Deciphering Baryonic Feedback from ACT tSZ Galaxy Clusters
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；University of Chicago（芝加哥大学）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of the Witwatersrand（威特沃特斯兰德大学）；University of KwaZulu-Natal（夸祖鲁-纳塔尔大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本文利用DMB模型分析ACT tSZ星系团观测数据，揭示重子反馈对宇宙 shear 的影响，发现中等至强反馈水平与水动力模拟一致，为未来宇宙 shear 调研提供参考。
2026-03-26 astro-ph.CO
Boundless baryons: how diffuse gas contributes to anisotropic tSZ signal around simulated Three Hundred clusters
本研究基于The Three Hundred Gizmo-Simba模拟，分析弥散星系际气体对星系团周围各向异性tSZ信号的贡献，发现其在远场贡献25-60%的信号，且结果依赖气体定义，为未来相关观测提供指导。
2023-06-12 astro-ph.CO
The Cosmic Baryon Partition between the IGM and CGM in the SIMBA Simulations
本文利用Simba模拟考察z≤1时IGM与CGM间的宇宙重子分配，发现AGN喷流是主导反馈机制，并可用经质量相关CGM比例标度的修正NFW模型描述，未来可由FRBs观测约束。
2024-02-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
And Then There WEre Baryons (ATWEB): The Baryon Budget of the Universe in Halos and the IGM over 13 Billion Years of Cosmic Time
Argelander-Institut für Astronomie（阿尔加兰德天文研究所）；Michigan State University（密歇根州立大学）；University of Geneva（日内瓦大学）
本研究利用TNG、EAGLE和SIMBA模拟，分析宇宙晕内与星系间介质的重子预算，提出闭合半径、补偿半径等特征尺度，揭示重子分布偏离暗物质及反馈对大尺度结构的影响。
2026-10-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Joint constraints on cosmology and the impact of baryon feedback: combining KiDS-1000 lensing with the thermal Sunyaev-Zeldovich effect from Planck and ACT
我们进行了伪$C_\ell$分析的1000度$^2$的弱透镜数据从千度调查（KiDS-1000）和热Sunyaev-Zeldovich（tSZ）的普朗克和阿塔卡马宇宙望远镜（ACT）测量的层析交叉相关性。使用HMx（一种基于晕模型的方法，持续模拟气体、恒星和暗物质成分），我们能够首次从这些数据中推导出宇宙学和重子反馈的约束，边缘化红移不确定性、星系的内在排列以及宇宙红外背景（CIB）的污染。我们发现我们的结果是不敏感的CIB，而内在的对齐提供了一个小的，但显着的贡献透镜-tSZ互相关。宇宙学约束与其他低红移探测器的宇宙学约束是一致的，并且更倾向于强重子反馈。与普朗克提出的主要宇宙微波背景约束相比，透镜效应-tSZ互相关信号的推断振幅（按$σ_8(Ω_\mathrm{m}/0.3)^{0.2}$缩放）低$\sim 2\,σ$。透镜-tSZ测量，然后结合伪$C_\ell$测量KiDS-1000宇宙剪切到一个新的联合分析，占探头之间的全部交叉协方差，提供严格的宇宙学约束，打破固有的两个探头的参数简并。联合分析给出了一个改进的40%的约束$S_8=σ_8\sqrt{Ω_\mathrm{m}/0.3}$宇宙剪切单独，而重子反馈提供的约束与流体动力学模拟一致，展示了这种联合分析的潜力与重子示踪剂，如tSZ效应。我们讨论了剩余的建模挑战，需要解决的问题，如果这些重子探测器被包括在未来的精确宇宙学…
2022-02-08 astro-ph.CO
GODMAX: Modeling gas thermodynamics and matter distribution using JAX
本研究推出基于JAX的全可微代码GODMAX，依托ANTILLES模拟套件联合拟合多红移、多质量暗晕的气体与物质分布轮廓，首次实现多种宇宙学探针的稳健联合分析，可提升重子物理相关宇宙学参数的约束精度。
2024-01-31 astro-ph.CO astro-ph.GA
Painting with baryons: augmenting N-body simulations with gas using deep generative models
运行流体动力学模拟以产生宇宙学尺度的大尺度结构和重子探测器的模拟数据，例如热Sunyaev-Zeldovich（tSZ）效应，在计算上是具有挑战性的。我们建议利用深度生成模型的表达能力来找到大规模气体分布和温度的有效描述。我们训练两个深度生成模型，变分自动编码器和生成对抗网络，对物质密度和压力切片从BAHAMAS流体动力学模拟。经过训练的模型能够成功地将物质密度映射到相应的气体压力。然后，我们将训练好的模型应用于SLICS的100条视线上，SLICS是一套针对弱透镜协方差估计进行优化的N体模拟，以生成tSZ效应的地图。所产生的tSZ地图被认为是统计上一致的那些从BAHAMAS。我们得出结论，考虑一个具体的观察，弱透镜收敛和tSZ效应及其方差之间的角互功率谱，我们发现BAHAMAS和SLICS的预测之间的良好协议，从而使使用SLICS的tSZ协方差估计。
2019-12-12 astro-ph.CO astro-ph.IM stat.ML
Finding the Missing Baryons with Fast Radio Bursts and Sunyaev-Zeldovich Maps
几乎有三分之一的宇宙重子在低红移时“失踪”，因为它们存在于不可见的温暖的星系际介质（WHIM）中。测量等离子体压力的视线积分的热Sunyaev-Zeldovich（tSZ）效应可以潜在地检测到这种WHIM，尽管其预期的信号隐藏在噪声之下。通过观测快速射电暴（FRB）获得的河外色散测量（DM）是WHIM的极好示踪剂，因为它们测量等离子体的柱密度，而不管其温度如何。在这里，我们提出了交叉关联DM和tSZ地图作为一种新的方式来寻找和表征失踪的重子在WHIM。我们的方法依赖于FRB的精确（$\sim$弧分）角定位，为每个突发分配DM和$y$参数。我们预测，来自WHIM的信号应该在$\sim10^4$ FRB的互相关分析中被自信地检测到，预计将在即将到来的CHIME和HIRAX无线电阵列的一年操作中收集，证实了最近对非正式WHIM的试探性检测。使用这种技术，未来的CMB探测器（可能会降低tSZ噪声）可以确定WHIM的温度及其演变，误差在百分之几十以内。总而言之，DM-tSZ交叉关联对于研究局域宇宙中的重子具有很大的希望。
2018-11-04 astro-ph.CO astro-ph.HE
Probing the missing baryons with the Sunyaev-Zel'dovich effect from filaments
在局域宇宙中对星系和星系团的观测只能解释全部重子含量的$\sim\,10\%$。宇宙学模拟预测，“失踪的重子”散布在宇宙网中的各个结构中，形成温度为$10^5-10^7\,\!$ K的低密度气体。我们通过叠加斯隆数字巡天的1，002，334对CMASS星系的热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）效应的普朗克康普顿$y$参数图来寻找这种温暖的星系际介质（WHIM）。我们的模型的贡献，假设球对称的星系晕对，找到一个剩余的tSZ信号在$2.9\mbox{$ σ $}$水平从一个堆叠的灯丝长度$10.5\,h^{-1}\,\rm Mpc$与康普顿参数大小$y=(0.6\pm0.2)\times10^{-8}$。我们考虑了可能的污染源，并得出结论，结合气体的晕可能只有助于高达$20\%$的测量的间接信号。为了估计灯丝气体的性质，我们测量了同一对星系样本的引力透镜信号;结合tSZ信号，这产生了一个推断的气体密度$ρ_{\rm b}=(5.5\pm 2.9)\times\bar{ρ_{\rm b}}$和温度$T=(2.7\pm 1.7) \times 10^6\,$ K。这一结果与WHIM性质的预测是一致的，总的来说，额外的气体可以解释宇宙中重子总含量的$ 11\pm 7\%$。我们还看到了气体细丝延伸到星系对之外的证据。在这个较长的基线上求平均值提高了tSZ信号的显著性，并将相关的重…
2019-03-01 astro-ph.CO
Tracing Missing Baryons in the Cosmic Filaments with tSZ and CMB-Lensing Stacking
School of Physics and Astronomy, Sun Yat-sen University（中山大学物理学院）；CSST Science Center for the Guangdong-Hong kong-Macau Greater Bay Area, SYSU（中山大学粤港澳大湾区深空探测科学中心）
通过tSZ和CMB透镜效应成堆分析，研究宇宙丝中缺失巴耳末粒子的分布，确定其电子过密度和温度，并发现丝状WHIM对宇宙巴耳末预算的贡献。
2026-02-06 astro-ph.CO
Reconstruction of Baryon Fraction in Intergalactic Medium through Dispersion Measurements of Fast Radio Bursts
快速射电暴（FRB）探测星系际介质（IGM）中自由电子沿传播路径的总柱密度，其色散测度依赖于IGM中的重子质量分数，即，$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
Weak lensing corrections to tSZ-lensing cross correlation
最近测量了宽场热Sunyaev-Zeldovich（tSZ）效应与引力透镜之间的互相关。它可以用来探测大尺度结构中扩散气体的分布，也可以告诉我们丢失的重子。对于任何基于透镜效应的量，高阶透镜效应可能会影响信号。在这里，我们将以前的高阶透镜计算的情况下，TSZ透镜互相关。我们得到的条款类似于由于玻恩近似，透镜透镜耦合，并减少剪切到四阶牛顿势的修正。红移失真和矢量模式被证明是可以忽略不计，在这个顺序。我们发现，主要的修正，由于减少剪切超过的水平，只有在多极$\ell \gtrsim 3000$。
2014-11-07 astro-ph.CO
Thermal SZ effect in a magnetized IGM dominated by interacting DM decay/annihilation during dark ages
在宇宙黎明时期，宇宙的热历史得到了很好的研究，对这个时期的研究可以给我们一些关于复合时期之前宇宙的最有用的见解。它的精确建模和未来的高精度测量将是确定宇宙热历史的宝贵工具。在目前的工作中，我们研究了IGM的热和电离的历史中存在的衰减磁场通过双极和湍流衰变，重子-暗物质（BDM）的相互作用，包括DM衰变/湮灭。所考虑的BDM相互作用截面的形式为$σ=σ_0 v^{n}$，其中$n=-2$和$n=-4$。在这项工作中，我们表明，在目前的情况下，DM粒子的衰变/湮灭有相当大的影响，在低红移的温度和电离历史。随着分数相互作用的概念的增加，它指出，如果一小部分DM粒子与重子相互作用，重子的温度和电离分数显示出强烈的依赖于与重子相互作用的DM粒子的百分比。我们还研究了有趣的后果，目前的情况下的热Sunyaev-Zeldovich（tSZ）的效果。我们表明，在当前DM衰变/湮灭的情况下，平均$y-$参数的绝对值的最高值是从实验数据，如普朗克，FIRAS，和PIXIE的值内。随后我们计算了暗光子产生的普通磁场的束缚。
2022-04-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
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
Constraining the Evolution of the Baryon Fraction in the IGM with FRB and H(z) data
通过对快速射电暴（FRB）观测获得的河外色散测量（DM）是探测星系际介质（IGM）和进行宇宙学研究的一个很好的工具。然而，来自IGM的DM贡献（${\rm DM_{IGM}}$）取决于IGM中重子质量的分数$f_{\rm IGM}$，这没有被适当地约束。由于$f_{\rm IGM}(z)$与哈勃参数$H(z)$和${\rm DM_{IGM}}(z)$在几何上相关，本文提出结合两个在相似红移范围内的FRB和$H(z)$的独立测量，提供了一种新的无宇宙学约束的方法来约束$f_{\rm IGM}(z)$的演化.在假设$f_{\rm IGM}$随红移以函数形式演化的前提下，我们预测，通过对FRB的$\sim3000$ ${\rm DM_{IGM}}(z)$和哈勃参数数据的$\sim50$ $H(z)$的综合分析，可以很好地推断出$f_{\rm IGM}(z)$的演化.虽然我们的方法的效率不如其他模型无关的方法，涉及的DM和光度距离的FRB的联合测量，我们的方法提供了一个新的模型无关的方式来约束$f_{\rm IGM}(z)$。
2019-08-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
FLAMINGO: The thermal history of the Universe from tSZ effect cross-correlations and its dependencies on cosmology and baryon physics
Astrophysics Research Institute, Liverpool John Moores University（利物浦约翰摩尔斯大学天体物理研究所）；Institute for Computational Cosmology, Department of Physics, University of Durham（达勒姆大学物理学院计算宇宙学研究所）；Leiden Observatory, Leiden University（莱顿大学莱顿天文台）；Lorentz Institute for Theoretical Physics, Leiden University（莱顿大学洛伦兹理论物理研究所）；South-Western Institute for Astronomy Research（西南天体物理研究所）
研究利用FLAMINGO模拟探索宇宙热历史与宇宙学参数、恒星形成物理的依赖关系，发现低S8宇宙学模型和强反馈机制更受青睐。
2026-05-13 astro-ph.CO
Dynamical Effect of the Turbulence of IGM on the Baryon Fraction Distribution
研究了星系际重子介质中湍流对重子分数分布的动力学影响。在充分发展的非线性区域，IGM将演变成湍流状态，包含强烈的和弯曲的激波，涡量和复杂的结构。湍流会导致IGM的密度和速度场与下面的无碰撞暗物质的密度和速度场不同。因此，重子分数f_b将偏离它的宇宙平均值。我们研究了这些现象与加权基本无振荡（WENO）的混合宇宙流体动力学/N体代码，这是有效的捕捉冲击和复杂的结构产生的模拟样本。我们发现，在几百kpc到几个Mpc的尺度上，重子分数的分布是高度不均匀的，f_b的变化范围从低到宇宙平均值的1%到几倍。我们进一步表明，IGM中的湍流压力是弱的尺度依赖性，并与质量约为10 ^11 h-1 M \odot的晕的引力能量密度相当。在质量等于或小于10 ^11 h^-1 M \odot的晕中，重子分数应该大大低于f_b^cosmic。数值计算结果表明，f_b从10^12 h^-1 M \odot附近晕质量尺度下的0.8 f_b^cosmic减小到10^11 h^-1 M \odot时的0.3 f_b ^cosmic，当晕质量小于10^11 h^-1 M \odot时，f_b进一步减小。f_b的强质量依赖性与观测结果相似。虽然模拟的f_b值比观测值高2倍，但IGM的湍流是导致质量为10 ^12 h^-1 M \leq的晕中重子物质明显缺失的重要动力学原因。
2011-03-05 astro-ph.CO
Detection of warm and diffuse baryons in large scale structure from the cross-correlation of gravitational lensing and the thermal Sunyaev-Zeldovich effect
我们报告的第一个检测引力透镜之间的相关性的大尺度结构和热Sunyaev-Zeldovich（tSZ）的效果。使用加拿大法国夏威夷望远镜透镜巡天（CFHTLenS）的质量图和普朗克新构建的tSZ图，我们测量了两张图之间的非零相关性，在天空中的角度分离为1度，总体意义为6 σ。的tSZ地图形成的方式，消除初级宇宙微波背景波动和最大限度地减少残留污染的银河系和河外尘埃排放，CO线排放。我们进行了大量测试，以证明我们的测量对这些残留污染物具有免疫力。由此得到的关联函数与用偏置b_气体示踪大尺度结构的暖重子气体的存在是一致的。考虑到透镜核的形状，我们的信号灵敏度在红移z~0.4处达到峰值，其中天空上半度的分离对应于~10 Mpc的物理尺度。信号的振幅限制了红移为零时的乘积（b_gas/1）（T_e / 0.1 keV）（n_e / 1 m^-3）=2.01 \pm 0.31 \pm 0.21。我们的研究表明，宇宙中“失踪”的重子中有很大一部分可能存在于低密度的温暖等离子体中，这些等离子体可以追踪到暗物质。
2014-01-20 astro-ph.CO
The impact of modified gravity on the Sunyaev-Zel'dovich effect
我们研究了两个流行的修改后的重力理论，其中包括非常不同的屏蔽机制，对角功率谱的热（tSZ）和运动（kSZ）的组件的Sunyaev Zel 'dovich效应的影响。使用第一个宇宙学模拟，同时将屏蔽修改后的重力和一个完整的星系形成模型，我们发现，tSZ和kSZ功率谱显着增强的引力在胡-Sawicki $f(R)$重力和正常的分支Dvali-Gabadadze-Porrati模型。采用非辐射和全物理模拟相结合，我们发现，额外的重子物理存在于后者的行为，以抑制角尺度上的tSZ功率$l\gtrsim3000$和所有测试的尺度上的kSZ功率，这被发现有很大的影响模型的差异。我们的研究结果表明，tSZ和kSZ电源可以被用来作为强大的探针的重力在大尺度上，使用数据从当前和即将到来的调查，提供足够的工作进行了解的敏感性的限制重子过程，目前还没有完全理解。
2021-01-04 astro-ph.CO
An 8.0\% Determination of the Baryon Fraction in the Intergalactic Medium from Localized Fast Radio Bursts
快速射电暴（FRB）的色散测度（DM）-红移关系被认为是探测星系际介质（IGM）和研究宇宙学的一个潜在的新工具。然而，对IGM中重子分数（$f_{\mathrm{IGM}}$）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。此外，IGM（$\mathrm{DM_{IGM}}$）和宿主星系（$\mathrm{DM_{host}}$）贡献的DMs是重要的宇宙学量，无法从观测中精确提取，这将给FRB宇宙学带来不可控制的系统不确定性。在这项工作中，我们使用17个定域FRB来约束$f_{\mathrm{IGM}}$及其可能的红移演化。其他宇宙学探测，如Ia型超新星，重子声学振荡，和宇宙微波背景辐射相结合，打破参数简并。考虑到$\mathrm{DM_{IGM}}$和$\mathrm{DM_{host}}$的概率分布从IllustrisTNG模拟，我们得到了一个强大的测量$f_{\mathrm{IGM}}=0.927\pm0.075$，代表8.0\%的精度。我们发现，在目前的观测数据水平上，没有强有力的证据证明$f_{\mathrm{IGM}}$的红移依赖性。FRB本地化的快速进展将显著改善对$f_{\mathrm{IGM}}$的约束。
2023-02-22 astro-ph.CO astro-ph.HE
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
Constraints on Dark Matter-Baryon Scattering from the Temperature Evolution of the Intergalactic Medium
星系际介质（IGM）的热演化可以作为宇宙学热源和热汇的灵敏探针。我们用它来限制暗物质和重子之间的相互作用。在再电离之后，IGM温度由光加热和绝热冷却之间的平衡来设定。我们使用测量的IGM温度从莱曼- $α$ -森林的数据来约束横截面$σ$之间的暗物质和重子，发现$σ< 10^{-20}$厘米$^2$的暗物质质量$m_χ\leq 1$ GeV。这提供了在红移$z\sim5$处的暗物质和重子之间的散射的第一个直接约束。
2017-11-14 astro-ph.CO
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
Intergalactic Gas in Groups of Galaxies: Implications for Dwarf Spheroidal Formation and The Missing Baryons Problem
具有弯曲喷流的射电星系主要位于星系群和星系团中。我们使用双射电源，假设他们的喷流弯曲的冲压压力，探测星系群内的气体密度。这种方法提供了星系际气体密度的直接测量，并使我们能够探测大半径的IGM气体，以及IGM温度太低而无法被当前一代X射线望远镜探测到的系统。我们发现，在群半径15-700千秒差距范围内，气体的密度为每立方厘米10^（-3）-10 ^（-4）。星系际气体中重子总质量的粗略估计与星系群IGM中缺失的重子是一致的。中性气体很容易从总质量为10^6-10^7太阳质量的矮星系中剥离出来。有迹象表明，IGM气体密度在较小的质量系统，如本星系群应该足够高，剥离气体从矮星，如狮子座T，并结合潮汐，产生矮椭球体。
2011-07-05 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
The Sunyaev-Zel'dovich Effect and Large-Scale Structure
热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）效应是宇宙微波背景（CMB）光子从主要位于星系群和星系团中的热电离电子的逆康普顿散射。近年来，我们利用tSZ信号探测宇宙学和团内介质天体物理学的能力有了巨大的提高。在这里，我描述的交叉相关性的tSZ效应测量普朗克数据与引力透镜地图普朗克和加拿大-法国-夏威夷望远镜透镜调查，以及流体动力学模拟表明，这种测量不探测“失踪重子”，而是压力的电离气体的群体和集群在很宽的范围内的晕质量和红移。我还介绍了最近的高阶tSZ统计测量使用的数据从阿塔卡玛宇宙望远镜，产生强有力的约束密度波动的幅度。我描述的叠加分析的tSZ数据从普朗克，专注于在低质量星系群的气体压力的行为。最后，我预测的tSZ膨胀，包括相对论修正，这是最大的保证光谱失真信号的建议原始膨胀探测器任务。tSZ超导体将直接测量可观测宇宙中电离电子的总热能。
2015-10-21 astro-ph.CO
The Atacama Cosmology Telescope: Probing the Baryon Content of SDSS DR15 Galaxies with the Thermal and Kinematic Sunyaev-Zel'dovich Effects
我们提出了高信噪比测量（高达12 $σ$）的平均热Sunyaev Zel'dovich（tSZ）的效果，从光学选择的星系群和星系团，并估计其重子含量在2.1 $^\prime$半径孔径。斯隆数字巡天（SDSS）重子振荡光谱巡天（BOSS）DR 15目录的源与3，700平方英尺重叠。°的阿塔卡马宇宙望远镜（ACT）从2008年到2018年在150和98 GHz（ACT DR 5）观测到的天空，以及2，089平方英尺。°的组合ACT和$\it{Planck}$数据的内部线性组合成分分离图（ACT DR 4）。相应的光学深度，$\barτ$，这取决于重子含量的晕，估计使用的结果从宇宙流体动力学模拟假设活动星系核反馈辐射冷却模型。我们估计的平均质量的晕在多个光度箱，并比较基于tSZ的$\barτ$估计的重子含量的Navarro-Frenk-White配置文件的理论预测。我们做同样的$\barτ$估计提取适合成对重子动量测量的运动学Sunyaev-Zel'dovich效应（kSZ）的同一数据集中获得的配套文件。我们发现，$\barτ$估计的tSZ测量在这项工作中，在配套文件中的kSZ测量同意在$1σ$内的三个不相交的光度箱研究，而他们在最高光度箱相差2-3 $σ$。的光学深度估计占三分之一的理论预测的重子含量的晕跨光度箱。潜在的系统不确定性进行了讨论。tSZ和kSZ的测量提供了一个步骤的经验…
2021-08-24 astro-ph.CO
Constraints on cosmology and baryonic feedback with joint analysis of Dark Energy Survey Year 3 lensing data and ACT DR6 thermal Sunyaev-Zel'dovich effect observations
本研究联合分析 DES 三年弱透镜与 ACT/Planck tSZ 数据，通过小尺度自相关和互相关建模约束宇宙学参数，并揭示暗物质晕中更强的重子反馈抑制。
2025-06-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
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
The fate of baryons in counterfactual universes
我们提出了九个模拟的结果，比较标准的$Λ$冷暗物质宇宙学（$Λ$ CDM）与反事实的宇宙，大约$100\,{\rm Gyr}$使用恩佐模拟代码。通过改变$Λ$的值和涨落幅度，探讨了它对晕质量函数（HMF）、星系际介质（IGM）和恒星形成历史（SFH）演化的影响。恒星形成率密度（SFRD）的明显峰值及其随后的下降都受到引力和$Λ$加速效应之间相互作用的影响。IGM在具有较大$Λ$和较低$σ_8$的模型中冷却得更快，反映了与这些变化相关的SFRD降低--尽管变化的$σ_8$不会随着变化的$Λ$而退化，无论是关于IGM还是SFH的热历史。然而，IGM或电离背景的这些诱导变化对计算的SFRD几乎没有影响。我们提供适合的SFRD在这些不同的宇宙，我们整合随着时间的推移，以获得渐近恒星形成效率的演变。加上温伯格关于$Λ$的一致先验，观测者经历$Λ$值不大于观测值的估计概率为13%，远大于一些替代估计。因此，在恩佐模型的框架内，多重宇宙中的观测者选择能够从统计学上解释宇宙学常数的小值，尽管我们宇宙中的$Λ$似乎确实处于预测范围的低端。
2022-09-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Balancing the Baryon Budget: The fraction of the IGM due to Galaxy Mergers
观测表明，大约60%的重子可能存在于低红移的温热星系际介质（WHIM）中。在先前的研究结果表明，气体是通过星系合并释放，我们使用半分析技术来估计气体质量损失的比例从晕完全是由于合并。我们发现，在星系组装的过程中，晕中高达25%的气体可以解开。这个过程并不优先作用于质量较小的晕;在宇宙的给定体积中，较大的晕\emph{always}释放出更多的气体。然而，如果我们包括多相气体吸积到晕，我们发现只有百分之几是未绑定的。我们的结论是，无论是非引力过程可能是在发挥加热气体在星系之前，通过合并或大多数的重子在WHIM从未落入维里化的暗物质晕。我们提出了一个预算，用于储存从最近的工作编制的WHIM。
2010-03-17 astro-ph.CO
Reconstructing the Fraction of Baryons in the Intergalactic Medium with Fast Radio Bursts via Gaussian Processes
快速射电暴（FRB）是天文学和宇宙学研究的一个新的热点。由于FRB的河外起源和宇宙起源，它可以用来研究星系际介质（IGM）和宇宙膨胀。预计在不久的将来，通过识别它们的宿主星系或对应星系，将可以获得许多具有确定红移的FRB。$\rm DM_{IGM}$是IGM对FRB观测色散测度的贡献，它承载着IGM和宇宙膨胀历史的关键信息。因此，我们可以通过使用具有确定红移的FRB来研究宇宙的演化。在本工作中，我们对IGM中的重子质量分数$f_{\rm IGM}$感兴趣，它对研究宇宙膨胀和“重子丢失”问题是有用的。我们建议通过一个完全与模型无关的方法，即高斯过程，重建作为红移$z$与FRB的函数的$f_{\rm IGM}$的演化。由于没有大样本的FRB与确定的红移，我们使用模拟FRB代替。通过各种模拟，我们表明，这种方法效果良好。
2020-04-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
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
Detection of intercluster gas in superclusters using the thermal Sunyaev-Zel'dovich effect
使用热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）信号，我们搜索超星系团中的热气体，使用斯隆数字巡天数据发布7（SDSS/DR 7）星系。我们堆叠康普顿化y地图由普朗克协作周围的超星系团和检测的tSZ信号在6.4西格玛的意义。我们进一步寻找超星系团中的气体团间成分。为此，我们通过掩蔽普朗克tSZ、ROSAT X射线和SDSS光学巡天探测到的所有星系群/星系团，将超星系团中的团内气体去除到10^13兆太阳的总质量。我们报道了在y =（3.5 +-1.4）* 10^（-8）的超星系团中首次探测到团间气体，其显著性为2.5 sigma。假设超星系团上的星系团间气体的密度分布是一个简单的等温和平坦的分布，估计的重子密度为（Omega_gas / Omega_b）*（T_e/（8*10^6 K））= 0.067 +- 0.006 +- 0.025。这个量与温度成反比，因此从模拟和观测中得出的值，我们发现超星系团中的气体密度可能占低红移时丢失重子的17 - 52%。更好地理解气体在超星系团中的物理状态，需要准确地估计我们的测量对失踪重子的贡献。
2019-05-14 astro-ph.CO
How baryons affect halos and large-scale structure: a unified picture from the Simba simulation
使用最先进的流体动力学模拟辛巴套件，以及它的暗物质只对应，我们研究了重子的存在和不同的恒星/活动星系核反馈机制的影响大尺度结构，晕密度分布，并在晕内和星系际介质（IGM）的丰度不同的重子相。从我们的分析中出现的统一的图片是，在所有尺度上形成物质分布的主要物理驱动因素是恒星形成驱动的星系外流在$z>2$的低质量晕和活动星系核喷流在$z<2$在高质量晕。相对于晕质量函数，反馈抑制了重子质量函数随时间的变化，它甚至在~20%的水平上影响晕质量函数本身，特别是疏散中心和增强晕外的暗物质。在早期，重子堆积在晕的中心，但到了晚期，特别是在大质量系统中，气体大多从内晕中排出。活动星系核喷流在这种疏散中是如此有效，以至于在低红移时，$\sim 10^{12}-10^{13} \, \rm M_{\odot}$晕中的重子比例仅为宇宙重子比例的25%，大多数情况下是在恒星中。封闭在这样的晕周围的球体中的重子分数只有在10 - 20维里半径处才接近宇宙值$Ω_{\rm b}/Ω_{\rm m}$。因此，宇宙中87%的重子质量存在于$z=0$的IGM中，其中67%以温热IGM（$T>10^5 \, \rm K$）的形式存在。
2023-03-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cross-correlating Planck tSZ with RCSLenS weak lensing: Implications for cosmology and AGN feedback
通过普朗克的热Sunyaev-Zeldovich（tSZ）图和红序列星系团巡天（RCSLenS）的弱引力透镜图之间的互相关，我们测量了宇宙中（热）重子和总物质之间的空间映射.互相关是在地图级别上进行的，其中所有的源（包括弥漫的星系际气体）都对信号有贡献。在我们的分析中，我们考虑两个配置空间相关函数估计，$ξ^{ y-κ}$和$ξ^ {y-γ_{t}}$，和傅立叶空间估计，$C_{\ell}^{y-κ}$。我们在天空中的三个角度分离度上发现了一个显着的相关性。仅基于统计噪声，我们可以分别使用配置空间$y-κ$和$y-γ_{t}$估计器报告13个$σ$和17个$σ$互相关检测。包括采样方差的启发式估计分别产生6 $σ$和8 $σ$的检测显著性。从傅立叶空间估计器$C_{\ell}^{y-κ}$获得类似的检测水平。由于每个估计器探测不同的动态范围，它们的组合提高了检测的重要性。我们将我们的测量结果与宇宙学流体动力学模拟的cosmo-OWLS套件的预测进行比较，其中实施了不同的星系反馈模型。我们发现，一个模型与相当大的AGN反馈，从星系群和WMAP-7 yr的最佳拟合宇宙学参数去除大量的热气提供了最好的匹配的测量。在普朗克宇宙学的背景下，所有的重子模型都过度预测了观测到的信号。类似的宇宙学结论时，我们采用晕模型与观察到的“普遍”的压力分布。
2016-08-26 astro-ph.CO
A gas-rich cosmic web revealed by the partitioning of the missing baryons
利用定位至宿主星系的大型快速射电暴样本，将缺失重子分配至IGM、星系团和星系中，测得晚期宇宙重子密度，揭示了高效反馈驱动的富重子宇宙网并有望缓解$S_8$张力。
2025-06-24 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Vorticity of IGM Velocity Field on Large Scales
利用LCDM协调模型的宇宙流体动力学模拟，研究了大尺度IGM速度场的涡度。我们表明，涡度场是显着增加，随着时间的推移，因为它可以有效地产生的冲击和复杂的结构在IGM。因此，涡量场是揭示IGM非线性行为，特别是IGM湍流形成和演化的有效工具。我们发现，涡度场并不遵循底层暗物质密度场的丝片结构，而是呈现出高度非高斯和间歇性的特征。涡量场的功率谱用于测量傅立叶空间中湍流的发展。我们发现，涡度和速度场的功率谱之间的关系是完全符合预测的充分发展的均匀和各向同性的湍流从0.2到3 h^{-1} Mpc在z~0。这表明宇宙重子场在小于约3 h^{-1} Mpc的尺度上处于充分发展的湍流状态。湍流流体的随机场产生湍流压力以防止IGM的重力塌陷。高密度区内外涡度和紊动压力都很强。在平均密度为10倍的IGM区域，湍流压力平均可以等于温度为10^5 K的重子气体的热压力。充分发展的湍流将阻止IGM中的重子落入暗物质晕的引力阱中。此外，湍流压力是动态的和非热的，这使得它不同于预热机制，因为它不影响IGM中氢的热状态和电离过程。
2010-01-23 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
Simple halo model formalism for the cosmic infrared background and its correlation with the thermal Sunyaev Zel'dovich effect
由于星系演化的复杂性，在所有尺度上模拟CIB中的各向异性是一项具有挑战性的任务，因此通常需要太多的参数来拟合观测数据。在本文中，我们提出了一个新的晕模型的各向异性的CIB使用只有四个参数。我们的模型将暗物质晕上的质量吸积与恒星形成速率联系起来。利用这个模型，我们发现具有最大吸积重子转换成恒星效率的晕质量是$\log_{10}M_\mathrm{max} = {12.94}^{+0.02}_{-0.02} \: M_\odot$，与其他研究结果一致。考虑到恒星演化过程中的质量损失，我们发现，对于一个中等年龄的星系，恒星形成效率定义为$M_\star(z)/M_b(z)$是等于0.19和0.21，分别在红移0.1和2，与以前的研究得到的值很好地吻合。这是首次用CIB模型同时拟合Planck和Herschel CIB功率谱。然而，我们发现，大角度尺度的普朗克和赫歇尔数据是不完全兼容的小尺度赫歇尔数据（$\ell>3000$）。CIB可能与星系团的tSZ信号相关。使用此晕模型的CIB，和晕模型的tSZ与一个单一的参数，我们还提供了一个一致的框架来计算这种互相关，这需要没有额外的参数。当用两个宽间隔频率信道（例如143 × 857 GHz）的组合推断时，发现CIB $\times$ tSZ相关性更高。CIB、tSZ和CIB $\times$ tSZ在从CMB功率谱测量kSZ功率谱时充当前景，…
2020-11-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Statistical and dynamical decoupling of the IGM from Dark Matter
在$Λ$ CDM宇宙中，宇宙暗物质的平均质量密度是重子物质的5倍左右。因此，宇宙中大尺度上的引力应该是由暗物质的分布决定的。然而，一系列观测无可争议地表明，重子物质的速度场和密度场正在与底层的暗物质场脱钩。这篇论文展示了我们揭开这个谜团背后的物理学原理的方法。在线性近似下，重子流体的动力学完全由暗物质的引力决定。因此，重子物质$ρ_b({\bf r},t)$的质量密度场将与暗物质$ρ_{\rm dm}({\bf r},t)$的质量密度场成比例，即使它们在初始时彼此不同。在弱和中等非线性区，重子流体的动力学可以用Burgers方程来描述。Burgers动力学的一个基本特征是产生冲击。当雷诺数较大时，流体处于Burgers湍流状态，湍流中存在激波和复杂结构。另一方面，无碰撞的暗物质可能没有这种激波，而是一个多值速度场。因此，弱和中等的非线性演化导致IGM-暗物质偏离。然而，Burgers流体的速度场仍然是无旋的，因为重力是无旋的。在完全非线性区，速度场的涡度发展，宇宙重子流体不再是势场，因为涡度动力学与引力无关，可以通过流体动力学的非线性自维持。在这种情况下，宇宙重子流体处于充分发展的湍流状态，它在统计和动力学上与暗物质解耦。这种情况提供了一种对观测结果进行连贯解释的机制。
2010-08-09 astro-ph.CO
Deconstructing Thermal Sunyaev-Zel'dovich - Gravitational Lensing Cross-Correlations: Implications for the Intracluster Medium
最近首次探测到普朗克宇宙微波背景（CMB）温度图中的热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）信号与根据普朗克CMB数据和CFHTLenS星系巡天推断的引力透镜图的互相关，为重子和暗物质之间的关系提供了新的探测。使用宇宙流体动力学模拟，我们表明，这些互相关信号占主导地位的贡献，从热气体在团内介质（ICM），而不是扩散，位于维里半径以外的未绑定气体（“失踪重子”）。因此，这些互相关提供了一个工具，它可以用来研究ICM的晕质量和红移范围很广。特别是，我们表明，tSZ - CMB透镜互相关是更敏感的气体在较低的质量，较高的红移晕和气体在较大的集群中心半径比tSZ -星系透镜互相关。将这些测量结果与原始CMB数据相结合，将通过ICM压力曲线中的特征来约束反馈模型。我们预测了正在进行的和未来的实验，以约束这些ICM参数，包括压力-质量关系的平均振幅，该振幅的红移演化，和平均外对数斜率的压力分布的能力。结果是有希望的，与$\approx 5-20$ %的精度约束，实现与即将到来的实验，即使在边缘化的宇宙学参数。
2014-12-17 astro-ph.CO
Primordial magnetic fields during the cosmic dawn in light of EDGES 21-cm signal
利用EDGES 21-cm信号研究了暗时代和宇宙黎明期原始磁场及其演化的制约前景。我们的分析已经进行了一个'冷IGM'的背景下，这是一个有前途的途径来解释的EDGES信号。我们考虑了暗物质-重子相互作用对过冷的影响。我们发现，较冷的IGM抑制残留的自由电子分数和电离和中性成分之间的耦合系数。康普顿加热在较冷的IGM背景下也会受到影响。因此，IGM加热率由于PMF增强相比，标准方案。因此，对于$B_0 \lesssim 0.5 \, {\rm nG}$来说，相当一部分磁能被转移到IGM，并且在黑暗时代和宇宙黎明期间，与简单的$(1+z)^2$缩放相比，磁场以快得多的速率衰减。这种低PMF是一个不太可能的候选人来解释在较低的红移的边缘吸收信号的上升。我们还看到PMF和DM-重子相互作用一起在IGM温度的红移演化中引入了类似平台的特征。我们发现，PMF的上限依赖于潜在的DM重子相互作用。当相互作用横截面较高和/或DM颗粒质量较低时，可以允许较高的PMF。我们的研究表明，如果考虑适当的DM-重子相互作用截面和DM质量，则可以允许在标准模型中排除的$B_0$到$\sim 0.4 \, {\rm nG}$的PMF。
2020-07-09 astro-ph.CO
Identifying the Baryons in a Multiphase Intergalactic Medium
在本白皮书中，我们总结了当前在低红移下的重子普查观测结果（Shull，Smith，& Danforth 2012）。对Lya、O-VI和宽Lya吸收体的测量，加上对金属丰度和电离分数的更仔细的修正，现在可以解释星系际介质（IGM）中大约60%的重子。另外5 +/- 3%可能存在于环星系介质（CGM）中，7 +/- 2%在星系中，4 +/- 1.5%在星系团中。这仍然留下了相当大的一部分，29 +/-13%，下落不明。我们建议改进测量的重子在IGM和CGM的主要组成部分与未来的紫外和X射线摄谱仪。这些任务可以找到并绘制失踪的重子，星系形成和化学演化的燃料。
2012-08-15 astro-ph.CO
Probing the Circum-Galactic Medium with Fast Radio Bursts: Insights from the CAMELS Simulations
本研究利用CAMELS的三组共183个模拟模型，分析不同反馈机制对星系周介质和星系际介质重子分布的影响，发现AGN反馈主导重子再分布，为用快速射电暴约束星系演化物理提供了依据。
2024-07-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Taking the Universe's Temperature with Spectral Distortions of the Cosmic Microwave Background
宇宙微波背景（CMB）能谱是一个接近完美的黑体。宇宙学的标准模型预测这种形式的光谱会有微小的扭曲，但天空平均CMB光谱的这种扭曲还没有被测量到。我们计算了最大的预期失真，这是由热的，自由电子，称为热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）效应的CMB光子的逆康普顿散射引起的。我们表明，预测的信号是大约一个数量级低于目前的约束从COBE-FIRAS实验，但可以检测到在巨大的意义（$\gtrsim 1000σ$）的建议原始通货膨胀探测器（PIXIE）。虽然宇宙方差将有效信噪比降低到$230σ$，但这种测量仍然会对可观测宇宙中电子的总热能产生低于百分比的约束。此外，我们表明，PIXIE可以检测到微妙的相对论效应的天空平均tSZ信号在$30σ$，直接探测的光学深度加权的集群内介质电子温度分布的时刻。这些效应打破了平均tSZ信号中电子密度和温度之间的简并性，允许直接推断低红移下的平均重子密度。因此，未来的光谱畸变探测器将以前所未有的精度确定宇宙中电离气体的全球热力学性质。这些测量将对星系形成和宇宙时间内反馈能量注入的模型施加基本的“积分约束”。
2015-12-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Testing Sunyaev-Zel'dovich measurements of the hot gas content of dark matter haloes using synthetic skies
热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）效应提供了一种探测大质量星系和星系群和星系团内部及其周围的热气体的方法，这些气体被认为构成了宇宙重子含量的很大一部分。普朗克合作最近进行了堆叠分析的大样本的“本地最亮的星系”（LBG），令人惊讶的是，推断出近似自相似的tSZ通量和晕质量之间的关系。从表面上看，这意味着热气体的质量分数与晕质量无关，这一结果显然与X射线观测结果相矛盾。我们测试的鲁棒性推断的趋势，使用合成的tSZ从宇宙流体动力学模拟产生的地图，并使用相同的工具和假设应用在普朗克研究。我们表明，虽然检测和估计的“总”通量（$5 r_{500}$内）是相当强大的，推断出的通量源自内$r_{500}$（即X射线观测通常探测的极限半径）是高度敏感的气体的假设压力分布。使用我们最现实的模拟活动星系核的反馈，再现各种各样的X射线和光学性质的团体和集群，我们估计，$r_{500}$内导出的tSZ通量偏高高达一个数量级的质量$M_{500} \sim 10^{13}$ M $_{\odot}$晕。此外，我们表明，AGN模拟与普朗克观测到的总tSZ通量-质量关系是一致的，而自相似模型被排除。
2015-05-20 astro-ph.CO
Joint measurements of thermal Sunyaev-Zel'dovich and cosmic infrared background cross-correlations with cosmic shear
University of Oxford（牛津大学）；Université de Strasbourg（斯特拉斯堡大学）
本文通过联合测量宇宙切变与tSZ效应及CIB的交叉关联，提出对CIB光谱参数化的方法，证明对前景不确定性稳健，结果支持低$S_8$值，为未来巡天提供框架。
2026-09-29 astro-ph.CO
Detection of thermal Sunyaev-Zel'dovich Effect in the circumgalactic medium of low-mass galaxies -- a surprising pattern in self-similarity and baryon sufficiency
本研究测量了641,923个低质量星系CGM中的tSZ效应，发现热能-质量关系比自相似预期更陡，且重子比例随质量呈非单调趋势。
2023-05-21 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
An intergalactic medium temperature from a giant radio galaxy
温热的星系际介质（温热的IGM，或WHIM）遍布宇宙网的细丝，并拥有宇宙中一半的重子。WHIM的热力学性质是出了名的难以测量。本文用一种新的方法估算了星系群WHIM的边界温度.特别是，我们使用了由NGC 6185创建的巨型射电星系（巨型RG或GRG）的射电图像，NGC 6185是一个巨大的附近螺旋。我们用贝叶斯三维叶模型分析了这个非凡的物体，并推导出均分压力$P_\mathrm{eq} = 6 \cdot 10^{-16}\ \mathrm{Pa}$ --这是迄今为止在RG中发现的最低压力。使用Fanaroff-Riley II RG的基于X射线的统计转换，我们找到了真实的叶压$P = 1.5\substack{+1.7\\-0.4}\cdot 10^{-15}\ \mathrm{Pa}$。宇宙网的重建、群目录和MHD模拟进一步暗示了$\mathrm{Mpc}$尺度的IGM密度$1 + δ_\mathrm{IGM} = 40\substack{+30\\-10}$ .逆时针上升的叶片在其内侧被IGM挤压，在那里IGM和叶片压力之间出现近似平衡：$P_\mathrm{IGM} \approx P$。然后，理想气体定律提出了在维里半径处的IGM温度$T_\mathrm{IGM} = 11\substack{+12\\-5} \cdot 10^6\ \mathrm{K}$，或$k_\ma…
2022-10-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Exploring gas thermodynamics around galaxies from the Sunyaev-Zel'dovich effects: impact of galaxy-halo connection, 2D projection and velocity field
Stanford University（斯坦福大学）；Kavli Institute for Particle Astrophysics and Cosmology（卡弗里粒子天体物理学与宇宙学研究所）；SLAC National Accelerator Laboratory（SLAC国家加速器实验室）
本文研究银河系周围气体热力学，探讨银河系-暗物质晕连接、二维投影和速度场对太阳-泽尔多维奇效应的影响。
2026-03-04 astro-ph.CO astro-ph.GA
