Measuring the sound horizon and absolute magnitude of SNIa by maximizing the consistency between low-redshift data sets
重子拖曳期的共动声视界$r_{d}$包含了关于前复合期的重要物理信息，是宇宙的标准标尺。另一方面，Ia型超新星（SNIa）$M$的绝对星等是推断这些标准烛光距离的关键。获得这两个量中的（至少）一个对于从BAO/SNIa数据测量哈勃参数$H_0$至关重要。在这项工作中，我们提出了一种新的方法来测量宇宙尺子有多长，以及标准烛光有多亮，而不依赖于$H_0$张力的主要驱动因素，即避免（i）使用CMB数据;（ii）在宇宙距离阶梯的第一步校准SNIa;以及（iii）任何具体的宇宙学模型的假设。我们仅假设SNIa可以安全地用作标准烛光，$r_d$可以安全地用作标准尺子，同时假设宇宙学原理和引力的度规描述是正确的，光子在零测地线中传播，光子数守恒。我们的方法是基于损失函数的最小化，该损失函数代表了本研究中采用的低红移数据集之间的不一致性水平，即：SNIa，BAO和宇宙计时器。在我们的主要分析中，我们得到：$r_d=(146.0^{+4.2}_{-5.1})$ Mpc，$M=-19.362^{+0.078}_{-0.067}$。前者与普朗克的$Λ$ CDM最佳拟合宇宙学完全兼容，但在解耦之前仍然为新物理学留下了足够的空间，而我们对$M$的约束更接近协调模型的首选值，尽管它仅低于SH 0 ES测量值$\sim 1.4σ$。
2022-02-07 astro-ph.CO
New probability distributions in astrophysics: I. The truncated generalized gamma
伽马函数是天体物理学对象的光度函数的一个很好的近似，截断的伽马分布将允许更严格的分析。本文首先研究了广义伽玛分布，然后介绍了广义伽玛分布的标度和新的双截尾。为了拟合星系或类星体的光度函数（LF），我们采用了带标度的截断GG分布的星等版本。新的截断GG LF适用于SDSS星系的五个波段，在红移0.3和0.5之间的范围内的2dF类星体红移巡天，和COSMOS类星体的红移范围在3.7和4.7之间。采用新截断的GG LF的上、下限绝对星等对红移的依赖关系，模拟了SDSS星系和2dF类星体的平均绝对星等与红移的关系。
2019-12-27 astro-ph.CO
On the use of the local prior on the absolute magnitude of Type Ia supernovae in cosmological inference
在非常低的红移（$z<0.1$）处突然发生幻影跃迁之前，暗能量一直表现为宇宙学常数，这似乎解决了哈勃常数的局域和高红移测定之间的>4 $σ$不一致，同时保持了$Λ$ CDM模型相对于其他观测量的唯象成功。在这里，我们证明了这样一个小棍状的暗能量不能解决$H_0$危机。其基本原因是用于导出局域$H_0$约束的超新星绝对星等$M_B$与拟合超新星、BAO和CMB数据所必需的$M_B$不相容，并且这种不一致不能通过在极低红移处的突然幻影跃迁来解决。我们利用这个例子来说明为什么在统计分析中最好采用$M_B$上的先验作为$H_0$上的先验的替代。这三个原因是：i）避免对低红移超新星进行潜在的重复计数，ii）避免假设宇宙学的有效性，特别是将减速参数固定为标准模型值$q_0=-0.55$，iii）在分析中包括$M_B$受局部校准约束的事实，否则在分析中会忽略的信息，使模型选择和参数约束都有偏差。我们提供了$M_B$相对于最近的万神殿和DES-SN 3 YR超新星目录的先验。我们还提供了一个高斯联合先验的$H_0$和$q_0$推广的先验$H_0$由SH 0 ES。
2021-04-24 astro-ph.CO
The Baryon Oscillation Spectroscopic Survey: Precision measurements of the absolute cosmic distance scale
BOSS，重子振荡光谱巡天，是一项为期5年的计划，旨在测量绝对宇宙距离尺度和膨胀率，在红移z<0.7和z~2.5时具有100级精度。BOSS使用由重子声学振荡（BAO）提供的“标准标尺”。BOSS将在z<0.7时实现接近最佳的BAO尺度测量，并对150万个发光星系进行红移测量。它将开创一种在高红移下测量BAO的新方法，使用LyA森林测量160，000个红移范围为2.1<z<3.0的类星体。在z=0.35、0.6和2.5时，角直径距离dA的预测精度分别为1.0%、1.0%和1.5%，哈勃参数H（z）的预测精度分别为1.8%、1.7%和1.2%。这些测量将对暗能量的性质和空间曲率提供强有力的约束，补充从其他探测器获得的约束。BOSS还将为研究大尺度和小尺度成团、大质量星系的演化以及2.3 < z < 6.5的类星体的光度函数和成团提供极好的数据集。BOSS是组成SDSS-III（斯隆数字巡天III）的四个调查之一，SDSS-III是一个为期6年的计划，将使用2.5米斯隆基金会望远镜上的高度多路复用光谱仪来调查宇宙学参数，银河系的历史和结构，以及巨行星系统的人口。
2009-02-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
The VIMOS Public Extragalactic Redshift Survey (VIPERS). Luminosity and stellar mass dependence of galaxy clustering at 0.5<z<1.1
利用VIMOS公开河外星系红移巡天（VIPERS）的前55000个红移数据，研究了星系团在红移0.5<z<1.1范围内对光度和恒星质量的依赖性。我们测量了红移空间两点关联函数（2 PCF），和投影关联函数，在样本覆盖不同范围的B波段绝对星等和恒星质量。我们同时考虑了阈值星系和分组星系样本，B波段绝对星等中值为-21.6<MB-5log（h）<-19.5，恒星质量中值为9.8<log（M*[Msun/h^2]）<10.7。我们从投影的关联函数评估了数据中的实空间聚类，我们将其建模为范围为0.2<r_p[Mpc/h]<20的幂律。最后，我们估计了星系偏差作为光度，恒星质量和红移的函数，假设一个平坦的LCDM模型推导出的暗物质2 PCF。我们提供的最佳拟合参数的幂律模型假设为真实空间2 PCF-相关长度和斜率-以及线性偏置参数，作为B波段绝对星等，恒星质量和红移的函数。我们确认并提供了在0.5<z<1.1时聚类对光度的依赖性的最严格约束。我们证明的复杂性，比较聚类依赖于恒星质量的样本，最初是通量有限的，并讨论所观察到的差异的可能来源。总体而言，我们的测量提供了更强的约束星系形成模型，现在需要匹配，除了本地观测，集群演化测量的VIPERS星系之间的z=0.5和z=1.1的广泛的光度和恒星质量。
2013-07-20 astro-ph.CO
The Field X-ray AGN Fraction to z=0.7 from the Chandra Multiwavelength Project and the Sloan Digital Sky Survey
我们采用钱德拉多波长计划（ChaMP）和斯隆数字巡天（SDSS）研究的X射线活跃的星系在外地的z = 0.7的分数。我们利用SDSS和ChaMP的光谱红移，以及几个SDSS目录的光度红移，编译超过100，000个SDSS星系和近1，600个钱德拉X射线探测的母样本。详细的ChaMP体积完整性图使我们能够研究活动星系核（AGN）的局部分数，活动星系核定义为宽波段X射线光度L_X（0.5-8 keV）> 10^42 erg s^-1的天体，它是绝对光学星等、X射线光度、红移、质量和宿主颜色/形态类型的函数。在5个红移和i带绝对星等完整的独立样本中，我们确定了活动星系核的场分量在0.16 +/-0.06%（z < 0.125和-18 > M_i > -20）和3.80 +/-0.92%（z < 0.7和M_i < -23）之间。我们发现我们的ChaMP/SDSS场活动星系核分数和钱德拉星系团活动星系核分数之间惊人的一致性，对于限制在类似红移和绝对星等范围内的样本：1.19 +/- 0.11%的ChaMP/SDSS场星系，0.05 < z < 0.31，绝对R带星等比M_R < -20更亮，是活动星系核。我们的研究结果也大致一致的措施领域AGN部分在狭窄的，深的领域，虽然在光学选择标准，红移覆盖范围，和可能的宇宙场之间的差异引入更大的不确定性，在这些比较。
2010-09-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Intrinsic Alignment of Cluster Galaxies: the Redshift Evolution
我们目前的测量两种类型的集群星系排列的基础上的体积有限和高纯度（$\ge$ 90%）的集群样本GMBCG目录来自SDSS DR 7。我们检测到一个明确的BCG对准（BCG的主轴对准的集群卫星星系的分布）。我们发现，BCG排列信号随着红移和BCG绝对星等的减小而变强，随着BCG恒星质量的减小而变弱。BCG排列不依赖于星系团的丰富度，只有当我们使用等照度线拟合位置角（PA）时，我们才能检测到一个统计上显著的（$\ge$ 3 sigma）卫星排列（星系团卫星星系的长轴向BCG排列），并且卫星排列依赖于BCG的视星等而不是绝对星等。这表明基于来自SDSS管道的等照度PA检测到的卫星对准可能是由于来自附近BCG的漫射光的污染。我们警告说，这不应该被简单地解释为不存在的卫星对准，而是我们不能检测到他们与我们目前的光度SDSS数据。我们对SDSS $r$带和$i$带数据进行测量，但没有观察到对准的通带依赖性。
2011-07-12 astro-ph.CO
Universal distance modes from DESI BAO and Type Ia supernovae: what do cosmological rulers actually measure?
Institute for Advanced Study（高等研究院）
通过SVD分解DESI BAO和三种超新星数据的低红移距离测量，识别主导线性方向并定位与LCDM CMB预测的张力，发现主要方向测量Omega_m h^2，且张力主要集中于此。
2026-06-29 astro-ph.CO
Classical Cosmological Tests for Galaxies of the Hubble Ultra Deep Field
通过对哈勃超深场图像的分析，得到了一个包含角大小、表面亮度、光度红移和绝对星等的星系表，该表包含了大约4000个在高信噪比下被识别的星系，这使得我们可以分析角大小、表面亮度和绝对星等之间的宇宙学关系。本文根据具有不同密度参数的宇宙学模型网格，估算了红移0.5-6.5范围内遥远星系的线尺寸和表面亮度演化参数。分析了星系的光度红移分布，发现星系径向分布可能存在超大不均匀性，尺度长度可达2000 Mpc。
2009-01-04 astro-ph.CO
Magnetic Fields in the Large Scale Structure from Faraday Rotation measurements
通过研究河外射电源法拉第旋转测度（RM）的红移演化，寻找星系和星系团外的磁场。我们的分析揭示了一个强有力的证据红移的依赖性的平均值的绝对值的RM。如果减去银河系对RM的贡献，这个证据会得到进一步的加强。在5 σ水平上，排除了剩余RM不存在红移演化的假设。所观察到的红移的RM的依赖性是一致的存在的纳米高斯强度的磁场的相关长度短于0.1兆秒差距的弱过密元素的大尺度结构的Ly-alpha云跟踪的可能性。
2013-05-07 astro-ph.CO
Model-independent measurement of the absolute magnitude of Type Ia Supernovae with gravitational-wave sources
Ia型超新星（SNIe）的绝对光度轮廓的相似性，作为一种距离指示，导致它们在河外天文学中被用作次级标准烛光。一般来说，SNIa对绝对峰值星等$M_{\rm B}$的经验关系是由造父变星在近距离标度中校准的，并直接外推到更远的距离。出现了两个主要问题。首先，它们的校准，特别是$M_{\rm B}$的确定，取决于造父变星的经验关系，这受到各种不确定性的影响。第二个与SNIa在其真正的$M_{\rm B}$中的同质性有关，已知其在不同环境中较差。观测到的GW信号的紧凑的二元系统和他们的电磁对应物的合并提供了新的和模型无关的方式来解决这两个问题。在第二代GW探测器时代，低红移GW源提供了一种新的方法来校准SNIa的经验关系，使用它们的自校准距离。利用GW170817事件在不同的低红移范围内对经验关系进行了标定，发现标定结果与造父变星的结果一致。此外，两种方法中的$M_{\rm B}$的不确定度也相当。通过第三代GW探测器的观测，GW源还可以用来测量高红移SNIe的$M_{\rm B}$值，这为研究$M_{\rm B}$与局部环境、重力强度和爆炸的本征性质的关系以及标准烛光的均匀性提供了一个独特的机会。我们发现，$M_{\rm B}$的不确定性在高和低的红移是一个以上的数量级小于目前的精度。
2019-10-18 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
On the dependence between UV luminosity and Lyman-alpha equivalent width in high redshift galaxies
我们证明，在Ly-alpha等效宽度与星系紫外光度之间没有相关性的简单假设下，观测到的高红移星系在等效宽度-绝对紫外星等平面上的分布是可以再现的。我们进一步表明，在Ly-alpha发射体的样本中，Ly-alpha等效宽度和Ly-alpha光度之间没有依赖性。同时，我们表明，最近提出的缺乏大的等效宽度，紫外线明亮的星系（安藤等人。2006）可以解释为一个简单的观测效果，基于太小的调查体积。
2009-07-21 astro-ph.CO
On measuring the absolute scale of baryon acoustic oscillations
星系分布中的重子声学振荡（BAO）特征提供了一个基本的标准标尺，它被广泛地用来约束宇宙学参数。在大多数分析中，尺子的同动长度是从CMB观测和理论的结合中推断出来的。然而，早期宇宙物理中的各种非标准效应可能会使这一推断产生偏差，从而导致H 0、Ω m和w等宇宙学参数的推断产生偏差，因此结合星系红移巡天和适当的直接低z距离测量来测量BAO的绝对长度是有价值的。一个障碍是低红移BAO巡天主要限制了r_S / D_V（z）的比值，其中D_V是一个不能用标准烛光直接观测到的膨胀尺度。在这里，我们找到了一个新的近似D_V（z）\simeq（3/4）D_L（4 z/3）（1+ 4 z/3）^{-1}（1 - 0.02455 z^3 + 0.0105 z^4），它将D_V与红移稍高的标准光度距离D_L联系起来;对于z < 0.4的所有WMAP兼容的Friedmann模型，这是非常精确的（相对误差<0.2%），对宇宙学参数H_0，Ω_m，Ω_k，w的依赖性很弱。这提供了一条仅使用z < 0.3的观测来测量绝对BAO长度的途径，包括Ia型超新星，以及未来可能的无H_0物理距离指示器，如引力透镜或引力波标准警报器。这将提供标准宇宙学在10^3 < z < 10^5时的零参数检验，并且可以限制相对论性物质N_{eff}的数量，其简并度比CMB少。
2012-10-11 astro-ph.CO gr-qc
Implications of a transition in the dark energy equation of state for the $H_0$ and $σ_8$ tensions
我们探讨了一个快速出现的暗能量之间的红移（$z$）的膨胀率和增长的扰动的影响。使用高斯过程回归和参数模型，我们表明，这是目前的一套低红移（$z<3$）距离测量的首选解决方案，如果$H_0=73~\rm km\,s^{-1}\,Mpc^{-1}$在1\%和高红移膨胀的历史是不变的$Λ$ CDM的普朗克卫星的推断。暗能量在$z=2$周围实际上是不存在的，但它的密度接近于今天的$Λ$ CDM模型值，在$z<0.5$的状态方程大于$-1$。如果来源的集群以外的问题是可以忽略不计的，我们表明，这种膨胀的历史导致在$z<1$扰动增长较慢，相比$Λ$ CDM，这是可测量的即将到来的调查，可以减轻$σ_8$之间的普朗克CMB温度和低红移探针的大尺度结构的紧张局势。
2020-01-16 astro-ph.CO
Cosmology with the Highly Redshifted 21cm Line
除了作为宇宙黎明和再电离时代天体物理学的探测器外，$z>6$的21厘米线也是约束宇宙学的一种强有力的方式。它的力量来自于几种独特的能力。第一，21厘米线在高红移时对注入星系际介质的能量很敏感。与现有的宇宙学探测器相比，它还增加了可测量模式的数量。这些模式中的许多模式的尺度比通过CMB可获得的尺度小，而且具有稳固地处于线性状态的优势（使其易于在理论上建模）。最后，21厘米线提供了在发光物体形成之前的红移。总之，$z>6$的21厘米宇宙学的这些特征为精确的宇宙学约束提供了多种途径。这些包括“边缘化”的天体物理效应，利用红移空间扭曲，打破CMB简并，重子和暗物质之间的相对速度的签名的识别，并在高红移发现物理学的意外迹象超出了$Λ$ CDM范式。
2019-03-14 astro-ph.CO
Measuring a cosmological distance-redshift relationship using only gravitational wave observations of binary neutron star coalescences
从双星中子星合并的螺旋相探测引力波将使我们能够测量这种系统中潮汐耦合的影响。这些效应将可以使用第三代引力波探测器来测量，例如爱因斯坦望远镜，它将能够探测到红移z=4的螺旋状双中子星系统。潮汐效应对引力波信号的相位演化提供了额外的贡献，该信号打破了系统的质量参数和红移之间的简并性，从而允许同时测量单个源的有效距离和红移。利用为爱因斯坦望远镜预测的O（10^3-10^7）可探测双星中子星系统，可以独立于宇宙学距离阶梯和电磁观测来探测光度距离-红移关系。我们提出了一个Fisher信息分析的波形假设的子集可能的中子星状态方程的结果。我们的结论是，对于我们的范围内的代表性中子星状态方程的红移可以确定的精度为8-40%，对于1<z<4。
2011-12-02 astro-ph.CO gr-qc
Standardizing Type Ia Supernova Absolute Magnitudes Using Gaussian Process Data Regression
我们提出了一类新的模型Ia型超新星的时间演化的光谱能量分布（SED）和绝对星等：它们都建模为高斯过程描述的随机函数。SED和绝对量值的值是通过定义明确的回归处方定义的，因此数据直接告知模型。作为一个概念的证明，我们实现了一个模型，从附近的超新星工厂的分光光度时间序列的合成光度。峰值$B$亮度的绝对星等在$g$波段被校准到0.13等，在$z=0.25$蓝移的$i$波段被校准到低至0.09等，其中色散包括测量不确定性和特殊速度的贡献。该方法可应用于光谱时间序列的超新星，跨越一系列的红移，同时标准化超新星与拟合宇宙学参数。
2013-02-12 astro-ph.CO
On the isotropy of SnIa absolute magnitudes in the Pantheon+ and SH0ES samples
使用半球比较法测试 Pantheon+ 和 SH0ES 样本中 SnIa 绝对星等的各向同性，发现真实样本在近距（<40Mpc）存在罕见的各向异性急剧转变，该现象与观测者位于具有独特物理或系统误差的 30Mpc 气泡边缘的假设相符。
2023-05-22 astro-ph.CO gr-qc
On the homogeneity of SnIa absolute magnitude in the Pantheon+ sample
我们分析了万神殿+样本使用一个新的似然模型，取代了单一的SnIa绝对震级参数$M$中使用的标准似然模型的Brout等。利用两个绝对幅度参数$M_<$、$M_>$和转变距离$d_{crit}$来确定$M$从$M_<$变为$M_>$的距离。这种可能性的使用极大地改变了$Δχ^2=-19.6$对$Λ$ CDM背景的Pantheon+样本的拟合质量。$M_<$和$M_>$最佳拟合值之间的张力高于$3σ$，最佳拟合$d_{crit}$非常接近$20Mpc$。这种拟合和$M_<-M_>$张力的改进的起源是新的似然模型成功地模拟了隐藏在数据中的两个信号：1.众所周知的系统效应称为“体积红移散射偏置”，这是由于不对称的特殊速度变化在红移$z<0.01$诱导的不等投影体积在较低和较高的距离相比，一个给定的距离和2。在约$20Mpc$时，固有SnIa光度变化的轻度信号。通过截断Pantheon+中的$z<0.01$哈勃图数据证实了对结果的这种解释，其中上述系统占主导地位，并显示出$M_<-M_>$张力从$3σ$以上减小到略小于$2σ$。这也证实了Monte Carlo模拟比较SnIa+造父变星主机的SnIa绝对光度$M_i$，在一个均匀的单一绝对星等$M$的背景下，与预期的光度。该模拟表明，真实数据中SnIa光度跃迁（$Σ\equiv \frac{|M_>-M_<|}{\sqrt{σ_{M_>}^2+…
2023-01-26 astro-ph.CO gr-qc
Galaxy and Mass Assembly (GAMA): Mid-infrared properties as tracers of galaxy environment
我们研究如何不同的中红外（中红外）属性的星系跟踪星系所在的环境。为此，我们首先研究了星系成团与3.4 $μ$ m绝对星等和红移的关系。然后，我们将研究中红外光度的环境依赖性和来自这些光度的星系属性。我们还探讨了不同的红外星系光度选择如何影响星系聚类测量。我们使用一组W1（3.4 $μ$米）绝对星等（$M_\text{W1}$）选择的样本从银河和质量大会（GAMA）调查匹配中红外性能的宽视场红外巡天探测器（WISE）在红移范围$0.07 \leq z < 0.43$。我们计算了星系两点关联函数（2pCF），并比较了子样本在$M_\text{W1}$和红移中的聚类长度。我们还使用WISE W1至W4（3.4至22 $μ$ m）波段中的亮度作为标记来测量标记的关联函数（MCF）。此外，我们比较了MCFs的测量与不同的估计恒星质量和恒星形成率作为标志。最后，我们检查如何不同的选择应用到样本影响聚类测量。我们显示出对W1绝对星等的强烈聚集依赖性：W1带中较亮的星系比较暗的星系聚集得更强烈。我们还观察到，在红移范围$0.07 \leq z < 0.43$的集群缺乏显着的红移依赖。我们发现，虽然W1和W2波段是恒星质量的直接指标，一个星系的样本选择的基础上W1或W2波段并不完美地显示集群行为的恒星质量选择的样本。W3和W4波段与恒星形成率之间的替代关系也是如此。
2023-01-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
The WiggleZ Dark Energy Survey: Cosmological neutrino mass constraint from blue high-redshift galaxies
中微子的绝对质量尺度目前还不清楚，但可以从宇宙学中得到限制。与之前的调查相比，WiggleZ高红移恒星形成蓝色星系样本对非线性结构形成、红移空间扭曲和星系偏差的系统性不那么敏感。我们得到WiggleZ+Wilkinson微波各向异性探针的中微子质量之和的上限为0.60eV（95%置信度）。结合哈勃参数和重子声学振荡尺度的先验知识，给出了中微子质量的上限为0.29eV，这是光谱星系红移观测中得到的最强中微子质量约束。
2012-04-16 astro-ph.CO hep-ph
Impact of spatial curvature on forecast constraints from standard and differential redshift drift measurements
本研究放宽宇宙平坦假设，探究空间曲率对标准与微分红移漂移测量约束能力的影响，分析了SKA和ELT/ANDES金样本两种测量途径，发现红移漂移对曲率灵敏度与物质相当、高于暗能量，且对参数的灵敏度关于曲率不对称。
2024-12-10 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
