All-inclusive interacting dark sector cosmologies
在本文中，我们探索了相互作用暗能量宇宙学的可能扩展，其中暗能量和暗物质以非重力方式相互作用。特别是，我们专注于中微子部门，分析中微子质量和中微子物种的有效数量的影响。我们考虑了普朗克2018年遗留数据与其他几个宇宙学探测器的结合，没有发现暗辐射领域新物理的证据。因此，目前宇宙学的中微子约束应该被认为是强大的，因为一旦所有可用的观测结果结合起来，它们就不会强烈依赖于暗区物理。也就是说，我们找到了一个总中微子质量$M_ν<0.15$ eV和一些有效的相对论自由度的$N_{\rm eff}=3.03^{+0.33}_{-0.33}$，都在95\% CL，这是接近内获得的$Λ$ CDM宇宙学，$M_ν<0.12$ eV和$N_{\rm eff}=3.00^{+0.36}_{-0.35}$相同的数据组合。
2020-03-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Radiation in Spectator Axion-Gauge Models
在轴子-规范场模型的框架下，暴胀时期的原初引力波扰动不仅可以由引力子的量子涨落产生，也可以由与轴子场耦合的隐规范场的动力学产生。我们研究了在暴胀过程中和暴胀后的轴子和SU（2）规范群的规范场的演化以及它们的能量密度。我们表明，在规范场来源于附加引力波的情况下，由轴子衰变产生的隐藏规范玻色子的额外辐射分量是相当大的。我们指出，未来对暗辐射能量的测量，如CMB-S4，可以对这种宇宙学场景施加重要的限制。
2022-03-11 astro-ph.CO hep-ph
Spectator Dark Matter and the Higgs Portal
William I. Fine Theoretical Physics Institute, School of Physics and Astronomy, University of Minnesota（明尼苏达大学物理与天文学院威廉·I·芬理论物理研究所）；Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab（巴黎萨克雷大学）；University of Minnesota（明尼苏达大学）
该研究提出通过极弱希格斯门户相互作用抑制暴胀期间旁观者标量场的随机涨落，避免暗物质过度产生，并支持亚GeV轻暗物质及低再加热温度，同时为冻结机制提供初始条件。
2026-10-07 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational Wave Symphony from Oscillating Spectator Scalar Fields
研究早期宇宙振荡标量场参数共振产生的随机引力波背景，通过晶格模拟系统分析基准模型，证明可产生宽频可探测信号并解释脉冲星计时阵列发现，同时自然产生超轻暗物质候选体。
2024-06-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The mass density contrast in perturbed Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker cosmologies
本文研究平坦FLRW宇宙学球对称微扰中质量密度对比的演化，纳入暗物质与暗能量，并证明无暗能量时结果与Bonnor的牛顿宇宙学方程一致。
2023-08-07 astro-ph.CO gr-qc
Production of ultralight dark matter from inflationary spectator fields
本文研究超轻标量旁观者场在暴胀期间的粒子产生，构建一阶相互作用拉格朗日量并量化超视界产生，发现其贡献不可忽略且在超Hubble尺度显著增强。
2024-01-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Predictions for the sky-averaged depth of the 21cm absorption signal at high redshift in cosmologies with and without non-baryonic cold dark matter
Case Western Reserve University（凯斯西储大学）
研究预测高红移宇宙中无非重子冷暗物质时21厘米吸收信号比有暗物质时大约2倍，提示可能需要扩展引力理论替代暗物质解释。
2018-08-07 astro-ph.CO hep-ph
Asymmetric dark matter annihilation as a test of non-standard cosmologies
我们表明，如果化学退耦发生在非标准大爆炸前核合成宇宙相和标准辐射主导相之间，那么非对称暗物质少数成分的遗迹丰度可能对宇宙的膨胀率以及非标准大爆炸前核合成宇宙相和标准辐射主导相之间的转变温度非常敏感。在此转变之前发生。特别是，由于非对称暗物质的湮灭截面通常大于标准宇宙学中对称暗物质的湮灭截面，因此非标准宇宙学中少数组分相对于多数组分的遗迹密度的降低可以通过湮灭截面的增加来补偿，因此与普遍认为的相反，可能比标准宇宙学中对称的暗物质的大。
2014-02-10 astro-ph.CO hep-ph
Gravitational potential evolution in Unified Dark Matter Scalar Field Cosmologies: an analytical approach
研究了一类特殊的由标量场拉格朗日函数描述的非绝热统一暗物质模型的引力势φ的时间演化.这些模型预测了与LambdaCDM中相同的背景演化，并且具有非零的声速。我们提供了一个非常准确的近似披，有效的重组时代后，在第一类贝塞尔函数的形式。这种近似可能是有用的统一暗物质标量场模型的未来更深入的分析。
2011-03-01 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational Waves from Isocurvature Perturbations of Spectator Scalar Fields
Kavli Institute for Cosmological Physics, University of Chicago（卡弗里宇宙物理学研究所，芝加哥大学）
研究通过监视标量场等幅扰动产生引力波，探索早期宇宙物理，利用多频引力波观测约束膨胀动力学、暗物质生成和再加热。
2025-12-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Bouncing cosmologies with dark matter and dark energy
我们回顾了物质反弹的情况下，物质的内容是暗物质和暗能量。这些宇宙学预言了一个几乎标度不变的功率谱，对于标量扰动和小的张量-标量比，它具有轻微的红色倾斜。重要的是，这些模型预测了标量指数的正向运行，与最简单的暴胀和爆炸模型的预测相反，因此可能会被未来的观测所证伪。我们还审查如何反弹宇宙时空可以出现在理论中，无论是爱因斯坦方程修改或违反零能量条件的物质场包括在内。
2016-12-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Axion cold dark matter in non-standard cosmologies
本文研究了大爆炸核合成前两种具有非标准热历史的宇宙学场景中冷暗物质轴子的参数空间：低温再加热（LTR）宇宙学和动能宇宙学。如果Peccei-Quinn对称性在暴胀过程中破裂，我们发现LTR宇宙学中允许的参数空间比标准宇宙学中更多，而在Kination宇宙学中更少。相反，如果Peccei-Quinn对称性在暴胀后破缺，Peccei-Quinn标度将比LTR宇宙学中的标准标度高出几个数量级，而比Kination宇宙学中的标准标度低。我们表明，轴子速度色散可以用来区分这些非标准的宇宙学。因此，轴子冷暗物质可能是大爆炸核合成之前宇宙历史的一个很好的探测器。
2009-11-30 astro-ph.CO hep-ph
Superheavy scalar dark matter from gravitational particle production in $α$-attractor models of inflation
研究了在$α$ -吸引子暴胀的背景下，标量旁观者场中引力粒子的产生现象。假设标量有一个最小的耦合到重力，我们计算的丰富的引力产生的粒子作为观众的质量$m_χ$和暴胀子的$α$参数的函数。如果旁观者是稳定的，并且足够弱的耦合，使得它在重新加热后不会热化，那么自旋为0的粒子群被预测会在今天的宇宙中生存，为暗物质提供候选者。暗物质空间分布的不均匀性对应于等曲率分量，这可以通过测量宇宙微波背景各向异性来探测。我们计算了暗物质-光子等曲率功率谱，并与Planck给出的功率谱上限进行了比较，由此推断出了对$m_χ$和$α$的限制.如果纯量旁观者构成了今天所有的暗物质，那么对于$α= 10$和$T_\text{RH} = 10^4 \ \mathrm{GeV}$，我们可以得到$m_χ> 1.8 \times 10^{13} \ \mathrm{GeV} \approx 1.2 \, m_ϕ$，其中$m_ϕ$是暴胀子的质量。
2021-05-11 astro-ph.CO hep-ph
Spherical collapse model in agegraphic dark energy cosmologies
在常用的球形坍缩模型下，我们研究了年龄暗能量模型中的暗能量对宇宙大尺度结构生长的影响。非线性区域中暗物质晕的球形坍缩动力学由暗能量模型的性质决定。我们发现，球坍缩模型的主要参数直接受到年龄暗能量模型中暗能量演化的影响。我们在两种不同的情况下计算了不同年龄模型参数$α$值的球形坍缩量：第一，当暗能量在星系团尺度上不表现出波动时，第二，当过密区域内的暗能量类似于暗物质坍缩时。利用Sheth-Tormen和Reed质量函数，我们在年龄暗能量宇宙学的框架下研究了暗物质晕的丰度。模型参数$α$是计算暗物质晕丰度的关键参数。具体而言，本分析表明，年龄暗能量模型与较大（较小）值的$α$预测较少（更多）维里化晕相对于$Λ$ CDM宇宙学。我们还表明，在年龄的暗能量模型，晕的数量强烈依赖于集群或均匀分布的暗能量。
2017-09-25 astro-ph.CO gr-qc
Sterile Neutrino Dark Matter from Generalized $CPT$-Symmetric Early-Universe Cosmologies
我们将辐射主导的$CPT$对称宇宙中的引力粒子产生推广到非标准的，但也是$CPT$对称的早期宇宙宇宙学。我们计算了右手“不育”中微子成为宇宙学暗物质所需的质量。由于一般的无菌中微子与标准模型的活性中微子混合，我们使用最先进的工具来计算超重无菌中微子暗物质衰变的伽马射线和高能活性中微子的预期光谱。我们证明了在早期宇宙中，无菌中微子从未处于热平衡。我们表明，非常高的能量切伦科夫望远镜可能会检测到一个信号的无菌中微子寿命高达约10 $^{27}$ s，而在高能量中微子望远镜，如冰立方的信号可以检测到的寿命高达10 $^{30}$ s，提供了一个更好的机会，在一个广阔的景观可能的质量检测。
2021-06-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Spectra of dynamical Dark Energy cosmologies from constant-w models
WMAP 5及相关数据在w_0-w_a平面上提供了精确的似然分布，极大地限制了可接受的宇宙学范围。我们首先讨论如何这样的ellypses可以数值重建，然后提出一个地图的常数W模型的光谱，在不同的红移，预计符合可接受的模型在~ 1%。
2009-11-06 astro-ph.CO
Inflationary Kicks and Coulomb Filtering of Spectator Dark Matter
Dipartimento di Fisica e Astronomia ‘Galileo Galilei’, Università di Padova（帕多瓦大学伽利略·伽利莱物理与天文学系）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；Department of Physics and Electronics, CHRIST (Deemed to be University)（克里斯特（视为大学）物理与电子学系）；Physics Department, Swansea University（斯旺西大学物理系）；Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna, INFN, Sezione di Bologna（博洛尼亚大学物理与天文学系，INFN博洛尼亚分部）
该研究针对旁观者暗物质大尺度等曲率扰动过量问题，提出基于δ函数质量贡献的过滤机制，结合暴胀巨钟模型，实现等曲率谱的特定演化并确定暗物质丰度与约束。
2026-08-25 astro-ph.CO hep-th
Structure formation in dark energy cosmologies described by PADE parameterization
我们研究的印记形成的宇宙结构的一个特定的类的暗能量参数化称为PADE参数化。本文在球形坍缩模型的框架下研究了暗能量如何影响宇宙大尺度结构的生长。暗物质晕的球形坍缩动力学依赖于暗能量模型的性质。我们发现，球形坍缩的性质直接受到暗能量演化的影响。我们获得了两种不同的DE参数化在两种不同的方法：第一个均匀的DE方法，其中暗能量不表现出集群规模和其他的波动，集群DE的情况下，暗能量组件内的过密区域类似于暗物质崩溃的主要参数。使用Sheth-Tormen质量函数，我们调查的丰富的维里化晕的框架下的PADE参数化。具体而言，本分析表明，暗物质晕的数量计数依赖于DE参数化和暗能量的聚类属性的演变。此外，我们表明，在幻影DE组件的扰动增强物质扰动的增长。这个结果是在文献中获得的暗能量参数化，是幻影在所有的红移。但对于处于幻影区且在相对低的红移处进入精粹区的暗能量参数化，我们得到了相同的结果。我们还表明，在参数化研究中，低质量的晕形成之前，大规模的晕。
2019-04-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Quasilinear observables in dark energy cosmologies
在红移范围内的准线性宇宙学观测中，重建暗能量属性的基本限制是什么？本文的目的是解决这个问题，通过构建模型无关的可观的，而完全忽略了现实世界的观测的实际问题。由于广义暗能量模型中非线性物质演化产生的非高斯性的完美简并，初始条件中已经存在的非高斯性不能直接从观测中获得。通过施加一组特定的演化方程，应涵盖一系列的暗能量宇宙学，我们发现，然而，一个约束方程的线性结构增长率$f_1$表示的模型无关的观测。不满足这个约束方程的整类暗能量模型都可以排除，对于满足这个约束方程的模型，我们可以重建例如非局域偏置参数$b_1$和$b_2$。
2017-06-15 astro-ph.CO gr-qc
Scalar singlet dark matter in non-standard cosmologies
我们研究了具有非标准膨胀历史的模型中暗物质的产生。我们考虑了在模型中产生观察到的DM丰度的冻出和冻入机制，其中DM由通过希格斯门耦合到标准模型扇区的标量单态粒子组成。我们发现，一个非标准的扩展阶段，可以导致DM丰度的显着变化，因此观测的后果。例如，对于DM冻结，所需的门户耦合可以大得多，而对于DM冻结，允许小得多的值。我们评估相关的限制，并讨论直接检测这种DM的前景。
2019-01-08 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on massive sterile plus active neutrino species in non minimal cosmologies
宇宙学测量受到活动和无活动大质量中微子的能量密度的影响。我们在这里扩展到非最小宇宙学的当前宇宙学数据的最近分析。几种可能的情况下进行检查：一个恒定的w \neq -1暗能量状态方程，一个非平坦的宇宙，一个随时间变化的暗能量组件和耦合的暗物质暗能量宇宙或修改的重力的情况。当只考虑宇宙学数据时，在95%CL下允许有~0.5 eV无菌物质的（3+2）大质量中微子模型。该方案已被证明可以使反应器、LSND和MiniBooNE阳性信号与来自其他搜索的空结果相一致。大爆炸核合成边界可能会损害（3+2）模型的可行性，如果两个不育物种是完全热化状态去耦。
2011-12-20 astro-ph.CO hep-ph
CMB-Galaxy correlation in Unified Dark Matter Scalar Field Cosmologies
本文分析了统一暗物质（UDM）标量场宇宙学中CMB与宇宙大尺度结构（LSS）之间的互相关。我们计算了UDM模型中预测的交叉关联函数，它依赖于统一分量的声速，并将其与六个星系表（NVSS，HEAO，2 MASS，SDSS主星系，亮红星系和类星体）的观测结果进行了比较。我们采样的声速值，并进行似然分析，发现UDM模型是一样可能的LambdaCDM，并与观测值的范围内的c_ \infinity（在后期的声速值）的结构形成依赖。特别地，我们在95%的置信水平下获得c_ \infinity^2 \leq 0.009的上限，这意味着Lambda CDM模型，其中c_ \infinity^2 = 0，是对数据的良好拟合，而后验概率分布在值c_ \infinity^2 =10^（-4）处达到峰值。最后，我们研究的时间依赖性的偏离LambdaCDM通过层析分析使用模拟红移分布，我们发现，最大的偏差是低红移源，这表明未来的低z调查将最适合约束UDM模型。
2011-03-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Weak lensing predictions for coupled dark energy cosmologies at non-linear scales
我们提出了非线性弱透镜预测耦合暗能量模型使用的CoDECS模拟。我们计算剪切关联函数和误差协方差预计这些模型，为即将到来的地基（如DES）和天基（欧几里得）弱透镜调查。我们得到的预测的歧视权力的地面调查类似DES和空间为基础的调查，如欧几里德在区分$Λ$ CDM和耦合暗能量模型;我们表明，使用非线性透镜信号，我们可以区分$Λ$ CDM和指数常数耦合模型，其中$β_0\geq0.1$在$4σ$置信水平下具有类似DES的调查，和$β_0\geq0.05$在$5σ$置信水平与Euclid。我们还表明，估计耦合的暗能量模型的非线性功率谱，使用$Λ$ CDM Halofit拟合公式，结果在剪切关联函数的偏差，超过了调查误差。
2012-06-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Peaky Production of Light Dark Photon Dark Matter
我们探索了一种通过暗光子场与旁观者标量场耦合产生轻暗光子暗物质的机制，旁观者标量场在宇宙的暴胀膨胀中不起作用，但在暴胀过程中其势能会下降。观众场的运动有效地产生了具有大波长的暗光子，这些暗光子在物质辐射相等之前变得非相对论性。波长的光谱是峰值的，从而可以避开来自等曲率扰动的约束。然后，在暗光子质量低至$10^{-13} \ \text{eV}$的宽范围内实现正确的遗迹丰度。我们的机制有利于高尺度的通货膨胀模型，可以在未来的观察进行测试。此外，暗光子场在暴胀期间的波动产生引力波，在未来的天基干涉仪和/或脉冲星定时阵列实验中可以检测到。
2022-12-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on Holographic cosmologies from strong lensing systems
我们使用强引力透镜（SGL）系统，把一组全息暗能量模型的额外限制。文献中的数据（红移和速度色散）用于获得爱因斯坦半径，并将其与模型预测进行比较。我们发现，LCDM是最适合的数据。虽然初步的统计分析似乎表明，两个全息模型研究显示有趣的协议与观察，严格的测试导致我们的结果，没有全息模型是竞争力的LCDM。这些结果突出了强透镜测量的重要性，为替代宇宙学模型提供了额外的观测约束，这对于照亮黑暗的宇宙是必要的。
2013-10-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Early dark energy constraints on growing neutrino quintessence cosmologies
我们研究宇宙学模型，其中动态暗能量由一个标量场，其现今的价值是由耦合到中微子部门控制。标量场的行为取决于三个函数：动力学函数、标量场势和标量场-中微子耦合函数。我们提出了一个分析处理的背景演化过程中的辐射和物质占主导地位的指数和逆幂律的潜力，并找到一个放松的限制相比，以前的工作量的早期暗能量的指数的情况下。然后，我们进行了数值分析的背景宇宙学的两种类型的潜在的和各种说明性的选择的动力学和耦合功能。通过应用普朗克对早期暗能量的限制，我们能够限制早期动力学函数的大小。
2019-07-31 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black holes generated by the non-minimal spectator field
在本文中，我们提出了一个模型，其中观众场非最小耦合到暴胀子场和观众场的扰动在小尺度上的功率谱显着增强的尖锐功能的形式的非最小耦合。在暴胀结束时或之后，观众场的扰动转化为曲率扰动，导致原初黑洞（PBH）的形成。例如，我们考虑了三种产生质量函数峰值在$\sim10^{-12}M_\odot$并代表宇宙中所有冷暗物质的PBH的唯象模型，发现由曲率微扰产生的标量诱导引力波可以被未来的星载引力波探测器如太极、天琴和LISA探测到。
2023-02-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Matter bispectrum in cubic Galileon cosmologies
本文在协变立方Galileon理论的框架下得到了暗物质密度扰动的双谱。这个结果是通过一个半解析的方法在Galileon宇宙学的二阶微扰，假设高斯初始条件。特别是，我们表明，即使在存在大偏差的线性增长率w.r.t.在双谱水平上，这种偏差被减小到几个百分比。
2013-05-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Structure formation in Multiple Dark Matter cosmologies with long-range scalar interactions
冷暗物质（CDM）与扮演宇宙暗能量（DE）角色的经典标量场之间的相互作用可能提供与太阳系边界不冲突的长程暗相互作用。虽然目前可用的观测允许将这种相互作用限制在引力强度的百分之几，但最近的一些研究表明，如果CDM由两种与DE场具有相反耦合的不同粒子组成，那么这种严格的约束可以大大放松，允许长-在背景和线性扰动水平上都不显著影响观测的范围标量引力。在目前的工作中，我们将这种多暗物质的情况下，结构形成的非线性制度的调查，提出了有史以来第一个N体模拟这些宇宙学。我们的研究结果突出了一些特征足迹的长程标量力，只出现在特定的模型，否则实际上无法区分从标准的LCDM方案的背景和线性密度扰动的增长的非线性制度。在这些效应中，在两种CDM物质中形成“镜像”宇宙结构，在k > 1 h/Mpc时抑制非线性物质功率谱，以及坍塌晕的碎裂，代表了可能提供约束这类宇宙学模型的直接方法的特殊特征。
2012-06-11 astro-ph.CO gr-qc
Clarifying spherical collapse in coupled dark energy cosmologies
球形坍缩模型常被用来跟踪超密度到非线性区域的演化。我们描述了正确的方法，用于耦合暗能量宇宙学，第五种力，不同于重力和介导的暗能量标量场，影响崩溃。我们直接从非线性流体动力学纳维-斯托克斯方程中推导出球形坍缩描述。通过与相应的相对论方程的比较，我们指出了在球坍缩图象中应如何考虑第五种力，并澄清了在球坍缩图象中考虑非均匀标量场时所出现的问题.然后，我们应用我们的方法的情况下，耦合的quintessence，其中第五力之间的冷暗物质粒子的行为，并不断增长的中微子quintessence，其中第五力之间的中微子行为。此外，我们回顾这种方法时，适用于标准的宇宙学和应用我们的分析，以最小耦合quintessence和检查过去的结果，早期的暗能量parametriations。
2010-11-12 astro-ph.CO
Searching for sterile neutrinos in dynamical dark energy cosmologies
利用最近的宇宙学观测，我们研究了暗能量的性质如何改变宇宙学对无菌中微子参数的限制。我们考虑最简单的动力学暗能量模型，$w$ CDM模型和全息暗能量（HDE）模型，进行分析。在这项工作中使用的宇宙学观测包括普朗克2015 CMB温度和偏振数据，重子声振荡数据，Ia型超新星数据，哈勃常数直接测量数据和普朗克CMB透镜数据。从这些数据组合的约束条件出发，我们发现$Λ$ CDM宇宙学的$m_{ν,{\rm{sterile}}}^{\rm{eff}}<0.2675$和$N_{\rm eff}<3.5718$分别为$m_{ν,{\rm{sterile}}}^{\rm{eff}}<0.2675$ eV和$N_{\rm eff}<3.5718$，$w$ CDM宇宙学的$m_{ν,{\rm{sterile}}}^{\rm{eff}}<0.5313$和$N_{\rm eff}<3.5008$分别为$m_{ν,{\rm{sterile}}}^{\rm{eff}}<0.5313$ eV和$N_{\rm eff}<3.5008$，HDE宇宙学的$m_{ν,{\rm{sterile}}}^{\rm{eff}}<0.1989$和$m_{ν,{\rm{sterile}}}^{\rm{eff}}<0.1989$ eV和$N_{\rm eff}<3.6701$.因此，在不增加结构增长测量的情况下，只能导出$m_{ν,…
2018-03-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Degeneracy between CCDM and $Λ$CDM cosmologies
在线性微扰水平上研究了冷暗物质宇宙学模型的产生。显式计算的偏度和结果进行比较，从$Λ$ CDM模型。它明确表明，这两个模型具有相同的签名的偏度，不能区分使用这个观察。
2014-12-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Simple Bianchi cosmologies with anisotropic Segre [1(11,1)] dark energy
本文研究具有各向异性Segre [1(11,1)]暗能量的Bianchi宇宙模型，给出不同应力为零及所有应力相等时的闭式参数化条件，并用数值方法展示不同应力为简并应力负值时的宇宙行为。
2024-08-05 astro-ph.CO gr-qc
On the dynamics of unified k-essence cosmologies
我们分析了暗物质、暗能量和暴胀的一个特定统一模型的相空间，我们最近在[Phys.Rev.D83，063502（2011）]中研究了该模型，其拉格朗日量的形式为L（X，phi）= F（X）- V（phi）。我们证明，这个模型拥有大量与成功的宇宙学模型一致的初始条件，其中可能出现暴胀阶段，随后是以暗能量统治结束的物质时代。为了理解该模型的成功，我们研究了统一的暗物质（UDM）模型应该遵循的一般特征，然后我们分析了一些特定的模型，并找到它们的限制。
2012-08-16 astro-ph.CO gr-qc
Spherical collapse model in dark energy cosmologies
我们研究了几种暗能量场景的球形坍缩模型，使用完全非线性微分方程的密度对比度的演化均匀球形超密度牛顿流体动力学。虽然在数学上等价于基于微扰半径的微分方程的更常见的方法，但这种方法具有实质性的概念和数值优势。其中最重要的是在早期没有奇点出现，这避免了数值问题，特别是在应用于具有动力学和早期暗能量的宇宙学时，并且时间反演对称性的假设可以很容易地在不严格满足的地方被放弃。我们使用这种方法来推导表征球塌缩模型的两个参数，即~的线性密度阈值的崩溃$δ_\mathrm{c}$和维里超密度$Δ_\mathrm{V}$，为各种各样的暗能量模型，并重新考虑这些参数的宇宙学与早期暗能量。我们发现，独立的模型正在调查中，$δ_\mathrm{c}$和$Δ_\mathrm{V}$总是非常接近的标准$Λ$ CDM模型获得的值，认为丰度和非线性结构内的平均密度是相当不敏感的暗能量宇宙学之间的差异。关于早期的暗能量，我们因此得出了一个不同于以前的一些论文的结论，包括我们小组的一篇论文，我们解释了为什么。
2010-05-03 astro-ph.CO
2021-$H_0$ Odyssey: Closed, Phantom and Interacting Dark Energy Cosmologies
最新的宇宙学数据分析表明，\textit{(a)}一个封闭的宇宙是首选的普朗克数据在超过$99\%$ CL，和\textit{(b)}相互作用的情况下提供了一个非常令人信服的解决方案，哈勃常数张力。鉴于这两个最近的吸引力的情况下，我们认为在这里的相互作用的暗物质-暗能量模型与非零空间曲率组件和自由变化的暗能量状态方程的精华和幻影制度。当只考虑宇宙微波背景数据时，一个幻影和封闭的宇宙可以完美地缓解哈勃张力，而不需要暗区之间的耦合。考虑到其他可能的宇宙学观测结果，这个非常有吸引力的方案作为当前宇宙学紧张局势的整体解决方案的可行性受到了损害，要么破坏了它对$H_0$问题的有效性，如超新星Ia数据的情况，要么在空间曲率的首选值上引入了强烈的分歧，如重子声学振荡的情况。
2021-10-11 astro-ph.CO gr-qc
Growth of matter perturbations in clustered holographic dark energy cosmologies
我们研究全息暗能量宇宙学中物质涨落的增长。首先，我们使用一个整体的统计分析，涉及最新的观测数据，以放置宇宙学参数的约束。然后，我们在微扰水平上测试全息暗能量模型的有效性范围，并从和谐$Λ$宇宙学的变体。具体来说，我们提供了一种新的分析方法，以便首次推导出物质扰动的增长指数。考虑均匀全息暗能量，我们发现增长指数为$γ\approx \frac{4}{7}$，它比通常的$Λ$宇宙学的增长指数$γ^{(Λ)}\approx \frac{6}{11}$稍大（$\sim 4.8\%$）。最后，如果我们允许在全息暗能量模型中的聚类，那么增长指数的渐近值是根据有效声速$c_{\rm eff}^2$给出的，即$γ\approx \frac{3(1-c_{\rm eff}^2)}{7}$。
2015-11-17 astro-ph.CO
Unitarity limits on thermal dark matter in (non-)standard cosmologies
使用上界的非弹性反应截面所隐含的S-矩阵么正性，我们推导出热平均的最大暗物质（DM）湮灭率一般$k \rightarrow 2$数变化的反应，与$k \geq 2$，发生完全在黑暗的部门，或涉及标准模型领域。这转化为粒子的最大质量饱和所观察到的DM丰度，其中，占主导地位的$s$波湮灭，获得周围的$130$ TeV，$1$ GeV，$7$ MeV和$110$ keV，分别为$k=2,3,4$和$5$，在辐射主导的宇宙中，对于一个真正的或复杂的标量DM稳定的最小对称性。对于在前大爆炸核合成时代的修改的热历史，与一个中间时期的物质统治，再加热温度高于$\mathcal{O}(200)$ GeV的$k \geq 4$，$\mathcal{O}(1)$ TeV的$k=3$和$\mathcal{O}(50)$ TeV的$k=2$的值强烈不利的统一性和DM遗迹丰度的综合要求，DM冻结出来再加热前。
2021-03-15 astro-ph.CO hep-ph
Constraining dark energy cosmologies with spatial curvature using Supernovae JWST forecasting
针对哈勃常数张力与ΛCDM模型的平直性偏离问题，研究利用JWST预测的高红移Ia型超新星数据扩展距离阶梯法，结合现有超新星星表提升了空间曲率暗能量模型中物质密度参数的约束精度。
2024-03-13 astro-ph.CO gr-qc
The Distinguishability of Interacting Dark Energy from Modified Gravity
我们研究的观测可行性的耦合的精髓模型与他们的膨胀和增长的历史相匹配的修改后的引力宇宙学。我们发现，对于Dvali-Gabadadze-Porrati模型已被拟合到观测，匹配的相互作用暗能量模型是观测不利的。我们还研究了与标量张量理论宇宙学相匹配的相互作用暗能量模型的可解释性，并表明并不总是能够找到一个物理相互作用暗能量模型，该模型共享它们的膨胀和增长历史。
2013-01-16 astro-ph.CO gr-qc
Semi-analytic galaxy formation in early dark energy cosmologies
我们研究了早期暗能量（EDE）宇宙学对星系性质的影响，通过耦合高分辨率数值模拟与星系形成和演化的半解析模型（SAM）。EDE模型的特征在于暗能量的非零高红移贡献，产生更早的结构生长和大尺度结构演化的修改。它们可以被看作是非标准暗能量模型的典型代表，在非标准暗能量模型中，只修改了膨胀历史，因此对星系形成的影响是间接的。我们发现，在EDE宇宙学的预测空间密度的星系是增强在所有尺度上相对于标准的LCDM方案，和相应的宇宙恒星形成历史和恒星质量密度增加在高红移。我们将这些结果与一组理论预测进行比较，这些预测是用应用于我们的参考LCDM模拟的替代SAM获得的，从而粗略地测量了模型的系统不确定性。我们发现，EDE宇宙学引起的星系性质的修改是相同的数量级内SAM的变化为一个标准的LCDM实现（除非考虑极端的EDE模型），这表明很难使用这样的预测单独解开不同的宇宙学场景之间。然而，当宿主暗物质晕的基本性质的独立信息被包括在内时，SAM对星系偏差的预测可能会提供关于膨胀历史和状态方程演化的重要线索。
2012-07-06 astro-ph.CO
Number Counts and Dynamical Vacuum Cosmologies
我们研究非线性结构的形成在一个相互作用的模型中的暗部门的宇宙中的暗能量密度衰减线性哈勃参数，$ρ_Λ \propto H$，导致恒定速率创建冷暗物质。我们推导出所有相关的表达式来计算的质量函数和集群数密度使用Sheth-Torman形式主义，并表明，相互作用过程的影响是增加绑定结构的大质量（$M \gtrsim 10^{14} M_{\odot}h^{-1}$）的数量相比，标准的$Λ$ CDM模型。由于这些模型不能相互简化，原则上可以在未来的调查中测试这种数字计数签名。
2014-12-18 astro-ph.CO gr-qc
Non-Linear Matter Power Spectrum Modeling in Interacting Dark Energy Cosmologies
本研究针对相互作用暗能量宇宙学下的非线性物质功率谱，结合N体模拟与修正暗晕模型实现高精度拟合，经Euclid巡天预报验证，其耦合参数约束精度较现有观测检验提升一个数量级，为非线性尺度大尺度结构数据的观测约束提供新方法。
2024-10-29 astro-ph.CO gr-qc
Late time interacting cosmologies and the Hubble constant tension
在这篇手稿中，我们重新评估了相互作用的暗物质-暗能量模型在解决哈勃常数张力方面的潜力。这些模型已经被提出，但也被质疑作为$H_0$问题的可能解决方案。在这里，我们将根据宇宙学观测来研究几种相互作用的场景，重点关注超新星数据校准所发挥的重要作用。为了重新评估相互作用的暗物质-暗能量的情况下，在缓解哈勃常数的紧张局势的能力，我们系统地面对他们的理论预测使用前超新星Ia绝对星等$M_B$，这已被认为是更强大的，当然比使用前的哈勃常数$H_0$较少的争议。虽然一些数据组合并没有显示出任何偏好的相互作用的黑暗部门，并在其中一些情况下，集群$σ_8$紧张的星系，相互作用的宇宙学与暗能量状态方程$w<-1$是首选的规范$Λ$ CDM图片，即使与CMB数据单独也提供了$σ_8$的值与弱透镜调查的完美协议。未来的宇宙学调查将通过精确测量暗能量状态方程及其假定的红移演化来测试这些奇异的暗能量宇宙学。
2022-07-19 astro-ph.CO
Limits of Quasi-Static Approximation in Modified-Gravity Cosmologies
我们研究了准静态近似在宇宙学中的适用性限制，其特点是暗能量或修正引力的一般模型。我们表明，在最好的情况下，准静态近似打破了暗能量的声音视界之外，而不是经常假设的宇宙学视界。当暗能量的声速明显低于光速时，准静态极限仅在有限的可观测尺度范围内有效，在计算对此类模型中观测的影响时必须考虑这一点。作为一个数量级的估计，在分析今天的弱透镜和特殊速度调查的数据时，只有当声速大于光速的1%时，暗能量才能被建模为准静态。在即将到来的调查中，如欧几里得，它应该只在声速超过光速的10%左右时使用。在宇宙微波背景的分析中，对于积分的萨克斯-沃尔夫效应和透镜效应，只有当声速超过光速的10%时，才应采用准静态极限。
2015-10-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
An analytical approximation of the luminosity distance in flat cosmologies with dark energy
本文给出了一个在含有尘埃和宇宙学常数的空间平坦宇宙学中光度距离的解析近似公式。我们还给出了所谓的Dyer-Roeder距离（空束情况）和从红移$z=z_1$到$z=z_2$的广义角直径距离的近似公式，这些公式在分析引力透镜效应时特别有用。我们的公式是广泛适用的密度参数和红移的范围内具有足够小的不确定性。特别地，在密度参数$0.3 \lid Ω_{\rmn m} \lid 1$和红移$0.03 \lid z \lid 1000$的范围内，我们公式计算的光度距离的相对误差总是小于\cite{wu}最近的工作.
2011-11-29 astro-ph.CO
Constraints on Cold Dark Matter Accelerating Cosmologies and Cluster Formation
我们讨论了均匀和各向同性的平坦宇宙学的性质，其中目前的加速阶段仅由引力诱导的冷暗物质（CCDM）粒子（$Ω_{m}=1$）的产生提供动力。对于文献中提出的一些物质产生率，我们证明了主要的宇宙学函数，如宇宙的尺度因子、哈勃膨胀率、生长因子和团簇形成率的解析定义。最好的CCDM方案只有一个自由参数，我们的联合分析涉及BAO + CMB + SNe Ia数据产生${\tildeΩ}_{m}= 0.28\pm 0.01$（$1σ$），其中$\tilde{Ω}_{m}$是观测到的物质密度参数。特别是，这意味着该模型没有暗能量，但有效聚集的物质部分与大尺度结构的最新测定结果非常一致。在这种情况下，扰动的增长和星系团的形成也进行了研究。尽管事实上，这两种情况下可能共享相同的哈勃膨胀，我们发现，物质创造宇宙学预测更强的小尺度动力学，这意味着更快的增长速度的扰动相对于通常的$Λ$ CDM宇宙学。这样的结果表明，通过涉及CMB、弱透镜以及大尺度结构的更详细的分析，可能会对CCDM进行一次关键的观测测试，以$Λ$ CDM情景。
2010-06-24 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial black holes from inflaton and spectator field perturbations in a matter-dominated era
我们研究了在早期物质主导阶段的原始黑洞（PBH）的产生。作为一个扰动源，我们认为无论是暴胀子场与运行的光谱指数或观众场，具有蓝色的光谱，从而提供了显着的贡献，在小尺度上的PBH生产。首先，我们确定的区域的参数空间中的一个显着的部分所观察到的暗物质可以产生，考虑到所有目前的PBH的约束。然后，我们提出了作为再加热温度的函数的观众场的振幅和光谱指数的约束。我们还推导出运行的暴胀子光谱指数，${\rm d}n/{\rm d}{\rm ln}k \lesssim -0.002$，这是可比的普朗克卫星的情况下，观众场是缺席的限制。
2017-09-04 astro-ph.CO hep-ph
Evolution of Dark Energy Perturbations in Scalar-Tensor Cosmologies
我们通过解析和数值求解标量张量宇宙学中的广义爱因斯坦方程，得到了暗能量和物质线性微扰的演化。我们比较我们的结果与相应的结果最小耦合quintessence扰动。我们的结果自然（O（1））值的拉格朗日参数，导致类似于LCDM的背景展开总结如下：1。在小于100 h^{-1} Mpc的尺度上，标量-张量暗能量密度扰动与最小耦合的精粹扰动相比，被放大了约10^6倍。在这些尺度上，暗能量扰动与物质密度扰动相比只占10%左右。2.标量张量暗能量密度扰动与亚哈勃尺度上的物质线性扰动反相关。因此，星系团被预测与暗能量的空洞重叠。3.这种物质与负压扰动的反相关性导致了物质扰动在亚哈勃尺度上轻微放大约10%。4.亚哈勃尺度上标量场扰动的演化与尺度无关，因此它对应于消失的有效声速（c_{sΦ} =0）。它还涉及由场的放大有效质量引起的早期大振荡。这种放大是由于场与里奇曲率标量以及（因此）与物质的非最小耦合。没有这样的振荡存在于最低限度的耦合的精粹扰动，这是抑制亚哈勃尺度（c_{sΦ} =1）。我们的研究结果的影响，包括修改后的预测集群晕配置文件观察到的属性。已知这些剖面与LCDM的预测存在一定的张力。
2010-02-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Crunching, Bouncing, and Cyclical Cosmologies from Dark Sector Interactions
North-West University（西北大学）；National Institute for Theoretical and Computational Sciences (NITheCS)（理论计算科学国家研究所）
通过暗物质与暗能量的强相互作用，研究了在平坦宇宙中实现大坍缩或反弹的机制，并展示了循环宇宙的可能性。
2026-03-02 astro-ph.CO gr-qc
Constraining super-critical string/brane cosmologies with astrophysical data
我们讨论了非常规的暗能量模型与高红移超新星、遥远星系和重子振荡的数据的拟合。这些模型是基于膜宇宙学或刘维尔弦，其中弛豫暗能量是由一个滚动的量子场（Q-宇宙学）。这种宇宙学的特点是可能存在有效的四维负能量尘埃和/或暗物质的奇异尺度。我们发现了当前时代负能量尘埃的证据，以及对能量密度的外来标度（a^{-delta}）贡献的证据，delta = 4，这可能是由于暗物质与Q宇宙学模型中的介子耦合。我们的结论是，Q-宇宙学适合的数据同样很好的LambdaCDM模型的参数范围内，一般预期从理论上考虑。
2009-09-28 astro-ph.CO
The Hubble Constant Troubled by Dark Matter in Non-Standard Cosmologies
标准宇宙学模型通过假设宇宙由宇宙学常数和暗物质控制，在再现观测数据方面取得了巨大的成功。然而，一些基于局部测量的研究表明，宇宙膨胀得太快，与宇宙微波背景不一致。考虑到从CMB，重子声学振荡，Ia型超新星的组合数据，我们表明，如果背后的机制生产的暗物质粒子至少有一个小的非热起源，可以诱导更大的值的哈勃率$H_0$，在$Λ$ CDM，以减轻与$H_0$的麻烦。然而，在非标准宇宙学的存在下，我们可以完全调和CMB和局部测量，并达到$H_0=70-74\, {\rm km s^{-1} Mpc^{-1}}$。
2022-11-25 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Cosmic voids in coupled dark energy cosmologies: the impact of halo bias
在这项工作中，我们分析了标准和耦合暗能量宇宙学中的宇宙空洞的性质。利用大规模数值模拟，我们研究了暗能量耦合对宇宙空洞的填充因子、尺寸分布和堆积轮廓的影响。我们发现，用于识别空隙的密度场的示踪剂的偏见强烈影响的性质的空隙目录，因此，使用所确定的空隙作为探针，以区分耦合暗能量模型从标准的$Λ$ CDM宇宙学的可能性。事实上，一方面，耦合暗能量模型的特点是与参考标准宇宙学相比，在冷暗物质分布中有过多的大空洞，这是由于它们在低红移下对线性扰动的归一化更高。具体而言，这些模型分别在$z=0, 0.55, 1$处呈现出具有$R_{eff}>20, 15, 12$ Mpc h^{-1}的过量大空隙。另一方面，我们没有发现任何显着的差异，在塌陷的暗物质晕分布中检测到的空的属性。这些结果意味着示踪偏差有显着的影响，使用宇宙空洞目录探测宇宙学的可能性。
2015-06-29 astro-ph.CO
Halo Counts-in-cells for Cosmological Models with Different Dark Energy
我们研究了在暗能量宇宙模拟（DEUS）中描述暗物质晕的细胞计数概率分布函数。我们描述了线性和非线性尺度上的红移之间的测量$z=0$到$z=4$。引力准平衡分布（GQED），负二项分布（NBD），泊松对数正态分布（PLN），和泊松对数正态分布与偏置参数（PLNB）的最佳拟合进行了比较模拟。在一定的红移和标度范围内，拟合结果相当一致。为了区分$Λ$暗能量和RPCDM（quintessence）和$w$ CDM（phantom）暗能量，我们提出了一种新的方法，即比较细胞内计数概率分布函数的模型参数.我们发现，在不同的暗能量宇宙学中，红移$0.65<z<4$之间的$2-25h^{-1}$ Mpc尺度上的晕计数的平均值和方差显示出显着的百分比差异。在$15-25h^{-1}$ Mpc尺度上，NBD中的$g$参数、PLN中的$ω$参数、PLNB中的$b$和$C_b$参数在不同的暗能量宇宙学中显示出比在较小尺度上更大的百分比差异。在$2-6h^{-1}$ Mpc尺度上，GQED中的峰度和$b$参数在不同的暗能量宇宙学中显示出比在更大尺度上更大的百分比差异。对于在DEUS模拟中探索的宇宙学，相对于$Λ$ CDM，RPCDM和$w$ CDM暗能量宇宙学的这些统计之间的百分比差异通常随着红移从几个百分比增加到$z=4$的显著更大的百分比。将我们的方法应用于模拟和星系调查可以提供一种有用的方法来区分暗能…
2020-01-17 astro-ph.CO
