Joseph Ryan
In this paper I investigate how well simple power law expansion fits observational data in comparison to the standard $Λ$CDM model. I analyze a data set consisting of cosmic chronometer, standard ruler, and standard candle measurements, finding that the $Λ$CDM model provides a better fit to most combinations of these data than the power law ansatz.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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Cosmokinetics: A joint analysis of Standard Candles, Rulers and Cosmic Clocks
我们用运动学方法研究宇宙的加速膨胀。在这种情况下，我们以模型无关的方式参数化减速参数q（z）。假设三个简单的参数化，我们重建q（z）。我们结合最新的宇宙学数据进行了联合分析，这些数据包括标准烛光（超新星联盟2样本）、标准标尺（CMB/BAO）、宇宙钟（被动演化星系的年龄）和哈勃（H（z））数据。我们的结果支持宇宙加速膨胀。
In this paper, we used standard rulers and standard candles (separately and jointly) to explore five popular dark energy models under assumption of spatial flatness of the Universe. As standard rulers, we used a data set comprising 118 galactic-scale strong lensing systems (individual standard rulers if properly calibrated for the mass density profile) combined with BAO diagnostics (statistical standard ruler). Supernovae Ia served asstandard candles. Unlike in the most of previous statistical studies involving strong lensing systems, we relaxed the assumption of singular isothermal sphere (SI…
A decomposed generalised Chaplygin gas (gCg) with energy flux from dark energy to dark matter, represented by a negative value for the gas parameter $α$, is shown to alleviate the tension between EDGES data and the cosmological standard model. Using EDGES data and employing a Bayesian statistical analysis, the agreement with the standard model is only marginal. However, if $α$ is negative enough the gCg fits remarkably well the data, even in combination with SNe Ia datasets. On the other hand, when the CMB and BAO acoustic scales are included the preferred value for $α$ is near zero, implying …
Standard rulers, candles, and clocks from the low-redshift Universe
我们测量的长度的重子声学振荡（BAO）功能，和膨胀率的最近的宇宙，从低红移的数据，几乎独立的模型。我们只做了以下最小的假设：均匀性和各向同性;引力的度规理论;平滑的膨胀历史，以及标准烛光（超新星）和标准BAO标尺的存在。其余的由数据决定，这些数据是最近BAO和IA型超新星结果的汇编。仅作这些假设，我们第一次发现标准尺子的长度为$103.9 \pm 2.3\, h^{-1}$ Mpc。该值是一个测量值，与普朗克数据（$99.3 \pm 2.1 \, h^{-1}$ Mpc）设置的模型参数确定的模型相关的理论预测相反。后者假定$Λ$ CDM，标尺是辐射阻力下的声视界。加入被动星系作为标准钟或本地哈勃常数测量允许的绝对BAO规模被确定（$142.8\pm 3.7$ Mpc），在前一种情况下，额外的信息使BAO长度的确定更精确（$101.9\pm 1.9 \, h^{-1}\,$ Mpc）。宇宙的反曲率半径是弱约束的，并且与零一致，与引力模型无关，只要它是度量的。我们发现相对论性物质的有效数是$N_{\rm eff} = 3.53\pm 0.32$，与晚时暗能量或引力物理无关。
Cosmography beyond standard candles and rulers
我们使用几个宇宙学观测量，如光度距离模量，体积距离，角直径距离和哈勃参数进行宇宙学分析。这些数量是使用不同的数据集确定的：超新星类型Ia和伽马射线暴，重子声波振荡，宇宙微波背景功率谱和哈勃参数测量星系的调查。该数据集可以以前所未有的精确度对宇宙学扩展施加限制。我们还提出了预测的系数的运动学膨胀使用未来的，但现实的数据集：限制系数的膨胀可能会提高了一个因素10与即将到来的大尺度结构探测。最后，我们推导了几个宇宙学模型（包括$Λ$ CDM）的宇宙学参数集，并将它们与我们的最佳拟合集进行了比较。虽然距离测量无法区分这些模型，我们发现，包括哈勃数据集导致强约束的最低阶系数，特别是它是不兼容的$Λ$ CDM在3- $σ$置信水平。我们讨论了这一决定的可靠性，并提出进一步的意见，这可能是至关重要的宇宙学测试的可行性在未来的未来。
Assuming the existence of standard rulers, standard candles and standard clocks, requiring only the cosmological principle, a metric theory of gravity, a smooth expansion history, and using state-of-the-art observations, we determine the length of the "low-redshift standard ruler". The data we use are a compilation of recent Baryon acoustic oscillation data (relying on the standard ruler), Type 1A supernovæ (as standard candles), ages of early type galaxies (as standard clocks) and local determinations of the Hubble constant (as a local anchor of the cosmic distance scale). In a standard $Λ$CD…
Cosmic Clocks
在扰动宇宙中，自大爆炸以来，在观测到的红移不变的二维表面上的共动示踪剂处于不同的适当时间。对于年龄独立已知的示踪剂，人们可以测量这些适当时间的扰动。这些来源的例子包括只发生在宇宙历史的一个短时期内的宇宙事件，以及不断发展的标准蜡烛和标准尺子。在本文中，我们推导出一个一般的规范不变的线性表达式，这种微扰的时空微扰。作为一个例子，我们证明了观测到的大尺度宇宙微波背景（CMB）的温度扰动正是由这些本征时间扰动给出的。加上Schmidt和Jeong（2012）导出的六个标尺扰动，这就完成了可以用标准标尺和蜡烛测量的独立观测量的集合。
Detecting hidden uncertainties in standard candles and clocks via improved hypothesis test
由宇宙学假说引起的微小的系统不确定性很难被发现，这不仅是因为目前的观测误差相对较大，而且还因为假说引起的不确定性与其他来源的系统误差难以区分。我们介绍了一种有效的和敏感的方法来检测微小的系统误差，其中包括宇宙假设引起的不确定性和其他二次系统误差，隐藏在卡方分析的残差。在本文中，我们应用我们的分析，JLA汇编的超新星Ia观测和最新的宇宙计时器数据集。在目前系统不确定度控制下，将JLA样本与标准宇宙学模型相结合，我们发现卡方分析的残差有轻微但明显的演化特征。同时，宇宙计时观测与各种宇宙学模型没有明显的相似性，这可能被较大的观测不确定性所掩盖。由于宇宙学假设引起的误差在所有相关数据集中无偏地出现，因此当观测精度高的独立观测样本可用时，我们的方法是有用的。
The $L-σ$ relation of HII galaxies (HIIGx) calibrated by a distance indicator is a reliable standard candle for measuring the Hubble constant $H_0$. The most straightforward calibration technique anchors them with the first tier of distance ladders from the same galaxies. Recently another promising method that uses the cosmological model-independent Cosmic Chronometers (CC) as a calibrator has been proposed. We promote this technique by removing the assumptions about the cosmic flatness and using a non-parametric Artificial Neural Network for the data reconstruction process. We observe a corre…
The comoving sound horizon at the baryon drag epoch, $r_{d}$, encapsulates very important physical information about the pre-recombination era and serves as a cosmic standard ruler. On the other hand, the absolute magnitude of supernovae of Type Ia (SNIa), $M$, is pivotal to infer the distances to these standard candles. Having access to (at least) one of these two quantities is crucial to measure the Hubble parameter $H_0$ from BAO/SNIa data. In this work we present a new method to measure how long is the cosmic ruler and how bright are the standard candles independently from the main drivers…
We test the possible deviation of the cosmic distance duality relation $D_A(z)(1+z)^2/D_L(z)\equiv 1$ using the standard candles/rulers in a fully model-independent manner. Type-Ia supernovae are used as the standard candles to derive the luminosity distance $D_L(z)$, and ultra-compact radio sources are used as the standard rulers to obtain the angular diameter distance $D_A(z)$. We write the deviation of distance duality relation as $D_A(z)(1+z)^2/D_L(z)=η(z)$. Specifically, we use two parameterizations of $η(z)$, i.e. $η_1(z)=1+η_0 z$ and $η_2(z)=1+η_0 z/(1+z)$. The parameter $η_0$ is obtain…
Uncalibrated Cosmic Standards as a Robust Test on Late-Time Cosmological Models
本文提出未校准宇宙标准（UCS）框架测试晚期宇宙学模型，通过避免依赖再复合前物理和CMB功率谱振幅减少早期宇宙偏差，发现暗能量约束向$Λ$CDM偏移，并指出标准尺与标准烛光间的轻微张力可通过超新星星等偏差缓解。
Type II-P Supernovae as Standard Candles: The SDSS-II Sample Revisited
利用13颗超新星的28个光谱数据，重新研究了II-P型超新星（SNe~II-P）中观测到的H β和Fe Ⅱ速度之间的相关性，并证明了它可以用色散约为300 km/s的线性关系很好地模拟。使用这种相关性，我们重新分析了由D 'Andrea等人编制的SNe II-P的公开样本，并发现哈勃图的内在距离散射为11%，这几乎与他们的样本添加到现有集合之前测量的一样紧密。在他们的工作中报道的较大的散射被发现是系统的，并且由于低的信噪比和早期的时期，许多光谱是在获得的，其中大部分可以通过测量H β而不是Fe II速度来减轻。他们的样本，虽然支持越来越多的证据表明SNe II-P是良好的宇宙统治者，但偏向于本质上更明亮的物体，并且不是一个合适的集合来改善SNII-P相关参数。这将等待专门的调查。
Measuring the speed of light with updated Hubble diagram of high-redshift standard candles
本文利用SNe Ia与高红移类星体标准烛光哈勃图约束光速变化，发现至z~2无显著偏离常光速证据，并展望DECIGO借引力波实现千分之一精度。
We assess comprehensively the potential of galaxy cluster edges as a standard ruler in measuring cosmological distances and probing exotic physics. Confronting five alternative cosmological models with cluster edges from the near future Dark Energy Spectroscopic Instrument survey, we conclude that cluster edges can serve as a promising probe to constrain models beyond $Λ$CDM. Especially, the constraining precision of equation of state of dark energy from cluster edges is just about two times larger than that from the Pantheon Type Ia supernovae sample. We find that the constraining power of cl…
Cosmic distance duality and cosmic transparency
我们比较了超新星观测（标准烛光）和重子声学振荡数据（标准标尺）这两种距离指示器的距离测量结果。从SDSS，6dFGS和最新的BOSS和WiggleZ调查的BAO数据的超新星的Union 2样本被用来寻找偏离距离对偶关系。我们发现超新星比BAO测量的预期要亮。光度距离倾向于比从角直径距离估计中预期的要小，这在早期的距离对偶性研究中也发现了，但这种趋势在统计上并不显著。这进一步限制了宇宙的透明度。
The cosmic curvature ($Ω_k$) is a fundamental parameter for cosmology. In this paper, we propose an improved model-independent method to constrain the cosmic curvature, which is geometrically related to the Hubble parameter $H(z)$ and luminosity distance $D_L(z)$. Using the currently largest $H(z)$ sample from the well-known cosmic chronometers, as well as the luminosity distance $D_L(z)$ from the relation between the UV and X-ray luminosities of 1598 quasars and the newly-compiled Pantheon sample including 1048 SNe Ia, 31 independent measurements of the cosmic curvature $Ω_k(z)$ can be expect…
Calibrating the cosmic distance scale ladder: the role of the sound horizon scale and the local expansion rate as distance anchors
我们利用独立于宇宙模型的宇宙膨胀历史的测量提供了一个宇宙距离阶梯。它们是Ia型超新星，被用作标准烛光（红移在0.01和1.3之间）和重子声学振荡（红移在0.1和0.8之间）作为标准标尺。我们以两种方式校准（锚定）阶梯：首先使用本地$H_0$值作为$z$ = 0的锚定（有效地校准标准烛光），其次使用宇宙微波背景推断的声音地平线尺度作为锚定（给出标准标尺长度）作为反距离阶梯。这两种方法是一致的，但在扩展历史$H(z)$的不确定性较小，如果使用的声音地平线尺度。我们目前的推断值的辐射阻力$r_d$，不依赖于假设的早期膨胀的历史，也不对宇宙微波背景测量，但对宇宙距离阶梯和重子声学振荡测量的声音地平线。我们还提出了推导出的值$H_0$从反距离阶梯，我们表明，他们是非常好的协议与外推值在$Λ$ CDM模型从普朗克宇宙微波背景数据。
A new null diagnostic customized for reconstructing the properties of dark energy from BAO data
重子声学振荡（BAO）是研究宇宙近代膨胀历史的重要标准标尺。我们展示了如何一个简单的扩展的OM诊断，我们称之为OM 3，可以结合标准的标尺信息从BAO与标准的烛光信息从Ia型超新星（SNIa）产生一个强大的新的零诊断的宇宙学常数假设。Om3的一个独特之处是它需要最少的宇宙学假设，因为它的确定不依赖于物质密度和哈勃常数的当前值或到最后散射表面的距离的先验知识。因此，这些量的观测不确定性不会影响Om3的重建。我们使用Union 2.1 SNIa数据集和来自SDSS，WiggleZ和6dFGS的BAO数据重建Om3。我们的结果与暗能量是宇宙学常数的结论是一致的。我们展示了如何OM和OM 3可以用来获得准确的模型独立的约束条件的暗能量从未来的数据集，如BigBOSS的属性。
A new compilation of $120$ angular-size/redshift data for compact radio quasars from very-long-baseline interferometry (VLBI) surveys motivates us to revisit the interaction between dark energy and dark matter with these probes reaching high redshifts $z\sim 3.0$. In this paper, we investigate observational constraints on different phenomenological interacting dark energy (IDE) models with the intermediate-luminosity radio quasars acting as individual standard rulers, combined with the newest BAO and CMB observation from Planck results acting as statistical rulers. The results obtained from th…
A model-independent treatment of cosmic ladder calibration and $Ω_k$ measurement through low-$z$ observations
提出模型无关方法，利用宇宙学计时器、Ia型超新星和重子声学振荡数据，通过高斯过程重建并约束距离阶梯校准参数$M$、$Ω_k$和$r_d$，所得结果不确定性仍较大，但为缓解哈勃张力提供新途径。
HII galaxies as standard candles: evolutionary corrections
本研究针对HII星系L-σ关系的弥散问题，探索多种解释均未成功，发现多数HII星系由多代年龄略异的星暴驱动，等效宽度无法用于演化校正，该距离指标精度近期难提升。
Early Dark Energy with Power-law F(R) Gravity
本文提出一种包含早期暗能量项的幂律 F(R) 引力模型以描述宇宙早晚期的加速膨胀，通过 Pantheon、H(z)、BAO 及 CMB 等观测数据检验，发现其哈勃常数估计值与 Λ-CDM 模型高度接近，证实了该模型的可行性。
In this paper, we use the latest observations of quasars covering the redshift range of $0.04<z<5.1$ to investigate a series of Chaplygin gas models as candidates for unified dark matter and dark energy. Based on different combinations of available standard candle and standard ruler data, we put constraints on the generalized Chaplygin gas (GCG), modified Chaplygin gas (MCG), new generalized Chaplygin gas (NGCG) and viscous generalized Chaplygin gas (VGCG) models. Moreover, we apply Jensen-Shannon divergence (JSD), statefinder diagnostics, and the deviance information criterion (DIC) to distin…
Confronting DGP Braneworld Gravity with Cosmic Observations after Planck Data
Dvali-Gabadadze-Porrati具有膜张力的膜世界引力的正常分支在现有的宇宙观测中从几何学和动力学的角度受到质疑。在几何方面，以Ia型超新星为标准烛光，以重子声学振荡为标准标尺，利用首次公布的15.5个月数据中的宇宙微波背景测量来修正背景演化。在动力学方面，红移空间畸变数据将用于确定物质扰动的演化。通过Markov链Monte Carlo分析，我们发现了Dvali-Gabadadze-Porrati膜世界的一个空间平坦正规分支的无量纲交叉尺度$Ω_{r_c}=1/(4H^2_0r^2_{c})=0.00183_{-0.00183}^{+0.000338}$.该结果表明，交叉量表$r_c$应在$12H^{-1}_0$附近，这与之前的结果$r_c>3H^{-1}_0$一致，甚至更大。这也意味着在$H^{-1}_0$尺度下五维引力效应很弱。
The cosmic tetrarchy: four estimators breaking the assumption degeneracy in cosmological distance tensions
通过将标准宇宙学框架重构为单一零检验，提出四种互补测量方法，利用BAO数据与SNIa或CC组合，定位导致距离张力的物理假设，并发现SNIa与CC锚定通道间的归一化偏移是哈勃张力的模型无关表现。
Cosmic Equation of state from Strong Gravitational Lensing Systems
宇宙的加速膨胀对物理学和宇宙学都是一个巨大的挑战。在缺乏令人信服的理论解释的情况下，用宇宙物态方程对这一现象进行有效的描述是有用的。现代宇宙学的力量在于独立的、往往不相关的证据之间的一致性。因此，任何一种限制宇宙物态方程的方法都是重要的。强引力透镜类星体星系系统通过结合恒星运动学（中心速度色散测量）和透镜几何学（从图像位置确定爱因斯坦半径）创造了这样的新机会。本文将这种方法应用于SLACS和LSD引力透镜观测的组合数据集。结果得到了宇宙状态方程参数，与文献中已知的结果基本一致。这表明该方法可以进一步用于将来获得的更大样品。独立注意到标准蜡烛和标准尺上完成的拟合之间的系统偏差在我们的研究结果中被揭示。我们还确定了一个重要的选择效果至关重要的我们的方法与几何配置的透镜系统沿视线，这可能会有后果的样品建设从未来的透镜调查。
Given observations of the standard candles and the cosmic chronometers, we apply Padé parameterization to the comoving distance and the Hubble paramter to find how stringent the constraint is set to the curvature parameter by the data. A weak informative prior is introduced in the modeling process to keep the inference away from the singularities. Bayesian evidence for different order of Padé parameterizations is evaluated during the inference to select the most suitable parameterization in light of the data. The data we used prefer a parameterization form of comoving distance as $D_{01}(z)=\f…
A model-independent test of the cosmic curvature parameter $Ω_k$ is very important in cosmology. In order to estimate cosmic curvature from cosmological probes like standard candles, one has to be able to measure the luminosity distance $D_L(z)$, it's derivative with respect to redshift $D'_L(z)$ and independently know the expansion rate $H(z)$ at the same redshift. In this paper, we study how such an idea could be implemented with the future generation of space-based DECi-hertz Interferometer Gravitational-wave Observatory (DECIGO), in combination with cosmic chronometers providing cosmology-…
ΛCDM-Rastall cosmology revisited: constraints from a recent Quasars datasample
本文利用近期类星体样本并联合多种宇宙学数据约束Rastall引力，发现联合结果支持广义相对论，但类星体可通过λ参数区分二者，并暗示晚期加速源于非宇宙学常数暗能量。
Revisiting the cosmic distance duality relation with machine learning reconstruction methods: the combination of HII galaxies and ultra-compact radio quasars
本文利用高斯过程和人工神经网络两种机器学习重构方法，结合HII星系和超致密射电类星体观测数据，评估了宇宙距离对偶关系，发现在重叠红移域内CDDR有效，且高红移下违反参数约束达$10^{-3}$级别。
A Comparative Analysis of the Supernova Legacy Survey Sample with ΛCDM and the $R_{\rm h}=ct$ Universe
到目前为止，Ia型SNe的使用产生了对宇宙膨胀历史的最可靠的测量，这表明$Λ$ CDM为这些事件中观察到的红移-光度分布提供了最好的解释。但是对其他类型源的分析，如宇宙计时器，伽马射线暴和高$z$类星体，与这一结论相冲突，相反，表明$R_{\rm h}=ct$宇宙所暗示的恒定膨胀率更符合数据。使用Ia型超新星作为标准烛光的主要困难是，必须同时优化表征超新星光度的三个或四个讨厌的参数和膨胀模型的参数。因此，在比较竞争模型时，必须独立地减少每个模型的数据。我们利用超新星遗留巡天（SNLS）的252个SN~-事件的样本，对$Λ$ CDM和$R_{\rm h}=ct$宇宙进行了比较，结果表明两个模型都能很好地拟合各自的简化数据。但是，由于$R_{\rm h}=ct$只有一个自由参数（哈勃常数），因此从标准模型选择技术可以看出，它比$Λ$ CDM更受欢迎，后者的最低版本有三个（哈勃常数，标度物质密度和空间曲率常数或暗能量状态方程参数）。我们通过贝叶斯信息准则估计，在成对比较中，$R_{\rm h}=ct$的可能性是$\sim 90\%$，而对于$Λ$ CDM的最小形式，只有$\sim 10\%$，其中暗能量只是一个宇宙学常数。与$R_{\rm h}=ct$相比，具有更精细的暗能量参数化的标准模型版本被认为更不可能。
The detection of the accelerated expansion of the Universe has been one of the major breakthroughs in modern cosmology. Several cosmological probes (CMB, SNe Ia, BAO) have been studied in depth to better understand the nature of the mechanism driving this acceleration, and they are being currently pushed to their limits, obtaining remarkable constraints that allowed us to shape the standard cosmological model. In parallel to that, however, the percent precision achieved has recently revealed apparent tensions between measurements obtained from different methods. These are either indicating som…
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