Primordial Non-Gaussianity in the Cosmic Microwave Background
在过去的几十年里，观测宇宙学的进展给了我们一个宇宙学的标准模型。我们知道宇宙的组成只有百分之几。随着更多雄心勃勃的实验的进行，我们希望超越宇宙是由什么组成的知识，了解为什么宇宙是这样的。在这篇评论文章中，我们专注于原始的非高斯性，作为宇宙动力学物理学在最早的时刻的探测。我们讨论了1）暴胀模型的理论预测及其在宇宙微波背景（CMB）各向异性中的观测结果; 2）以CMB为基础的估计器，用于约束原始非高斯性，重点是双谱模板; 3）当前对非高斯性的约束以及我们希望在不久的将来实现的目标;以及4）CMB中的非高斯性的非原始源，诸如由于二阶效应引起的双谱、初级-透镜-次级CMB之间的三向互相关以及可能的仪器效应。
2010-07-07 astro-ph.CO
Physics of the Cosmic Microwave Background and the Planck Mission
本讲座是宇宙微波背景的物理学概述。观察到的各向异性可以分为四个主要贡献：原始等离子体的温度和引力势的变化，其运动的多普勒效应，以及光子从原始等离子体到这里的途中通过不断变化的引力势积累的净红/蓝移。这些变化是由于原始扰动，可能是由非常早期宇宙中的量子涨落引起的。还介绍了正在进行的观测宇宙微波背景的普朗克卫星任务。
2010-12-23 astro-ph.CO
Stringent Limit on Primordial Magnetic Fields from the Cosmic Microwave Background Radiation
原初磁场（PMF），在宇宙重组之前就存在，引起小尺度的重子密度涨落。这些不均匀性导致了不均匀的复合过程，改变了宇宙微波背景辐射（CMB）的大尺度各向异性的峰值和高度。利用数值可压缩MHD计算和蒙特卡罗马尔可夫链分析，比较计算的CMB各向异性与\textit{WMAP}和\textit{Planck}卫星观察到的，我们得到的推定PMF的大小的限制。我们发现，{ \it总}剩余的现今字段，集成在所有的尺度，不能超过47 pG的尺度不变的PMFs和8.9 pG的PMFs与紫色Batchelor光谱在95%的置信水平。这些限值比CMB先前规定的PMF限值（未考虑此效应）严格一个数量级以上。
2019-07-11 astro-ph.CO
Constraint on the primordial vector mode and its magnetic field generation from seven-year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe Observations
研究了一种原始矢量模及其产生的磁场。首先，我们把观测约束的原始矢量模的数量从七年的WMAP数据。该约束被发现为$r_v \lesssim -\frac{r}{40}+0.012$，其中$r_v$和$r$分别是矢量和张量扰动幅度相对于标量的量。其次，在给定$r_v$的约束条件下，我们计算了原始矢量模不可避免地产生的磁场谱。发现矢量模式产生的最大磁场量由$B\lesssim 10^{-22}{\rm G} (\frac{r_v}{0.012})^{1/2} (\frac{k}{0.002})^{(n_v+1)/2}$给出，其中$n_v$是矢量模式的谱指数。我们发现了一个非平凡的取消的磁场产生的辐射占主导地位的时代，这创造了一个特征切断$k\approx 1.0$ Mpc $^{-1}$周围的磁场频谱。
2011-12-20 astro-ph.CO
Approximate Likelihood Approaches for Detecting the Influence of Primordial Gravitational Waves in Cosmic Microwave Background Polarization
下一代宇宙微波背景（CMB）实验的主要目标之一是探测原初B模信号。第四阶段实验的计划正在进行中，预计仪器噪声小到足以使透镜效应和前景成为从偏振图估计张量标量比$r$的主要不确定性来源。这使得脱透镜成为未来CMB偏振科学的关键部分。在本文中，我们提出了一种估计张量标量比$r$从CMB偏振观测的似然方法，它结合了一个完整的规模的二次去透镜技术的易处理的似然方法的好处。该方法是一种像素空间，二次去透镜B模式的全阶似然分析，并且它基本上通过考虑所有阶透镜和像素空间异常来建立在二次去透镜器上。它的易处理性依赖于一个重要的分解的像素空间的偏振观测的协方差矩阵，它允许一个计算的完整的高斯近似似然配置文件，作为一个功能的$r$，在一个单一的似然评估相同的计算成本。
2017-08-31 astro-ph.CO
Primordial Magnetic Helicity Constraints from WMAP Nine-Year Data
如果宇宙中的原初磁场具有非零的螺旋度，宇称对称性的破坏将导致宇宙微波背景温度与B模偏振之间的非零关联。本文导出了螺旋磁场产生的微波背景功率谱的近似表达式。利用WMAP九年数据中温度和B模偏振之间的互功率谱，我们将螺旋度谱指数$n_H = -1.9$的螺旋度振幅的95%置信度上限设为10 nG $^2$ Gpc，宇宙学磁场的有效场强为3 nG，幂律指数$n_B = -2.9$接近标度不变值。未来具有更高灵敏度的微波背景极化图将能够检测远低于微波背景对磁场振幅的限制所允许的最大值的暴胀磁场的螺旋度。
2014-10-16 astro-ph.CO
Simple foreground cleaning algorithm for detecting primordial B-mode polarization of the cosmic microwave background
我们重新考虑像素为基础的，“模板”极化前景去除方法的背景下，下一代，低噪声，低分辨率（0.5度FWHM）的空间实验测量宇宙学B模式偏振信号的宇宙微波背景（CMB）。该方法由威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）团队提出，并由Efstathiou等人进一步研究。我们需要至少3个频率通道：一个用于提取CMB信号，而另外两个用于估计偏振尘埃和同步辐射的空间分布。不使用外部模板映射。我们从由CMB、噪声（2 μ K arcmin）和前景模型组成的模拟天空图中提取张量标量比（r），并发现，即使对于最简单的60、100和240 GHz的3频配置，r中的残余偏差也小至Delta r~0.002。由于同步辐射光谱指数的空间变化，这种偏差主要是由残余同步辐射。使用fsky=0.5的扩展掩码，偏差进一步降低到<0.001。
2011-05-30 astro-ph.CO
Impact of reionization history on constraining primordial gravitational waves in future all-sky cosmic microwave background experiments
本文研究了再电离历史不确定性对全天CMB偏振实验限制原初引力波的影响，发现利用大尺度E模功率谱可排除导致偏差的再电离场景，从而确保PGW限制的稳健性。
2024-12-25 astro-ph.CO
The presence of Primordial Gravitational Waves in the Cosmic Microwave Background
广义相对论肯定任何场都是引力场的源，因此，应该肯定原初引力波是由宇宙微波背景（CMB）的能量产生的。本文证明了无量纲振幅$\sim 10^{-5}$和大波长$\sim 10$兆秒差距的引力波使CMB辐射的温度移动约$10^{5}$的一部分。
2012-05-13 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
S-Z power spectrum produced by primordial magnetic fields
宇宙极早期产生的原始磁场是星系团中观测到的磁场的起源的候选者之一。复合后，洛伦兹力作用于剩余的离子和电子，产生重子的密度涨落。因此，这些起伏诱导了暗晕的早期形成，暗晕的形成导致了宇宙微波背景辐射中的Sunyaev-Zel'dovich（S-Z）效应。由于原始磁场的这种额外的S-Z效应放大了小尺度上宇宙微波温度各向异性的角功率谱。这种放大依赖于原始磁场谱的同动幅度和幂律指数。通过与小尺度CMB观测结果的比较，我们得到了原始磁场的约束条件，即，当n=-2.9时，B < 2.0 nGauss;当n=-2.6时，B < 1.0 nGauss，其中B是h^-1 Mpc时磁场的同向振幅，n是幂律指数。未来的S-Z测量有可能给出比在复合时期由磁场引起的宇宙微波背景的温度各向异性和极化更严格的约束。
2011-01-28 astro-ph.CO
Circular polarization of the cosmic microwave background from vector and tensor perturbations
原始线偏振辐射在双折射介质中传播时，经过法拉第转换，可以产生宇宙微波背景的圆偏振。最近的工作表明，从原始密度扰动的双折射的主要来源是各向异性的背景CMB。在这里，我们扩展以前的工作，允许额外的双折射，可能会出现原始矢量和张量扰动。我们推导出了感应圆偏振的功率谱公式，并将其应用于标准宇宙学。我们发现的根方差的诱导圆极化是$\sqrt{<V^2>}\sim 3\times 10^{-14}$标量扰动和$\sqrt{<V^2>}\sim 7\times 10^{-18} (r/0.06)$张量扰动与张量标量比$r$。
2019-02-04 astro-ph.CO
New Constraints on Primordial Minihalo Abundance Using Cosmic Microwave Background Observations
提出了当密度扰动在$3 \times 10^{-4}$ ~ 0.3之间时，大质量致密晕天体（MCHO）可能产生于宇宙学早期。然后，这些物体可以吸积暗物质粒子到他们身上，由于他们的高密度。如果暗物质是以弱相互作用的大质量粒子的形式存在，那么MCHO中的暗物质湮灭将对宇宙学的演化产生重要影响。利用WMAP-7年的观测资料，研究了在$e^{+} e^{-}$湮灭相变过程中形成的MCHO（$f_{MCHOs}$）的当前丰度的限制条件.我们已经发现，$2σ$约束是$f_{MCHOs} \lesssim 10^{-4}$的暗物质的质量在1 GeV和1 TeV之间的范围。
2011-09-11 astro-ph.CO
Simulations and observational tests of primordial magnetic fields from Cosmic Microwave Background constraints
本文首次基于引力场对宇宙学扰动的影响，在宇宙微波背景观测的约束下，对原始磁场进行了宇宙学模拟。我们用{ \enzo }代码演化了不同的原始磁场模型，并比较了它们在星系团、细丝和空洞中的可观测特征（和相对差异）。来自星系团的同步辐射功率和法拉第旋转测量的差异通常太小而无法检测到，而存在于灯丝中的差异将通过平方公里阵列的更高灵敏度来检测。然而，一些统计的全天分析，如星系和漫射同步辐射功率之间的互相关，法拉第旋转结构函数的背景射电星系，或超高能宇宙射线的到达方向的分析，已经可以用来约束这些原始场模型。
2020-11-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Measuring the tilt of primordial gravitational-wave power spectrum from observations
本文研究暴胀产生的原初引力波，探讨当前对其谱倾斜度的约束，并预测未来观测的改进潜力。
2019-07-23 astro-ph.CO gr-qc
Limits on primordial black holes from $μ$ distortions in cosmic microwave background
如果原始黑洞（PBH）直接形成于早期宇宙的不均匀性，那么质量范围$10^5 -10^{12}M_{\odot}$中的数量受到宇宙微波背景（CMB）中$μ$扭曲上限的严重限制。这是因为这些尺度上的不均匀性将被红移区间$5\times 10^4\lesssim z\lesssim2\times 10^6$中的Silk阻尼所消散。如果给定质量尺度上的原始涨落具有高斯分布，并且PBH形成于高$σ$尾部，就像在最简单的场景中一样，那么$μ$约束排除了在这个质量范围内的PBH发挥任何有趣的宇宙学作用。只有当涨落是高度非高斯的，或者是通过某种与原始涨落无关的机制形成的，才能排除这个结论。
2018-02-24 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Magnetic Field Limits from Cosmic Microwave Background Bispectrum of Magnetic Passive Scalar Modes
原始磁场导致非高斯信号的宇宙微波背景（CMB），即使在最低阶，磁应力和温度各向异性，它们诱导依赖于二次磁场。相比之下，宇宙微波背景辐射的非高斯性是由暴胀标量扰动引起的，它只作为高阶效应出现。除了补偿标量模式，随机原生磁场也产生标量各向异性应力，保持未补偿，直到中微子去耦。这就产生了一种类似绝热的标量扰动模式，此后被动地演变（称为被动模式）。我们计算CMB约化双谱（$b_{l_{_1}l_{_2}l_{_3}}$）引起的被动模式，通过萨克斯-沃尔夫效应，在大角度尺度上的来源。对于任何配置的双谱，采取部分总和模式耦合项，我们发现一个典型的值$l_1(l_1+1)l_3(l_3+1) b_{l_{_1}l_{_2}l_{_3}} \sim 6-9 \times 10^{-16}$，磁场的$B_0 \sim 3$ nG，假设一个几乎标度不变的磁谱。我们还评估，在充分的，双谱的压缩共线配置在所有角模式耦合项，并找到$l_1(l_1+1)l_3(l_3+1) b_{l_{_1}l_{_2}l_{_3}} \approx -1.4 \times 10^{-16}$。这些值比先前计算的磁补偿标量模式CMB双谱大$\sim 10^6$倍以上。从WMAP 7数据的双谱的观测限制，使我们能够设置上限的$B_0 \sim 2$ nG的宇宙磁场的原始起源的现值。这比基于补偿模式双谱的$B_0$的早期限制严格…
2010-09-14 astro-ph.CO
Future cosmic microwave background delensing with galaxy surveys
宇宙微波背景（CMB）极化的原始B模分量是探测暴胀范式的一个很有前途的实验数据集。B模式确实是早期宇宙中存在引力波的直接结果。然而，在低红移宇宙中的一些次级效应将产生\textit{non-primordial} B模。特别是，CMB光子与大尺度结构的引力相互作用将扭曲原始E模式，向原始信号添加透镜B模式分量。移除透镜元件（“去透镜化”）将有必要限制原始引力波的振幅。在这里，我们研究的作用，当前和未来的大尺度结构调查中的多示踪剂的方法来CMB脱透镜。我们发现，在一般情况下，星系调查应分割成层析箱，因为这可以增加减少透镜B模式的功率$\sim 25\%$在最未来的情况下。正在进行或最近完成的CMB实验（CMB-S2）将特别受益于大尺度结构示踪剂，一旦适当组合，将具有比CMB内部重建更好的性能。随着仪器噪声的降低，单独使用CMB内部重构去除的透镜B模功率将迅速增加。尽管如此，光学星系巡天仍将发挥重要作用，甚至对CMB S4也是如此。特别是，LSST类调查可以实现与3G CMB实验相当的去透镜性能，但具有完全不同的系统。这种冗余将是必不可少的，以证明对系统的原始B模式的最终检测的鲁棒性。
2018-02-27 astro-ph.CO
Primordial non-Gaussianity with $μ$-type and $y$-type spectral distortions: exploiting Cosmic Microwave Background polarization and dealing with secondary sources
宇宙微波背景（CMB）温度和$y$-光谱畸变各向异性之间的互相关以前已经被提出作为一种方法来测量局部双谱参数$f_{\rm NL}^{\rm loc.}$在一个尺度范围内无法访问任何CMB（$T$，$E$）双谱或$T$-$μ$相关。这是有用的，例如测试原始非高斯性的尺度依赖性。不幸的是，原始的$y$-T信号被集成的Sachs Wolfe和Sunyaev-Zel 'dovich（SZ）效应之间的后期相关性强烈污染。此外，SZ本身在$y$参数图中产生大的噪声贡献。我们考虑两个原始的方法来解决这些问题。为了去除由于SZ-CMB温度耦合而引起的偏差，同时还添加新的信号，我们在分析中包括$y$失真和CMB {\em偏振}之间的互相关。为了减少噪声，我们建议通过减去SZ模板来清洁$y$-地图，通过与外部示踪剂（CMB和星系透镜信号）的互相关来重建。我们结合这个SZ模板减法与以前采用的解决方案，直接掩蔽检测到的集群。我们的最终预测表明，使用$y$-失真，类似PRISM的调查可以实现$1σ(f_{\rm NL}^\text{loc.}) = 300$，而理想的实验将实现$1σ(f_{\rm NL}^\text{loc.}) = 130$，通过添加$y$-$E$信号改善因子$\sim 3$，并通过模板清洗进一步改善$20-30 \%$。这些预测比{\em Planck}当前的$f_{\rm NL}^…
2017-07-15 astro-ph.CO
First observational constraints on tensor non-Gaussianity sourced by primordial magnetic fields from cosmic microwave background
原始磁场在张量扰动中产生了大的压缩型非高斯性，从而在宇宙微波背景中产生了非高斯的温度起伏。我们第一次得到这样一个张量的非高斯观测约束从观测到的CMB地图。分析WMAP 7年资料的温度图，我们发现这种张量非高斯性与零是一致的。这给出了在$1 ~ {\rm Mpc}$上平滑的PMF强度的上限，即在$95%$ C. L.处的$B_{1 ~ \rm Mpc} < 3.1 ~{\rm nG}$。
2014-11-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial Non-Gaussianity from a Joint Analysis of Cosmic Microwave Background Temperature and Polarization
我们探索了一个系统的方法来分析原始的非高斯性使用的温度波动和偏振的宇宙微波背景（CMB）。在Munshi & Heavens（2009）之后，我们定义了一组功率谱，作为来自CMB温度和偏振图的双谱和三谱的压缩形式;这些谱压缩了相应的全多谱的信息内容，可以用于约束早期的宇宙理论。我们推广了标准的pseudo-C_l估计，使其适用于自旋为0和自旋为2的谱，并给出了可用于实际实现的显式表达式。虽然这些估计是次优的，但它们是无偏的和鲁棒的，因此可以以相对较小的计算成本提供有用的诊断测试。接下来，我们考虑近似的逆协方差加权的数据，并构建了一组接近最优的估计的基础上，这种方法。而不是结合所有可用的信息，从整个混合双或三光谱，即多光谱描述温度和偏振信息，我们提供了分析结构的个别估计，与特定的多光谱。这些估计量的偏差和分散度可以使用Monte-Carlo技术计算。最后，我们提供的估计，这是完全最佳的任意扫描策略，并涉及逆协方差加权，我们提出了使用费舍尔矩阵形式主义在一点和两点水平上进行的误差分析的结果。
2010-02-26 astro-ph.CO
Revisiting constraints on primordial magnetic fields from spectral distortions of cosmic microwave background
本文采用重联驱动的湍流衰变模型，研究非线性效应对CMB谱畸变的影响，排除了短相干长度磁场，并发现结果受磁螺旋度分数影响。
2025-04-23 astro-ph.CO hep-ph
Testing primordial black hole and measuring the Hubble constant with multiband gravitational-wave observations
存在两种与原初曲率扰动有关的随机引力波背景。一种是由于曲率扰动与张量扰动的非线性耦合而产生的引力波，另一种是在辐射占优时代，当大振幅曲率扰动重新进入视界时形成的二元原初黑洞的合并产生的引力波。在本文中，我们找到了这两种随机引力波背景的峰值频率之间的一个非常有用的关系。这一关系不仅为原初黑洞的存在提供了确凿的证据，而且为利用随机引力波背景的多波段观测测量哈勃常数$H_0$提供了一种方法。
2023-01-11 astro-ph.CO gr-qc
Delensing of Cosmic Microwave Background Polarization with machine learning
为去除CMB偏振观测中的透镜效应以探测原初引力波，本文提出深度卷积网络MIMO-UNet进行去透镜化，在模拟图上有效重建了CMB偏振图并高比例恢复了原初与张量B模式功率谱。
2023-05-04 astro-ph.CO
Is Lensing Amplitude Anomaly in the Cosmic Microwave Background the Evidence of Extremely Low Frequency Primordial Gravitational Wave?
本文提出极低频原初引力波与大尺度结构耦合会增强 CMB 弱透镜平滑效应，从而解释 Planck 观测到的透镜振幅异常。
2024-06-23 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cosmic Microwave Background Trispectrum and Primordial Magnetic Field Limits
原始磁场在宇宙微波背景辐射（CMB）中会产生非高斯信号，这是因为磁场应力和它们引起的温度各向异性与磁场成二次关系。我们计算一个新的措施，磁非高斯，CMB三谱，在大角度尺度上，通过萨克斯-沃尔夫效应的来源。由磁能密度和磁标量各向异性应力引起的三谱的典型幅值分别约为10^{-29}和10^{-19}的几倍。从WMAP数据的CMB非高斯性的观测限制，使我们能够保守地设置上限的nG，并可能sub-nG，对原始宇宙磁场的现值。这代表了迄今为止对原始磁场强度的最严格限制，在Mpc尺度上，并且优于CMB双谱和CMB功率谱中所有模式的限制。因此，CMB三谱是一种新的、更灵敏的大尺度原始磁场探测器。
2012-06-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on general primordial non-Gaussianity using wavelets for the Wilkinson Microwave anisotropy probe 7-year data
我们提出的非线性耦合参数fnl与威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的数据的约束。我们使用基于球面墨西哥帽小波（SMHW）的方法来测量fnl参数的三个最有趣的形状的原始非高斯性：本地，等边和正交。我们的研究结果表明，这个参数是兼容的高斯分布内的两个西格玛置信水平（CL）的三个形状和结果是一致的WMAP团队提出的值。我们的分析中包括了未解决的点源污染对fnl的影响。对于局部、等边和正交情况，点源分别增加了Delta（fnl）= 2.5 \pm 3.0、Delta（fnl）= 37 \pm 18和Delta（fnl）= 25 \pm 14的正贡献。正如WMAP团队所提到的，点源对正交和等边形式的贡献预计将大于局部形式，因此在未来对这些参数的约束中不能忽略。考虑到这种污染，对于局部、等边和正交病例，我们对fnl的最佳估计值分别为-16.0 \leq fnl \leq 76.0、-382 \leq fnl \leq 202和-394 \leq fnl \leq 34（95% CL）。这三种形状在95%CL（2σ）下与零相容。我们的结论是，在~2σ CL范围内，WMAP的7年观测数据与高斯型原始涨落是一致的。然而，我们强调的重要性，考虑到未解决的点源的测量fnl在未来的工作，特别是当使用更精确的数据集，如即将推出的普朗克数据。
2011-06-21 astro-ph.CO
Constraints on primordial gravitational waves from the Cosmic Microwave Background
对原始引力波的研究导致了来自各种源的大频率范围的约束。标准的宇宙微波背景（CMB）技术是根据张量标量比$r$和谱指数$n_{\rm t}$来参数化张量功率谱，并使用温度和偏振功率谱的测量来约束这些。另一种方法，适用于复合时宇宙视界内的模式，使用短波近似，在这种近似下，引力波表现为一种有效的中微子。在本文中，我们给出了模型无关的CMB约束的能量密度的引力波，$Ω_\textrm{gw} h^2$，为整个范围内的可观察的频率。在大尺度上，$f \lesssim 10^{-16}\, \text{Hz}$，我们重建的初始张量功率谱对数频率箱，发现最大的灵敏度尺度接近重组时的地平线大小。在小尺度上，$f \gtrsim10^{-15}\,\mbox{Hz}$，我们使用短波近似，发现$Ω_\textrm{gw} h^2 < 1.7 \times10^{-6}$绝热初始条件和$Ω_\textrm{gw} h^2 < 2.9 \times10^{-7}$均匀初始条件（两个$2σ$上限）。对于复合时接近视界大小的尺度，我们用二阶微扰理论计算了引力波的反作用，在没有中微子各向异性应力的情况下发现了$Ω_\textrm{gw} h^2 < 8.4 \times10^{-7}$，在包括中微子各向异性应力的情况下发现了$Ω_\textrm{gw} h^2 < 8.6 \times10^{-7}$。这些约束…
2020-07-13 astro-ph.CO
Standard Clock in Primordial Density Perturbations and Cosmic Microwave Background
原始时代的标准钟在原始扰动中留下了一种特殊类型的特征，可以用来直接测量原始宇宙作为时间a（t）函数的标度因子，从而区分暴胀和替代。我们已经开始使用标准时钟的关键预测在普朗克2013年数据中寻找这样的信号。在这封信中，我们总结了标准钟的关键预测，并在普朗克2013数据中提出了一个有趣的候选例子。受此候选人的启发，我们构建和计算完整的标准时钟模型，并使用更完整的预测与数据进行更广泛的比较。虽然这个候选者在统计上还不显著，但我们用它来说明标准钟是如何出现在宇宙微波背景中的，以及它们如何通过未来的数据得到进一步的检验。我们也用它来激励更详细的理论模型的构建。
2014-08-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Measuring gravitational lensing of the cosmic microwave background using cross correlation with large scale structure
利用Wilkinson微波各向异性探测器（WMAP）测量的宇宙微波背景中的引力透镜图与NRAO VLA巡天（NVSS）的射电星系分布进行了二次相关分析。我们使用全协方差矩阵对数据进行滤波，并计算了透镜-星系关联的互功率谱。我们探讨了宇宙学参数的变化对透镜重构的影响，并在$>3σ$上获得了统计检测显著性。所有互相关的结果都通过了旋度零检验以及使用赤道坐标下的NVSS数据进行的补充诊断检验。我们预测的潜力，普朗克和NVSS约束透镜星系的交叉相关以及星系的偏见。发现透镜-星系互功率谱呈高斯分布。
2012-09-21 astro-ph.CO
Constraining primordial tensor features with the anisotropies of the Cosmic Microwave Background
通常假设宇宙尺度上的引力波随机背景遵循一个几乎与尺度无关的功率谱，正如暴胀范式一般预测的那样。然而，不难想象，光谱可能具有强烈的尺度依赖特征，例如，通过旁观者轴子-规范场在暴胀期间的瞬态动力学。使用的温度和偏振图从\textit{Planck}和BICEP/凯克数据集，我们寻找这样的功能，以一个对数正态颠簸的原始张量谱在CMB尺度的例子。我们目前没有发现任何证据表明存在凸点样张量特征，但表明未来的CMB实验，如LiteBIRD和CMB-S4，将大大提高我们确定这种凸点的幅度，位置和宽度的前景。我们还强调了在角度尺度$\ell\gtrsim 100$约束这些功能的脱透镜的作用。
2022-11-26 astro-ph.CO gr-qc
Measuring the cosmological density field twice: A novel test of dark energy using the CMB quadrupole
宇宙微波背景（CMB）辐射在星系团中的散射，根据星系团位置光子分布的四极各向异性，产生偏振信号。这个“远程四极”来自于测量的诱导极化提供了一个机会，重建原始的大尺度波动。我们讨论，比较本地CMB四极预测这些重建的原始波动和CMB卫星所做的直接测量可能使我们能够测试宇宙方差极限之外的暗能量。
2022-02-23 astro-ph.CO
Measuring primordial anisotropic correlators with CMB spectral distortions
我们发现，膨胀模型与破碎的旋转不变性产生可测试的非对角签名之间的相关性的$μ$型失真和温度波动的宇宙微波背景。更确切地说，通常由原始矢量场的波动产生的具有四极双谱不对称性的场景，当$|\ell_1-\ell_2|=2$时产生非零的$μ$相关。由于光谱畸变对极小尺度的原始波动很敏感，因此宇宙方差限制的光谱畸变实验可以以高的信噪比检测到这种效应。
2015-10-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on primordial magnetic fields from the optical depth of the cosmic microwave background
在后退耦时代，磁场通过双极扩散和磁流体动力学（MHD）湍流衰减而衰减，加热了星系际介质（IGM）。IGM中氢原子的延迟复合产生了宇宙微波背景（CMB）散射的光学深度。在$z\gg 10$产生的光学深度不影响低多极子下CMB偏振功率谱的“再电离凸点”，但影响高多极子下的温度和偏振功率谱。将解耦时期阻尼尺度上平滑的场的现今能量密度写成$ρ_{B,0}=B_{0}^2/2$，我们将$B_0$约束为谱指数$n_B$的函数。使用普朗克2013似然码，该码使用普朗克温度和透镜数据以及WMAP 9年偏振数据，我们分别找到了$n_B=-2.9$、$-2.5$和$-1.5$的$B_0<0.63$、0.39和0.18 nG的95%上限。对于这些光谱指数，光学深度主要是由耗散的衰减MHD湍流后不久发生的去耦时代。我们的限制是强于以前的限制忽略了电离历史的影响的领域。在加热的IGM中，CMB光子离开电子的逆康普顿散射使CMB的热谱失真。我们对$B_0$的限制意味着在后去耦时代由场耗散引起的$y$型畸变应该分别小于$10^{-9}$、$4\times10^{-9}$和$10^{-9}$。
2015-05-24 astro-ph.CO
Cosmic microwave background bispectrum of vector modes induced from primordial magnetic fields
计算了原初磁场诱导的矢量模的宇宙微波背景双谱。我们考虑到全角度依赖的双谱和讨论的振幅和形状的双谱在$\ell$空间。在压缩极限为$\ell_1 = \ell_2 \gg \ell_3$，我们估计了一个典型的值的归一化约化双谱$\ell_1(\ell_1 + 1)\ell_3(\ell_3+1)|b_{\ell_1\ell_2\ell_3}| \sim 2 \times 10^{-19}$，为原始磁场的强度平滑的$1 {\rm Mpc}$尺度$B_{1 \rm Mpc} = 4.7 \rm nG$假设一个几乎尺度不变的频谱的磁场。我们发现，如果普朗克把局域型组态的非线性参数限制为$|f^{\rm local}_{\rm NL}| < 5$，那么对磁场强度的约束将被粗略地估计为$B_{1 \rm Mpc} < 10 {\rm nG}$。
2010-12-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
An analysis of constraints on relativistic species from primordial nucleosynthesis and the cosmic microwave background
我们提出的限制相对论物种的数量从联合分析的宇宙微波背景（CMB）的波动和轻元素丰度（氦和氘）相比，大爆炸核合成（BBN）的预测。我们的BBN计算包括根据最近的实验和理论信息对核速率的更新，其中最显著的变化发生在d（p，gamma）^3He的截面。我们计算BBN理论和观测的似然函数，占观测误差和核速率的不确定性，可以很容易地嵌入宇宙学参数拟合。然后，我们表明，CMB和BBN是在很好的协议，这表明相对论物种的数量没有改变的时间之间的BBN和重组的时间。BBN和CMB之间的一致性水平，以及与粒子物理学标准模型的一致性，在某种程度上取决于原始氦丰度测定之间的系统差异。我们表明，有趣的约束可以得出相结合的CMB和D/H观测与BBN理论，这表明改进的D/H约束将是一个非常有价值的宇宙学探测。
2011-12-12 astro-ph.CO nucl-th
Study of primordial non-Gaussianity $f_{\mathrm{NL}}$ and $g_{\mathrm{NL}}$ with the cross-correlations between the scalar-induced gravitational waves and the cosmic microwave background
China Agricultural University（中国农业大学）；Hangzhou Normal University（杭州师范大学）；Institute of High Energy Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院高能物理研究所）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；National Astronomical Observatory of Japan（日本国立天文台）；SOKENDAI（综合研究大学院大学）；KEK（高能加速器研究机构）；The University of Tokyo（东京大学）
本文研究了标量诱导引力波与宇宙微波背景的交叉相关性，以探测原初非高斯性 $f_{\mathrm{NL}}$ 和 $g_{\mathrm{NL}}$。
2025-11-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Primordial electric fields before recombination in the early Universe
本文的工作是对前人关于原始电磁场研究的补充。本文讨论了三个重要问题：原初电场的演化、复合前等离子体中的电孤子和粒子密度孤子以及它们对宇宙微波背景功率谱的影响。详细的计算表明，在大尺度和小尺度上，原始电场都因朗道阻尼效应而耗散，对频谱没有影响。而在复合前，等离子体中存在稳定传播的孤立波，其传播速度明显低于重子声振荡，且只在极小尺度下起作用。另一方面，孤子的振幅很弱，对重子声学振荡的相位贡献很小，所以在谱上只存在关于这种电孤波的信息。总之，作为宇宙学相关专著，忽略电磁场（至少是电场）是计算宇宙微波背景的合理处理方式。然而，质子密度涨落在以稳定孤波传播的同时，表现为KdV方程的形式，这为寻找涨落的起源提供了可能性，从而促进了星系的生成和演化。
2021-02-03 astro-ph.CO
Primordial Gravitational Waves and Rescattered Electromagnetic Radiation in the Cosmic Microwave Background
了解原初引力波（GW）与宇宙微波背景（CMB）等离子体的相互作用对观测宇宙学具有重要意义。在这篇文章中，我们提供了一个显然被忽视的影响分析。我们考虑一个单一的自由电荷，并假设它可以被原始GW通过CMB等离子体传播，导致周期性的，有规律的运动沿特定方向。被电荷反射的光将被部分偏振，这将在CMB上留下特征图案。我们通过考虑一个简单的模型来研究这种效应，在这个模型中，各向异性入射电磁（EM）辐射被一个位于受GWs扰动的时空中的电荷重新散射，并变得极化。当电荷被驱动沿特定方向移动时，我们计算其偶极矩来确定首阶再散射电磁辐射。再散射辐射的斯托克斯参数表现出净线偏振。我们调查如何这种偏振效应可以示意性地表示出的斯托克斯参数。我们计算出梯度模（E模）和旋度模（B模）的表示，以产生偏振图。虽然极化效应的结果从GW，我们发现，它的代表，E-和B-模式，并不实际反映GW的属性，如应变振幅，频率和极化状态。
2016-07-05 astro-ph.CO gr-qc
Primordial Gravitational Waves and Cosmic Microwave Background Radiation
这是2009年7月在巴黎举行的第12届马塞尔·格罗斯曼会议的OC 1平行会议“原始引力波和CMB”上发表的演讲摘要。这些报告和讨论表明，在理论和观测方面取得了重大进展。看来，现有的数据提供了一些迹象的存在引力波的贡献的CMB各向异性，而正在进行的和计划的观测工作很可能将这些迹象转化为更有信心的声明有关的实际检测。
2010-04-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB constraints on primordial black hole dark matter
我们重新审视宇宙微波背景辐射（CMB）对原始黑洞暗物质的约束。来自COBE/FIRAS的光谱失真限制不施加相关约束。Planck CMB各向异性功率谱表明具有$m_{BH}\gtrsim 5~M_{\odot}$的原初黑洞是不受欢迎的。然而，由于对黑洞吸积过程的处理，这容易受到相当大的不确定性的影响。这些约束条件弱于那些在早期文献中引用的相同的观测量。
2017-04-15 astro-ph.CO
Improved constraints on primordial non-Gaussianity for the Wilkinson Microwave Anisotropy Probe 5-yr data
我们提出了新的约束条件的非线性耦合参数fnl与威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）的数据。我们使用一个更新的方法的基础上的球面墨西哥帽小波（SMHW），它提供了改进的约束FNL参数。本文是Curto等人以前工作的继续，其中考虑了基于SMHW的几个三阶统计量。在本文中，我们使用所有可能的三阶统计量计算的小波系数地图在12个角度尺度评估。尺度呈几何分布，从6.9弧分到500弧分。我们的分析表明，在95%的置信水平（CL）的组合V+W WMAP地图的fnl被限制为-18 < fnl < +80。该值已通过未检测到的点源的存在进行了校正，这增加了Delta_fnl = 6 +-5的正贡献。我们的结果排除了在~ 99%CL下由Yadav & Wandelt报告的最佳拟合值fnl=87。我们还分别约束了Q、V和W频带的fnl，发现Q和V频带在95%CL下与零兼容，但W频带不兼容。我们已经进行了一些进一步的测试，以了解这种偏差的原因，这表明与W辐射计相关的系统学可能是造成这一结果的原因。最后我们对fnl进行了银河系南北分析。我们没有发现任何不对称性，即北部像素的最佳拟合fnl与南部像素的最佳拟合fnl兼容。
2009-10-19 astro-ph.CO
Measuring the primordial curvature perturbations from the scalar induced gravitational waves
标量诱导引力波是由二阶微扰的原始曲率微扰产生的。我们从引力波观测中约束标量诱导引力波的分数能量密度。如果没有观测到标量诱导引力波，则标量诱导引力波的分数能量密度受到一定上限的限制。根据这些上限，我们可以得到对原始曲率扰动功率谱的约束。对于幂律标量功率谱，增加平方公里阵（SKA）标量诱导引力波的上限会影响功率谱的约束。在标准模型中，当SKA加入到由宇宙微波背景（CMB）和重子声学振荡（BAO）组成的组合数据集$\ln(10^{10}A_s)=3.038\pm0.013$和$n_s=0.9589^{+0.0021}_{-0.0011}$中时，在$68\%$置信水平下，标量振幅和谱指数的平均值向低值移动。我们还考虑了现有的地基引力波探测器、脉冲星定时阵列（PTAs）和500米口径球面射电望远镜（FAST）的影响，而CMB+BAO数据集的约束完全在它们的标量诱导引力波上限之内。此外，我们用谱指数$n_s$及其前两阶导数来刻画标量涨落谱。从理论上计算了标量诱导引力波的功率谱，给出了谱指数运行的约束条件和谱指数运行的约束条件。
2023-02-14 astro-ph.CO
Primordial Circular Polarization in the Cosmic Microwave Background
圆（“V模式”）偏振预期在CMB中消失，因为它在汤姆逊散射中不产生。然而，考虑到传统的CMB各向异性是通过早期宇宙机制（如暴胀或弹跳场景）产生的，圆偏振可能最初产生并存活到最后散射的表面。我们对此进行了详细的研究，并找到了一个大类的暴胀模型，产生一个几乎规模不变的标量V模式各向异性谱。我们研究了通过玻尔兹曼层次的膨胀生产和随后的演变，并表明，在CMB中存在的V-模式偏振被抑制的因素，至少$10^{10^{20}}$相对于原始的$V$，与预期的可忽略不计的V-模式偏振从通货膨胀。我们考虑了其他的可能性来源$V$ primordially，如V-模式极化引起的圆极化原始引力波，或生产$V$后，通过新的相互作用在重组。
2019-10-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on small-scale primordial density fluctuation from cosmic microwave background through dark matter annihilation
普朗克卫星的宇宙微波背景（CMB）观测精确地确定了比$\mathcal O(1)\,\mathrm{Mpc}$更大尺度的原始曲率波动，而小尺度的曲率波动仍然较少受到限制。如果我们假设标准的热遗迹暗物质的情况下，小尺度波动的约束是大大改善。当小尺度波动足够大时，即使在红移$z\gtrsim10^3$中，致密区域也会坍缩形成小晕，这被称为超压缩迷你晕。这些微晕增强了暗物质的湮灭，并且受到河外伽马射线和CMB等观测的限制。我们重新审视了小尺度密度涨落形成的迷你晕的影响，并计算了被暗物质湮灭修改的电离历史。我们执行马尔可夫链蒙特卡罗方法来约束的CMB功率谱的小尺度曲率波动的大小。结果发现，从CMB功率谱的约束是可比的，从河外伽马射线。我们证实，我们的约束主要来自早期的能量注入（$z\gtrsim 100$），因此它是独立的微晕性质的不确定性在后期的时间。
2021-10-25 astro-ph.CO hep-ph
Effects of a primordial magnetic field with log-normal distribution on the cosmic microwave background
研究了原初磁场对宇宙微波背景各向异性的影响。我们假设保偏光纤的频谱是对数正态分布，而不是幂律谱。这一规模预计将反映生成机制，我们的分析是补充以前的研究与幂律谱。我们计算了对数正态保偏光纤的能量密度和洛伦兹力的功率谱，然后计算了由这些保偏光纤产生的标量、矢量和张量微扰模式的CMB温度和偏振角功率谱。通过将这些光谱与WMAP 7、QUaD、CBI、Boomerang和ACBAR数据集进行比较，我们发现当前CMB数据集在$k\simeq 10^{-2.5}$ Mpc $^{-1}$处设置了最强约束，上限为$B\lesssim 3$ nG。
2011-12-28 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The intrinsic B-mode polarisation of the Cosmic Microwave Background
本文利用密度微扰的非线性演化估计了宇宙微波背景中的B极化。使用二阶玻尔兹曼代码宋，我们的分析纳入，第一次，所有的物理效应在重组。我们还包括新的贡献，从红移的玻尔兹曼方程的一部分，并从热测量的定义中存在的偏振的温度。其余的视线条款（透镜和时间延迟）以前已经研究过，必须计算非微扰。固有的B模式偏振是独立的初始条件，并可能污染的原始引力波的信号。我们发现这种污染是可比较的原始张量与标量比的$r\simeq10^{-7}$在角度尺度$\ell\simeq100\,$，其中原始信号的峰值，和$r\simeq 5 \cdot 10^{-5}$在$\ell\simeq700\,$，其中的内在信号的峰值。因此，我们的结论是，从二阶效应的内在B极化是不太可能污染未来的原始引力波的搜索。
2014-06-05 astro-ph.CO gr-qc
Non-Gaussianity and the CMB Bispectrum: confusion between Primordial and Lensing-Rees Sciama contribution?
我们重新预测预期的宇宙微波背景双谱信号的初级透镜Rees-Sciama相关性，我们指出，它可以是一个显着的污染物的双谱信号从原始的非高斯的本地类型。这种非高斯性通常由非高斯参数f_NL参数化，例如在多场暴胀中出现。特别是这两个信号是频率无关的，并最大化近压缩配置。虽然他们的详细尺度依赖性和谐波印记是不同的通用双谱形状，我们表明，如果不包括在建模中，初级透镜Rees-Sciama贡献产生一个有效的f_{NL}为10时，使用双谱估计优化局部非高斯。考虑到预期的1-sigma误差f_{NL}是< 10从即将到来的实验，我们得出结论，从这个信号的贡献必须包括在未来的约束f_{NL}从宇宙微波背景双谱。
2009-12-09 astro-ph.CO
Cosmic microwave background bounds on primordial black holes including dark matter halo accretion
即使大质量（$10\,M_\odot \lesssim M \lesssim 10^4 M_\odot$）原始黑洞（PBH）只能解释宇宙中暗物质（DM）的一小部分，它们仍然可能对LIGO/Virgo测量的合并事件的相当大的一部分负责，和/或作为已经在高红移（$z\gtrsim 6$）观察到的超大质量黑洞（SMBH）的祖先。在一个占主导地位的，非PBH DM组件的存在下，通过改变电离历史的CMB设置的界限进行修改。我们通过玩具模型和专用的数值模拟重新审视了PBH周围DM晕的宇宙学吸积，推导出更新的CMB边界，其中还考虑到最后的普朗克数据发布。我们证明，这些约束占主导地位的其他约束在文献中的群众$M\gtrsim 20-50\,M_\odot$（取决于吸积物理的不确定性），达到$f_{\rm PBH}<3\times 10^{-9}$左右$M\sim 10^{4}\,M_\odot$的水平。然而，这些紧密的边界与SMBH大质量种子的原始起源的假设是一致的。
2020-05-26 astro-ph.CO hep-ph
The Primordial Inflation Explorer (PIXIE): A Nulling Polarimeter for Cosmic Microwave Background Observations
原始暴胀探测器（PIXIE）是一个探测器级任务，通过原始暴胀对宇宙微波背景线性偏振的独特印记来测量原始暴胀的引力波特征。该仪器由偏振迈克耳孙干涉仪组成，配置为调零偏振计，以测量来自两个共对准光束的正交线性偏振之间的差谱。任何一个输入都可以查看天空或温度控制的绝对参考黑体校准器。PIXIE将在400个光谱通道中绘制整个天空的绝对强度和线性偏振（斯托克斯I，Q和U参数），频率从30 GHz到6 THz（1 cm到50 um波长），跨越2.5个十年。多模光学器件仅使用4个探测器提供背景限制灵敏度，而高度对称的设计和多信号调制提供了对潜在系统误差的鲁棒抑制。主要的科学目标是探测和描述早期宇宙暴胀时期的线性偏振，在5个标准偏差下张量与标量之比r < 10^{-3}。丰富的PIXIE数据集还将限制从大爆炸宇宙学到第一批恒星的性质到银河系星际介质内的物理条件等物理过程。
2011-05-10 astro-ph.CO astro-ph.IM
Cherenkov in the Sky: Measuring the Sound Speed of Primordial Scalar Fluctuations
我们考虑产生额外的相对论粒子耦合到暴胀子。我们表明，这些粒子的原始扰动谱上的印记可以用于直接测量的声速的标量扰动，无论该物种的生产机制。我们研究的模型中，这些相对论性本地化的源是通过共振机制产生的较重粒子的衰变产物。这些粒子发射出同相的暴胀子粒子，它们对所谓的音爆产生建设性的干扰，导致“暴胀切伦科夫效应”。由此产生的冲击波导致宇宙微波背景的温度各向异性的独特图案。此外，我们表明，该模型预测的曲率扰动和相当大的平坦的非高斯性的功率谱上的独特功能，为一个合适的参数范围。
2019-07-23 astro-ph.CO hep-th
Investigating the Constraints on Primordial Features with Future Cosmic Microwave Background and Galaxy Surveys
本文对即将开展的宇宙微波背景巡天和银河巡天在探测原初功率谱特征方面的能力进行了深入的研究。原始特征是在标准幂律暴胀功率谱之上的特定模型相关修正;函数形式由不同的暴胀情景给出。任何显著偏离无特征功率谱的信号都将使我们能够破译暴胀宇宙的复杂性。在这里，我们深入研究了三个主要但不同的特征，即，凹凸特征，夏普特征信号和共振特征信号。为了分析特征，我们为每个特征模型采用特定的模板。我们估计可能的约束的特征参数采用Fisher矩阵预测分析即将到来的CMB任务，如CMB-S4，CORE-M5，LiteBIRD，PICO联合DESI，和EUCLID星系调查。为此，我们利用四个不同的观测预测的边界上的模型参数，即，CMB，重子声学振荡（BAO），星系团和引力弱透镜或宇宙剪切及其允许的协同作用。对于大尺度结构（LSS）信息，我们考虑了不同红移的尺度上限，以避免非线性尺度上的不确定性引起的误差传播到特征参数的约束中.对所有三个特征进行了比较分析，以估计这些即将到来的观测在揭示精确宇宙学这一关键方面的相对能力。
2022-10-29 astro-ph.CO astro-ph.IM
Improved constraints on lepton asymmetry from the cosmic microwave background
宇宙轻子的不对称性$η_{\text{l}}=(n_{\text{l}}-n_{\bar{\text{l}}})/n_γ$影响了原始氦的丰度和早期宇宙的膨胀率。这两种效应对宇宙微波背景（CMB）的各向异性都有影响。我们从普朗克2015年的数据中推导出中微子化学势的约束条件，假设轻子味不对称性相等，中微子质量可以忽略不计。我们发现$ξ=-0.002 ^{+0.114}_{-0.111}$（95 CL）的化学势，这对应于$ -0.085 \leq η_{\text{l}} \leq 0.084$。我们对轻子不对称性的约束明显强于以前的约束从CMB数据分析，我们认为，他们是更强大的比那些从原始轻元素丰度。由此产生的原始氦和氘丰度的限制是一致的，从直接测量。
2017-10-03 astro-ph.CO hep-ph
Acoustic signatures in the Cosmic Microwave Background bispectrum from primordial magnetic fields
利用全辐射传递函数，数值计算了补偿磁标量密度模所产生的CMB角双谱。我们发现，对于弦激发的原生磁场，其特征在于指数$n_B=-2.9$和平均场振幅$B_{\lam}=9{\rm nG}$，角双谱是由两个原生磁形状。第一个磁形状看起来类似于一个从本地型原始曲率扰动，所以无论是振幅和配置文件的小松-Spergel估计（减少双谱）播种这种形状是几乎相同的主CMB各向异性。然而，对于不同的参数集（$l_1,l_2$），这种“本地型”约化双谱振荡在不同的渐近值在高$l_3$制度，因为洛伦兹力的影响，这是由原始磁场施加在带电重子。此功能不同于标准情况，在标准情况下，所有模式在高$l$限值下渐近接近零。另一方面，第二磁形状仅出现在原始磁场模型中。由于形状的负斜率，由第二形状产生的小松-斯珀格尔估计量的幅度在低$l$状态下发散。在高$l$状态下，该幅度近似等于第一估计器的幅度，但是具有相反的相位。
2010-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark matter from primordial quantum information
我们提出了宇宙微波背景温度功率谱峰的位置和暴胀慢滚参数$ε$之间的一般关系。这种关系是基于解释的变量设置的峰值的位置之间的量子距离膨胀和重组的结束。这个距离由arXiv：2002.04294中介绍的原始宇宙学Fisher信息确定。宇宙微波背景温度数据的观测约束，导致一个非常严格的预测值的张量标量比：$r=0.01 \pm 0.002$。未来宇宙微波背景的极化数据应该能够测量这个信号，并证实或放弃我们的模型。
2020-08-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
