Current constraints on the cosmic growth history
我们目前的宇宙生长历史与最近的宇宙学数据的限制，允许偏离λ CDM可能会出现，如果宇宙加速是由于修改GR或不均匀的暗能量。我们结合措施的宇宙膨胀的历史，从1a型超新星，重子声学振荡和CMB，从最近的星系，CMB和弱透镜调查的结构增长的限制，以及ISW星系的互相关。从λ CDM的偏差参数化的泊松方程和两个牛顿势之间的关系的唯象修改。我们发现，在CMB形成时存在的修改通过它们对测量良好的CMB声峰的影响而受到严格约束。相比之下，对生长历史的后期修改的约束（如果修改与宇宙加速的开始有关，可能会出现这种情况）要弱得多，但在95%的置信水平下与Lambda CDM保持一致。对于这些后期的修改，我们发现，在大尺度和小尺度上的演化差异可以提供一个有趣的签名，通过它来搜索修改后的生长历史与未来的宽角度覆盖，大尺度结构调查。
2010-04-26 astro-ph.CO
Cosmic expansion history from SNe Ia data via information field theory -- the charm code
我们提出的魅力（宇宙历史不可知论重建方法），一种新的推理算法，重建编码在哈勃参数$H(z)$从超新星Ia数据的宇宙膨胀历史。该方法的新颖之处在于信息场论的使用，统计场论，是非常适合的最佳信号恢复算法的建设。魅力算法非参数化地推断出$s(a)=\ln(ρ(a)/ρ_{\mathrm{crit}0})$，即确定$H(z)$的密度演化，而不假设$ρ(a)$的解析形式，而仅假设其具有比例因子$a=(1+z)^{-1}$的平滑性。从数据中恢复信号$s(a)$的推理问题是制定在一个完全贝叶斯的方式。详细地说，我们将信号重写为背景宇宙学和扰动的总和。这使我们能够确定的最大后验估计的信号的迭代维纳滤波器的方法。应用魅力的Union 2.1超新星编译，我们已经恢复了宇宙膨胀的历史，是完全兼容的标准$Λ$ CDM宇宙膨胀的历史与普朗克任务的结果一致的参数值。
2016-12-19 astro-ph.CO
Detecting massive black hole binaries and unveiling their cosmic history with gravitational wave observations
基于空间的引力波天文学将为宇宙打开一扇全新的窗户，大质量的黑洞双星预计将成为这一即将到来的阶段的主要演员。新引力波观测站是一个空间干涉仪建议，它源自以前的激光干涉仪空间天线概念。我们在这里描述它的能力，观察大规模的黑洞双星在整个宇宙中，测量其相关参数（质量，自旋，距离观察者），以高精度。探测到的系统的统计特性可以用来限制大质量黑洞的宇宙历史，提供对微弱，高红移宇宙的深刻见解。
2012-09-20 astro-ph.CO
Measuring the History of Cosmic Reionization using the 21-cm PDF from Simulations
21 cm PDF（即，像素亮度温度的分布）预期在再电离期间是高度非高斯的，并且提供关于密度和电离的分布的重要信息。我们测量的21厘米PDF作为红移的函数在一个大的宇宙再电离模拟，并提出了一个简单的经验拟合。由模拟PDF的指导下，我们进行了极大似然分析的能力，即将进行的实验，以测量的形状的21厘米PDF，并从它的宇宙再电离的历史。在最强的假设下，我们发现即将进行的实验可以测量再电离的中期到后期阶段的再电离历史，精度为1-10%。在一个更灵活的方法，允许在每个红移四个自由参数，类似的精度需要较低的噪音水平的第二代21厘米的实验。
2009-07-20 astro-ph.CO
Model Independent Early Expansion History and Dark Energy
我们研究模型独立的约束高红移和预复合膨胀的历史，从宇宙微波背景的观测，使用主成分分析和其他技术相结合。这可以转化为早期暗能量和相对论性物质$N_{\rm eff}$数量的模型独立限制。诸如标度（Doran-Robbers）、暗辐射（$ΔN_{\rm eff}$）和正压以太等模型属于特征空间的不同区域，并且可以容易地彼此区分。输入的CMB数据将绘制$z=0$ -$10^5$的膨胀历史，实现重组周围的subpercent精度，并能够确定早期暗能量的数量及其性质的宝贵指导。
2012-08-23 astro-ph.CO
Testing $Λ$CDM with ANN-Reconstructed Expansion History from Cosmic Chronometers
Faculty of Symbiotic Systems Science, Fukushima University（共生系统科学学院，福岛大学）
本文提出基于ANN的非参数方法重构晚期宇宙膨胀，利用最新宇宙钟数据重建Hubble参数，验证了该方法在ΛCDM模型预测内的可靠性。
2026-10-02 astro-ph.CO
Effects of cosmological parameters and star formation models on the cosmic star formation history in LambdaCDM cosmological simulations
利用基于冷暗物质（CDM）模型的宇宙学光滑粒子流体动力学（SPH）模拟，研究了宇宙学参数和恒星形成（SF）模型的变化对宇宙SF历史的影响.我们在1-sigma误差范围内改变宇宙学参数，从WMAP最佳拟合参数，并发现宇宙学参数的这种变化主要影响宇宙SF历史的振幅。在高红移（以下简称高z），恒星形成率（SFR）是敏感的宇宙学参数，控制小尺度功率的原始功率谱，而宇宙物质的内容变得重要，在较低的红移。我们还测试了两个新的SF模型：1）基于Schaye & Dalla Vecchia（2008）工作的“压力”模型，以及2）基于Blitz & Rosolowsky（2006）工作的考虑分子氢形成效应的“闪电”模型。与以往的传统SF模型相比，压力模型降低了低密度区域的SFR，并显示出更好的协议与肯尼卡特-施密特定律的观测。这个模型也抑制了早期恒星的形成，并将宇宙SF历史的峰值向较低的红移移动，这与最近对宇宙SFR密度的观测估计更加一致。新SF模型的模拟还预测了高z星系中较低的全球恒星质量密度，较大的低质量星系群和较高的气体分数。我们的研究结果表明，有空间留在模型的不确定性，以调和宇宙SF的历史和恒星质量密度的理论和观测之间的差异。尽管如此，我们的模拟仍然预测了比大多数观测估计更高的恒星质量密度。
2010-05-14 astro-ph.CO
The Cosmic History of Black Hole Growth from Deep Multiwavelength Surveys
在过去的几年里，人们在理解超大质量黑洞如何形成和成长方面取得了重大进展。在本文中，我们首先回顾了活动星系核（AGN）的光谱特征，从射电到硬X射线波长。然后，我们描述了最常用的方法来找到这些来源，包括光学/紫外线，无线电，红外线和X射线发射和光学发射线。然后，我们描述的主要观测特性的模糊和未模糊AGN人口。最后，我们总结了黑洞吸积的宇宙历史，即，在宇宙历史上，超大质量黑洞获得了大部分质量。最后，我们总结了开放性问题，并描述了计划和未来的天文台，这将有助于回答这些问题。
2011-12-01 astro-ph.CO
Cosmic Reionization On Computers II. Reionization History and Its Back Reaction on Early Galaxies
我们比较了几组宇宙学模拟宇宙再电离的结果，宇宙再电离计算机（CROC）项目下产生的，与现有的观测数据的高红移Ly-alpha森林和丰富的Ly-alpha发射体。我们发现很好的一致性与观测测量和以前的模拟工作。由于每一组数值参数都有几个独立的实现，我们能够探索宇宙方差对可观测量的影响。我们被迫得出的一个意想不到的结论是，宇宙方差在z>6时异常大，我们的模拟和观测测量（很有可能）仍然没有完全收敛，即使是平均冈恩-彼得森光学深度或体积加权中性分数等基本量。我们还发现，再电离对早期星系或全球宇宙恒星形成历史的影响很小，因为其气体含量受光电离影响的星系首先不包含分子（即恒星形成）气体。特别是，由JWST的星系光度函数的暗端的测量是不太可能提供一个有用的约束再电离。
2014-08-04 astro-ph.CO
Dark Matter-Dark Energy Interaction and the Shape of Cosmic Voids
本研究利用观测数据约束的动力学暗能量模型，结合线性密度扰动理论，发现暗物质与暗能量相互作用会增大宇宙空洞的椭圆率。
2020-10-21 astro-ph.CO
Cosmic recombination history in light of EDGES measurements of the cosmic dawn 21-cm signal
最近对来自宇宙黎明的全球21厘米信号的EDGES测量表明，星系间介质（IGM）的动力学温度可能比其预期值低得多。较冷的IGM直接影响宇宙黎明和黑暗时期的氢复合，提高了复合率。在这里，我们研究和量化，更冷的IGM方案的背景下，宇宙的重组历史的DM重子相互作用模型，这是广泛用于解释的深度的EDGES 21厘米信号的影响。我们发现，在一般情况下，氢电离分数得到抑制在黑暗时代和宇宙黎明和抑制逐渐增加，在较低的红移，直到X射线加热turnon.However，电离分数的准确估计需要知识的IGM的整个热历史，从时代的热退耦的氢气和宇宙黎明的CMBR。这是可能的，两个单独的方案，预测非常相似的HI差异温度在宇宙黎明期间，并与EDGES 21厘米信号一致，可能有非常不同的IGM温度在黑暗时代。在这两种情况下的电离分数的演变是完全不同的。这使得我们无法单独使用EDGES 21 cm信号准确计算宇宙黎明期间的电离分数。我们发现，在红移$z \sim 17 $的标准方案中，电离分数的变化可能是$\sim 0 \%$到$\sim 36 \%$之间的任何变化。这种不确定性可能会减少，如果测量HI 21厘米差分温度在多个红移同时使用。
2020-09-03 astro-ph.CO
Measuring the History of Cosmic Reionization using the 21-cm Difference PDF
在宇宙再电离过程中，21厘米的亮度波动是高度非高斯的，互补的统计数据可以从像素亮度温度的分布中提取出来，而这些温度是不能从21厘米的功率谱中得到的。一个这样的统计量是21厘米差异PDF，两点之间的21厘米亮度温度差异的概率分布函数，作为点之间距离的函数。从模拟中提取的21厘米差分PDF的指导下，我们进行了极大似然分析模拟观测数据，并分析了目前和未来的低频无线电阵列实验的能力，以估计的形状的21厘米差分PDF，并测量宇宙再电离的历史。我们发现，一年的数据与实验，如默奇森宽场阵列应该足以探测大尺度在中期到后期阶段的再电离，而第二代实验应该产生详细的测量范围广泛的尺度在大部分的再电离时代。
2012-09-25 astro-ph.CO
The WiggleZ Dark Energy Survey: measuring the cosmic expansion history using the Alcock-Paczynski test and distant supernovae
天文观测表明，今天的宇宙是由未知物理来源的暗能量主导的。在许多模型中最值得注意的结果之一是，暗能量应该会导致宇宙加速膨胀：但膨胀率作为时间的函数已被证明非常难以直接测量。我们提出了一个新的宇宙膨胀的历史相结合的遥远的超新星观测与WiggleZ暗能量调查中的大规模星系集群的几何分析，使用Alcock Paczynski测试来测量标准球的失真。我们的结果构成了哈勃膨胀率作为时间函数的鲁棒和非参数测量，我们在红移范围0.1 < z < 0.9内的四个箱中以10-15%的精度测量。我们证明了宇宙膨胀正在加速，以一种独立于宇宙模型参数化的方式（尽管在我们的数据分析中假设宇宙是均匀的）。此外，我们发现这种膨胀历史与宇宙学常数暗能量是一致的。
2011-08-12 astro-ph.CO
Constraining the Expansion History and Early Dark Energy with Line Intensity Mapping
考虑线强度映射（IM）实验测量3 < z < 6范围内的重子声学振荡（BAO）的可能性。这将把膨胀历史限制在目前尚未探索的红移范围内。我们计算的地图深度，未来的IM实验针对CO（1-0）旋转过渡线和[CII]离子化碳精细结构线将需要实现，以测量BAO。我们发现，不久的将来IM实验可以限制BAO规模为5%或更好的CO/[CII]模型振幅。这种测量的精确度可能会对早期暗能量的模型产生竞争性限制。
2018-08-30 astro-ph.CO
The Cosmic Expansion History from Line-Intensity Mapping
University of Barcelona（巴塞罗那大学）；Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)（加泰罗尼亚空间研究学院）；University of Toronto（多伦多大学）；Ben-Gurion University（本-古里安大学）
利用线强度测绘技术，通过测量BAO尺度来约束宇宙膨胀率，以解决哈勃张力并测试暗物质、暗能量和引力理论。
2026-01-19 astro-ph.CO
Inhomogeneous cosmology in the cosmic rest frame without dark stuff
我们在宇宙静止系中研究了具有各向同性但非均匀度规的爱因斯坦方程。这些方程是在宇宙晚期微扰求解的。在没有使用宇宙学常数或暗物质的情况下，首阶和次首阶的结果与观测结果一致。
2016-02-22 astro-ph.CO
From Gas to Stars Over Cosmic Time
从130亿年前第一颗恒星形成到现在，恒星的形成有着一个意想不到的动态历史。起初，恒星形成率密度急剧增加，在100亿年前达到峰值，是现在的十倍以上。对恒星形成初期的观测仍然很困难，也没有很好的限制。理论模型很难预测这段历史，因为很难跟踪恒星辐射和超新星爆炸产生的能量反馈到气体中，从而形成更多的恒星。使用下一代仪器从地面和太空进行的观测应该可以揭示宇宙中恒星形成的完整历史，而模拟似乎可以准确预测观测到的历史。
2013-05-05 astro-ph.CO
Gravitational lenses as cosmic rulers: density of dark matter and dark energy from time delays and velocity dispersions
我们证明，通过对引力透镜类星体图像之间的时间延迟（dt）和透镜星系的速度色散（σ ^2）的联合测量，可以构建一个宇宙标准标尺。这一点在一个奇异的等温球透镜中得到了明确的体现，其中到透镜的角直径距离与dt/σ ^[2]成正比。使用MCMC模拟，我们说明了约束设置的密度暗物质和暗能量平面从未来的观测。
2009-10-30 astro-ph.CO
Impact of reionization history on constraining primordial gravitational waves in future all-sky cosmic microwave background experiments
本文研究了再电离历史不确定性对全天CMB偏振实验限制原初引力波的影响，发现利用大尺度E模功率谱可排除导致偏差的再电离场景，从而确保PGW限制的稳健性。
2024-12-25 astro-ph.CO
Stellar black holes: cosmic history and feedback at the dawn of the universe
从当前大质量恒星演化的理论模型、近远宇宙致密恒星残骸的多次观测以及宇宙化学演化等方面，推断出恒星黑洞形成速率的重要历史宇宙演化。恒星黑洞的平均质量、黑洞/中子星的比例以及黑洞高质量X射线双星（BH-HMXB）/孤立黑洞的比例都随红移而增加。第一代恒星爆发星系中大量BH-HMXB的能量反馈在大多数宇宙再电离时代的宇宙学模型中被忽略了。来自BH-HMXB的强大辐射、喷流和风加热了大体积空间的星系际介质，并使其电离，直到AGN接管。结论是恒星黑洞在高红移时限制了最暗星系的性质。我在这里介绍恒星黑洞历史性宇宙演化的理论和观测依据。关于它们的宇宙影响的详细计算在其他地方提供（Mirabel，Dijkstra，Laurent，Loeb，Pritchard，2011）。
2010-12-22 astro-ph.CO
Effect of halo bias and Lyman Limit Systems on the history of cosmic reionization
我们扩展了Furlanetto等人（2004）现有的再电离分析模型，以包括再电离源的偏置和莱曼极限系统的额外吸收。通过构造，我们的模型与观测到的z<8时星系光度函数的演化和观测到的z<6时Ly-α森林的演化是一致的。我们还发现，对于我们认为合理的相对逃逸分数的大范围的值，这是一致的，从较低的红移的相对逃逸分数的观测约束，我们的再电离模型是一致的WMAP约束的汤普森光学深度和SPT和EDGES约束的持续时间的再电离。因此，我们得出结论，有可能开发出与所有现有观测约束一致的物理上现实的再电离模型。
2012-12-06 astro-ph.CO
Cosmic History of Chameleonic Dark Matter in $F(R)$ Gravity
通过构造宇宙环境的时间演化，研究了$F(R)$引力中标量子的宇宙历史，并基于变色龙机制讨论了早期和现代宇宙中的变色龙暗物质.然后我们发现标量子可以是一种暗物质。我们还提出了一个有趣的可能性，$F(R)$重力可以解决的巧合问题。
2017-12-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Reconstructing the Cosmic Expansion History with a Monotonicity Prior
宇宙膨胀的历史，由哈勃参数映射为红移的函数，提供了最直接的探测暗能量状态方程。确定不同红移下哈勃参数的一种方法是从本质上区分宇宙年龄或距离与红移的关系，这可能会导致观测数据产生很大的数值误差。以哈勃参数随红移单调增加的情形作为合理的先验，我们提出在一系列红移处重建哈勃参数时，要加强单调性。与模拟Ia型超新星（SN Ia）数据的测试表明，单调性先验并没有引入显着的偏差，哈勃参数的误差大大减少相比，在每个红移与平坦的先验确定。来自真实超新星Ia数据的结果与基于被动演化星系年龄的结果吻合良好。虽然从超新星Ia距离重建的哈勃参数不一定比距离本身提供更多的信息，但它提供了一种方便的方法来与其他方法的约束进行比较。此外，单调性先验预计将有助于在多个红移处测量哈勃参数的其他探测器（例如，重子声学振荡），它可以推广到其他宇宙学量，是合理的单调与红移。
2018-03-13 astro-ph.CO
The enrichment history of cosmic metals
我们使用一套宇宙学，流体动力学模拟来研究宇宙的化学富集历史。具体来说，我们追溯了金属的起源，以调查各种气相何时富集以及晕质量。我们发现，金属的年龄随着它们最终所处气体的密度而急剧下降。至少有一半的金属存在于红移为零（2）的弥散星系际介质（IGM）中，是从红移为二（3）以上的星系中喷射出来的。最后含有金属的晕的质量随着气体密度的增加而迅速增加。超过一半的星系际金属是由总质量小于1e11太阳质量和恒星质量小于1e9太阳质量的晕喷出的。在IGM较热的部分，有助于富集的晕质量范围较宽。通过结合“何时”和“由什么”方面的富集历史，我们表明，金属居住在较低密度的气体通常喷出较早，质量较低的晕。
2010-07-06 astro-ph.CO
Dark Matter Halos in Interacting Dark Energy Models: Formation History, Density Profile, Spin and Shape
相互作用暗能量（IDE）模型考虑了暗能量与暗物质之间的相互作用，为解决符合问题提供了一种自然的机制，也可以缓解$Λ$ CDM模型下的观测紧张。以往的研究通过对宇宙膨胀历史、宇宙微波背景和大尺度结构的观测对IDE模型进行了限制。然而，这些数据还不足以有效地区分IDE模型和$Λ$ CDM。由于非线性结构的形成包含了丰富的宇宙学信息，它可以提供额外的手段来区分不同的模型。本文基于一组IDE模型的$N$体模拟，研究了暗物质晕的形成历史和性质，并与$Λ$ CDM模型进行了比较。对于暗物质衰减为暗能量的模型，参数是先前约束的最佳拟合值，结构形成明显减慢，并且晕具有系统的较低质量，较松散的内部结构，较高的自旋和各向异性。这与观察到的结构形成不一致，因此从非线性结构形成的角度可以安全地排除该模型。此外，我们发现IDE和$Λ$ CDM对应物之间的晕浓度比敏感地依赖于相互作用参数，而与晕质量无关。这可以作为一个强大的探测器来约束IDE模型。我们的结果具体地表明，两个暗分量的相互作用可以影响晕的形成相当大，因此，来自非线性结构的约束是必不可少的。
2022-01-24 astro-ph.CO
Cosmology with hybrid expansion law: scalar field reconstruction of cosmic history and observational constraints
在本文中，我们考虑一个简单的形式的宇宙膨胀历史称为混合膨胀律-一个产品的幂律和指数型函数。这种构造模仿了幂律和德西特宇宙学的特殊情况，但也提供了从减速到宇宙加速的过渡的优雅描述。我们指出了所考虑的宇宙历史的Brans-Dicke实现。我们构造了quintessence，phantom和tachyon场的势，这些势可以产生广义相对论中的混合展开定律。我们研究了观测约束的模型与混合膨胀律适用于晚时间加速以及早期宇宙的核合成。
2014-01-12 astro-ph.CO gr-qc
Brief History of Ultra-light Scalar Dark Matter Models
本文简要回顾了标量场暗物质模型的发展历史，该模型也被称为模糊暗物质、BEC暗物质、波动暗物质或超轻轴子。在这个模型中，质量为$m = O(10^{-22})eV$的超轻标量暗物质粒子凝聚在一个单一的玻色-爱因斯坦凝聚体状态中，并且集体表现得像经典波。银河系的暗物质晕可以被描述为一种自引力相干标量场配置，称为玻色子星。在比星系大的尺度上，暗物质的行为类似于冷暗物质，而在比星系小的尺度上，不确定原理的量子压力抑制了更小结构的形成，从而解决了传统冷暗物质模型的小尺度危机。
2018-01-11 astro-ph.CO hep-th
Revealing the Cosmic History with Gravitational Waves
宇宙微波背景的特征提供了间接的证据，表明早期宇宙中热辐射占主导地位的时期之前是一个暴胀膨胀时期。在这里，我们将展示如何测量的随机引力波背景可以揭示宇宙的历史和物理条件，在膨胀，随后的预加热和再加热，以及热大爆炸时代的开始。标准模型的一个特别有动机和预测性的最小扩展就是一个例子，众所周知，标准模型为粒子物理学提供了一个完整的模型--直到普朗克尺度，为宇宙学提供了一个完整的模型--回到暴胀。
2022-09-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Witnessing the reionization history using Cosmic Microwave Background observation from Planck
我们使用普朗克2015年宇宙微波背景（CMB）温度和偏振各向异性观测数据来约束再电离的历史。我们还使用事先约束的红移$\sim7-8$从莱曼- $α$发射观测的再电离历史。以不同红移处的自由电子分数为自由参数，用多项式构造了完整的再电离历史。我们的结构提供了一个非常灵活的框架，以寻找历史的再电离作为一个函数的红移。我们提出了一个保守的和乐观的再电离的约束，分类的灵活性的模型和数据集用于约束他们，我们报告说，CMB数据稍微有利于延长再电离的历史。在这两种情况下，我们发现光学深度的平均值（$\approx0.09$和$0.1$）大于我们发现在标准的阶梯状再电离历史（$0.079\pm0.017$）。同时我们还发现，在乐观约束条件下，当红移大于15时，在95.4%的置信限下，自由电子分数的最大值为$\sim0.25$.
2017-12-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Uncovering the History of Cosmic Inflation from Anomalies in Cosmic Microwave Background Spectra
我们提出了一个暴胀的原始特征模型，它可以解释目前测量的宇宙微波背景（CMB）各向异性谱中的大尺度和小尺度异常，揭示了宇宙在其原始时代的一段冒险历史。虽然该模型目前是统计上无法区分的标准模型，我们表明，未来的观测，如西蒙斯天文台和LiteBIRD将相互补充，在区分模型的差异，由于其准确的E模式偏振测量，和PICO任务，如果资助，可以把严格的限制所有的特性。该模型预测了一个经典的原始标准时钟信号，它也可以用来区分暴胀和替代方案在一个模型独立的方式。
2022-05-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Active Galactic Nuclei - the Physics of Individual Sources and the Cosmic History of Formation and Evolution
本文对活动星系核的天体物理作了简要的评述。在对活动星系核的研究动机作了一般性的介绍之后，我们讨论了我们目前对中心引擎内部工作的理解，最有可能的是吸积质量在100万到100亿太阳质量之间的黑洞。我们强调最近的结果有关的射流（准直流出）的活动星系核来自X射线观测（钱德拉）的千帕尺度的射流和伽马射线观测的活动星系核（费米，切伦科夫望远镜）与射流密切对准的视线（耀变体），并讨论这些意见的解释。随后，我们总结了我们对活动星系核形成和演化的宇宙历史的认识。最后，我们描述了即将到来的观测机会。
2013-01-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Probing the anisotropic expansion history of the universe with cosmic microwave background
我们提出了一个简单的技术来检测任何各向异性膨胀阶段的宇宙历史开始从膨胀阶段的表面最后散射的CMBR数据。我们使用的属性，在宇宙中的任何各向异性膨胀会变形的原始密度扰动的形状，这种变形可以检测到在CMBR的超视界波动的形状分析。利用这种分析，我们得到了对宇宙任何以前的各向异性膨胀的约束小于约35%。
2011-11-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Neutrinos from the cosmic noon: a probe of the cosmic star formation history
对宇宙恒星形成历史的多个天体物理探测在红移z > 1时得出了非常不同的推论。虽然所有的探测器似乎都表明在1.5 < z < 3之间有一个恒星形成的高峰期，称为宇宙正午，但这些探测器的详细推论是不一致的。特别是，由H-α数据表示的峰值恒星形成率密度的大小比由UV/IR数据表示的峰值的大小高约4倍。在这项工作中，我们探索了未来在Hyper-Kamiokande（HK）实验中测量弥漫超新星中微子背景的潜力，以解决差异并帮助确定峰值宇宙恒星形成率的大小。我们发现，根据宇宙核心坍缩超新星中微子光谱，HK装载0.1%钆质量有可能区分不同的恒星形成历史之间的1.6-20年的数据收集。
2020-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Tracing the cosmic history by Gauss-Bonnet gravity
考虑到引力作用中曲率的进一步贡献，可以追溯宇宙的历史。假设标准广义相对论可以被其他曲率不变量所扩展，我们讨论了包含高阶曲率项的作用量在原则上可以拟合整个宇宙演化的可能性。特别是像$F(R,{\cal G})$这样的理论，其中$R$是里奇标量，$\cal G$是高斯-邦尼拓扑项，包含了所有的曲率不变量，这些不变量取决于能量状态，可以解决暴胀、物质主导和暗能量状态。在本文中，我们研究这种可能性，考虑如何$F(R,{\cal G})$模型可以导致重力从紫外到红外尺度。具体而言，我们将考虑为此目的的宇宙学方法。
2020-08-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Nanohertz gravitational waves from cosmic strings and dark photon dark matter
本文研究了PTA观测结果对宇宙弦及由其衰变产生的暗光子暗物质的物理意义，发现暗光子质量在m~10^{-6}--10^{-4}eV时可同时解释PTA引力波信号与暗物质丰度。
2023-06-30 astro-ph.CO hep-ph
A History of Dark Matter
虽然暗物质是现代宇宙学的核心元素，但它如何被接受为主流范式的一部分的历史往往被忽视，或者被浓缩成围绕少数先驱科学家工作的简短轶事。这篇评论的目的是为读者提供一个更广阔的历史视角，观察发现和理论论据，导致科学界采用暗物质作为标准宇宙学模型的一个重要组成部分。
2016-05-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Constraining the cosmic merger history of intermediate-mass black holes with gravitational wave detectors
中等质量黑洞（IMBHs）还没有被发现，除了任何合理的怀疑，通过动力学或吸积签名。引力波（GWs）代表了一个无与伦比的机会来调查天空和检测IMBH的合并，使其有可能首次限制它们的形成，增长和合并历史跨越宇宙时间。虽然目前的LIGO-Virgo-KAGRA网络在检测IMBH双星合并方面受到很大限制，但下一代地面观测站和天基任务有望通过每年检测几个事件来揭示IMBH人口。在这里，我们通过确定下一代GW观测站的最佳网络来评估这种可能性，以重建整个宇宙时间的IMBH合并历史。我们表明，旅行者，爱因斯坦望远镜，宇宙探测器将能够约束合并IMBHs的主要质量的分布高达$\sim 10^3\ M_\odot$和质量比$\gtrsim 0.1$，而LISA将互补这样做，在更高的质量和更小的质量比。因此，下一代地基和天基观测站网络将有可能重建IMBH的合并历史。此外，质量为$\lesssim 5\times 10^3\ M_\odot$的IMBH可以在多波段观测到，红移可达$z\approx 4$，开创了GW天文学的新纪元。
2023-01-14 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Effects of Dark Matter Annihilation on the Cosmic Microwave Background
我们研究了暗物质湮灭过程中和宇宙复合时期后的宇宙微波背景各向异性的影响，考虑到详细的能量沉积的湮灭产品。据发现，一个相当严格的约束的湮灭截面施加TeV尺度的暗物质质量从WMAP观测。
2009-07-23 astro-ph.CO hep-ph
Towards understanding thermal history of the Universe through direct and indirect detection of dark matter
我们研究的问题是，在多大程度上通过直接和间接探测实验对暗物质进行前瞻性探测，可以揭示早期宇宙中通过冻结过程热产生的暗物质的比例。通过模拟在不久的将来可以看到的假定信号，并用它们来重建WIMP暗物质的性质，我们表明，在模型无关的方法中，这只能在参数空间的一小部分中实现。然而，随着额外的理论输入，关于热冻结作为产生暗物质的主要机制的假设可能得到验证。我们用两个例子来说明这一点：一个有效场论的暗物质与矢量信使和希格西诺或维诺暗物质内的MSSM。
2017-10-16 astro-ph.CO hep-ph
Dark Matter Response to Galaxy Assembly History
目的：众所周知，重子的存在会影响暗物质宿主晕。探索星系聚集的历史以及暗物质晕随时间的性质可以提供一种测量这些效应的方法。研究方法：我们研究了四个银河系质量暗物质晕从宝瓶座项目在其组装历史，$z = 0 - 4$之间的属性。在这项工作中，我们使用的SPH运行Scannapieco等人。（2009）和暗物质唯一的对应物作为案例研究。为了评估我们的研究结果的鲁棒性，我们将它们与使用移动网格技术和不同子网格方案运行的晕之一进行比较。结果：我们的结果表明，暗物质晕轮廓的宇宙演化依赖于重子的组装历史。我们发现，暗物质的配置文件不显着随时间的变化，因此，他们变得稳定，当重子的分数积累在中心区域达到80%的维里半径内的质量。此外，质量吸积的历史表明，较早聚集的晕是那些含有更大量的重子质量的晕，这反过来又使暗物质晕轮廓更早地达到稳定的配置。对于SPH晕，我们发现，特定的角动量的暗物质粒子的维里半径在z = 0的百分之五，保持近似恒定的时间，其中60%的恒星质量被收集。我们探索不同的理论和经验模型的收缩晕通过红移。一个更好地描述通过红移演化的晕收缩的模型必须依赖于内部区域的恒星质量含量。
2019-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic expansion history analysis with Hubble parametrization in $Q^{n}$ gravity
本文提出受 $Λ$CDM 启发的 Hubble 参数化，结合 Hubble、SNe 与 BAO 数据约束 $Q^n$ 引力模型，发现不同 $n$ 值下均预测晚期加速膨胀。
2024-01-18 astro-ph.CO gr-qc
Galaxy Protoclusters as Drivers of Cosmic Star-Formation History in the First 2 Gyr
现今的星系团是大质量的晕，其中大多数是静止的星系，而遥远的原星系团是包含许多恒星形成星系的扩展结构。我们调查的影响，这一根本性的变化，在宇宙学的背景下，使用一组N体模拟和半解析模型。我们发现，从z=0到z=7，所有（原）星系团占据的宇宙体积分数增加了近三个数量级。我们发现，（原）团星系是一个重要的，甚至在高红移占主导地位的人口，因为他们的预期贡献的宇宙恒星形成率密度上升（从1%在z=0）到20%在z=2和50%在z=10。因此，原星系团提供了宇宙电离光子的重要部分，并且可能在驱动宇宙再电离的时间和拓扑结构方面至关重要。在内部，团簇形成的平均历史可以分为三个阶段：在z~10-5，原团簇中的星系生长是由内而外的，中心晕是宇宙中最活跃的区域之一：在z~5-1.5，整个10-20 Mpc结构中发生了快速的恒星形成，形成了它们现在的大部分恒星质量;在z<~1.5时，剧烈的引力坍缩将这些恒星的内含物推入单个星系团晕中，由于弛豫和维里化，在很大程度上抹去了星系团星系形成的细节。我们的研究结果激发了对遥远原星系团的观测，以了解宇宙正午期间快速、扩展的恒星生长，以及它们与宇宙黎明期间再电离的联系。
2017-07-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
Dark matter and cosmic structure
我们回顾了目前的标准模型的宇宙结构的演变，跟踪其发展在过去的四十年中，并特别侧重于数值模拟所发挥的作用和暗物质的性质有关的方面。
2012-10-01 astro-ph.CO hep-th
Troubled cosmic flows: turbulence, enstrophy and helicity from the assembly history of the intracluster medium
模拟和观测都表明，湍流是宇宙场景中普遍存在的现象，但由于其固有的多尺度特性，需要高分辨率，因此特别难以进行数值模拟。此外，湍流与星系和星系团的动力学状态和形成历史密切相关，产生了多种多样的现象，需要大量的此类结构样本才能得出可靠的结论。在这项工作中，我们使用自适应网格细化（AMR）宇宙学模拟，探讨在星系团湍流的产生和消散，在其组装历史。我们发现，主要的合并，更普遍的吸积气体，是主要的过程驱动湍流的内集群介质。我们特别关注螺线管湍流，它可以通过拟能量化。我们的研究结果似乎证实了它的产生，其中涉及斜压和压缩在外部（吸积）和内部（合并）的冲击，其次是涡拉伸下游的情况。我们还研究了质量落入星系团维里边界之外的情况，发现气体遵循具有一定程度螺旋度的轨迹，因为它在外部冲击中已经发展出一些涡度。
2021-04-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Void replenishment: how voids accrete matter over cosmic history
宇宙空洞是密度不足的区域，占据了宇宙的大部分体积。它们预计会出现在包含负初始密度波动的区域，随后随着周围物质的坍塌并形成壁，细丝和集群而膨胀。我们报告的结果，从分析的宇宙学模拟专门设计，以准确地描述低密度区域，如宇宙空洞。与通常的预期相反，我们发现空洞在宇宙历史上也经历了显著的质量流入。平均而言，在$z \sim 0$处的样品中的空隙质量的$10\%$从过密区域增大，对于大部分空隙达到超过$35\%$的值。超过一半的质量进入空隙逗留的时间周期$\sim 10 \, \mathrm{Gyr}$内，达到内半径。这将意味着在给定时间位于空隙内的部分气体从过密区域（例如，星系团或细丝），在那里它可能已经被预处理，从而挑战了星系形成在空隙中的场景，并反对原始环境的想法。
2021-09-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Dark matter decay signals in cosmic filaments
本文利用EAGLE模拟研究宇宙纤维中的暗物质密度轮廓，发现GeV尺度暗物质衰变可产生可探测射电同步辐射，并通过叠加纤维射电数据将暗物质衰变寿命限制提高了最多两个数量级。
2025-04-10 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic star-formation history and black hole accretion history inferred from the JWST mid-infrared source counts
本文利用JWST中红外深场源计数，通过五类星系本地光度函数的后向演化模型，同时约束宇宙恒星形成历史和黑洞吸积历史，将观测基础拓展到比以往暗数十倍的源。
2023-12-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
Astrophysical Uncertainties in the Cosmic Ray Electron and Positron Spectrum From Annihilating Dark Matter
近年来，为了研究GeV到TeV能量的宇宙射线，进行了许多实验。从间接暗物质探测的角度来看，这是一个特别有趣的机制。然而，要从宇宙射线测量中得出关于暗物质的可靠结论，首先必须了解宇宙射线通过银河系磁场和辐射场的传播。在本文中，我们约束的宇宙线传播模型的特点，通过比较与观测输入，包括最近的数据从CREAM实验，并使用这些约束条件来估计相应的不确定性的宇宙线电子和正电子的光谱中的暗物质粒子湮灭在银河系的晕。
2009-04-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
The accretion history of dark matter halos I: The physical origin of the universal function
了解暗物质晕的普遍吸积历史是确定其结构起源的第一步。我们使用扩展的Press-Schechter形式主义，从初始密度扰动的增长率导出晕质量吸积历史。我们表明，晕质量的历史是很好地描述了指数函数的红移在高红移制度。然而，在低红移区域，质量历史遵循幂律，因为在暗能量主导的时代，由于宇宙的加速膨胀，密度扰动的增长停止了。我们提供了一个解析模型，遵循表达式$M(z) = M_{0}(1+z)^{af(M_{0})}e^{-f(M_{0})z}$，其中$M_{0} = M(z=0)$，$a$依赖于宇宙学和$f(M_{0})$只依赖于线性物质的功率谱。解析模型不依赖于数值模拟的校准，适用于任何宇宙学。我们比较了我们的模型与文献中的质量吸积历史的最新经验模型，发现非常好的协议。我们在线提供模型的数值例程。
2015-08-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Does History Repeat Itself? Periodic Time Cosmology
有人认为，宇宙历史可能会循环重复，在过去和未来有无限系列的类似亿万年。在这里，我们提出，宇宙的历史重复自己完全，构建一个宇宙的周期性时间的历史，我们称之为周期时间宇宙学。特别是，原始功率谱，与整个宇宙历史的传递函数卷积，将形成下一个永世的原始功率谱。通过匹配的大爆炸无限的未来使用共形重新标度（一拉彭罗斯），我们唯一确定的原始功率谱，在传递函数的两个自由参数。虽然近尺度不变的红色倾斜大尺度上，使用普朗克和重子声振荡观测，我们发现最小的模型是不利相比，在$5.1σ$的幂律功率谱。然而，$Λ$ CDM宇宙历史的扩展改变了大尺度传递函数，可以提供更好的相对拟合的数据。例如，我们的周期时间宇宙学的最佳拟合七参数模型，其中$w=-1.024$用于暗能量状态方程，仅在$1.8σ$水平上相对于幂律功率谱（具有相同数量的参数）不利。因此，宇宙历史和初始条件之间的一致性为周期时间宇宙学的宇宙学观测提供了一个可行的描述。
2019-10-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark Photon Dark Matter from Cosmic Strings and Gravitational Wave Background
本文通过三维格点模拟发现轻矢量玻色子由宇宙弦环坍缩高效产生，计算了其引力波背景谱特征，表明现有地面探测器和脉冲星计时观测可探测或约束暗光子暗物质场景。
2023-08-03 astro-ph.CO hep-ph
QCD axion dark matter and the cosmic dipole problem
本文研究了通过引入源于Peccei-Quinn对称性自发破缺的QCD轴子作为暗物质，来解决遥远星系数量计数与CMB推导出的宇宙偶极之间差异问题的可能性。
2023-07-11 astro-ph.CO hep-ph
Machine Learning Cosmic Expansion History
我们首次使用机器学习技术，根据30个宇宙计时器来研究宇宙的背景演化。从7种机器学习算法中，利用测试集上均方误差最小化的原则，我们发现贝叶斯岭回归是从宇宙天文钟中提取信息的最佳方法。通过使用幂律多项式展开，我们从机器学习中获得了第一个哈勃常数估计$H_0=65.95^{+6.98}_{-6.36}$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$。从机器学习的角度来看，我们可以排除大量包含$H_0$的物理参数个数大于3的宇宙学模型。非常重要和有趣的是，我们发现，3个具体的宇宙学模型的参数空间都可以明显压缩，考虑到他们的解释和推广能力。
2017-12-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
