Weak lensing in the Horizon-AGN simulation lightcone. Small scale baryonic effects
上下文精确的模型预测，包括重子的物理学，需要充分利用即将到来的大型宇宙学调查致力于引力透镜。流体动力学宇宙学模拟的出现使得在足够大的体积上进行这样的预测成为可能。目的。透镜量（偏转，剪切，收敛）和他们的统计（收敛功率谱，剪切关联函数，星系-星系透镜）的计算在过去的光锥内置在地平线-AGN流体动力学宇宙模拟，实现我们最好的重子物理知识在星系尺度上，以模拟宇宙时间的星系种群。方法.透镜量是在一个平方度的视场内产生的，通过光锥进行多透镜平面光线追踪，充分利用1 kpc的分辨率，并将视线分裂到500个平面上，一直到红移z~7。探索了两种方法（自适应平滑的粒子标准投影和加速场的积分）来保证良好的实现。重点是在重子最重要的小尺度上。结果标准的宇宙剪切统计在10%的水平上受到重子分量的影响，角标度低于几个弧分。星系-星系透镜信号，或星系-剪切关联函数，与红移z~0.5的大质量星系群的测量结果一致。在较高的红移z>1时，放大偏差对这种相关性的影响与大于1 Mpc的分离有关。结论.这项工作对于所有当前和即将到来的弱透镜调查都是至关重要的，并且代表了从大型宇宙流体动力学模拟中构建完整的端到端一代透镜模拟图像的第一步。
2019-04-16 astro-ph.CO
Inferring Cosmological Parameters on SDSS via Domain-Generalized Neural Networks and Lightcone Simulations
本文利用域泛化神经网络和光锥模拟，在无需汇总统计量的情况下从SDSS BOSS LOWZ NGC星表直接推断宇宙学参数，并通过跨域适应提升预测稳健性与精度。
2024-09-03 astro-ph.CO
Applications of the Hawking Energy in Inhomogeneous Cosmology
在宇宙时空中，观测者过去的光锥是与观测直接相关的独特几何结构。在过去的光锥切片的霍金能量的一般性质已经研究过之后，目前的工作继续沿着这条道路，通过提供与光锥相关的霍金能量的明确的宇宙学应用。首先，它表明，在所有的二维非捕获领域具有相同的面积和平均物质密度，无剪切物质分布最大化霍金能量足够高的密度。其次，基于面积和能量为每个光锥切片构造Robertson-Walker参考切片。第三，在具体的FLRW时空的一些教学的例子后，单调性的光锥的能量的影响进行了探索，到达两个新的宇宙流体的密度和状态方程参数的界限。
2021-03-26 astro-ph.CO gr-qc
Dynamic Zoom Simulations: a fast, adaptive algorithm for simulating lightcones
新一代大规模星系调查的出现正在将宇宙学数值模拟推向一个未知的领域。同时要求高分辨率和非常大的体积提出了严重的技术挑战，由于其计算和数据存储的需求。在本文中，我们提出了一种新的方法，称为动态缩放模拟-或DZS -开发来解决这些问题。我们的方法是专为生产光锥输出N体数值模拟，允许更有效的存储和后处理相比，标准的共动快照，更直接地模仿调查数据的格式。在DZS中，模拟的分辨率在光锥表面之外动态地降低，减少了计算工作量，同时保持了光锥和大尺度引力场内部的精度。我们表明，我们的方法可以实现几乎相同的结果，传统的模拟计算成本的一半，我们最大的盒子。我们还预测，对于更大和/或更高分辨率的模拟，这种加速将增加到5倍。我们评估的准确性的数值积分，通过比较对相同的模拟运行和无DZS。光锥晕质量函数、天空投影光锥和3D物质光锥的偏差始终保持在0.1%以下。总之，我们的研究结果表明，DZS技术可能提供一个非常有价值的工具，以解决技术挑战，将支持下一代大规模宇宙学模拟。
2020-09-24 astro-ph.CO astro-ph.IM
Mock Observatory: two thousand lightcone mock catalogues of luminous red galaxies from the Hyper Suprime-Cam Survey for the cosmological large-scale analysis
本研究生成2,000个覆盖HSC SSP CAMIRA亮红星系的光锥模拟星表，结合COLA、HOD、丰度匹配与测光红移弥散建模，并验证其角聚类及BAO信号，可用于协方差矩阵与宇宙学约束分析。
2024-03-01 astro-ph.CO astro-ph.GA
Direct correlation of line intensity mapping and CMB lensing from evolution along the lightcone
Stanford University（斯坦福大学）；SLAC National Accelerator Laboratory（斯坦福直线加速器中心）；Institute for Advanced Study（高等研究院）；Princeton University（普林斯顿大学）
研究通过分析光锥演化对LIM与CMB偏折直接相关性的影响，揭示了通过消除前景干扰可恢复平滑模式，为高红移LIM检测提供理论支持。
2025-11-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
Observed galaxy number counts on the lightcone up to second order: II. Derivation
我们提出了一个详细的推导观测到的星系数过密度宇宙尺度上的微扰理论的二阶。我们包括了所有的相对论效应，从观察过去的光锥。推导是在一个通用的规范，并适用于所有的暗能量模型（包括相互作用的暗能量）和许多修改的重力模型。这一结果对于精确的宇宙学参数估计（包括非高斯性）非常重要，因为需要考虑所有的投影效应。它还为广义相对论、暗能量和修正引力的新探测提供了可能。本文伴随着文件I，其中提出的泊松规范的协调模型的关键结果。
2016-06-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Three-dimensional Conditional Diffusion Models for Cosmological 21 cm Lightcone Emulation
Center for Relativistic Astrophysics, School of Physics, Georgia Institute of Technology, Atlanta, GA 30332, USA（相对论天体物理中心，物理学院，佐治亚理工学院，亚特兰大，GA 30332，USA）
针对三维21厘米光锥模拟的困难，通过对比预处理、动态范围压缩、架构深度和训练时长等配置，发现Yeo-Johnson预处理结合中等幅度压缩在全局信号的标准化平均绝对误差上表现最优，但视觉上合理的样本仍存在统计偏差。
2026-09-02 astro-ph.CO astro-ph.IM cs.LG
Fast Generation of Covariance Matrices for Weak Lensing
即将到来的弱透镜巡天将以前所未有的精度探测大部分天空。为了推断宇宙学约束，需要大量的观测模拟来精确地模拟宇宙学观测量及其协方差。我们开发了一个名为UFalcon的并行化多透镜平面管道，旨在在最短的运行时间内从光锥生成全天空弱透镜映射。它利用L-PICOLA，一个近似的数值代码，它提供了一个快速和准确的替代宇宙学$N$体模拟。UFalcon地图是通过嵌套2个模拟构建的，覆盖从$z=0.1$到$1.5$的红移范围，而不复制模拟体积。我们计算的收敛和投影过密度映射L-PICOLA在光锥或快照模式。生成这样的地图，包括L-PICOLA模拟，在220个核心上需要大约3小时的walltime。我们使用的地图来计算的球谐功率谱，我们比较的理论预测和UFalcon使用完整的$N$体代码GADGET-2产生的结果。然后，我们计算的协方差矩阵的全天球谐功率谱使用150 UFalcon地图的基础上L-PICOLA在光锥模式。我们考虑PDF，高阶矩和平滑场方差的方差来量化协方差矩阵的准确性，我们发现对于尺度$\ell \sim 10^2$到$10^3$，协方差矩阵的准确性为百分之几。我们使用一个乐观的调查配置测试这种水平的准确性对宇宙学约束的影响，并发现最终的结果是强大的不确定性。我们开发的流水线的速度和准确性提供了一个基础，还包括进一步的重要功能，如掩蔽，变化的噪声，并将使我们能够计算协方差矩阵的模型超…
2018-01-17 astro-ph.CO
Interpreting the HI 21-cm cosmology maps through Largest Cluster Statistics III: Impact of the lightcone effect
Indian Institute of Technology Indore（印度印多尔理工学院）；Stellenbosch University（斯泰伦博斯大学）；University of Groningen（格罗宁根大学）；The Open University of Israel（以色列开放大学）
本研究通过分析21厘米亮度温度场的渗透特性，探讨光锥效应如何影响再电离场景的区分能力。
2026-02-18 astro-ph.CO
How Dark is Dark Energy? A Lightcones Comparison Approach
Pavia University（帕维亚大学）；National Group for Mathematical Physics (GNFM)（数学物理国家小组）
该研究通过光锥比较方法揭示暗能量常数的尺度依赖性，表明结构形成对宇宙学常数的贡献与假设值相当，挑战了暗能量恒定的传统观点。
2025-11-29 astro-ph.CO gr-qc math-ph
The MillenniumTNG Project: Semi-analytic galaxy formation models on the past lightcone
本文为 MillenniumTNG 项目提出更新版半解析 L-GALAXIES 方法，在连续过去光锥上高效生成大体积模拟星系目录，以支持对 $Λ$CDM 的精确检验并减少理论与观测比较中的系统偏差。
2023-11-02 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
The modified gravity lightcone simulation project I: Statistics of matter and halo distributions
我们介绍了一套四个非常高分辨率的宇宙学模拟探索$f(R)$ -重力，$2048^3$粒子在$768\,h^{-1}\textrm{Mpc}$和$1536\,h^{-1}\textrm{Mpc}$模拟箱，无论是$|\overline{f_{R0}}| = 10^{-5}$模型和$Λ$ CDM比较宇宙，使设置最大的模拟$f(R)$ -重力。为了模拟真实的观测，模拟包括一个连续的2D和3D光锥输出，专门用于研究修正重力中的透镜效应和聚类统计。本文对$f(R)$ -引力模型中的物质功率谱进行了详细的分析和分辨研究。我们还分析了光锥上的角物质功率谱和透镜会聚。此外，我们还研究了修正引力对晕质量函数、物质与晕自关联函数、线性晕偏差和浓度-质量关系的影响。我们发现，$f(R)$ -引力的影响一般是更大的较小的尺度和增加减少红移。比较我们的模拟国家的最先进的流体动力学模拟，我们确认之间的退化$f(R)$ -重力和重子反馈在小尺度上的物质功率谱，但也发现，$k = 1\, h\, {\rm Mpc}^{-1}$周围的尺度有希望区分这两种效果。在$f(R)$ -引力作用下，透镜会聚功率谱增大.有趣的是，可用的数值拟合与我们对标准和修正重力的模拟总体上一致，但往往高估了它们在非线性尺度上的相对差异。我们还发现，在$f(R)$ -重力比广义相对论的晕偏置较低，而未屏蔽的晕晕浓度增加。
2018-05-24 astro-ph.CO gr-qc
Fast simulations for intensity mapping experiments
我们提出了一个代码来生成模拟观察21厘米强度映射实验。代码的重点是减少运行全面模拟的计算成本，以计算时间换取准确性。该代码可用于生成宇宙学信号和前景的独立实现，这是必要的，例如，为了获得对未来强度映射实验的现实预测。该代码能够再现正确的角度和径向聚类模式的宇宙信号，包括红移空间扭曲，光锥演化和偏见。此外，它可以模拟各种前景，包括潜在的问题偏振同步辐射。
2014-09-16 astro-ph.CO
Large Language Models -- the Future of Fundamental Physics?
Institut für Theoretische Physik, Universität Heidelberg（海德堡大学理论物理研究所）；Heidelberg Center for Digital Humanities (HCDH), Universität Heidelberg（海德堡大学数字人文海德尔堡中心）；Interdisciplinary Center for Scientific Computing (IWR), Universität Heidelberg（海德堡大学跨学科科学计算中心）
本文探讨了大语言模型在基础物理学中的应用，展示了Qwen2.5 LLM结合连接网络在宇宙参数回归和光锥生成中的优越性能。
2026-03-06 astro-ph.CO astro-ph.IM hep-ph
An efficient probe of the cosmological CPT violation
我们开发了一个有效的方法的基础上的线性回归算法来探测宇宙CPT违反使用CMB偏振数据。我们使用模拟CMB数据验证了这种方法，并将其应用于最近的CMB观测。我们发现，BICEP 1和BOOMERanG 2003年的组合数据样本有利于一个非零的各向同性旋转角在$2.3σ$的置信水平，即，$Δα=-3.3 \pm1.4$度（68% CL）与系统学。
2015-07-21 astro-ph.CO
Quasars as probes of cosmological reionization
类星体是宇宙再电离时代最明亮的非瞬态源（即，它在大爆炸后十亿年结束，对应于z ~ 5的红移），是当时星系间介质的强大探测器。这篇评论涵盖了目前识别高红移类星体的努力，以及它们如何被用来限制再电离历史。这包括中性氢原子吸收/散射紫外光子的各种过程的完整描述，并导致Gunn-Peterson效应，暗隙和暗像素分析，类星体近区和阻尼翼吸收。最后展望了类星体作为再电离探测器的前景。
2015-11-03 astro-ph.CO
Cosmological Constraint Precision of the Photometric and Spectroscopic Multi-probe Surveys of China Space Station Telescope (CSST)
作为第四阶段的天基望远镜之一，中国空间站望远镜（CSST）可以同时进行光度和光谱测量，以极高的精度有效地探索宇宙。在这项工作中，我们调查了几个强大的CSST宇宙学探测，包括宇宙剪切，星系-星系透镜，光度和光谱星系团，和星系团的数量计数，并研究这些探测器的能力，通过预测宇宙学参数的联合约束的结果。通过参考实际观测结果，我们生成模拟数据，并根据CSST观测和仪器设计估计测量误差。为了研究系统因素对观测结果的影响，我们还考虑了CSST测光和光谱巡天观测中的一些系统因素，如星系的本征排列、剪切定标不确定性、测光红移不确定性、星系偏差、非线性效应、仪器效应等。我们发现，包含所有CSST宇宙学探测器的联合约束可以使当前观测的结果至少提高一个数量级，从而使$Ω_m$和$σ_8$ $<$的精度分别达到1%和$w_0$和$w_a$ $<$的精度分别达到5%和20%.这表明CSST测光和光谱多探测器巡天可以为宇宙探测提供强有力的工具，并极大地促进相关宇宙学问题的研究。
2022-12-05 astro-ph.CO
Cosmological constraints with deep learning from KiDS-450 weak lensing maps
卷积神经网络（CNN）最近已被证明对合成数据，以提高宇宙学推理的精度。特别是，它们有可能产生更精确的宇宙学约束，从弱透镜质量映射比两点函数。我们提出了一个CNN从KiDS-450层析弱透镜数据集的宇宙学结果，约束总物质密度$Ω_m$，波动幅度$σ_8$，和内在的对齐幅度$A_{\rm{IA}}$。我们使用一个网格的N体模拟生成一个训练集的断层弱透镜映射。我们测试的鲁棒性的预期约束的各种影响，如重子反馈，模拟精度，不同的值的$H_0$，或光锥投影技术。我们训练了一组具有不同深度的基于ResNet的CNN，以分析划分为20个平坦区域的断层KiDS质量图集，并应用$σ=2.34$ arcmin的高斯平滑。剪切校准和$n(z)$误差的不确定性在似然管道中被边缘化。在盲法方案之后，我们用CNN分析和$A_{\rm{IA}}=1.398^{+0.779}_{-0.724}$推导出$S_8 = σ_8 (Ω_m/0.3)^{0.5} = 0.777^{+0.038}_{-0.036}$的约束。我们将此结果与相同映射和似然流水线上的功率谱分析进行比较，并发现CNN的$30\%$改进。我们讨论了我们的研究结果如何为深度学习在未来宇宙学数据分析中的应用提供了良好的前景。
2019-09-16 astro-ph.CO
Anisotropies of gravitational-wave standard sirens as a new cosmological probe without redshift information
来自宇宙学距离的致密双星的引力波（GW）是一种很有前途的强有力的宇宙学探测器，被称为GW标准警报器。利用未来的GW探测器，我们将能够精确地测量源的光度距离，达到红移$z\sim5$。为了提取宇宙学信息，先前提出的使用GW标准警报器的宇宙学研究依赖于通过广泛的电磁跟踪活动获得的源红移信息。然而，红移识别通常是耗时且相当具有挑战性的。在这里，我们提出了一种新的方法，宇宙学与GW标准塞壬免费的红移测量。利用产生于大尺度结构的致密双星的数密度和光度距离的各向异性，我们证明，一旦GW观测在未来得到很好的建立，（i）这些各向异性甚至可以在很高的红移下测量（$z\geq 2$），其中电磁对应物的识别是困难的，（ii）爱因斯坦望远镜对原始非高斯性的预期约束将与同一时期的其他大尺度结构探测器相当，甚至更好，和（iii）与其他宇宙学观测的互相关被发现具有高度的统计意义，在非常高的红移提供额外的宇宙学信息。
2016-03-07 astro-ph.CO
Turnaround density as a probe of the cosmological constant
球面坍缩预言，一个单一的转向密度值（一个结构从哈勃流中分离出来的尺度内的平均物质密度）表征了所有红移相同的宇宙结构。最近Korkidis等人的研究表明，在N体模拟中发现的复杂非球形星系团中，这一特征仍然存在。在这里，我们表明，低红移演变的周转密度约束的宇宙学参数，它可以用来推导出一个本地的约束$Ω_Λ$单独，独立于$Ω_m$。因此，周转密度为利用即将到来的大型宇宙学数据集提供了一种有前途的新方法。
2020-04-09 astro-ph.CO
Doubling Strong Lensing as a Cosmological Probe
强引力透镜以一种独特的方式通过涉及源和透镜的距离比提供了宇宙学的几何探测。这是众所周知的时间延迟距离来自测量的光变曲线之间的可变源，如类星体的图像延迟。最近，双源平面透镜系统，包括两个恒定的源透镜相同的前景透镜已被提出作为另一种探头，涉及从图像位置测量的距离的不同比率，相当不敏感的透镜建模。在这里，我们表明，这两套不同的强透镜距离比有很强的互补性，在宇宙学杠杆。与其他探测器不同，对于低红移透镜，双源距离比实际上对暗能量状态方程参数$w_0$和$w_a$比对物质密度$Ω_m$更敏感。增加双源距离比测量可以提高暗能量品质因数的40%的样本少于100个低红移系统，甚至更好的最佳红移分布，我们得出。
2016-05-16 astro-ph.CO
Testing string theory with combined cosmological probes: a case study for dark matter gravitons
Institute for Astronomy, University of Edinburgh（爱丁堡大学天体物理研究所）
研究利用组合宇宙学探测器约束暗维度情景下暗物质由衰变大质量引力子构成的模型，结合CMB和BAO数据给出约束，对四阶段层析成像调查预测并概述策略，展现了如欧几里得和LSST等调查对检验弦理论模型的潜力。
2026-07-16 astro-ph.CO
Measuring lensing ratios with future cosmological surveys
CMB透镜/星系计数和星系切变/星系计数交叉相关之间的比率结合了来自不同宇宙学探测器的信息，以推断较少依赖于天体物理学不确定性的宇宙学测量，并可以限制宇宙的几何形状。我们讨论了未来的前景，如前所述，这种透镜比的测量，即与使用的Limber和平坦的天空近似和忽略所有的影响，从观察过去的光锥星系调查。然后，我们将展示如何在这个估计的宇宙学信息的影响，由Limber近似和列入红移空间畸变（RSD）和放大透镜贡献的星系数计数。我们发现放大率透镜贡献引起了透镜比的多极依赖性，结合后$Planck$ CMB调查和类似欧几里得实验，我们证明这种依赖性在统计学显着水平上是可以检测到的。我们提出了一个改进的估计，考虑到这种角度尺度的依赖。使用这种扩展的形式主义，我们提出了即将到来的和未来的宇宙学调查的预测，我们在何种程度上的透镜比信息可以改善宇宙学参数的CMB约束。我们得到，对于允许中微子质量、空间曲率和暗能量状态方程变化的扩展宇宙学模型，$Planck$对这些参数和$H_0$的约束可以通过包含单个透镜比的$\sim 40\%$和加入9个透镜比的联合测量和类欧几里德巡天的$\sim 60-70\%$来减少.我们还发现，忽略放大透镜效应的贡献会导致在组合分析中导出的宇宙学参数出现偏差。
2020-06-02 astro-ph.CO
Cosmological Probes of Dark Matter Interactions: The Next Decade
宇宙学观测为探索暗物质粒子的基本性质提供了独特而强大的途径它们广泛地测试了一系列令人信服的理论场景，通常超过或补充了陆地和其他实验的范围。我们讨论了观测和理论的进展，将发挥关键作用，在实现一个强大的程序宇宙学搜索的身份暗物质在未来十年。具体来说，我们专注于测量的宇宙微波背景各向异性和光谱失真，和示踪剂的结构（如莱曼- $α$森林，星系，和宇宙学的21厘米信号）。
2019-03-12 astro-ph.CO
Information Gains from Cosmological Probes
鉴于宇宙学观测的数量不断增加，重要的是要开发通用的工具来量化宇宙学探测器的约束能力和一致性。最初从信息理论出发，我们使用相对熵来计算贝叶斯更新以比特为单位获得的信息。这一措施既量化了精度的提高，也量化了“偏差”，即中心值偏移引起的紧张。我们的出发点是WMAP 9先验，我们用距离阶梯，超新星（SNe），重子声学振荡（BAO）和弱透镜以及2015年普朗克发布的观测进行更新。我们考虑了平坦的$Λ$ CDM协调模型及其一些扩展模型的参数，包括曲率和暗能量状态方程参数$w$。我们发现，相对于WMAP 9和这些模型空间内，提供最大增益的探测器是普朗克（10位），其次是BAO调查（5.1位）和SNe实验（3.1位）。其他宇宙学探测器，包括弱透镜（1.7比特）和{ $\rm H_0$ }测量（1.7比特），也提供了信息，但水平较低。此外，我们在用任何其他实验更新WMAP 9的约束时没有发现任何显著的惊喜，这意味着它们与WMAP 9一致。然而，当我们选择普朗克15作为先验时，我们发现，考虑到参数空间的全部多维性，CFHTLenS的弱透镜测量产生了4.4位的大惊喜，这在8 $σ$水平上是统计学上显著的。我们讨论了如何相对熵提供了一个通用的和强大的框架来比较宇宙学探测器在当前和未来的调查。
2016-04-19 astro-ph.CO
The Nodal Line of the Galaxy Correlation Function as a Geometric Cosmological Probe
Kansas State University（堪萨斯州立大学）；Georgian National Astrophysical Observatory（格鲁吉亚国家天文台）
研究提出以星系相关函数的节点线作为几何宇宙学探针，该探针信息独立且互补于BAO。通过DESI DR1星系的分析，节点线能在不同条件下约束Ω_m h^{3/2}，与BAO结合可对H_0产生无声视界约束。
2026-07-28 astro-ph.CO
Primordial Nucleosynthesis: A Cosmological Probe
在早期的演化过程中，宇宙提供了一个实验室来探索高能的基础物理。早期时代的遗迹，例如宇宙诞生仅几分钟时在原始核合成过程中合成的轻元素，以及大约40万年后质子（和α粒子）和电子（重新）结合时最后散射的宇宙背景光子，可能被用来探测宇宙学和粒子物理学的标准模型。通过比较轻元素丰度的预测值和观测值，检验了原初核合成的内在一致性;通过比较原初核合成的宇宙学参数值和宇宙背景辐射的宇宙学参数值，探讨了标准模型的一致性。
2010-04-29 astro-ph.CO
CosmoGridV1: a simulated $w$CDM theory prediction for map-level cosmological inference
我们提出CosmoGridV 1：一个大型的光锥模拟与探针的大尺度结构的地图级宇宙学推断。它是为基于第三阶段光度测量的宇宙学参数测量而设计的，具有非高斯统计和机器学习。CosmoGridV 1通过改变$Ω_m$、$σ_8$、$w_0$、$H_0$、$n_s$、$Ω_b$来跨越$w$ CDM模型，并假设三个简并中微子，其中$\sum m_ν$ = 0.06 eV。这个空间由Sobol序列上的2500个网格点覆盖。在每个网格点上，我们使用PkdGrav 3运行7次模拟，并在nside=2048到$z$ =3.5处存储69个粒子贴图，以及光晕目录快照。基准宇宙学有200个独立的模拟，以及它们的模板衍生物。CosmoGridV 1的一个重要部分是28个模拟的基准集，其中包括更大的盒子，更高的粒子计数和更高的壳层红移分辨率。它们允许测试新类型的分析是否对CosmoGridV 1中的选择敏感。我们利用基于壳层的重子校正模型，在图级上加入重子反馈效应。这些外壳被用来创建弱引力透镜，内在排列和星系集群的地图，使用UFalcon代码。CosmoGridV 1的主要部分是原始粒子计数外壳，可用于为给定的$n(z)$创建全天空贴图。我们还发布了第三阶段预测的预测地图，以及之前在KiDS-1000深度学习约束中使用的CosmoGridV 1地图。这些数据可在www.cosmogrid.ai上查阅。
2022-11-14 astro-ph.CO
Using the cosmological recombination radiation to probe early dark energy and fundamental constant variations
宇宙复合辐射（CRR）是来自早期宇宙的光谱畸变信号之一。来自氢和氦的CRR光子早于最后的散射过程，因此允许探测前复合时代的物理现象。在这里，我们计算由早期的暗能量模型和不同的基本常数所引起的CRR的修改。这些新的物理学例子最近与哈勃张力有关的活动有所增加，激发了这里提出的探索性研究。相关的CRR响应频谱丰富，但信号电平很小。我们预测了未来光谱仪对这些效应的可能灵敏度。我们的估计表明，CRR直接取决于在前重组时代的膨胀历史和重组物理的变化。然而，未来的灵敏度需要光谱仪的限制，与其他宇宙学探测器的竞争。尽管如此，CRR的测量可以直接进入否则无法进入的阶段，突出了这些类型的观测可能作为早期宇宙的探测器的潜力。与${\it Planck}$数据的组合进一步表明，协同方法非常有前途。
2022-09-25 astro-ph.CO
Integrated Cosmological Probes: Extended Analysis
宇宙学的最新进展依赖于结合不同的宇宙学探测器。在早期的工作中，我们实现了一个综合的方法，宇宙学的探针结合到一个共同的框架在地图上。这样做的好处是充分考虑了不同探测器之间的相关性，为系统学和宇宙学模型的有效性提供了严格的检验。我们扩展这种分析，不仅包括CMB温度，星系团，弱透镜从SDSS，但也CMB透镜，弱透镜从DES SV调查，Ia型SNe和$H_{0}$测量。这产生12个自功率谱和互功率谱以及背景探针。此外，我们扩展了系统不确定性的处理。对于$Λ$ CDM，我们发现的结果与我们以前的工作是一致的。鉴于我们扩大的数据集和系统化处理，这证实了我们的分析和结果的稳健性。此外，我们发现，我们的最佳拟合宇宙学模型给出了一个很好的适合我们考虑的数据，在我们的分析中没有紧张的迹象。我们还发现，我们的限制是一致的WMAP9，SPT和ACT和KiDS弱透镜调查。与普朗克合作组的结果相比，我们看到了一个广泛的协议，但有迹象表明，在大多数对宇宙学参数的边缘约束的张力。由于我们的分析包括了$10 < \ell < 610$的CMB温度普朗克数据，因此在普朗克高$-\ell$和其他测量之间似乎出现了张力。此外，我们发现探针校准参数的约束与预期一致，表明数据集是相互一致的。特别是，这产生了一个确认的振幅校准弱透镜测量SDSS，DES SV和普朗克CMB透镜从我们的综合分析。[删节]
2017-04-12 astro-ph.CO
Unveiling the Universe with Emerging Cosmological Probes
对宇宙加速膨胀的探测是现代宇宙学的重大突破之一。几个宇宙学探测器（CMB，SNe Ia，BAO）已经被深入研究，以更好地理解驱动这种加速的机制的性质，它们目前正在被推向极限，获得显着的限制，使我们能够塑造标准的宇宙学模型。然而，与此同时，最近实现的精确度百分比显示了不同方法获得的测量结果之间的明显紧张关系。这些要么表明了一些未被考虑的系统效应，要么指向了新的物理学。随着CMB、SNe和BAO宇宙学的发展，扩展我们的宇宙学探测器的选择是至关重要的。新型探针可用于验证结果，控制或减轻系统效应，最重要的是，提高结果的准确性和鲁棒性。这篇评论的目的是提供一个国家的最新进展，新兴的超越标准的宇宙学探测器的最新进展的最先进的基准。我们介绍了几种不同的方法如何成为观测宇宙学的关键资源。特别是，我们审查宇宙计时器，类星体，伽马射线暴，标准警报器，透镜时间延迟与星系和星系团，宇宙空洞，中性氢强度映射，表面亮度波动，恒星年龄的最古老的对象，长期红移漂移，和集群的标准蜡烛。该评论描述了方法，系统学，和结果，每个探头在一个同质的方式，给读者一个清晰的画面，可用的创新方法，近年来已经推出，以及如何应用它们。该评论还讨论了各种探测器之间的潜在协同作用和互补性，探索它们将如何为现代宇宙学的未来做出贡献。
2022-12-19 astro-ph.CO
The radio SZ effect as a probe of the cosmological radio background
如果有一个相当大的宇宙学射电背景，那么应该有一个射电Sunyaev-Zeldovich（SZ）效应伴随着它。射电背景康普顿化导致在所有波长上都有轻微的光子过剩，而CMB在低频的康普顿化导致光子衰减。对于与观测一致的无线电背景水平，这些效应在$ν\simeq 735~$ MHz附近相互抵消，在较低频率处过量，在较高频率处减少。假设观测到的ARCADE射电过剩是一个纯粹的宇宙学起源，在$ν\lesssim 20\,{\rm GHz}$，信号与频率和星系团的康普顿- $y$参数成$ΔT / T_{\rm CMB}\simeq 2\,y\left[ (ν/735\,{\rm MHz})^{-2.59}-1\right]$的比例。对于典型的集群，总的无线电SZ信号处于零附近的$ΔT\simeq 1\,{\rm mK}$的水平，具有朝向射频的急剧缩放。这超过了目前许多无线电设施在这些波长下的原始灵敏度极限，提供了一种独特的方法来确认ARCADE过量的宇宙起源并探测其属性（例如，红移依赖性和各向同性）。我们还给出了一个表达式来计算运动学SZ效应的射电模拟，强调这可能提供一个新的工具来探测大尺度速度场和宇宙演化的无线电背景。
2021-10-15 astro-ph.CO
Structure formation simulations with momentum exchange: alleviating tensions between high-redshift and low-redshift cosmological probes
来自低红移探测器的宇宙学约束和从宇宙微波背景的温度和偏振各向异性获得的宇宙学约束之间持续存在的紧张关系--尽管还没有提供令人信服的证据来反对$Λ$ CDM模型--似乎一致地表明，与标准宇宙学情景的预测相比，密度扰动的增长较慢。这种行为不容易被广义相对论最简单的扩展所适应，比如f（R）模型，它一般预测增长率的增加。在目前的工作中，我们提出了一套大型N体模拟的结果进行的背景下的宇宙模型具有非零散射截面之间的暗物质和暗能量字段，两个不同的参数化的暗能量状态方程。我们的研究结果表明，这些暗散射模型对许多与大尺度结构形成和演化有关的观测量有非常温和的影响，同时提供了一个显着的抑制线性密度扰动的幅度和大量的集群。因此，我们的模拟证实，这些模型提供了一个有前途的路线，以减轻现有的紧张关系之间的低红移测量和CMB。
2016-05-18 astro-ph.CO
The redshifted HI 21 cm signal from the post-reionization epoch: Cross-correlations with other cosmological probes
利用红移21 cm观测数据对HI进行层析成像，为我们理解宇宙学背景演化和结构形成打开了一扇新的窗口。这是包括平方公里阵列（SKA）在内的几个即将到来的射电望远镜的关键科学目标。在这篇文章中，我们专注于再电离后的信号，并研究了21厘米信号与其他示踪剂的大尺度结构的互相关。我们认为，交叉相关的后再电离21厘米信号与莱曼α森林，莱曼破裂星系和晚时间各向异性的CMBR地图，如弱透镜和集成的萨克斯沃尔夫效应。我们研究了探测信号的可行性，并探讨了使用它获得宇宙学模型约束的可能性。
2016-10-26 astro-ph.CO
A new method to probe the mass density and the cosmological constant using configuration entropy
研究了在平坦$Λ$ CDM宇宙中不同$Ω_{m0}$和$Ω_{\Lambda0}$组合的组态熵的演化，发现宇宙学常数对组态熵的耗散起着决定性的作用. $Ω_{\Lambda0}$值越大，构型熵的耗散速率越慢.我们发现，熵率衰减到一个最小值，然后随着时间的推移而增加。最小熵率出现在$Ω_{\Lambda0}$值较高的时间。我们确定了一个显着的峰值的熵率的衍生物，其位置密切吻合的比例因子对应的过渡到$Λ$统治。我们发现，峰的位置是不敏感的初始条件，只取决于$Ω_{m0}$和$Ω_{\Lambda0}$的值。我们认为，测量宇宙中组态熵的演化并确定其二阶导数峰值的位置将提供一种新的和鲁棒的方法来探测质量密度和宇宙学常数。
2019-02-26 astro-ph.CO
CosmoLike - Cosmological Likelihood Analyses for Photometric Galaxy Surveys
我们探索的战略，以提取宇宙学的约束，从宇宙剪切，星系-星系透镜，星系团，集群数量计数和集群弱透镜的联合分析。我们利用CosmoLike软件模拟LSST数据集的结果，具体来说，我们1）比较不同探测器的单独和联合分析，2）改变透镜和源星系的选择标准，3）调查混合的影响，4）调查假设的宇宙学模型在多探测器协方差中的影响，6）量化作为尺度函数的信息内容，和7）探索在多探测器背景下内在星系排列的影响。我们的分析考虑了探针内和探针间的所有互相关，并包括多探针协方差矩阵中的高阶（非高斯）项。我们同时模型的宇宙学参数和各种系统学，例如剪切和photo-z校准，集群质量可观测的关系，星系的内在排列，和星系偏差（共54个参数）所产生的不确定性。我们强调两个结果：首先，将源星系的数量密度增加约30%，这相当于解决LSST的混合，只能获得很少的信息。其次，通过利用HOD，将小尺度纳入集群和星系-星系透镜中，可以大大增强宇宙学约束力。本文中用于计算结果的CosmoLike模块将在https://github.com/elikrause/CosmoLike_Forecasts上公开提供。
2016-01-21 astro-ph.CO
Integrated cosmological probes: Concordance quantified
评价不同宇宙学探测器得出的参数约束的一致性是检验宇宙学模型有效性的一个重要途径。在早期的工作中[Nicola等人，2017]，我们计算了$Λ$ CDM的宇宙学参数的约束条件，这些约束条件来自普朗克的CMB温度各向异性和CMB透镜，SDSS的星系聚类和弱透镜，DES SV的弱透镜以及Ia型超新星和哈勃参数测量。在这项工作中，我们扩展了这种分析和量化的一致性之间的派生约束和普朗克协作以及WMAP9，SPT和ACT派生。作为一致性的度量，我们使用Surprise统计[Seehars et al.，2014]，其基于相对熵。在一个平坦的$Λ$ CDM宇宙学模型的框架中，我们发现所有的数据集是一致的，彼此在小于1 $σ$的水平。我们强调，相对熵对分析不同部分使用的模型中的不一致性很敏感。特别是，中微子质量的不一致假设打破了参数选择的不变性。当使用一致的模型假设时，在这项工作中考虑的数据集都与彼此和$Λ$ CDM一致，没有证据表明存在张力。
2017-10-16 astro-ph.CO
The Impact of Tomographic Redshift Bin Width Errors on Cosmological Probes
星系红移分布$n(z)$中的系统误差可以传播到导出的宇宙学中的系统误差。我们的特征如何在层析箱宽度和星系偏差的退化效应传授系统误差宇宙学推断使用观测数据从深透镜调查。为此，我们使用星系团和星系-星系透镜的组合。我们提出了两个端到端的分析，从目录级参数估计。我们产生了一个初始的宇宙学推断使用基准层析红移箱来自光度红移，然后比较这与红移箱经验校正使用一组光谱红移的结果。我们发现，导出的参数$S_8 \equiv σ_8 (Ω_m/.3)^{1/2}$从$.841^{+0.062}_{-.061}$到$.739^{+.054}_{-.050}$校正后的n（z）的错误在第二种方法。
2021-04-07 astro-ph.CO
Quasars and their emission lines as cosmological probes
类星体是宇宙中最明亮的光源。目前，当宇宙还不到现在年龄的十分之一时，它们被观测到红移z ~ 7。自从50年前发现它们以来，天文学家一直梦想着将它们用作标准蜡烛。不幸的是，类星体覆盖了一个非常大的光度范围（8 dex），使它们远离标准。我们简要回顾了几种方法，可以潜在地利用类星体的属性，并允许我们获得有用的约束的主要宇宙学参数。使用我们的4D本征向量1形式主义，我们已经找到了一种方法，有效地隔离类星体辐射附近的爱丁顿限制。如果爱丁顿比是已知的，在几个假设下，有可能得出与距离无关的光度。我们讨论和所涉及的主要统计和系统误差，以及这些“标准爱丁顿烛光”是否可以实际用于约束宇宙学模型。
2013-10-11 astro-ph.CO
Gamma Rays Bursts: A Viable Cosmological Probe?
本文利用哈勃参数数据以模型无关方式校准GRB的Amati关系并发现其随红移演化，进一步通过GRB与Ia型超新星联合分析证明当前GRB数据单独不足以严格约束宇宙学参数，但联合数据可显著提升约束能力。
2023-06-27 astro-ph.CO
Robustness of the pairwise kinematic Sunyaev-Zeldovich power spectrum shape as a cosmological gravity probe
我们从修正的引力（MG）星系/晕模拟星表中证明了成对运动学Sunyaev-Zeldovich（kSZ）功率谱$P_{\rm kSZ}$的形状对区分宇宙学尺度上的不同引力理论具有约束力.通过改变有效光学厚度$τ_{\rm T}$作为自由参数，我们验证了$P_{\rm kSZ}$线性理论中的$τ_{\rm T}$ - $f$（线性增长率）简并性被某些MG理论中的非线性结构增长和$f$的尺度依赖性所打破。等价地说，$P_{\rm kSZ}$的形状本身就可以用来在宇宙学尺度上约束MG理论。在充分了解星系密度偏差的基础上，我们验证了下一代CMB和星系光谱红移巡天的组合，例如BOSS+CMB-S4或DESI+CMB-S4，可以在$\sim5σ$水平上利用星系成对kSZ偶极子$P_{{\rm kSZ},\ell=1}$的形状，在$f_{R0}=10^{-4}$的情况下，区分$f(R)$模型和广义相对论模型。
2020-10-10 astro-ph.CO
Cosmology with galaxy-galaxy lensing on non-perturbative scales: Emulation method and application to BOSS LOWZ
我们描述我们的非线性仿真（即，内插）框架，结合了晕占据分布（HOD）星系偏差模型与$N$ -身体模拟的非线性结构形成，旨在准确预测投影集群和星系星系透镜信号从明亮的红色星系（LRG）的红移范围$0.16 < z < 0.36$上的共同运动尺度$0.6 < r_p < 30$ \hMpc。对于所考虑的所有尺度，在整个物理上合理的参数范围内，插值精度为$\lesssim 1-2$ %。我们正确地恢复的真实值的宇宙学参数$S_8 = ({σ_8}/{0.8228}) ({Ω_{\text{m}}}/{0.3107})^{0.6}$通过subhalo丰度匹配（SHAM）为基础的光锥设计近似匹配的SDSS LOWZ星系样本的属性产生的模拟测量。应用我们的模型重子振荡光谱巡天（BOSS）数据发布14（DR 14）LOWZ星系成团和星系剪切互相关测量与斯隆数字巡天（SDSS）数据发布8（DR 8）成像，我们进行了原型宇宙学分析边缘化的$w$ CDM宇宙学参数和星系HOD参数。在$3.5σ$张力下，我们得到了$S_8 = 0.847 \pm 0.037$的4.4%的测量值，与$1.00 \pm 0.02$的普朗克宇宙学结果一致。我们讨论了可能被低估的系统不确定性或天体物理效应，可以解释这种差异。
2019-12-04 astro-ph.CO
The Velocity Distribution Function of Galaxy Clusters as a Cosmological Probe
我们提出了一种新的方法来量化的丰度的星系团和约束宇宙学参数使用动态测量。在标准方法中，星系视线（LOS）速度，$v$，或速度分散被用来推断集群质量，$M$，为了量化晕质量函数（HMF），$dn(M)/d\log(M)$，这是强烈的质量测量误差的影响。在我们的新方法中，对样本中每个聚类的速度概率分布求和，以创建一个称为速度分布函数（VDF）的新统计量$dn(v)/dv$。VDF可以比HMF更直接和精确地测量，并且它也可以通过捕获暗晕或星系动力学的宇宙学模拟来鲁棒地预测。我们将这两种方法应用于模拟星系团星表，预测了平坦$Λ$ CDM宇宙学中物质密度参数$Ω_m$和物质涨落幅度$σ_8$的偏差和约束.对于200个大质量星系团的实例观测，有（无）速度误差的VDF约束了参数组合$σ_8Ω_m^{0.29\ (0.29)} = 0.587 \pm 0.011\ (0.583 \pm 0.011)$，并且仅显示出微小的偏差。然而，在考虑爱丁顿偏差之前，具有动态质量误差的HMF偏向于低$Ω_m$和高$σ_8$，并且基准模型完全超出预测约束。当VDF与来自宇宙微波背景（CMB）的约束相结合时，宇宙学参数之间的简并度可以显著减小。即将到来的光谱调查，探测更大的体积和微弱的幅度将提供更多的集群应用VDF作为宇宙学探测。
2016-10-20 astro-ph.CO
Cosmological constraints from the mass accretion rate I: galaxy cluster number count evolution
星系团计数已被证明是一种强有力的宇宙学探测。然而，用星系团数计数建立的宇宙学约束高度依赖于质量-可观测关系的校准。由于星系团的比质量吸积率几乎与质量无关，因此它对质量-可观测关系的标定几乎不敏感。对星系团数计数演化的研究可以在均匀宇宙的背景下探索星系团的质量吸积历史。本文利用相对丰度匹配方法，对$z \in [0.0,0.6[$的星系团质量吸积率进行了推导。然后，我们使用MAR设置宇宙学约束。我们发现这个宇宙学探测器对$σ_8 Ω_{\rm m}^{-0.3} H_0^{-0.2}$敏感，而星系团计数对$σ_8 Ω_{\rm m}^{0.3}$敏感。我们使用了Sunyaev-Zel'dovich源的第二个$Planck$目录，并推导出了$σ_8 Ω_{\rm m}^{-0.3} H_0^{-0.2} = 0.75 \pm 0.06$。这一结果与由星系团数、角功率谱和宇宙微波背景分析得出的宇宙学约束是一致的。因此，MAR是一个关键的宇宙学探测器，可以打破$σ_8$简并，这是不敏感的质量可观测关系的校准，不需要一个参数形式的星系团质量函数。
2019-04-15 astro-ph.CO
Angular distribution of cosmological parameters as a probe of space-time inhomogeneities
本文发展了一种基于宇宙学参数在天空中的角分布来探测大尺度结构和宇宙加速度的不均匀性的方法。我们证明了这种方法的最大的Ia型超新星（SN）的数据集，迄今为止，由联合光曲线分析（JLA）合作汇编，因此，考虑影响光度距离的宇宙学参数。我们把超新星样本分成等表面积的像元，并估计出使每个像元中距离模的卡方拟合最小的宇宙学参数，从而产生宇宙学参数图$\{Ω_{M}, Ω_Λ, H_{0}\}.$。在采样差的像元中，测量到的波动主要是由于SN巡天的不均匀覆盖;相比之下，在良好采样的像素中，测量结果足够稳健，足以表明真实的波动。我们还测量各向异性的参数通过计算功率谱的相应地图的参数高达$\ell=3.$对于一个分析玩具模型的非均匀合奏的均匀像素，我们推导出反向反应项的减速参数由于整个天空的波动$H_{0}$和测量它是为了$10^{-3}$倍的相应平均在没有反向反应的像素。我们的结论是，考虑玩具模型，逆反应是不是一个可行的动力学机制，以模仿宇宙加速。
2016-07-12 astro-ph.CO
Post-reionization HI 21-cm signal: A probe of negative cosmological constant
本研究探讨了包含负宇宙学常数和quintessence场的宇宙学模型，利用再电离后HI 21厘米信号的BAO特征预测了模型参数约束，发现负宇宙学常数结合phantom暗能量状态方程在SKA-mid实验下具有可行性。
2023-12-20 astro-ph.CO
Reconstructing the recombination history by combining early and late cosmological probes
本研究提出结合CMB、BAO和超新星数据重构宇宙复合期电离历史的新框架，发现复合过程自由度会削弱宇宙学参数约束，BAO可打破参数简并，超新星数据更支持非标准复合历史，未来SPT-3G将大幅降低重构不确定性。
2024-08-13 astro-ph.CO
Cosmic shear nulling as a geometrical cosmological probe: Methodology and sensitivity to cosmological parameters and systematics
Université Paris-Saclay, IPHT, DRF-INP, UMR 3681, CEA（巴黎萨克雷大学）；Sorbonne Université, CNRS, UMR 7095, Institut d’Astrophysique de Paris（索邦大学）；Université Paris-Cité, DAP, UMR 7158, CEA（巴黎西岱大学）
本文提出层析宇宙剪切归零检验，利用弱透镜数据中的几何对称性约束宇宙学参数，并评估其对天体物理效应和观测系统误差的敏感性。
2026-06-12 astro-ph.CO
Is cosmic acceleration proven by local cosmological probes?
背景：宇宙学一致性模型（$Λ$ CDM）与宇宙学观测非常吻合。这个模型已经成为标准的宇宙学模型，并有Ia型超新星（SNIa）哈勃图提供的加速膨胀的证据。然而，这一证据的稳健性最近得到了一些不同的结论。目标：本文的目的是评估的结论，宇宙确实是加速，如果我们只依赖于低红移（z $\lesssim$ 2）的观测，也就是说与SNIa，重子声振荡，测量哈勃参数在不同的红移，和测量的增长的物质扰动的鲁棒性。研究方法：我们使用最小化不同探针的$χ^2$函数的标准统计过程来量化$Λ$ CDM和简单的非加速低红移幂律模型的拟合优度。在这个分析中，我们并没有假设超新星的内禀光度与红移无关，这在大多数以前的研究中是一个基本的假设，无法被检验。结果如下：我们发现，当SNIa的内禀光度不被假设为红移无关时，一个非加速的低红移幂律模型能够拟合低红移背景数据，甚至比$Λ$ CDM模型更好。当测量的增长结构，非加速低红移幂律模型仍然提供了一个很好的适合所有的光度演化模型考虑的数据。结论：如果没有超新星的内禀光度与红移无关的标准假设，低红移探测器与非加速宇宙是一致的。
2017-06-15 astro-ph.CO
Time drift of subtended angles as a new cosmological probe
本文提出对向角时间漂移作为一种新的宇宙学探测方法。特别是，随着微弧秒天体测量时代的到来，我们的建议可以用来直接测量我们宇宙的哈勃膨胀率。
2009-11-10 astro-ph.CO gr-qc
Joint observations of late universe probes: cosmological parameter constraints from gravitational wave and Type Ia supernova data
本文联合GWTC-3的43个引力波源与Pantheon+的1590颗Ia型超新星约束暗能量模型，利用双黑洞红移分布模型估计暗汽笛事件红移，验证了联合观测可打破参数简并并提升H0、Omega_m和w的约束精度。
2024-07-08 astro-ph.CO
Constraints on dark radiation from cosmological probes
我们提出了联合约束的有效中微子物种N_eff和中微子质量M_nu的总和的数量，基于一种技术，利用包含在一维莱曼-阿尔法森林通量功率谱的全部信息，补充额外的宇宙学探测。特别地，我们获得N_eff = 2.91（+0.21）（-0.22）（95%CL）和M_nu <0.15 eV（95%CL（Planck + ACT + SPT + WMAP极化）测量，当进一步加入重子声学振荡时，N_eff = 2.88（+0.20）（-0.20）（95%CL），M_nu <0.14 eV（95%CL）。我们的结果提供了来自N_eff~3的宇宙中微子背景的证据（N_eff = 0在大于14 σ时被拒绝），并排除了与活性中微子热化的无菌中微子的可能性（即，N_eff = 4）--或者更一般地说，任何具有Δ N_eff~1-的退耦相对论遗迹，其重要性超过5 sigma，这是迄今为止最强的束缚，这意味着在和谐LCDM模型中不需要奇异中微子物理。
2015-09-14 astro-ph.CO
Void Number Counts as a Cosmological Probe for the Large-Scale Structure
本文提出将空洞数目计数（VNC）作为宇宙学探针，利用CSST模拟光谱巡天数据在六个红移区间约束宇宙学参数，证明其约束能力与空洞尺寸函数方法相当，可用于研究大尺度结构。
2024-09-05 astro-ph.CO
