Fab 5: Noncanonical Kinetic Gravity, Self Tuning, and Cosmic Acceleration
我们调查的情况下，人们可以概括Horndeski的最一般的标量张量引力理论。具体地说，我们证明了一个非线性的纯动力学引力项的组合可以产生一个加速的宇宙，而无需额外的传播自由度的宇宙学背景，并表现出自我调整，使一个大的宇宙学常数的控制。这种非线性的方法导致新的属性，可能是有益的探索重力的行为。
2012-08-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Pure kinetic k-essence as the cosmic speed-up
在本文中，我们考虑了三种类型的k-本质。这些k-本质模型以参数形式表示。得到了相应运动方程的精确解析解，并证明了这些解的k-本质模型能引起宇宙加速。
2011-04-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic voids and the kinetic analysis. IV. Hubble tension and the cosmological constant
本文用Vlasov动力学方法研究晚期宇宙结构形成，通过引入含宇宙学常数斥力项的引力势解决哈勃张力，并解释空洞与墙结构的形成机制。
2025-01-23 astro-ph.CO gr-qc
Measuring cosmic filament spin with the kinetic Sunyaev-Zel'dovich effect
星系际暗条的自旋已经通过模拟得到了预测，并得到了星系红移观测中红移空间暗条形状的初步证据的支持：通常，暗条在其轴的一侧发生红移，而在另一侧发生蓝移。在这里，我们调查是否灯丝自旋可以有一个可测量的动力学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）信号，从CMB光子被散射移动电离气体，这种纯速度信息是互补的灯丝红移空间形状。我们建议结合星系红移巡天和宇宙微波背景实验来测量kSZ偶极子。我们的S/N分析首先基于现有的灯丝目录，并结合普朗克数据。然后，我们调查的可探测性的kSZ偶极子使用DESI或SKA-2与下一阶段的CMB实验相结合。我们发现，气体晕的灯丝星系共同旋转的灯丝诱导一个更强的kSZ偶极子信号比从弥漫的对流气体，但这两个信号似乎太小，在近期的调查，如DESI+未来的CMB实验检测。但SKA-2与未来CMB实验的结合可以提供超过10个$σ$的检测。增益主要来自增加的面积重叠和增加的灯丝数量，但在未来的CMB实验中，低噪声和高分辨率对于捕获来自天空中小灯丝的信号也很重要。这些信号的成功探测将有助于发现大尺度结构中的重磁效应，并进一步加深我们对宇宙网中重子的认识。
2022-12-28 astro-ph.CO
Analytical reconstruction of equivalent purely kinetic k-essence description for $c_s^2(w)$ barotropic fluid models
本文提出一种新的解析重构方法，用于寻找声速平方为状态方程参数函数的宇宙正压流体模型的等效纯动能 k-essence 表述，并探讨其在理解宇宙演化和暗部统一模型中的应用。
2025-01-31 astro-ph.CO
Subtracting the kinetic Sunyaev-Zeldovich effect from the cosmic microwave background with surveys of large-scale structure
本文提出“de-kSZing”方法，通过大尺度结构巡天构建模板并从CMB图中减去部分kSZ信号，预测了多种巡天的效率（10-20%）及其在宇宙学约束中的应用潜力。
2023-04-06 astro-ph.CO
Design of Dual-Polarization Horn-Coupled Kinetic Inductance Detectors for Cosmic Microwave Background Polarimetry
绘制宇宙微波背景的偏振图，正在产生关于宇宙起源、宇宙再电离和宇宙结构增长的令人兴奋的数据。千像素阵列代表了目前的技术水平，但需要在探测器技术方面取得进展，以实现未来测量所需的更大探测器阵列。在这里，我们提出了一种设计单波段双极化动力学电感检测器（KID）在20%的带宽集中在145，220和280 GHz。检测和读出系统几乎与最近由一些作者建造和测试的成功的光子噪声限制的铝集总元件KID相同。制作大型焦平面阵列的馈电喇叭和四分之一波长backshorts只需要传统的精密加工。由于探测器和读出线仅由SOI晶片上的单个图案化铝层组成，因此可以在商业上或在标准的大学洁净室中构建探测器阵列。
2015-03-16 astro-ph.CO astro-ph.IM
An equation of state for purely kinetic k-essence inspired by cosmic topological defects
我们研究了一个纯动力学k-本质模型的物理性质，该模型具有超导膜中激发的状态方程。我们计算了状态方程参数$w$，并通过非线性状态方程讨论了它的物理演化。利用绝热的声速和能量密度，我们限制了模型的参数范围，以便具有可接受的物理行为。此外，我们还分析了光度距离$d_{L}$随红移$z$的演化，并与$Λ$ CDM模型进行了比较（归一化）。由于状态参数的方程是$z$依赖的光度距离的演变也分析了使用Alcock-Paczyrobski测试。
2016-09-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Measuring cosmic bulk flow with kinetic Sunyaev-Zel'dovich velocity reconstruction
Perimeter Institute for Theoretical Physics（Perimeter理论物理研究所）；Department of Physics and Astronomy, York University（约克大学物理与天文学系）；Department of Physics and Astronomy, University of Waterloo（滑铁卢大学物理与天文学系）；Waterloo Centre for Astrophysics, University of Waterloo（滑铁卢大学滑铁卢天体物理中心）
本文利用动能太阳质子-泽尔德维奇效应重建速度，测量大尺度宇宙流体运动，发现与ΛCDM模型一致，并发现与类星体数计双极测量存在矛盾，同时约束了低红移星系的物质功率谱。
2026-05-12 astro-ph.CO
Cosmic voids and the kinetic analysis. III. Hubble tension and structure formation in the late Universe
本文采用 Vlasov 动力学自洽场方法，引入含宇宙学常数排斥项的修正引力势，研究晚期宇宙结构形成，给出半周期引力结构的形成判据与尺度预测，并解释哈勃张力及局域纤维结构的确定性形成机制。
2023-09-21 astro-ph.CO gr-qc
Reionization on Large Scales III: Predictions for Low-ell Cosmic Microwave Background Polarization and High-ell Kinetic Sunyaev-Zel'dovich Observables
我们提出了新的预测温度（小角度尺度）和极化（大角度尺度）CMB各向异性诱导的再电离（EoR）的时代。使用一种新的方法校准的辐射流体动力学模拟，我们模拟的EoR在大体积（L >~ 2 Gpc/h）的背景下，银河系再电离。我们发现，对于我们研究的参数空间，EoR对动力学Sunyaev- Zel'dovich功率谱（斑块状kSZ）的贡献在ell = 3000时的范围为~0.6 - 2.8 μ K^2。这些不规则的kSZ功率谱是从发现是必要的大的15度X 15度图计算的。减小这些标测图的大小会使整体斑块kSZ功率偏向更高的值。我们发现，对于再电离的平均红移（）和持续时间（dz），在e11 = 3000处的斑片状kSZ功率谱的振幅遵循简单标度D_e11 = 3000^kSZ propto<z>和D_e11 =3000^kSZ propto Delz ^[0.47<z>]。利用<z>WMAP 7年结果的限制和EDGES的dz下限，我们发现在e11 = 3000时kSZ的下限约为0.4 μ K^2。普朗克将从低维偏振功率谱中约束平均红移和汤姆逊光学深度。如果宇宙红外背景和热Sunyaev Zel'dovich效应之间的互相关受到限制，未来对南极望远镜（SPT）和阿塔卡马宇宙学望远镜（ACT）的高辐射CMB功率谱的测量应该检测到片状kSZ信号。我们表明，温度和偏振测量的组合约束<z>和dz。补丁k…
2012-11-12 astro-ph.CO
Kinetic Theory and Hydrodynamics of Cosmic Strings
我们进一步发展弦的动力学理论，并推导出一个网络的宇宙弦与Nambu-Goto演化，相互作用和背景引力效应考虑的输运方程。我们证明了一个H定理，并得到了热力学平衡的充分必要条件。在最低阶的平衡估计的von Mises-Fisher分布参数化的平均方向和分散的右，左移动的切向量。在局部平衡的假设下，我们导出了一套完整的流体动力学方程，它支配着弦在大尺度上的演化。我们还认为，在小尺度上的局部平衡的假设将打破，和非平衡稳态，所描述的Sinai-Ruelle-Bowen分布，而不是应该使用。
2013-03-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Kinetic Field Theory: Cosmic Structure Formation and Fluctuation-Dissipation Relations
基于Bartelmann等人最近发展的宇宙结构形成动力学场论（KFT）的形式，我们研究了宇宙结构形成中扩散和引力相互作用之间的运动学关系。在这项工作的第一部分中，我们解释了如何在KFT的结构形成的过程可以分为三个过程，粒子扩散，积累的结构由于初始动量相关性和相互作用相对于粒子的惯性运动。我们研究这些过程通过检查时间导数的非线性密度功率谱的玻恩近似。我们观察到，扩散和积累是微妙的平衡，因为高斯形式的初始条件，和净扩散，从增加这两个抵消的贡献，随着时间的推移接近的贡献从相互作用的振幅。这暗示了KFT中扩散和相互作用之间的运动学关系。事实上，在第二部分中，我们表明，系统对任意梯度力的响应直接关系到粒子扩散的运动学波动耗散关系（FDR）的形式的演变。这个结果与相互作用势无关。我们表明，这种关系根源于时间反演对称性的基本生成功能。此外，我们的研究表明，如何FDR起源于纯粹的运动参数可以在远离平衡的理论。
2018-02-23 astro-ph.CO cond-mat.stat-mech
The Kinetic Sunyaev-Zel'dovich effect as a probe of the physics of cosmic reionization: the effect of self-regulated reionization
本文计算了再电离时期由动力学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）效应引起的宇宙微波背景（CMB）温度涨落的角功率谱。我们使用详细的N体+辐射转移模拟遵循星系际介质（IGM）的非均匀再电离。我们首次考虑了再电离的“自我调节”：如果低质量矮星系（10^8 M_ \sun \lesssim M \lesssim 10^9 M_ \sun）或小晕（10^5 M_ \sun \lesssim M \lesssim 10^8 M_ \sun）在已经电离或莱曼-维尔纳离解的区域中形成，那么这些晕就会受到抑制。以前的一些工作表明，从EOR的kSZ功率谱的幅度可以描述由一个两个参数的家庭：半电离的时代和再电离的持续时间。然而，我们认为，这张照片只适用于简单形式的再电离的历史，大致对称的半电离时代。在自我调节的再电离中，宇宙很早就开始电离，在较长的时间内保持低电离水平，然后一旦高质量的原子冷却晕占主导地位就完成再电离。虽然包含自调节仅适度地影响kSZ功率谱的幅度（\sim 10%），但它可以将再电离的持续时间改变两倍以上。我们的结论是，简单的双参数家庭不捕获的物理效果，但复杂的，再电离的历史所造成的自我调节。当添加到后再电离kSZ的贡献，我们的预测总kSZ功率谱低于目前的上限从南极望远镜。因此，从EOR的kSZ效应的当前上限是一致的，与我们的理解的物理再电离。
2013-01-16 astro-ph.CO
Kinetic field theory: effects of modified gravity theories with screening mechanisms on non-linear cosmic density fluctuations
本文在动力学场论框架下，通过引入灵活插值函数模拟小尺度屏蔽效应，将修正引力理论对非线性宇宙密度涨落功率谱的解析计算扩展至几乎所有修正引力类别，并与N体模拟在百分比水平上吻合。
2025-03-12 astro-ph.CO
Kinetic Field Theory: Effects of momentum correlations on the cosmic density-fluctuation power spectrum
在早期的工作中，我们已经开发了一个动力学场论（KFT）的宇宙学结构的形成，并表明，从数值模拟已知的非线性密度涨落功率谱可以很好地再现，即使粒子相互作用被考虑到一阶只。除了近似引力相互作用外，我们还必须截断粒子动量的初始关联层次。在这里，我们大大简化了KFT。我们表明，它的中心对象，自由生成的功能，可以因式分解，考虑到完整的层次动量相关性。出现在生成泛函，我们确定为非线性发展的密度波动功率谱的因素，有一个普遍的形式，因此可以在微扰方案中快速访问制表。在本文中，我们集中在一个完整的评估的自由生成功能的KFT，不包括粒子相互作用。这意味着非线性演化的功率谱包含阻尼项，其反映了结构在后期被自由流消除。一旦考虑到粒子相互作用，它们将补偿这种阻尼。如果我们抑制这种阻尼的方式所建议的波动耗散关系的KFT，我们的研究结果表明，完整的层次结构的初始动量相关性是负责大部分的特征非线性变形和模式输运的密度波动功率谱。在没有任何可调参数的情况下，KFT精确地再现了非线性演化的规模。最后，我们进一步发展微扰理论的基础上因式分解的生成功能，并提出了一个图解计划的微扰项。
2017-07-08 astro-ph.CO
Amplitudes of thermal and kinetic Sunyaev-Zel'dovich signals from small-scale CMB anisotropies
弧分尺度的宇宙微波背景（CMB）各向异性是由于次级效应，点源占主导地位的总各向异性功率谱。在高频率下，点源主要是以尘埃的形式，恒星形成的星系。Herschel和Planck最近测量了由尘埃、恒星形成星系产生的宇宙红外背景（CIB）的各向异性功率谱，从度到亚弧分角标度，包括这些星系在3000到6000多极的非线性成团，与CMB次级各向异性研究有关。我们将CIB角功率谱缩放到CMB频率，并解释WMAP-7年和角分规模的阿塔卡马宇宙学望远镜（ACT）和南极望远镜（SPT）的组合功率谱测量，以限制Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应。允许的CIB集群振幅变化，我们限制在150 GHz的热和动力学SZ功率谱的振幅。
2012-02-29 astro-ph.CO
Cosmology from the kinetic polarized Sunyaev Zel'dovich effect
在大尺度结构中，散射自由电子的宇宙微波背景（CMB）光子诱导线性极化模式，该模式与在电子静止坐标系中观察到的远程CMB温度四极成比例。相关的黑体偏振各向异性被称为偏振Sunyaev Zel'dovich（pSZ）效应。相对论修正远程四极场引起的非黑体极化各向异性的平方成比例的横向特有的速度场，这是动力极化的Sunyaev Zel'dovich（kpSZ）的效果。在本文中，我们预测未来的CMB和星系调查，以检测kpSZ效应的能力，发现一个统计上显着的检测是在计划的实验范围内。我们进一步介绍了一个二次估计的平方的奇特的速度场的基础上的星系调查和CMB偏振。最后，我们概述了kpSZ效应是如何探测宇宙双折射和原始非高斯性的，预测了未来实验的范围。
2022-10-11 astro-ph.CO
Cosmic voids and the kinetic analysis. II. Link to Hubble tension
本文基于动力学 Vlasov 处理和包含宇宙常数的修正引力势，分析了局部宇宙中空洞及引力结构的形成机制，预测了与全局哈勃流不同的局部哈勃流，为哈勃冲突提供了新视角。
2023-03-11 astro-ph.CO gr-qc
Constraining cosmological vorticity modes with CMB secondary anisotropies
观测搜索大尺度涡度模式在晚时间宇宙的探索不足。在标准的$Λ$ CDM模型中，考虑到观测到的宇宙微波背景（CMB）的性质，这是很好的动机。然而，这意味着对宇宙涡旋模式的搜索可以作为我们宇宙学模型的一个强有力的一致性测试。我们表明，通过结合CMB测量的动力学Sunyaev-Zel'dovich和移动透镜效应与星系巡天数据，我们可以约束涡度场独立于大尺度宇宙速度场。这种方法可以提供严格的限制，最大规模的模式，并可以通过一个简单的改变标准估计。或者，如果假设没有宇宙涡模，这个估计可以用来测试系统的偏差，在现有的动力学Sunyaev-Zel'dovich效应的分析类似于卷曲透镜的方式。
2023-01-26 astro-ph.CO
Cosmic voids and the kinetic analysis. V. Hubble tension, the cosmological constant and aperiodic filaments
Center for Cosmology and Astrophysics, Alikhanian National Laboratory（阿利哈尼扬国家实验室宇宙学与天体物理中心）；Yerevan State University（埃里温国立大学）；Sapienza Universita di Roma（罗马智慧大学）；Keldysh Institute of Applied Mathematics of RAS（俄罗斯科学院凯尔迪什应用数学研究所）
本文通过Vlasov动力学方法研究局部宇宙结构，揭示哈勃张力源于局部与全球流动的非重合哈勃参数，并提出非周期性结构的形成机制。
2025-11-27 astro-ph.CO gr-qc
Simultaneous determination of the cosmic birefringence and miscalibrated polarization angles II: Including cross frequency spectra
我们开发了一种策略，以确定宇宙的双折射和失调的偏振角同时使用观测到的$EB$偏振功率谱的宇宙微波背景和银河前景发射。我们推广了Y. Minami等人（Prog. Theor. Exp. Phys. $\mathbf{2019}$，083E02，2019），其通过包括交叉频谱而针对自动频率功率谱开发。通过在不同频带拟合一个全局双折射角和独立的误校准角，我们确定了两个角度，与自动光谱相比具有显著较小的不确定性（超过两倍）。
2020-06-29 astro-ph.CO
Constraining cosmic reionization by combining the kinetic Sunyaev-Zel'dovich and the 21 cm power spectra
本文提出将 21 cm 功率谱与斑块状动力学 Sunyaev-Zel'dovich 效应联合分析，通过参数化模型建立二者联系，证明仅需少量 SKA 观测和单个 pkSZ 数据点即可更严格地约束宇宙再电离历史与形态。
2024-02-26 astro-ph.CO
E and B modes of the CMB y-type distortions: polarised kinetic Sunyaev-Zeldovich effect from the reionisation and post-reionisation eras
我们研究了再电离和再电离后时期，源自自由电子横向特有速度（微扰论中的二阶）的宇宙微波背景（CMB）的E和B模式极化。有趣的是，这种极化动力学Sunyaev-Zeldovich（SZ）效应的光谱可以分解为黑体部分和y型失真。y失真部分可与主E和B模式以及透镜B模式区分开。此外，它还可以与其他y型信号区分开，例如热SZ效应，这些信号是非偏振的。我们表明，这个信号是敏感的再电离的历史，特别是如何快速再电离发生。Y型畸变的E和B模式提供了一种击败宇宙主CMB各向异性方差的方法，并且是宇宙学参数的独立探测器。pkSZ效应的黑体分量将是张量标量比$r \lesssim 3\times10^{-5}$的原始张量模式的重要前景。
2022-10-25 astro-ph.CO
Anisotropic power-law inflation in a two-scalar-field model with a mixed kinetic term
我们检查是否扩展的情况下，一个两个标量场模型，其中一个混合动力学项的正则和幻影标量场参与，承认Bianchi I型度量，这是均匀的，但各向异性的时空，作为其幂律解。然后，我们分析了各向异性的幂律解的稳定性，看看这些解决方案是否尊重宇宙无毛猜想或没有在暴胀阶段。此外，我们还将研究一种特殊的情况，即正则场和幻影场的纯动力学项在场方程中完全消失，以再次检验宇宙无毛猜想的有效性。因此，由于相应的各向异性暴胀解的不稳定性，宇宙无毛猜想在这两种情况下总是成立的。
2017-02-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Computing Microwave Background Polarization Power Spectra from Cosmic Birefringence
我们提出了一个新的公开可用的代码，$\texttt{class_rot}$，修改$\texttt{class}$，使快速非微扰计算的宇宙微波背景偏振功率谱由于各向同性和各向异性偏振旋转宇宙双折射。宇宙双折射可以由新的宇称违反物理学产生，如轴子暗物质与光子的陈-西蒙斯耦合或由于原始磁场引起的法拉第旋转。通过将测量结果与偏振功率谱的精确数值计算进行比较，可以获得对这些效应的约束。我们描述的实施$\texttt{class_rot}$的数学形式主义和编码架构。我们还提供了使用示例，并通过与模拟比较来证明代码的准确性。
2021-11-28 astro-ph.CO
Kinetic Field Theory applied to Vector-Tensor Gravity
宇宙结构的形成对于宇宙模型的动力学和引力理论都是一个重要的诊断。在这些结构的线性水平上，不同的宇宙学模型和不同的引力理论之间仍然存在某些简并性。因此，研究宇宙结构的非线性、晚期演化，试图解开由宇宙学模型或引力理论本身引起的基本性质，是必不可少的。传统上，非线性宇宙结构的形成是通过计算昂贵的数值模拟来研究的。由于这些不可避免地遭受散粒噪声和太耗时系统地仔细检查大的参数空间的宇宙学模型或基本理论，分析方法需要克服数值模拟的局限性。最近，基于经典粒子系综的运动场论，提出了一种新的分析非线性宇宙结构形成的方法。在此理论下，可以导出一个封闭的、解析的、非微扰的、无参数的宇宙密度微扰非线性功率谱方程，该方程与数值模拟的波数$k\lesssim10\,h\,\mathrm{Mpc}^{-1}$在红移$z = 0$处的结果吻合得很好。在这封信中，我们第一次研究了替代引力理论对非线性宇宙结构形成的影响，应用这个有前途的新分析框架。作为一个说明性的例子，我们考虑矢量张量理论，它支持非常有趣的各向同性宇宙学的解决方案。
2019-08-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Testing the Cosmic Shear Spatially-Flat Universe Approximation with Generalized Lensing and Shear Spectra
我们介绍了广义透镜和剪切谱GLaSS代码，可从https://github.com/astro-informatics/GLaSS下载。这是一个快速灵活的公共代码，用Python编写，计算广义球面宇宙剪切谱。常用的层析成像和球面贝塞尔透镜光谱作为内置运行模式选项。GLaSS被集成到Cosmosis模块化宇宙管道包中。我们概述了几个计算选择，加速宇宙剪切功率谱的计算。使用GLaSS，我们测试是否假设使用透镜和投影内核的空间平坦的宇宙-在宇宙中有少量的空间曲率-可以忽略不计的影响透镜光谱。我们把这个假设称为空间平坦宇宙近似，这在迄今为止的所有宇宙剪切研究中都被隐含地假设了。我们确认，空间平坦宇宙近似对第四阶段宇宙剪切实验的影响可以忽略不计。
2018-07-30 astro-ph.CO
Revisiting purely kinetic k-essence
本文通过动力系统方法重新研究纯动能 k-essence，严格证明其无法统一解释暗物质与暗能量，也不足以解释观测到的宇宙结构。
2025-02-09 astro-ph.CO gr-qc
Cosmic Steps in Modeling Dark Energy
过去和最近的数据分析给出了暗能量发展的一些线索。考虑到暗能量是一个动态标量场，我们研究了几种不同阶跃的模型：标量势阶跃，动力学项阶跃，能量密度阶跃和状态方程参数w阶跃。这些玩具模型提供了一种可行的机制来产生暗能量的步骤和特征。值得注意的是，一个单一的实数标量可以通过动力学项中的一个步骤动态地穿过w=-1。
2009-10-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dissecting kinetically coupled quintessence: phenomenology and observational tests
我们研究了一个相互作用的暗能量模型，该模型允许标量场的动力学项通过幂律相互作用耦合到暗物质。该模型的特点是在早期的缩放解决方案，这是高度感兴趣的，以减轻巧合的问题，其次是一段时间的加速膨胀。我们讨论的背景演化和线性标量扰动的现象学，我们确定可测量的签名的耦合在黑暗的部门对宇宙微波背景，透镜势自相关和物质的功率谱。我们还利用宇宙微波背景温度、极化和透镜效应、重子声振荡和超新星的数据进行了参数估计分析。我们发现暗区之间的耦合强度受参数$α$的调节，被约束为$10^{-4}$阶。模型选择分析未显示$Λ$ CDM和动力学模型之间的统计偏好。
2022-12-05 astro-ph.CO gr-qc
Kinetic Field Theory: Higher-Order Perturbation Theory
本文详细阐述了动力学场论（KFT）的形式主义，着重讨论了观测量的微扰确定。KFT是一种基于经典力学路径积分公式的统计非平衡经典场论，采用量子场论中发展起来的强大技术来描述经典系统。与以前的KFT工作不同，我们在最后一步对初始条件的概率分布进行积分。这显著提高了微扰处理的清晰度，并允许对中间结果进行物理解释。我们给出了一个介绍的一般框架，但专注于相互作用的$N$体系统的应用程序。专门的结果，宇宙结构的形成，我们再现的线性增长的宇宙密度波动功率谱的所有尺度上，从微观，牛顿粒子动力学单独。
2022-07-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmic Birefringence by Dark Photon
本文研究了CMB光子与双折射暗光子间的动力学混合，发现该机制使暗光子的双折射传播至CMB光子并产生各向异性，同时揭示了动力学混合在生成CMB圆偏振和谱畸变中的关键作用。
2024-08-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Power Spectra beyond the Slow Roll Approximation in Theories with Non-Canonical Kinetic Terms
我们推导了在两个暴胀子场和非正则动力学项的理论中暴胀结束时的功率谱的解析表达式。我们发现超越慢滚近似是必要的，并且非正则项的性质对暴胀结束时的最终功率谱有重要影响。我们研究了五个模型的数值计算，并发现与我们的分析结果非常吻合。我们的研究结果强调了这样一个事实，即在来自宇宙学观测的高精度数据时代，超越慢滚近似是很重要的。
2014-07-23 astro-ph.CO hep-th
Analytic calculations of the spectra of ultra-high energy cosmic ray nuclei. I. The case of CMB radiation
本文系统地研究了超高能核扩散谱的各种解析计算方法。在星系际空间中传播的核，由于与宇宙微波背景和河外背景光的相互作用，会发生光致衰变，降低其洛伦兹因子。我们计算了原子质量数$A$和洛伦兹因子$Γ$随红移$z$的后向时间演化轨迹。比较了三种光谱计算方法：{ \it（i）}轨迹法、{ \it（ii）}动力学方程结合轨迹法和{ \it（iii）}耦合动力学方程法。我们相信，这三种方法至少穷尽了问题的任何解析解的主要可能性。在最直接的方法{ \it（i）}中，仅使用轨迹计算来将观测到的核通量与初级（加速）核$A_0$的产生率联系起来。在第二种方法{ \it（ii）}中，借助于动力学方程计算了初级核、次级核和质子的通量（空间密度），而轨道仅用于确定这些核的产生率。第三种方法{ \it（iii）}包括求解完整的耦合动力学方程组，从初级核$A_0$开始，然后对于$A_0-1$等，直到感兴趣的$A$。前一个方程的解给出了下一个方程的生成率。所有方法的计算的一个重要元素是系统地使用洛伦兹因子而不是能量。这里考虑原子核只与宇宙微波背景相互作用的情况，这种情况特别适合于理解物理结果。
2012-07-28 astro-ph astro-ph.CO astro-ph.HE
The Kinetic Sunyaev-Zel'dovich effect of the Milky Way Halo
利用动力学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）效应计算了银河晕中电离气体对宇宙微波背景（CMB）的影响.与其他银河系前景不同，晕kSZ签名覆盖了整个天空，在大角度尺度上产生各向异性，不伴有光谱失真，因此可能与原始CMB各向异性相混淆。我们建立了各种晕成分的理论模型，包括光滑的扩散气体，冷流入气体和高速云的细丝。我们发现，kSZ效应的所有组件是上述的普朗克卫星的灵敏度，在一定范围内的角尺度。然而，典型的晕贡献远低于宇宙方差噪声在原始CMB功率谱。高速云可能主导晕的贡献，需要更好的观测数据来掩盖它们。我们根据已有的晕气体分布的示踪数据，如中性氢的21 cm图和重组气体的H_α图，得到了预期的kSZ图。这些图与WMAP 5数据的互相关不产生任何统计学显著信号。
2009-06-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
A first comparison of Kinetic Field Theory with Eulerian Standard Perturbation Theory
我们提出了一个详细的比较新发展的粒子为基础的动力学场论框架的宇宙大尺度结构的形成与欧拉标准微扰论的形式主义。我们强调这两种方法的质量差异的比较分析各自的运动方程和初始条件的实施。第一个定量比较的自然起点是由自由流运动学的非相互作用机制给出的。我们的结果表明，动力学场论包含了一个完整的重申标准微扰理论在这一制度。我们进一步证明了在任何有限阶的标准微扰论中，都不能恢复动力学场论的精确自由流解。因此，动力学场论应该为非线性结构形成的微扰处理提供一个更好的起点。
2021-07-13 astro-ph.CO cond-mat.stat-mech
P-nflation: generating cosmic Inflation with p-forms
我们表明，暴胀的背景下，可能会实现通过使用任何p-形式的非最小耦合到重力。标准标量场膨胀对应于0-形式的情况，而向量膨胀对应于1-形式。此外，我们表明，2-和3-形式的字段是对偶的一个新的矢量和标量暴胀理论的动力学项是非最小耦合到重力。
2009-03-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Purely Kinetic Coupled Gravity
宇宙加速不仅可以用足够平坦的标量场势来实现，还可以通过与引力耦合的动力学项来实现。这些导数耦合在标量场上施加了一种移位对称性，从而有助于自然性。我们写出了最一般的纯动力学作用，不超过质量维度6，并服从二阶场方程。结果简化为一个简单的形式，包含了爱因斯坦张量与动力学项的耦合，可以解释为在弯曲时空中给伽利略引力增加了一个新的项。我们研究了宇宙学意义的有效暗能量和分类的动态吸引子解决方案，找到一个准稳定的游荡阶段模仿晚时间加速的宇宙学常数。
2011-06-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Consistent Cosmic Microwave Background Spectra from Quantum Depletion
根据Dvali和Gomez提出的一个新的量子宇宙学模型，我们定量地研究了哈勃参数的可能修改和对宇宙微波背景谱的修正。在这个模型中，标量和张量扰动分别由背景暴胀子和引力子凝聚的量子耗尽产生。我们展示了暴胀子质量如何影响功率谱和张量标量比。接近普朗克尺度的质量将导致强烈的偏差，而标准光谱是恢复的暴胀子质量比普朗克质量小得多。
2015-08-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmic-ray hydrodynamics: Alfvén-wave regulated transport of cosmic rays
星系中的恒星形成似乎是由能量反馈过程自我调节的。其中最有希望的反馈剂是宇宙射线（CR），星际和星系间等离子体的相对论离子布居。在这些环境中，高能CR几乎是无碰撞的，并通过由动力学尺度等离子体波和大尺度磁场介导的集体现象相互作用。动力学尺度和全球天体物理尺度的巨大分离需要流体动力学描述。在这里，我们发展了一个新的宏观理论CR输运的自约束图片，其中包括CR扩散和流。CR和阿尔芬湍流电磁场之间的相互作用提供了CR散射的主要来源，并且如果共振波具有足够的能量，则导致CR以阿尔芬速度沿着磁场流动。然而，数值模拟努力捕捉这种效果与当前的传输形式主义，并采用正则化方案，以确保数值稳定性。我们通过导出沿平均磁场的CR动量密度方程来扩展理论，并包括阿尔文波能量的输运方程。我们通过陀螺共振不稳定性来解释CR波和Alfvén波的能量交换，并包括其他波阻尼机制。使用数值模拟，我们证明了我们的新理论，使稳定的，自我调节的CR运输。该理论是耦合到磁流体力学，守恒的总能量和动量，并正确地恢复以前的宏观CR运输形式主义的稳态通量限制。因为它是免费的可调参数，它持有的承诺，提供可预测的模拟CR反馈的星系形成。
2019-01-27 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Enhancing the Spectral Hardening of Cosmic TeV Photons by Mixing with Axionlike Particles in the Magnetized Cosmic Web
大规模的河外磁场可能会引起极高能量光子和类轴子粒子（ALP）之间的转换，从而屏蔽光子，使其不被河外背景光吸收。然而，在简化的“细胞”模型中，迄今为止用于表示河外磁场，这种机制将被当前的天体物理边界强烈抑制。在这里，我们考虑一个最近的模型，河外磁场从大尺度宇宙学模拟。这种模拟的磁场在物质的细丝中会有很大的增强。因此，光子-ALP转换将对宇宙TeV光子产生显著的光谱硬化。这种效应将被即将到来的切伦科夫望远镜阵列探测器探测。这种可能的探测将提供一个独特的机会，用ALP对磁化的宇宙网进行断层扫描。
2017-09-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Uncovering the History of Cosmic Inflation from Anomalies in Cosmic Microwave Background Spectra
我们提出了一个暴胀的原始特征模型，它可以解释目前测量的宇宙微波背景（CMB）各向异性谱中的大尺度和小尺度异常，揭示了宇宙在其原始时代的一段冒险历史。虽然该模型目前是统计上无法区分的标准模型，我们表明，未来的观测，如西蒙斯天文台和LiteBIRD将相互补充，在区分模型的差异，由于其准确的E模式偏振测量，和PICO任务，如果资助，可以把严格的限制所有的特性。该模型预测了一个经典的原始标准时钟信号，它也可以用来区分暴胀和替代方案在一个模型独立的方式。
2022-05-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
