生成驱动的标量场，并提出一般的约束，是独立的粒子物理模型。通过研究产生的重子对标量场的反作用、重子生成后的宇宙膨胀历史和重子等曲率扰动，得到了相应的约束条件。我们表明，宇宙学的考虑提供了强大的约束，特别是对于最小的情况下，一个二次标量势。有趣的是，我们发现，对于一个给定的通货膨胀规模，其他参数，包括再热温度，退耦温度的重子违反相互作用，和标量的质量和衰变常数被限制在最多几个数量级的范围内。我们还讨论了对最小设置的可能扩展，并提出了两种避免等曲率扰动约束的方法：一种是用非二次标量势抑制重子等曲率，另一种是用冷的暗物质等曲率补偿重子等曲率，使标量存在到现在。
2016-08-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Exploring cosmological evolution and constraints in $f(T)$ teleparallel gravity
本研究在广义相对论框架内引入依赖挠率标量$T$的函数$f(T)$扩展遥平行引力，利用近期观测数据对所选$f(T)=α(-T)^n$模型进行严格约束，揭示了其与 quintessence 场景高度兼容的宇宙学演化特征。
2024-09-16 astro-ph.CO
New cosmological constraints with extended-Baryon Oscillation Spectroscopic Survey DR14 quasar sample
我们通过采用2015年公布的普朗克数据和重子声振荡（BAO）测量，包括新的DR14类星体样品在红移$z=1.52$处的测量，更新了对宇宙学参数的约束，得出了基于六参数$Λ$ CDM模型的结论。通过对$Λ$ CDM模型的一些扩展，我们发现在$w$ CDM模型中暗能量的状态方程为$w=-1.036\pm 0.056$，在$N_\text{eff}+Λ$ CDM模型中宇宙的有效相对论自由度为$N_\text{eff}=3.09_{-0.20}^{+0.18}$，在$Ω_k+Λ$ CDM模型中空间曲率参数为$Ω_k=(1.8\pm1.9)\times 10^{-3}$，在$68\%$置信水平（C.L.）下，和$95\%$ C.L.三个活跃中微子质量之和的上限是正常层次（NH）的$\sum m_ν<0.16$ eV和具有$Δχ^2\equiv χ^2_\text{NH}-χ^2_\text{IH}=-1.25$的倒置层次（IH）的$\sum m_ν<0.19$ eV。
2017-10-09 astro-ph.CO
Modeling baryonic physics in future weak lensing surveys
重子物理引起的物质功率谱的修正是宇宙学弱透镜测量中的主要理论不确定性之一。为这种系统不确定性的来源制定强有力的缓解方案，增加了宇宙学约束的鲁棒性，如果它们能够使用来自较小尺度的信息，可能会提高它们的精度。在这里，我们探讨了两个减轻方案的重子效应在弱透镜宇宙剪切的性能：主成分分析方法和晕模型方法在\textsc{HMcode}。我们构建模拟断层剪切功率谱从四个流体动力学模拟，并运行模拟似然分析与\textsc{CosmoLike}假设LSST的调查统计。在角标度切割为$\ell_{\rm max}<2000$的情况下，两种方法都成功地消除了由于各种重子物理场景而导致的宇宙学参数的偏差，PCA方法比\textsc{HMcode}在参数约束方面造成的退化更少。对于一个更积极的$\ell_{\rm max}=$ 5000，PCA方法表现良好，但一个重子物理的情况下，需要额外的训练模拟，以占极端的重子物理的情况下，插图; \textsc{HMcode}表现出紧张局势的宇宙学参数的二维后验分布，由于缺乏自由，在描述功率谱$k > 10\ h^{-1}\mathrm{Mpc}$。我们调查的PCA方法的变体，并通过PCA改善偏差缓解占通过Cholesky分解的协方差矩阵的数据中的噪声属性。我们改进的PCA方法使我们能够保留更多的统计约束能力，同时有效地减轻重子的不确定性，即使是广泛的重子物理场景。
2019-08-20 astro-ph.CO
The impact of baryons on the matter power spectrum from the Horizon-AGN cosmological hydrodynamical simulation
未来弱透镜巡天的精确宇宙学依赖于在$k < 10$ $h$ /Mpc尺度下百分比水平的总物质功率谱的知识，重子物理学的影响建模是至关重要的。我们比较测量的总物质功率谱从地平线宇宙学流体动力学模拟：一个暗物质-只有运行，一个完整的重子物理，另一个缺乏活动星系核（AGN）的反馈。重子在$k\simeq 10$ $h/$ Mpc处导致能量的抑制，在$z=0$处导致$<15\%$的能量的抑制，并且由于更有效的冷却和恒星形成，在较小的尺度上导致能量的几倍的增强。结果对模拟中最高质量晕的存在很敏感，暗物质的分布也受到了几个百分点的影响。在整个$z=0-5$中，由于活动星系核反馈和气压的相互作用以及结构的生长，该效应的红移演化是非单调的。我们调查的有效性的分析重子校正模型在描述我们的结果。我们需要一个不同的红移演化，并提出了一个替代的拟合函数与$4$自由参数，重现我们的结果内$5\%$。与其他模拟相比，我们发现在$z=0$中重子过程对总物质功率谱的影响较小。相应地，我们的结果表明，活动星系核的反馈是不够强的模拟。来自地平线模拟的总物质功率谱在https://www.horizon-simulation.org/catalogues.html上公开提供
2018-09-24 astro-ph.CO
Does dark matter consist of baryons of new stable family quarks?
我们调查的可能性，暗物质组成的集群的重族夸克和轻子与零汤川耦合到较低的家庭。这样的家庭是预测的方法统一自旋和电荷作为第五家庭。我们对这个新家族成员的重子性质进行了粗略的估计，并研究了直接的实验和宇宙学证据对家族性质可能的限制，研究了第五家族星系团的宇宙学演化。
2009-07-01 astro-ph.CO
Cosmological model-independent constraints on the baryon fraction in the IGM from fast radio bursts and supernovae data
快速射电暴（Fast Radio Burst，FRB）是一种毫秒级的射电瞬变，观测到的色散测量值（$DM$）大于预期的银河系贡献，这表明这种事件是河外起源的。虽然已经提出了一些模型来解释脉冲的物理过程，但FRB发射背后的机制仍然是未知的。从已知宿主星系的FRB数据中，可以直接测量红移，并可以与$DM$的估计相结合，以约束宇宙学参数，如重子数密度和哈勃常数。然而，对星系际介质中重子质量分数（$f_{IGM}$）及其与宇宙学参数的简并性的认识不足限制了FRB的宇宙学应用。在这项工作中，我们提出了一个独立于宇宙学模型的方法来确定$f_{IGM}$的演变相结合的最新FRB观测本地化的宿主星系和当前的超新星数据。我们认为常数和时间依赖性的$f_{IGM}$参数化，并显示，通过贝叶斯模型选择分析，一个结论性的答案的时间演变的$f_{IGM}$强烈依赖于$DM$波动由于宇宙电子密度（$δ$）的空间变化。特别是，我们的分析表明，证据从强（有利于随着红移不断发展的$f_{IGM}$）到不确定的变化，因为考虑了更大的$δ$值。
2023-03-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraints on dark energy from the Lyα forest baryon acoustic oscillations measurement of the redshift 2.3 Hubble parameter
我们使用Busca等人（2012）在红移z = 2.3处测量的哈勃参数，以及Simon等人（2005），Gaztanaga等人（2009），Stern等人（2010）和Moresco等人（2012）的21个较低z测量值，对恒定和时间演化的暗能量宇宙学模型的模型参数进行约束。新Busca等人（2012）的测量结果在H（z）约束中的限制性明显高于Farooq等人（2012）得出的限制性。这些H（z）约束现在比当前Ia型超新星（SNIa）视星等测量的限制性更大（Suzuki et al. 2012）。H（z）约束本身要求在大约2-sigma置信水平下加速宇宙膨胀，这取决于分析中使用的宇宙学模型和哈勃常数先验。对H（z）、重子声学振荡峰长标度和SNIa数据的联合分析支持一个空间平坦的宇宙学模型，该模型目前由与时间无关的宇宙学常数主导，但不排除缓慢演化的暗能量密度。
2012-12-18 astro-ph.CO
Constraints on the sum of neutrino masses using cosmological data including the latest extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey DR14 quasar sample
利用扩展重子振荡谱巡天DR 14类星体样品中重子声学振荡的距离测量和普朗克2015年公布的宇宙微波背景中温度和极化各向异性的功率谱，研究了中微子质量和（$Σm_ν$）的约束条件.我们还利用了其他一些低红移观测资料，包括相对低红移的重子声振荡、Ia型超新星和哈勃常数的局域测量。在标准宇宙学常数$Λ$冷暗物质加大质量中微子模型中，我们得到$95\%$ \acl{CL}的上限对于简并质量等级为$Σm_ν<0.129~\mathrm{eV}$，对于正常质量等级为$Σm_ν<0.159~\mathrm{eV}$，对于倒置质量等级为$Σm_ν<0.189~\mathrm{eV}$。基于贝叶斯证据，我们发现，退化层次是积极的支持，目前的数据组合不能区分正常和倒置的层次。假设退化的质量等级，我们扩展我们的研究，非标准的宇宙学模型，包括通用的暗能量，空间曲率，和额外的相对论自由度，分别，但发现这些模型不赞成的数据。
2018-04-05 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The cluster gas mass fraction as a cosmological probe: a revised study
本文分析了用Chandra观测的52个X射线发光星系团在红移0.3-1.273范围内的重子含量。我们使用去投影的X射线表面亮度轮廓和气体温度的测量值来恢复气体和总质量轮廓。通过假设星系团代表宇宙重子收支，用最热（T> 4keV）系统中星系团重子分数随红移的分布来约束宇宙学参数。我们讨论了我们的约束是如何影响的几个系统学，即等温线，假设的重子分数的恒星，耗尽参数和样品的选择。通过仅使用星团重子分数作为宇宙学参数的代理，我们得到Ω被很好地限制在0.35的值，相对统计不确定度为11%（1 σ水平; w=-1），进一步的系统误差约为（-6，+7）%。另一方面，由于存在更大的统计和系统不确定性（Lambda的数量级为40%，w的数量级大于50%），对Lambda（没有平坦几何的先验）和w（使用平坦几何的先验）的约束肯定更弱。如果WMAP 5年的最佳拟合结果被假定为固定的宇宙学参数，我们限制的贡献，预计从非热压力的支持和ICM团块低于约10%，也留下空间，以容纳重子不占无论是在X射线发射等离子体或恒星的顺序的18%的总集群重子预算。
2009-04-27 astro-ph.CO
The impact of baryons on the direct detection of dark matter
银河系晕中暗物质粒子的空间和速度分布会影响在寻找暗物质时预期观察到的信号。直接探测实验的结果通常被假设为暗物质的简单等温分布，即标准晕模型（SHM）。然而，由于实际星系复杂的引力坍缩和合并历史，人们对这个简单模型的有效性持怀疑态度。在本文中，我们比较SHM的星系形成的宇宙学流体动力学模拟的结果，调查是否SHM是一个很好的代表性的真实WIMP分布的直接检测数据的分析。我们从MaGICC宇宙学模拟中研究了两个类银河星系：（a）只考虑暗物质的模拟，（b）考虑重子物理的模拟。包含重子驱动的DM晕的形状变得更加球形，并使暗物质粒子的速度分布各向异性较小，特别是在大的日心速度，从而使SHM更好地适合。我们还注意到，我们没有发现一个显着的盘状旋转暗物质组件中的两个星系晕与重子，我们检查，这表明暗盘是不是一个通用的预测宇宙流体动力学模拟。我们的结论是，在太阳附近，SHM实际上是一个很好的近似真实的暗物质分布在这些宇宙学模拟（重子），这是银河系的合理表示，因此也可以用于暗物质直接检测计算的目的。
2016-11-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
The impact of baryonic physics and massive neutrinos on weak lensing peak statistics
我们研究了重子过程和大质量中微子对弱透镜峰统计的影响，这些统计可以用来约束宇宙学参数。我们使用BAHAMAS宇宙学模拟套件，自洽包括重子过程和大质量中微子自由流对结构形成演化的影响。我们利用光线追踪光锥的方法构造了综合弱透镜星表，并利用孔径质量统计量进行了分析。在地图上检测到的峰值反映了来自大质量束缚物体和一般大尺度结构的累积信号。我们提出的第一个研究弱透镜峰的模拟，包括重子物理和大质量中微子（总中微子质量$M_ν =$ 0.06，0.12，0.24，和0.48 eV假设正常的层次），因此，由于物理学的不确定性超出了重力的暗物质可以被考虑到宇宙学模型的约束。假设重子物理学的基准模型，我们还研究了峰值和大质量晕之间的相关性，在一个范围内的总和中微子质量值。由于更高的中微子质量倾向于抑制宇宙中质量结构的形成，因此，晕质量函数和透镜峰计数被修改为$M_ν$的函数。在大部分的S/N范围内，基准重子物理的影响大于（小于）中微子为0.06和0.12（0.24和0.48）eV的模型。当从弱透镜观测中导出宇宙学参数时，重子物理和大质量中微子都应该被考虑进去。
2019-10-07 astro-ph.CO
Forecasting the Cosmological Constraints with Anisotropic Baryon Acoustic Oscillations from Multipole Expansion
重子声学振荡（BAO）在高红移星系的功率谱中的印记可以作为确定角直径距离和哈勃参数的标准标尺。结合明显扭曲星系团模式的红移畸变效应，我们还可以约束大尺度结构形成的增长速率。通常，通过星系红移巡天来约束这些参数的未来预测已经用全二维功率谱来进行，该功率谱被表征为波数$k$和视线方向与波矢量之间的方向余弦$μ$的函数，即，$P(k,μ)$。在这里，我们应用多极展开的完整的二维功率谱，并讨论了多少宇宙学信息可以从较低的多极谱提取，适当考虑到非线性效应的引力集群和红移失真。Fisher矩阵分析表明，与全2D光谱分析相比，来自双极和四极光谱的部分信息通常使每个参数的约束降低$\sim1.3$的因子。来自十六极谱的附加信息有助于改善约束，这导致从全2D谱预期的几乎可比较的结果。
2011-01-25 astro-ph.CO
Stability of small-scale baryon perturbations during cosmological recombination
本文研究了重子流体在复合过程中的小尺度涨落（重子压力声波）。特别是，我们看看它们的演化中存在的重子和光子之间的相对速度在大尺度上（$k \sim 10^{-1} \ {\rm Mpc}^{-1}$），这是自然存在的去耦的时代。先前的工作得出结论，波动增长是由于重组等离子体中声波的不稳定性，但增长因子对于典型的宇宙学模型来说很小。这些分析模型的重组在一个不均匀的宇宙作为一个扰动的参数均匀的解决方案。我们表明，相关的波数$k\gtrsim 10^3\ {\rm Mpc}^{-1}$的动态显着改变的运输电离连续（$hν>13.6$ eV）和莱曼- $α$光子之间的波峰和波谷的密度扰动。我们解决了这两个频率范围内的光子的辐射转移，并将结果在一个微扰的三能级原子模型。我们的结论是，不稳定性持续在中间尺度。我们使用的结果来估计在$10^{7}$随机实现的大规模相对速度的增长率的分布。我们的研究结果表明，有没有明显的增长，这些$10^7$实现，我们发现的最大增长因子是小于$\approx 1.2$在波数$k \approx 10^{3} \ {\rm Mpc}^{-1}$。不稳定性的低增长因素是由于电子和光子耦合的复合时期的持续时间相对较短。
2015-08-10 astro-ph.CO
Relative baryon-dark matter velocities in cosmological zoom simulations
本文提出在宇宙学缩放模拟中自洽引入重子与暗物质相对速度的方法，发现该速度显著抑制晕重子比例、延迟恒星形成并降低最终恒星质量。
2023-09-14 astro-ph.CO
More accurate simulations with separate initial conditions for baryons and dark matter
我们重新审视重子和冷暗物质的宇宙学模拟技术时，每种流体有不同的初始条件，是在辐射时代结束的情况下。大多数模拟都不能再现冷暗物质和重子微扰之间差异的线性预测。我们发现，这是由于在设置粒子初始条件时通常使用偏移规则网格。通过对重子粒子使用拉格朗日玻璃，可以在不损失模拟分辨率的情况下获得正确的行为。我们进一步表明，冷暗物质和重子之间的差异可能会影响预测的莱曼α森林通量功率谱在5%的水平，可能会影响目前的宇宙学约束。
2020-05-29 astro-ph.CO
Exploring the constraints on cosmological models with CosmoEJS
我们引入新的CosmoEJS模块，以改善宇宙模型的参数值的约束的后果的调查。我们使用CosmoMC来拟合暗能量模型和修正的重力模型，以适应普朗克卫星的宇宙微波背景测量，重子声学振荡，Ia型超新星，哈勃参数H（z）测量和红移空间扭曲的最新数据。虽然结果与这些模型以前的约束一致，但在这里，我们使用CosmoEJS对统计拟合进行了调查，CosmoEJS是一个交互式Java模拟包，允许用户探索为特定模型的宇宙学参数选择各种值的后果。我们直观地检查模拟的理论值与观测值的比较，计算得出的宇宙学值，最后绘制宇宙学模型的膨胀历史。这些新的模拟现在包括修改后的重力宇宙学模型以及对星系结构生长的观察，以更准确地描述宇宙的动力学。最新版本的CosmoEJS可从http://www.compadre.org/osp/items/detail.cfm?获得ID=12406。
2018-10-04 astro-ph.CO gr-qc
How Density Environment Changes the Influence of the Dark Matter-Baryon Streaming Velocity on the Cosmological Structure Formation
我们研究了暗物质和重子流体之间的相对速度的动力学效应，重子流体在复合后仍保持超音速。这种超音速运动对宇宙结构形成的影响首先由Tseliakhovich & Hirata（2010）根据小尺度波动耦合到平均密度区域中大尺度相对速度的线性理论来阐述。在他们的形式主义中，他们将大尺度密度环境限制为全球平均密度环境。我们通过允许密度环境和相对速度的变化来改进它们的配方。这导致了大尺度和小尺度模式之间的新型耦合。我们发现小尺度涨落的增长是有偏差的：在过密环境中增长较快，在欠密环境中增长较慢。我们还发现，对密度波动的全球功率谱的净效应是从Tseliakhovich & Hirata（2010）的预测中提高其整体振幅。相应地，宇宙晕的条件质量函数和晕偏置参数也受到类似的影响。我们的预测与Tseliakhovich和Hirata（2010）的预测之间的差异是显着的，因此相关的宇宙学和高红移天体物理学应该重新审视。本研究的数学形式可用于生成宇宙学初始条件的小尺度扰动的一般，过密（欠密）背景补丁。
2016-08-03 astro-ph.CO
Producing baryons from neutralinos in small H2 clumps over cosmological ages
类星体中的极端散射事件表明存在质量为$\rm \sim 10^{-3} M_\odot$、大小为$\rm \sim 10 AU$的暗$\rm H_2 $团块。与通过N体模拟获得的相同质量的WIMP团块相比，这样的团块是极其密集的。一个被中心$\rm H_2 $团引力吸引的WIMP团将经历第一次下降，在此期间，它的密度增加了$\rm \sim 1 Myr$中的$\rm 10^6$。在这张海报中，我开始探索由$\rm H_2 $和WIMP制成的混合团块的现象学。由团块构成的分子云是将WIMP的平滑分布转化为密集网络的有效机器。如果WIMP是被引力吸引在这种分子云团块中的中性伴子，它们可能会在宇宙学年龄内富集重子扇区，或者与冷的$\rm H_2 $云混合，直到团块因碰撞或恒星紫外线加热而蒸发。一个唯象模型的基础上假设的黑暗重子组件（DBC），在过去被调用来解释CDM配置文件的主要缺点之一，其过于密集的核心，在这方面进行了简要的回顾。DBC被$\rm H_2 $和WIMP的混合物所取代，其中一小部分HI是由内部$\rm H_2 $碰撞产生的，在轻微分散的云团中，可能从晕向星系和盘的内部迁移。
2012-11-07 astro-ph.CO
