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
Probing the imprint of interacting dark energy on very large scales
观测到的星系功率谱获得了光锥效应的相对论修正，这些修正在非常大的尺度上增长。未来在光学、红外和无线电波段的星系巡天将探测越来越大的波长模式，并达到更高的红移。为了在大尺度上利用新的数据，准确的分析需要包括相对论效应。对于原始非高斯性和将暗能量模型的测试扩展到视界尺度的情况尤其如此。在这里，我们调查后者，专注于模型的暗能量相互作用的非引力与暗物质。暗区中的相互作用也会导致功率谱的大规模偏差。如果忽略相对论效应，相互作用暗能量的印记将被错误地识别，从而导致在非常大的尺度上对相互作用暗能量的约束的偏差。
2015-03-07 astro-ph.CO
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\%$。我们还看到了气体细丝延伸到星系对之外的证据。在这个较长的基线上求平均值提高了tSZ信号的显著性，并将相关的重…
2019-03-01 astro-ph.CO
Probing the anisotropic distribution of baryon matter in the Universe using fast radio bursts
我们提出可以用快速射电暴（FRB）作为探针来约束宇宙中重子物质可能的各向异性分布。蒙特卡罗模拟结果表明，当偶极子振幅为0.01量级时，在95%（99%）的置信水平下，400（800）个FRB就足以探测到各向异性。然而，需要更多的FRB来严格约束偶极子方向。即使是1000个FRB也远远不足以将偶极子方向约束在95\%置信水平下的角度不确定性$Δθ<40^{\circ}$内。主星系色散测度的不确定性对结果没有显著影响。然而，如果偶极振幅处于0.001的水平，则1000个FRB不足以正确地检测各向异性信号。
2021-11-25 astro-ph.CO gr-qc
Probing sub-GeV Dark Matter-Baryon Scattering with Cosmological Observables
利用普朗克卫星的宇宙微波背景数据和斯隆数字巡天的莱曼-α森林通量功率谱，我们推导了重子和暗物质之间弹性散射截面的新极限。我们的分析地址的形式$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$兆电子伏。我们在这项工作中表明，宇宙学探测是目前的直接探测和天体物理搜索的补充。
2018-03-23 astro-ph.CO hep-ph
Neutron Stars with Baryon Number Violation, Probing Dark Sectors
中子寿命异常被用来激发新物理学的引入，新物理学中隐藏的扇形粒子与重子数相耦合，而中子星对新物理学提供了强有力的约束。虽然中子寿命异常可能最终被证明是平凡的起源，我们用它作为动机的重子数违反，无论是真实的或明显的，和黑暗的部门可以interrupt和如何中子星观测，现在和未来，可以约束他们的方式进行更广泛的审查。
2022-04-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
A model of interacting dark fluids tested with supernovae and Baryon Acoustic Oscillations data
我们比较超新星和重子声学振荡的数据相互作用的暗物质和暗能量的宇宙学模型的预测。这个理论模型可以从Einstein-Cartan引力的有效场论导出，有两个标度指数$δ_G$和$δ_Λ$，与暗物质和暗能量之间的相互作用有关。我们对数据进行$χ^2$拟合，以将其与标准$Λ$ CDM模型进行比较和对比。然后，我们探索的参数范围内的模型，它给出了一个更好的$χ^2$比标准的宇宙学模型。所有这些结果导致严格的约束模型的标度指数。我们的结论是，这类模型，提供了一个体面的替代$Λ$ CDM模型。
2019-02-01 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
Lensing without mixing: Probing baryonic acoustic oscillations and other scale-dependent features in cosmic shear surveys
Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；CNRS（法国国家科学研究中心）；CEA（法国原子能和替代能源委员会）；Institut de physique théorique（理论物理研究所）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；AIM（天体物理、物质与辐射研究所）
本文通过BNT变换技术从实际星系形状测量中提取BAO信号和非高斯孔径质量特性，揭示弱引力透镜效应在层析设置中能保留物质动态的尺度依赖性特征。
2026-09-29 astro-ph.CO
Probing the Type 3 interacting dark-energy model using matter pairwise velocity
The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；Institut d’Astrophysique de Paris, UMR 7095, CNRS, Sorbonne Université（巴黎天体物理研究所，UMR 7095，法国国家科学研究中心，索邦大学）
通过分析物质成对速度统计，研究类型3模型参数对大尺度结构观测的影响，揭示速度统计作为暗物质相互作用探测工具的潜力。
2026-04-06 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
X-ray Absorption Lines in the Warm-Hot Intergalactic Medium: Probing Chandra observations with the CAMEL simulations
被称为“失踪重子问题”，约三分之一的重子在本地宇宙仍然下落不明。失踪的重子被认为存在于宇宙网细丝的温暖-热的星系际介质（WHIM）中，这是具有挑战性的探测。最近的钱德拉X射线观测使用了一种新的叠加分析，并检测到一条朝向发光类星体视线的OVII吸收线，暗示缺失的重子可能存在于WHIM中。为了探索OVII吸收线的性质如何依赖于反馈物理，我们将观测结果与从宇宙学和天体物理学与机器学习（CAMEL）模拟套件中获得的预测进行了比较。CAMELS由宇宙学模拟组成，具有来自IllustrisTNG和SIMBA模拟的最先进的超新星（SN）和活动星系核（AGN）反馈模型，具有不同的强度。我们发现，模拟的OVII柱密度在星系的外围比在大规模WHIM中更高，但它们始终低于在钱德拉观测中获得的，对于所有的反馈运行。我们建立的OVII分布主要是敏感的SN反馈处方的变化，而活动星系核反馈处方的变化有很小的影响。我们还发现在IllustrisTNG和SIMBA运行之间的OVII柱密度的显著差异。我们的结论是，所观察到的和模拟的OVII列密度之间的紧张局势不能解释广泛的CAMELS中实现的反馈模型。
2023-01-12 astro-ph.CO
Probing Cosmology with Baryon Acoustic Oscillations using Gravitational Waves
本文研究利用第三代引力波探测器通过致密双星并合事件定位体积测量角向重子声学振荡尺度，从而约束哈勃常数和暗能量模型，并展示其与星系巡天BAO测量的互补性。
2023-12-05 astro-ph.CO gr-qc
Probing the imprints of generalized interacting dark energy on the growth of perturbations
我们广泛研究宇宙学模型的演变和独特的签名，其中暗能量直接与暗物质相互作用。我们首先讨论了这些耦合模型对宇宙微波背景温度谱的影响，其中讨论了多极峰分离和积分Sachs-Wolfe效应。我们还解决了增长的物质扰动，并解开相互作用的暗能量模型使用的膨胀历史与增长的历史。我们发现，暗物质和暗能量之间的非正式耦合诱导的中间尺度和时间依赖的阻尼振荡功能的物质增长率函数，这种耦合的一个独特的特点。除了非正式的耦合，我们还考虑共形耦合模型，连同模型，同时利用这两个耦合。
2017-11-01 astro-ph.CO gr-qc
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
Probing the circumgalactic baryons through cross-correlations
我们研究的交叉相关性的星系分布，Sunyaev-Zel'dovich（SZ）和X射线功率谱的星系从当前和即将到来的调查，并显示这些是很好的探针的性质，即范围，演化和能量，环星系介质（CGM）。SZ星系的交叉功率谱，特别是在大多极，取决于CGM的压力剖面的陡度。因此，SZ信号的这种性质可以用于约束CGM的压力分布。X射线交叉功率谱也具有类似的形状。然而，它对下面的密度分布更敏感。结合南极望远镜-暗能量巡天（SPT-DES）和eROSITA-DES/eROSITA-LSST（extended ROentgen Survey with an Imaging Telescope Array-Large Synoptic Survey Telescope）巡天，分别预测了互关联星系分布、SZ和X射线信号的可探测性。我们发现，对于SPT-DES调查，信噪比（SNR）峰值在高质量和红移与SNR $\sim 9$周围$M_h\sim 10^{13} h^{-1} M_{\odot}$和$z\sim 1.5\hbox{--} 2$的平坦的密度和温度分布。对于eROSITA-DES（eROSITA-LSST）勘测，SNR峰值在$\sim 6 (12 )$。我们还进行了Fisher矩阵分析，以找到约束的气体馏分在CGM中的存在或不存在的一个未知的红移演化的气体馏分。最后，我们表明，交叉相关的SZ-星系和…
2015-12-15 astro-ph.CO
The impact of baryonic potentials on the gravothermal evolution of self-interacting dark matter haloes
本文通过扩展半解析流体模型并结合N体模拟，研究了中心重子势对自相互作用暗物质晕引力热演化的影响，发现重子势会改变晕的中心密度、核尺寸和速度弥散并加速演化，且经适当重标度后不同基准案例的演化呈现准普适性，为利用星系观测检验SIDM预测提供了框架。
2023-09-16 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Probing the Cosmic Baryon Distribution and the Impact of Active Galactic Nuclei Feedback with Fast Radio Bursts in CROCODILE Simulation
The University of Osaka（大阪大学）；The University of Tokyo（东京大学）；University of Nevada, Las Vegas（内华达大学拉斯维加斯分校）；Zhejiang University（浙江大学）；Seoul National University（首尔大学）
利用快速射电暴探测宇宙质子分布，研究AGN反馈对气体密度和色散测量的影响，确定z=1时的稀疏质子质量分数。
2026-03-06 astro-ph.CO astro-ph.HE
Probing Interacting Dark Sector with the next generation of gravitational-wave detectors
本文研究第三代引力波探测器结合伽马射线暴和千新星电磁对应体约束相互作用暗区宇宙学模型的能力，发现参数简并导致估计偏差，并证明引入物质密度先验可打破简并、提高暗区参数精度。
2024-10-08 astro-ph.CO gr-qc
Probing Self-interacting Dark Matter with Disk Galaxies in Cluster Environments
自相互作用暗物质（SIDM）长期以来一直被提出来作为标准冷暗物质（CDM）所带来的小尺度问题的解决方案。我们用数值模拟的方法研究了暗物质相互作用对盘状星系落入星系团形态的影响。作用在暗物质上的有效拖曳力导致恒星盘相对于周围晕的偏移，从而导致盘的扭曲。对于各向异性散射截面为0.5和1.0 $\,\textrm{cm}^{2}\textrm{g}^{-1}$，我们表明，潜在的可观察到的翘曲，不对称性，增厚的磁盘发生在模拟。我们讨论了SIDM的观测测试与星系调查和更现实的模拟需要获得详细的预测。
2018-06-13 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Baryons still trace dark matter: probing CMB lensing maps for hidden isocurvature
补偿等曲率扰动（CIP）是平衡重子和暗物质等曲率以保持总物质密度不受扰动的原始波动。CIP对宇宙微波背景（CMB）各向异性的影响类似于CMB的弱透镜效应：平滑功率谱，产生非高斯特征。以前的工作考虑了CIP对CMB功率谱的影响，但忽略了CIP对透镜势功率谱估计的影响（尽管它对CMB三谱的非高斯、连通部分的贡献）。在这里，CIP贡献的标准估计的透镜潜在的功率谱的推导，以及CIP贡献的CMB功率谱，普朗克数据被用来放置在CMB尺度上的均方根CIP波动的限制，$Δ_{\rm rms}^2(R_{\rm CMB})$。由此产生的约束$Δ_{\rm rms}^2(R_{\rm CMB}) < 4.3 \times 10^{-3}$使用这种新技术提高了过去的工作的一个因素的$\sim 3$。我们发现，对于普朗克数据，我们的约束几乎达到最优CIP估计的灵敏度。这里提出的方法是目前最灵敏的探头的幅度的尺度不变CIP功率谱放置在95% CL的上限$A_{\rm CIP}< 0.017$。未来对大规模CMB透镜势功率谱的测量可以探测低至$Δ_{\rm rms}^2(R_{\rm CMB}) = 8 \times 10^{-5}$（$A_{\rm CIP} = 3.2 \times 10^{-4}$）的CIP振幅。
2017-04-14 astro-ph.CO hep-ph
Probing a panoply of curvaton-decay scenarios using CMB data
在曲率的情况下，原始曲率扰动产生的第二个领域，是次主导的通货膨胀。根据曲率子如何衰变[可能产生重子数、轻子数或冷暗物质（CDM）]，产生相关等曲率扰动的混合物，允许使用宇宙微波背景（CMB）数据测试曲率子场景。在这里，一个完整的范围内的27个曲率衰变的情况下进行比较CMB数据，放置在衰变，$r_D$和轻子不对称性，$ξ_{\rm lep}$的曲率分数的限制。如果重子数是由曲率衰变和CDM产生的（反之亦然），这些限制意味着未来的CMB实验和即将到来的大尺度结构调查可检验的非高斯签名的具体预测。
2015-11-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Self-interacting dark baryons
利用格点量子色动力学的结果，可以定量地设计暗重子的模型，导致速度依赖的自相互作用截面，与解决标准冷暗物质的小尺度结构问题所需的值相匹配。然而，在这样的模型中，主要的暗物质成分是核子，而不是大的原子核，或者暗π介子或原子，它们的散射特性是不同的，这一点并不明显。我们首先确定类似于QCD的暗SU（3）扇区的参数--限制尺度$Λ$和π介子质量$m_π$ --需要再现所需的自相互作用截面。然后，我们表明，这些值一般可以兼容的情况下，一个足够稳定的氘核束缚态，从而导致没有更重的核，从而建立自相互作用的暗核子的情况下的一致性。暗光子质量的范围，以避免占主导地位的π介子或原子暗物质的确定，以及允许的值的动力学混合参数。在未来的搜索中，通过暗光子交换，可能会直接检测到暗质子。
2022-09-15 astro-ph.CO hep-ph
Modified holographic Ricci dark energy coupled to interacting dark matter and a non interacting baryonic component
我们研究了一个充满相互作用暗物质、修正的全息Ricci暗能量（MHRDE）和一个去耦合重子分量的Friedmann-Robertson-Walker宇宙，利用哈勃数据对宇宙参数进行了估计，得到宇宙年龄为$13.17 {\rm Gyr}$，并表明与全息Ricci暗能量（HRDE）情况相比，修正的全息Ricci暗能量（MHRDE）不存在低红移宇宙年龄问题.我们用Union 2数据集约束参数，并与哈勃数据进行对比。我们还研究了暗能量在早期的行为，考虑到在重组时代和/或在大爆炸核合成中发现的严重限制。非相互作用重子物质的加入使得$z_{t} \sim {\cal O}(1)$处的暗能量突然发生变化，这意味着$Ω_x (z\simeq 1100) =0.03$，因此Planck和CMBPol实验预测的暗能量边界对于MHRDE模型比HRDE截断的情况更有利.对于前一个模型，我们还得到了在高红移时，暗能量的分数在0.006 ~ 0.002之间变化，那么只要$Ω_{x}(z\simeq 10^{10})<0.21$束缚态保持不变，大爆炸核合成时期的$Ω_x $的量不会干扰宇宙中氦的观测丰度。
2013-01-13 astro-ph.CO gr-qc physics.space-ph
Probing self-interacting ultrahigh-energy neutrinos with the cosmic 21-cm signal
本研究通过分析宇宙黑暗时期和黎明的21厘米信号，限制超高能中微子的自相互作用散射截面，得出耦合常数范围，其限制优于现有实验，为暗物质和中微子物理提供新见解。
2024-12-25 astro-ph.CO hep-ph
Probing Velocity Dependent Self-Interacting Dark Matter with Neutrino Telescopes
自相互作用的暗物质模型构成了一个有吸引力的解决方案，在小尺度上的结构形成的问题。这些模型的一个简单实现考虑了由轻粒子介导的暗力，轻粒子可以通过与光子或$Z$玻色子的混合耦合到标准模型。在这种情况下，我们调查的IceCube-DeepCore和平谷中微子望远镜的灵敏度相关的μ介子中微子通量产生的暗物质湮灭在太阳。尽管模型很简单，但几种效应自然出现：动量抑制的原子核捕获，速度依赖的暗物质自捕获，索末菲增强的湮灭，以及由于介质晚期衰变而增强的中微子通量。考虑到所有这些影响，我们发现大多数模型相关的参数空间可以通过IceCube-DeepCore已经收集的三年数据进行测试。我们表明，通过中微子的间接检测可以与直接检测实验的强大的现有限制，特别是在同位旋破坏的情况下。
2018-03-05 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
New tools for probing the phase space structure of dark matter halos
我们总结了最近的发展，在使用光谱方法分析大量的N体模拟的轨道，以获得洞察全球相空间结构的暗物质晕。轨道振荡的基频可以用来理解暗物质晕的形状随中心重子分量的增长而演化的物理机制。晕改变形状主要是因为个别轨道会因应重子分量的成长而改变形状，小半径的轨道会优先变圆。只有当中心质点非常紧凑时，轨道的混沌散射才会发生，并且对于向心长轴管轨道和向心盒轨道同样有效。
2010-02-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Heavy Dark Baryons as Self-Interacting Dark Matter: A GeV-Scale Coincidence
ARC Centre of Excellence for Dark Matter Particle Physics, School of Physics, The University of Melbourne（墨尔本大学物理学院暗物质粒子物理卓越中心）；Institut für Astroteilchen Physik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT)（卡尔斯鲁厄理工学院天体粒子物理研究所）；Departament de Física Teòrica, Universitat de València（瓦伦西亚大学理论物理系）；Instituto de Física Corpuscular (CSIC-Universitat de València)（粒子物理研究所（瓦伦西亚大学-西班牙国家科学研究委员会））
研究禁闭暗SU(N)理论中重重子作为自相互作用暗物质，推导其相互作用并发现大N下可产生速度依赖截面，对应GeV尺度暗重子，暗示非对称暗物质起源。
2026-10-01 astro-ph.CO hep-ph
Probing Self-Interacting Dark Matter via Gravitational-Wave Background from Eccentric Supermassive Black Hole Mergers
本研究利用偏心超大质量黑洞双星并合产生的随机引力波背景，结合改进的动力学摩擦与轨道演化模型，证明脉冲星计时阵列可约束自相互作用暗物质截面。
2025-09-02 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Probing the Baryon Distribution with Fast Radio Bursts
The University of Sydney（悉尼大学）；University of Cape Town（开普敦大学）；African Institute for Mathematical Sciences（非洲数学科学研究所）；Curtin University（科廷大学）；Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）；ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav)（引力波发现卓越研究中心 (OzGrav)）；Stanford University（斯坦福大学）；Trinity College Dublin（都柏林三一学院）；Stellenbosch University（斯坦陵布什大学）；Aix-Marseille University（艾克斯-马赛大学）；Australian National University（澳大利亚国立大学）；Indian Institute of Technology, Indore（印度理工学院印多尔分校）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
研究利用快速射电暴的色散量散射和与第四代巡天的互相关，预测SKA在从宇宙学到星系尺度约束重子分布的能力，以提升宇宙学推断精度。
2026-07-14 astro-ph.CO astro-ph.GA
Probing dark matter interactions with 21cm observations
类似于温暖的暗物质，其特征在于由于自由流而在物质功率谱中截止，许多相互作用的暗物质模型预测通过碰撞阻尼在小长度尺度上抑制物质功率谱。对21厘米线强度测绘的预测表明，像SKA这样的仪器将能够以统计上显著的方式探测温暖暗物质场景中的功率抑制。在这里，我们调查这些发现的相互作用暗物质的情况下，特别是暗物质中微子相互作用，我们使用的一个例子的影响。使用一套宇宙学$N$体模拟，我们证明了相互作用的情况下，显示出抑制的非线性功率谱类似于温暖的暗物质模型。这意味着21厘米线强度映射将能够对暗物质-中微子散射设置最强的限制，将约束比当前的莱曼- $α$边界提高两个数量级，比宇宙微波背景和重子声学振荡限制提高四个数量级。然而，为了区分温暖的暗物质和相互作用的情况下，我们的模拟表明，在红移$z\gtrsim15$的物质功率谱的100级精度的测量是必要的，因为相互作用的情况下的关键特征被冲洗出来的非线性演化在以后的时间。
2023-02-27 astro-ph.CO hep-ph
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
The interplay of Self-Interacting Dark Matter and baryons in shaping the halo evolution
我们利用高分辨率的流体动力学模拟来测试冷暗物质（CDM）和具有恒定截面$σ^\text{T}/m_χ=1\;\text{cm}^{2}\text{g}^{-1}$的自相互作用暗物质（SIDM）中晕性质的差异。我们发现，暗物质自相互作用和重子物理之间的相互作用导致了晕性质的复杂演化，这取决于晕质量和形态类型，以及晕质量吸积历史。虽然高质量的晕，选择早期型星系的类似物，显示核心的配置文件中的SIDM运行，系统的中间质量和一个显着的磁盘组件可以开发一个配置文件是类似的或cuspier比CDM。SIDM晕的最终性质-在z=0.2时测量-与晕浓度和形成时间相关，这表明不同系统之间的差异是由于我们观察到的影响自相互作用。我们还寻找自相互作用的暗物质在主晕的透镜信号和爱因斯坦半径分布中的电势差的暗示，这表明未来的宽场调查可能能够在此基础上区分CDM和SIDM模型。最后，我们发现，在所采用的SIDM模型中，相对于CDM，次晕丰度没有改变。
2019-01-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Heating Galaxy Clusters with Interacting Dark Matter
本研究提出利用星系团内介质重子与暗物质子组分的散射加热冷核星系团，结合观测约束与能量需求确定了可解决冷却流问题的稳定参数空间。
2024-03-04 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Probing the Electroweak Sphaleron with Gravitational Waves
本文给出了一阶电弱相变中闪锌矿能量与引力波信号之间的关系。关键的因素是在相变温度和零温度下的闪锌矿能量之间的标度律。我们估计的重子数保存标准，并观察到，对于一个足够强的相变，它是可能的探测电弱sphaleron使用未来的天基引力波探测器的测量。
2019-10-01 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Seeding Supermassive Black Holes with Self-Interacting Dark Matter: A Unified Scenario with Baryons
提出自相互作用暗物质晕在重子加速下经引力热坍缩形成种子黑洞的统一图像，解释了高红移超大质量黑洞的起源与当今星系暗物质分布。
2025-04-28 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
A semi-analytic study of self-interacting dark-matter haloes with baryons
本文将等温Jeans模型和绝热晕收缩模型结合成一个简单的半解析方法，计算了具有星系引力影响的自相互作用暗物质（SIDM）晕的密度分布。我们表明，该模型符合宇宙学SIDM模拟在整个核心形成阶段，直到重力热核心崩溃的发病。使用这个模型，我们表明SIDM中对重子的晕响应比CDM中更多样化，并且敏感地取决于星系大小，这在亮矮星系的结构多样性背景下是一个理想的联系。该方法的快速性使得数值模拟中的分析变得容易，特别是：1）在由重子质量比$M_{\rm b}/M_{\rm vir}$和星系致密性$r_{1/2}/R_{\rm vir}$组成的细网格上，我们将SIDM晕响应作为重子性质的函数进行量化; 2）我们以高的统计精度证明了对于典型的Milky-Way类系统，SIDM轮廓与CDM轮廓相似;（3）对于给定的截面和给定的晕浓度，我们在$M_{\rm b}/M_{\rm vir}$ - $r_{1/2}/R_{\rm vir}$空间中描绘了重力热核心塌陷的区域。最后，我们比较了等温金斯模型与更复杂的重力热流体模型，并表明，前者产生更快的核心形成和同意更好地与宇宙学模拟。我们属性的差异，以目标CDM晕是否被用作边界条件或重力热演化的初始条件，从而评论未来可能的改进的流体模型。我们已经在https://github.com/JiangFangzhou/SIDM上公开了我们的模型程序。
2022-06-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
Probing Interacting Dark Sectors with upcoming Post-Reionization and Galaxy Surveys
Indian Statistical Institute（印度统计研究所）；Jamia Millia Islamia（贾米亚米利亚伊斯兰大学）
利用未来21厘米强度映射、星系聚类和弱引力透镜巡天（SKA-mid和Euclid）的模拟数据，结合当前宇宙学观测，通过MCMC分析预测对相互作用暗能量与暗物质模型参数的约束，发现SKA2对相互作用强度的约束最强，Euclid精度与SKA1相当。
2026-06-23 astro-ph.CO gr-qc
Probing the time dependence of dark energy
提出了一种研究暗能量状态方程$w$可能的时间依赖性的新方法。我们将这种方法应用于最近的两个数据集的Ia型超新星（联盟2和SDSS）和重子声学振荡峰在$z = 0.35$。对于这些数据的一些组合，我们发现，有一个明显的偏离标准的$Λ$ CDM模型在中间红移，虽然一个非进化的暗能量组件（$dw/dz = 0$）不能排除这些数据。当应用于即将到来的观测数据时，这里开发的方法可能有助于探测一个可能的演变中的暗能量成分。
2011-03-01 astro-ph.CO gr-qc
Probing self-interacting sterile neutrino dark matter with the diffuse supernova neutrino background
本文提出利用 DSNB 能谱中的凹陷特征探测 keV 级强自相互作用惰性中微子暗物质，并说明未来中微子探测器可检验规避现有约束的参数。
2023-12-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Interacting photon-baryon fluid, warm dark matter and the first acoustic peak
约化相对论气体模型是由A. 1965年，萨哈罗夫因推导出宇宙微波背景（CMB）谱而获奖。它最近被我们中的一些人重新发明，以实现宇宙演化中辐射和尘埃时代之间的插值。这个模型避开了玻尔兹曼-爱因斯坦方程组的复杂结构，并允许对热暗物质效应进行透明的描述。它在这里扩展到包括，在唯象的基础上，辐射和重子之间的平衡相互作用，这是应该占在一个简化的方式预复合物理学的相关方面。此外，我们使用紧耦合近似探讨这种相互作用和RRG温暖度参数对CMB的各向异性谱的影响。如果相互作用参数和暗物质热度参数都是$10^{-4}$或更小的量级，则该模型的预测与ΛCDM模型的预测非常相似。至于温暖度参数而言，这是在很好的协议与以前的估计的基础上，从结构形成的结果。
2013-12-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Baryon-Interacting Dark Matter: heating dark matter and the emergence of galaxy scaling relations
在盘状星系中观察到的经验尺度关系对于星系形成的模型仍然具有挑战性。其中最引人注目的是质量差-加速度关系（MDAR），它编码了一个紧密的重子塔利-费舍尔关系（BTFR）和通过中心表面密度关系（CSDR）观察到的星系旋转曲线的多样性。在我们早期工作的基础上，我们提出MDAR是重子和“重子相互作用暗物质”（BIDM）之间相互作用的结果，BIDM加热了暗物质。采用自下而上的流体动力学方法，我们发现MDAR满足以下条件：$i)$ BIDM状态方程近似于理想气体的状态方程; $ii)$ BIDM弛豫时间是Jeans时间的数量级; $iii)$加热速率与BIDM密度成反比。值得注意的是，在这些假设下，流体动力学方程组与泊松方程一起享有各向异性标度对称性。在BIDM占主导地位的制度，这引起了一个增强的对称性，充分捕捉低加速度限制的MDAR。然后，我们表明，假设一个核心的伪等温分布在平衡，这组方程产生的参数再现MDAR。具体而言，在旋转曲线的平坦部分中，渐近旋转速度与BTFR的参数依赖性相匹配。此外，在高表面亮度星系的中心区域，轮廓再现CSDR。最后，通过研究时间依赖的方法来平衡，我们得到了一个全球性的组合的BTFR和CSDR，这符合预期的低表面亮度星系。加热率的形式也使得模型独立的预测各种宇宙学观测。我们认为，我们的方案满足现有的观测限制，并有趣的是，提供了一个可能的解释边缘异常。
2020-01-08 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Strongly-Interacting Ultralight Millicharged Particles
我们考虑的超轻费米暗物质候选人携带重子数的影响。如果暗物质在标准模型重子数下具有小电荷，同时具有与可见宇宙中的不对称性相等且相反的不对称性，那么这自然会出现。一个原型模型是一个非阿贝尔规范群的暗重子理论，即，暗量子色动学（QCD）。对于亚电子伏特的暗重子质量，暗物质晕的内部区域自然处于“核密度”，允许形成奇异的物质状态，类似于中子星。费米子暗物质质量的Tüsse-Gunn下限，即，暗重子，被强烈的短程自相互作用，通过发射亮暗π介子冷却，以及发生在相对于（超低）暗QCD标度高的密度下的暗夸克的库珀配对所破坏。我们利用稠密夸克物质的状态方程发展了这些强相互作用的超轻毫荷粒子（STUMPs）的天体物理学，并发现了与矮星系观测一致的晕核。这些核被“中子星”的压力阻止了核的坍缩，这表明超亮暗QCD可以解决无碰撞冷暗物质的核尖点问题。该模型通过直接探测和对撞机签名，以及与超导相关的现象，如Andreev反射和超导涡旋，与超轻玻色子暗物质区分开来。
2021-09-29 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Distinguishing interacting dark energy from wCDM with CMB, lensing, and baryon acoustic oscillation data
我们采用普朗克2013 CMB温度各向异性和透镜数据，和重子声学振荡（BAO）数据来约束一个唯象的$w$ CDM模型，其中暗物质和暗能量相互作用。假设暗能量的状态参数为含时方程，将暗物质和暗能量视为流体，其能量交换率与暗物质密度成正比。仅CMB数据就在相互作用速率和今天的物理CDM密度参数$ω_c$之间留下了很强的简并性，从而允许大的相互作用速率$|Γ| \sim H_0$。然而，正如人们所知，BAO数据打破了这种简并性。此外，我们利用CMB透镜势的可能性，探测在红移$z \sim 2$的物质扰动，是非常敏感的结构的增长，因此区分的$Λ$ CDM模型和它的替代品的工具之一。然而，我们发现，在非体模模型（$w_{\mathrm{de}}>-1$），约束保持不变，包括透镜数据和一致的零相互作用，$-0.14 < Γ/H_0 < 0.02$在95\% CL。相反，在体模模型（$w_{\mathrm{de}}<-1$）中，从暗能量到暗物质的能量转移比非相互作用模型更有利; $-0.57 < Γ/H_0 < -0.10$在95\% CL下具有CMB+BAO，而添加透镜数据将其转移到$-0.46 < Γ/H_0 < -0.01$。
2015-06-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
