Studying the stochasticity in astrophysical signals
研究了Kolmogorov-Arnold方法对具有随机和规则性质的天体物理信号的建模效率。该技术已被应用于威尔金森微波各向异性探测器获得的宇宙微波背景图的结构研究。
2011-07-15 astro-ph.CO
Recent developments in astrophysical and cosmological exploitation of microwave surveys
在这篇文章中，我们专注于天体物理学的结果和相关的宇宙学的影响来自最近的微波调查，重点是那些来自普朗克任务。我们批判性地讨论了系统学效应的影响和方法的作用，从天体物理发射和每个不同的天体物理成分从其他分离的宇宙微波背景信号。然后，我们回顾了最先进的扩散发射，河外源，宇宙红外背景，和星系团，解决他们提供的信息，我们的宇宙结构演化的全球视野和一些关键的物理参数，作为中微子质量。最后，我们提出了三种不同类型的基础物理学和宇宙学的科学观点提供了正在进行的和未来的宇宙微波背景项目的分析，在不同的角度尺度致力于各向异性的总强度和偏振和绝对温度。
2013-02-14 astro-ph.CO
Non-Gaussianity from the Cross-correlation of the Astrophysical Gravitational Wave Background and the Cosmic Microwave Background
本研究探究天体物理引力波背景与宇宙微波背景各向异性的交叉关联，该信号可通过引力波偏置反映原初非高斯性，并分析了下一代天基干涉仪探测该信号、约束原初非高斯性的能力。
2024-03-13 astro-ph.CO
Correlating Fourier phase information with real-space higher order statistics
我们首次建立了谐波空间相位信息和高阶统计量之间的启发式相关性。以宇宙微波背景的球面全天图为例，我们证明了在大空间尺度上，当减去给定强度的合适的最佳拟合（Bianchi-）模板图时，已知的相位相关性可以逐渐减小。较弱的相位相关性反过来导致消失的签名的各向异性时，测量的闵可夫斯基泛函和标度指数在实空间中，并将它们与代理地图是免费的相位相关性。这些研究可以通过阐明傅里叶相位相关的意义及其对高阶统计量的影响，为更好地理解复杂空间结构中的非高斯特征开辟一条新的道路。
2013-11-20 astro-ph.CO physics.data-an
Removing systematics-induced 21-cm foreground residuals by cross-correlating filtered data
对中性氢发射的红移21厘米信号的观测是探索宇宙中大尺度结构的一个有希望的途径。然而，宇宙学21厘米信号是具有挑战性的观察，由于天体物理前景，这是几个数量级的亮度。传统的线性前景去除方法可以最佳地去除已知望远镜响应的前景，但是对望远镜系统误差（例如天线增益和延迟误差）敏感，从而在恢复的信号中留下前景污染。另一方面，诸如主成分分析的非线性方法已经成功地用于前景去除，但是它们导致难以表征并且需要仔细分析的信号损失。在本文中，我们提出了一个系统的鲁棒前景去除技术，结合线性和非线性的方法。我们首先使用线性滤波器获得信号和前景估计。在假设信号估计被可参数化的系统效应引起的前景残差污染的情况下，我们通过将初始信号和前景估计互相关来推断系统引起的污染。校正推断的误差，我们能够减去前景污染的线性滤波信号的幅度的望远镜系统的第一顺序。在干涉21厘米调查的模拟中，我们的算法消除了由功率谱中的一到两个数量级的复增益误差引起的前景泄漏。因此，我们的技术简化了现代和下一代21厘米宇宙学实验的望远镜表征的要求。
2022-03-14 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Spectral distortions in the cosmic microwave background polarization
本文计算了在星系际冷电子与宇宙微波背景（CMB）的康普顿相互作用中，由非线性效应引起的CMB偏振的光谱畸变。该信号是$y$型的，并且由再电离时代产生的贡献主导。我们强调，它是不是阴影的热SZ效应，没有等效的偏振。我们分解成$E$ -和$B$ -模式的角度依赖性，我们计算相应的功率谱，无论是准确的，并使用合适的Limber近似，允许一个更简单的数值计算。我们发现$B$模与$E$模具有相同的数量级.两个光谱都相对平坦，峰值在$\ell=280$附近，它们的总振幅与再电离的光学深度直接相关。此外，我们发现这种效应是一个数量级大于非线性动力学的Sunyaev-Zel'dovich效应在星系团。最后，我们讨论了如何提高我们的信号的可探测性，通过交叉相关它与其他数量来源的星系际电子流。
2014-03-21 astro-ph.CO gr-qc
The imprint of the interaction between dark sectors in large scale cosmic microwave background anisotropies
暗能量与暗物质的相互作用是解决宇宙符合问题的一个有希望的模型。我们研究了这种相互作用在大尺度宇宙微波背景（CMB）温度各向异性下的特征。通过对暗能量和暗物质相互作用时的微扰方程的详细分析，我们发现大尺度CMB，特别是后期的积分Sachs-Wolfe效应，是测量暗扇区间耦合的有效工具。我们还讨论了通过互相关CMB图与示踪剂的大尺度结构的耦合检测的可能性。最后，我们使用CMB功率谱数据与其他观测数据一起进行全局拟合来约束耦合。我们发现在$1σ$范围内，暗扇区之间的约束耦合可以解决符合问题。
2009-08-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The asymmetry of dawn: evidence for asymmetric reionization histories from a joint analysis of cosmic microwave background and astrophysical data
本研究联合CMB与天体物理数据，提出含不对称性的氢电离历史扩展模型，发现再电离历史对称假设在4σ水平不被支持，结果将由JWST等更精确数据进一步检验。
2024-05-15 astro-ph.CO
Synergy between CSST and future gravitational-wave detectors: Probing primordial black holes by cross-correlating dark sirens with galaxies
Northeastern University（东北大学）
利用CSST星系巡天与未来引力波探测器网络的互相关，通过引力波成团偏置区分原初黑洞与天体黑洞，发现ET2CE网络可探测占比超40%的PBH，而BDET2CE网络将阈值降至约20%。
2026-10-30 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Confusion noise from astrophysical backgrounds at third-generation gravitational-wave detector networks
本文提出一种从第一性原理表征第三代引力波探测器网络中天体物理混淆噪声的方法，通过重建并减去已分辨源后计算探测器对相关性来评估其对宇宙学背景搜寻的影响，并给出与搜寻无关的上限及实际效应示例。
2024-11-06 astro-ph.CO gr-qc
Probing Primordial Stochastic Gravitational Wave Background with Multi-band Astrophysical Foreground Cleaning
原始随机引力波背景（SGWB）携带着早期宇宙物理学的第一手信息，可能包括暴胀效应、预热效应、宇宙弦效应、电弱对称破缺等。然而，致密双星的天体物理前景可能掩盖了SGWB，给探测和精确测量带来困难。在本文中，我们提出了一种前景清洗方法，利用引力波观测在其他频段。我们应用这种方法来探测与星载引力波探测器，如激光干涉仪空间天线（LISA）的SGWB。我们发现，来自致密双星（黑洞和中子星）的LISA波段天体物理前景的谱密度可以以10- 10级的精度预测，假设第三代GW探测器的10年观测，例如，宇宙探险家虽然这种多波段的方法不适用于二进制白矮星（BWD），通常合并之前，进入地面探测器的频带，我们限制我们的前景清理频率高于$\sim5$兆赫，所有银河系BWD可以单独解决LISA和形状的光谱密度的前景河外BWD可以重建和/或建模具有一定的不确定性。前景清理后，LISA对原始SGWB的灵敏度将大大提高，无论是两个LISA星座，其中SGWB可以通过互相关它们的输出测量或只有一个星座与三个航天器，其中SGWB可以通过对比信号通道和零通道的响应测量。
2020-10-14 astro-ph.CO gr-qc
Cross-correlating radial peculiar velocities and CMB lensing convergence
首次研究径向本动速度与CMB透镜会聚的互相关，推导信号与协方差理论预期，评估探测可行性，发现重建本动速度约束能力更强，未来结合DESI与CMB-S4数据或可探测该信号。
2023-07-24 astro-ph.CO gr-qc
Improved Dark Energy Detection through the Polarization-assisted WMAP-NVSS ISW Correlation
积分萨克斯-沃尔夫（ISW）效应可以通过互相关的宇宙微波背景（CMB）的天空和当地的物质分布的示踪剂来估计。在宇宙时间的晚期，暗能量引起的引力势衰变产生了大角度尺度上的互相关信号。占主导地位的噪声是来自暴胀时期的固有CMB各向异性。在这封信中，我们使用CMB偏振来降低这种固有噪声。利用威尔金森微波各向异性探测器（WMAP）观测的微波天空数据与美国国家天文台（NRAO）VLA巡天（NVSS）编制的射电源表进行交叉相关，研究了噪声抑制的效果。我们发现，误差条减少了约5- 12%，提高了统计能力。
2010-10-04 astro-ph.CO
Synergies between radio, optical and microwave observations at high redshift
我们研究三种有前途的方法之间的协同作用，以衡量$2<z<5$大规模的结构，在未来十年。光学光谱勘测是最成熟的，但在$z>2$变得越来越困难，并且甚至对于光谱勘测也遭受干扰者问题。21 cm信号的强度映射可以以精确的保真度覆盖大体积，但受限于前景清洁的信息损失和缺乏平均信号的知识。宇宙微波背景（CMB）透镜理论上是非常干净的，但最终测量的只是密度的投影变化。我们发现，光和无线电之间的互相关可以显着改善增长率的测量。将这些与宇宙微波背景结合起来，为检测高红移下的修正引力提供了一个有希望的途径，特别是通过独立探测外尔势和牛顿势以及加强系统学的控制。我们发现，互相关阶段{ \sc ii} 21厘米的调查与DESI类星体与一个合理的亮度温度之前可以使测量的增长率$fσ_8$在分3\%和分8\%的水平，在$z = 3, 4$，代表4和8的因素，从DESI类星体单独获得的限制改善。类似地，将21 cm数据与未来LBG测量交叉关联到超过1000平方度的$m_{UV}<24.5$，将使得在$z = 3$处接近1%的$fσ_8$测量和在$z = 4$处接近3%的$fσ_8$测量成为可能，并且将在$z = 5$处的类似约束提高接近3倍至低于10%的精度。结合上述与CMB透镜从第4阶段的调查和LSST数据可以额外约束引力滑移$γ$参数类似的精度在这些红移，使我们能够测试广义相对论的预测在大尺度上。
2019-06-11 astro-ph.CO
Cross-correlating the Thermal Sunyaev-Zel'dovich Effect and the Distribution of Galaxy Clusters
给出了基于晕模型的热Sunyaev-Zel'dovich（SZ）效应与星系团分布之间的互相关的解析计算公式。通过根据它们的红移和质量对星系团进行分组，这种互相关，即所谓的堆叠SZ信号，揭示了星系团周围的平均SZ分布。堆叠的SZ信号是可从弧分分辨率的宇宙微波背景（CMB）实验和重叠的光学调查，这允许检测的SZ信号的质量低于个别集群检测阈值的集群的联合分析。我们推导出测量堆叠SZ信号的误差协方差矩阵，然后预测其检测从正在进行的和即将到来的组合CMB光学调查。我们发现，在很宽的质量和红移范围内，堆叠的SZ信号可以检测到显着的信噪比（总S/N \gsim 10），其值峰值的集群与中间的质量和红移。我们的计算还表明，堆叠方法允许探测集群的SZ配置文件在很宽的范围内的尺度，甚至到投影半径的维里半径一样大，从而提供了一个有前途的方式来研究气体物理在外围的星系团。
2012-01-19 astro-ph.CO
Cosmological Birefringence: an Astrophysical test of Fundamental Physics
我们回顾了用于测试宇宙双折射存在的方法，即在宇宙距离上传播的电磁辐射的线偏振平面的旋转，这可能会出现在一些涉及违反基本物理原理的重要背景下。主要方法用途：（1）射电星系和类星体的射电偏振，（2）射电星系的紫外偏振，（3）宇宙微波背景偏振。我们讨论了迄今为止所取得的主要成果，每种方法的优点和缺点，以及未来的前景。
2010-11-22 astro-ph.CO gr-qc
Mapping dark matter in the gamma-ray sky with galaxy catalogs
交叉关联伽马射线地图与星系在低红移宇宙中的位置大大增加了对暗物质粒子湮灭特征的敏感性。低红移星系是理想的目标，因为湮灭对伽马射线天空中各向异性的最大贡献来自$z\lesssim 0.1$，我们预计来自耀变体等天体物理源的贡献最小。如果暗物质具有正则湮灭截面且质量小于$\sim$ 100 GeV，那么将Fermi-LAT的5年数据与2 MASS巡天的红移星表进行交叉相关，可以探测到来自湮灭的伽马射线。
2014-06-19 astro-ph.CO astro-ph.HE
DEMNUni: cross-correlating the nonlinear ISWRS effect with CMB-lensing and galaxies in the presence of massive neutrinos
提出在有质量中微子存在下ISWRS效应与大尺度结构角相关性的解析建模，经DEMNUni N体模拟验证，发现交叉谱符号反转多极子位置与中微子总质量近乎线性相关，为未来小尺度交叉谱探测奠定基础。
2024-03-04 astro-ph.CO
Cross-correlating Carbon Monoxide Line-intensity Maps with Spectroscopic and Photometric Galaxy Surveys
线强度测绘（LIM或IM）是一个新兴的观测工作领域，具有很强的潜力，以适应更大的努力，探测大尺度结构和小尺度天体物理现象使用多个互补的示踪剂。充分利用这种互补性意味着在进行线强度调查时考虑到星系调查。我们认为，潜在的检测COMAP和盲调查的基础上光度红移（如在COSMOS）或光谱数据（如HETDEX调查莱曼- $α$发射器）之间的互相关信号。我们发现，获得$σ_z/(1+z)\lesssim0.003$的红移和$\gtrsim10^{-4}$源每兆秒差距$^3$光谱红移测定的准确性应该使CO-星系交叉光谱检测的意义至少是CO自动光谱的两倍。未来的目标光谱测量或像HETDEX这样的盲测可能能够满足这两个要求。
2019-01-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
Investigating cross-correlations between cosmic microwave background lensing and 21 cm intensity mapping
本研究利用模拟，以CMB透镜作为大尺度结构示踪物，研究再电离后时期CMB透镜与HI 21厘米强度映射的交叉关联，评估成分分离方法的影响并估算信噪比。
2025-03-26 astro-ph.CO
Multi-messenger tests of gravity with weakly lensed gravitational waves
广义相对论（GR）预测光子和引力波（GW）的一致轨迹。我们提出了一个新的多信使途径（GW-CMB-CMB），以证明这方面的基础物理的交叉相关的GW信号的天体物理起源与来自宇宙微波背景（CMB）的透镜场。这个新窗口将允许对GR的预测进行强有力的测量，具有高信噪比，并将能够使用激光干涉仪空间天线（LISA），爱因斯坦望远镜和宇宙探测器等任务检测到的GW源揭示重力的真实性质。
2020-05-22 astro-ph.CO gr-qc
Cross-correlating the patchy screening and kinetic Sunyaev-Zel'dovich effects as a new probe of reionization
School of Earth and Space Exploration, Arizona State University（亚利桑那州立大学地球与空间探索学院）；Department of Applied Mathematics and Theoretical Astrophysics, University of Cambridge（剑桥大学应用数学与理论天体物理系）；Department of Physics, Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学物理系）；McWilliams Center for Cosmology and Astrophysics, Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学麦克威廉斯宇宙学与天体物理学中心）
本文提出利用CMB巡天将斑块屏蔽效应与kSZ效应交叉相关，以探测再电离时期的电离气体分布特征。
2026-01-05 astro-ph.CO
Constraining Post-Newtonian Parameters with the Cosmic Microwave Background
本文利用宇宙微波背景辐射各向异性观测，约束后牛顿参数α和γ的时间变化，发现其宇宙历史平均值接近广义相对论值，并给出全新引力约束。
2024-12-17 astro-ph.CO gr-qc
Parameter constraints from weak lensing tomography of galaxy shapes and cosmic microwave background fluctuations
最近，它已被证明，互相关CMB透镜和三维宇宙剪切允许大大收紧宇宙学参数的约束。我们调查是否可以在传统的断层扫描设置实现类似的改善。我们目前的Fisher参数预测的欧几里德星系调查结合不同的正在进行的和即将到来的CMB实验。与完全三维分析相比，我们发现只有边际改进。假设普朗克一样的CMB数据，我们表明，包括合并的CMB和宇宙剪切数据的全部协方差提高暗能量的品质因数只有百分之三。中微子质量的总和的边缘化的错误减少在同一水平。对于下一代CMB卫星任务，如棱镜的预测改善的暗能量的优值相当于约25%.Further，我们表明，小的改善相比之下，由增加的偏差在暗能量参数时，星系的内在排列是不正确的占在全协方差矩阵。
2017-07-25 astro-ph.CO
The linear bias of radio galaxies at z~0.3 via cosmic microwave background lensing
我们提出了一个新的测量射电大声活动星系核（RLAGN）的线性偏差在$z\approx0.3$和$L_{\rm 1.4GHz}>10^{23}\,{\rm W\,Hz^{-1}}$选择从最好的和Heckman（2012）的样本，通过互相关的RLAGN面密度与从普朗克的宇宙微波背景的弱透镜场的收敛图。我们在$3σ$的意义上检测交叉功率信号，并使用交叉功率谱的幅度来估计RLAGN的线性偏差，$b=2.5 \pm 0.8$，对应于典型的暗物质晕质量$\log_{10}(M_{\rm h} /h^{-1} M_\odot)=14.0^{+0.3}_{-0.5}$。当去除与光学选择的簇相关的RLAGN时，我们测量到对应于$\log_{10}(M_{\rm h} /h^{-1} M_\odot)=13.7^{+0.4}_{-1.0}$的较低偏差。这些观察结果支持这样的观点，即强大的RLAGN通常存在于丰富的组和集群环境中。
2019-02-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cross-correlating IceCube neutrinos with a large set of galaxy samples around redshift z ~ 1
本文利用 IceCube 十年数据与多个广域星系星表及宇宙红外背景图进行互相关分析，寻找高能中微子与大尺度结构的关系，并构建模型约束中微子源红移分布和成团幅度，展示未来中微子-星系互相关在限制中微子源族群性质方面的潜力。
2024-11-20 astro-ph.CO astro-ph.HE
Cross-correlating radio continuum surveys and CMB lensing: constraining redshift distributions, galaxy bias and cosmology
我们测量了LOFAR两米巡天（LoTSS）首次数据发布中星系过密度的谐波空间自功率谱及其与普朗克合作的宇宙微波背景（CMB）透镜会聚图的互相关。我们报告的互相关的$\sim5σ$检测。我们表明，集群功率谱和CMB透镜互相关的组合，使我们能够把约束的高红移尾部的红移分布，在使用连续宇宙学调查的最大来源的不确定性之一。我们的分析显示，与LoTSS增值目录中包含的光度红移预测相比，我们更倾向于更广泛的红移尾部，正如预期的那样，并且与模拟和光谱数据的预测更兼容。虽然CMB透镜约束红移分布的宽度和尾部的能力也可能是有价值的分析当前和未来的光度弱透镜调查，我们表明，它的性能强烈依赖于星系偏置的红移演化。假设红移分布预测的平方公里阵列设计模拟，我们用我们的测量放置约束的线性偏差的射电星系和物质不均匀性$σ_8$的振幅，发现$σ_8=0.69^{+0.14}_{-0.21}$假设星系的偏差尺度与线性增长因子的倒数，和$σ_8=0.79^{+0.17}_{-0.32}$假设一个恒定的偏差。
2020-09-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Analyzing the cosmic variance limit of remote dipole measurements of the cosmic microwave background using the large-scale kinetic Sunyaev Zel'dovich effect
由于宇宙的变化，我们不能从原始宇宙微波背景（CMB）中了解更多关于大尺度不均匀性的信息。大尺度上的更多信息对于解决CMB中的大角度尺度异常是必不可少的。在这里，我们考虑交叉相关的大规模动力学Sunyaev Zel'dovich（kSZ）的影响和探针的大尺度结构，一种技术称为kSZ层析成像。互相关的统计各向异性分量编码CMB偶极子，如整个可观测宇宙中的自由电子所见，提供有关长波长不均匀性的信息。我们计算大角度尺度的功率不对称性，构造适当的传递函数，并估计宇宙方差限制的信号噪声的各种红移仓配置。在大范围的功率多极子和仓数上，信噪比是显著的。我们提出了一个简单的模式计数参数表明，kSZ断层扫描可以用来估计更多的模式比主CMB可比的规模。一项基本预测表明，第一次探测可以通过下一代宇宙微波背景实验和星系巡天进行。本文激发了一个更系统的调查如何接近宇宙方差极限，它将有可能得到与未来的观测。
2017-02-22 astro-ph.CO
Cosmological and Astrophysical Implications of the Sunyaev-Zel'dovich Effect
Sunyaev-Zel'dovich效应为宇宙学和宇宙结构形成提供了有用的探索。近年来，它的测量在质量和数量上都有了迅速的进步。在这篇综述中，我们概述了宇宙学和天体物理学的影响，最近和不久的将来的观测效果。它们包括测量宇宙微波背景辐射温度的演化、距离-红移关系到高红移、星系团的计数和功率谱、团内等离子体的分布和动力学以及宇宙的大尺度运动。
2014-04-03 astro-ph.CO
Degree of randomness: numerical experiments for astrophysical signals
天体物理学和宇宙学信号，如观测到的宇宙微波背景辐射，通常包含不同成分的贡献，它们的统计特性可以用来区分彼此。最初由Kolmogorov开发的一种方法用于研究不同程度随机性的天体物理信号。基于Kolmogorov分布的普适性并使用随机分量与规则分量之比的单一缩放的数值执行实验，揭示了所生成信号的行为中的基本特征，也就是该比率的临界值，从而使得该技术能够应用于各种观测数据集
2011-05-23 astro-ph.CO
Lenses in the forest: cross-correlation of the Lyman-alpha flux with CMB lensing
我们提出了一个新的观测：类星体（QSO）光谱中的莱曼α通量波动和宇宙微波背景（CMB）的收敛之间的互相关测量沿同一视线的理论估计。作为评估其可检测性的第一步，我们使用线性理论估计信噪比。虽然信号噪声是小的一个单一的视线和峰值在稍小的红移比那些探测的莱曼-α森林，我们估计总的信号噪声为9的互相关类星体光谱的SDSS-III与普朗克和20的互相关与未来的偏振为基础的CMB实验。这种效应的检测将是中性氢物质互相关的直接测量，并可以提供重要的信息，在红移范围内的大尺度结构的增长，这仍然是很差的探测观测。
2009-08-19 astro-ph.CO
Cosmological impact of microwave background temperature measurements
宇宙微波背景温度是天体物理学观测的基石。它的当前值受到严格的限制，但它的红移依赖性，现在可以确定，直到红移$z\sim6.34$，也是一个重要的探索基本宇宙学。我们表明，它的约束力是现在可比的其他背景宇宙学探测，包括Ia型超新星和哈勃参数测量。我们用三个模型来说明这一点，每个模型都基于不同的概念范式，旨在解释宇宙最近的加速。我们发现，对于参数扩展的$Λ$ CDM的温度和宇宙学数据的组合显着提高了对模型参数的约束，而对于替代模型没有$Λ$ CDM限制，这种数据组合排除了它们。
2022-11-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Measuring Parity Violation in the Stochastic Gravitational Wave Background with the LISA-Taiji network
宇称破缺是区分引力波的宇宙学背景和天体物理背景的重要观测量。平面单GW干涉仪，无论是在地面上还是在空间中，都不能测量各向同性随机引力波背景（SGWB）的净圆偏振。在本文中，我们探讨了通过互相关两个计划在2034年左右发射的天基探测器：LISA和太极来探测各向同性SGWB的圆偏振的可能性。我们计算这样的网络的手征的响应，我们进行Fisher预测分析的$I$和$V$斯托克斯参数的SGWB。我们发现，一个明确的测量手性可以要求最大的手性信号与$h^2 \, Ω_{\rm GW} \simeq 10^{-12}$。
2021-04-01 astro-ph.CO gr-qc
Shadows of Giants: Constraints on Stupendously Large Black Holes from Negative Sources against the Cosmic Microwave Background
Breakthrough Listen, Department of Physics, Denys Wilkinson Building, Keble Road, Oxford OX1 3RH, UK（突破聆听计划，牛津大学物理系）
本文通过分析超大黑洞对宇宙微波背景的阴影，提出了一种有效约束其数量的方法，指出质量超过10^17太阳质量的黑洞在最后散射面内被排除，且暗示质量在10^15至10^18太阳质量范围内的黑洞密度上限为10^-5。
2026-05-05 astro-ph.CO gr-qc
Testing the Dark Matter Annihilation Model for the WMAP Haze
分析发现，在WMAP的天空图中，银河系中心周围有一层异常微波发射的“薄雾”。最近一项使用费米数据的研究在伽马射线中发现了类似的薄雾。有几项研究将这些烟雾模拟为暗物质湮灭的轻子副产品辐射，并且可以说没有令人信服的天体物理替代方案。我们讨论了天体物理学宇宙射线源的特性，这些特性可能解释这种微波和伽马射线发射。最有希望的天体物理方案涉及聚集在一起的宇宙射线源，其中许多落在银河系中心的~1 kpc范围内。例如，我们表明，几百银河系中心超新星在过去的一百万年加上扩散硬化的电子光谱可能是一致的，目前的限制，这种排放。或者，它可能是由于大约100万年前发生的可能与人马座A* 有关的活动爆发，产生了大于10^51尔格的宇宙射线电子。不同的模型预测微波和伽马射线光谱的光谱指数的不同趋势，作为银河系中心的角度的函数，应该是强大的宇宙射线传播的不确定性。特别是，如果薄雾是从暗物质湮灭，它应该有一个非常硬的微波和伽马射线光谱的光谱形状不改变显着的角度，我们认为这将是很难实现与任何天体物理机制。普朗克和费米卫星的观测可以利用这些特征区分可行的霾模型。
2011-03-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Cosmic Microwave and Infrared Backgrounds cross-correlation for ISW detection
利用积分的Sachs-Wolfe效应研究了宇宙红外和微波背景（CIB和CMB）各向异性之间的互相关。我们首先用线性偏置功率谱描述CIB的各向异性，然后推导出不同仪器和频率下CMB-CIB互相关的理论角功率谱。我们讨论的ISW信号的可检测性，通过执行一个信号噪声（SNR）分析与我们的预测光谱。在理想情况下，根据频率，获得的显著性范围为6σ至7σ;在考虑包括天体物理污染物在内的噪声存在的实际情况下，结果范围为2-5σ，这在很大程度上取决于对噪声项的主要贡献。
2012-05-11 astro-ph.CO
Integral representation of the cosmic microwave background spectrum
我们用一个非热辐射的积分表示来描述宇宙微波背景（CMB）的频谱。上限由瑞利-金斯定律给出，温度$T_{RJ}$可由21 cm光子的吸收信号确定，其中$T_{RJ}$表示RJ尾部光子的平衡温度。如果是$T_{RJ}>T_{CMB}$，那么下限允许我们得出这样的结论：除了大爆炸的残余物之外，还需要光子来解释现在的宇宙微波背景。这些约束是在研究新物理粒子或场所带来的CMB扭曲时，对其他宇宙学或天体物理学约束的补充。
2019-03-08 astro-ph.CO
Cross-Correlating the Universe: The Gravitational Wave Background and Large-Scale Structure
Università degli Studi di Padova（帕多瓦大学）；INFN, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）；INAF - Osservatorio Astronomico di Padova（意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台）；University of Connecticut（康涅狄格大学）；Yale University（耶鲁大学）
研究通过将大尺度结构示踪剂与引力波背景空间各向异性交叉关联，探索其关系。聚焦超大质量黑洞双星，构建相关地图。发现当前灵敏度下少数源主导各向异性，大量未解析源能追踪LSS，交叉关联可提取印记，还预测了其在未来实验中的可区分性。
2026-07-15 astro-ph.CO
Current and future cosmological impact of microwave background temperature measurements
本文扩展微波背景温度红移关系的约束研究，分析挠率模型和动力学暗能量模型，并评估下一代设施对标准宇宙学扩展模型的正交参数约束价值。
2024-04-07 astro-ph.CO
Snowmass2021 Cosmic Frontier White Paper: Probing dark matter with small-scale astrophysical observations
目前对暗物质的理解主要来自于对宇宙中总物质含量的测量，来自于引力物质在非常大尺度上的分布，以及来自于次星系尺度上的旋转曲线和速度色散。然而，小尺度结构很可能是解开宇宙中仍然神秘的85%物质的粒子物理学的关键。利用下一代引力波探测器和先进的天体测量仪器提供的大量高精度测量数据，将有可能对新粒子和暗物质进行新型小尺度天体物理探测。宇宙微波背景和大尺度结构调查将提供互补的限制暗物质模型与独特的小尺度签名。我们列出了小尺度结构和致密物体作为暗物质探测器的研究，并总结了实现目标的要求。
2022-07-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Ultra-low frequency gravitational waves from cosmological and astrophysical processes
超低频引力波（${\lesssim 100\,\mathrm{nHz}}$）是理解低红移质量$\sim 10^{6}-10^{9}\,M_\odot$天体物理黑洞双星组装和演化的关键。这些GWs也提供了一个独特的窗口到各种各样的宇宙学过程。脉冲星定时阵列（PTA）开始在$\sim 1-100\,\mathrm{nHz}$测量这种随机信号，预计几个阵列的数据组合将在未来几年内确认检测。产生$\mathrm{nHz}$频率的引力辐射的主要物理过程仍然不确定。PTA观测目前无法区分一个二进制BH天体物理前景的宇宙学背景下，由于说，一阶相变的温度$\sim 1-100\,\mathrm{MeV}$在一个弱相互作用的黑暗部门。这封信探讨了在何种程度上纳入集成边界的超低频GW频谱的任何组合的宇宙微波背景，大爆炸核合成或天体测量观测可以帮助打破这种简并。
2021-10-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Anisotropies in the astrophysical gravitational-wave background: Predictions for the detection of compact binaries by LIGO and Virgo
我们开发了一个详细的各向异性模型的天体物理引力波背景，包括两个恒星质量的黑洞，两个中子星，或每一个，预计将是最强的贡献在LIGO-Virgo频段的二进制合并。角谱的各向异性，量化的$C_\ell$组件，计算使用两种互补的方法：（i）一个简单的，封闭形式的解析表达式，和（ii）一个详细的数值研究，使用一个全天空模拟光锥星系目录的千年模拟。这两种方法在大角度尺度上非常一致，在较小尺度上相差一个阶数。这些各向异性的幅度要比宇宙微波背景的温度大得多，这证实了对这些各向异性进行建模是很重要的，并表明这是未来理论和观测工作的一个有希望的途径。
2018-09-10 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Furax: A Modular JAX Framework for Linear Operators in Astrophysical and Cosmological Data Analysis
Jodrell Bank Centre for Astrophysics, The University of Manchester（曼彻斯特大学天体物理学中心）；Université Paris Cité, CNRS, Astroparticule et Cosmologie（巴黎西岱大学、法国国家科学研究中心、粒子与宇宙学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Ferrara（意大利国家核物理研究所，费拉拉分部）
Furax基于JAX构建，提供通用和领域特定的线性算子，用于天体物理和宇宙学数据建模与逆问题求解，支持模块化扩展。
2026-03-20 astro-ph.CO astro-ph.IM
Simulation of the analysis of interferometric microwave background polarization data
我们提出的结果，从一个端到端的模拟管道干涉观测的宇宙微波背景偏振。我们使用最大似然和吉布斯抽样技术来估计功率谱。此外，我们使用吉布斯采样的图像重建从干涉的Vibrium。结果指示了各种系统误差（例如，指向误差、增益误差、波束形状误差、交叉偏振）必须被控制，以便成功地检测和表征原始B模式以及其他科学目标。此外，我们表明，吉布斯采样是一种有效的方法，在其他天体物理背景下的干涉数据的图像重建。
2014-07-11 astro-ph.CO astro-ph.IM
Status of neutrino properties and future prospects - Cosmological and astrophysical constraints
宇宙学观测是对中微子性质，特别是其质量的有力探测。本文首先讨论了中微子在背景和微扰水平上对宇宙学演化的影响，并描述了中微子对宇宙学观测量如宇宙微波背景和大尺度物质分布的影响。然后，我们提出了最先进的关于中微子质量的约束，从这些可观测的，也审查了未来的实验前景。我们还简要地讨论了从宇宙学确定中微子等级的前景，与实验室实验的互补性，以及中微子性质超出其质量的限制。
2017-12-19 astro-ph.CO hep-ph
Cosmic backgrounds from the radio to the far-infrared: recent results and perspectives from cosmological and astrophysical surveys
在各种波段，特别是从无线电到远红外波段进行的宇宙学和天体物理学调查提供了关于宇宙性质及其结构形成和演变的独特视角。在序言中的所谓的紧张的问题，这发生在不同类型的数据被用来确定宇宙学参数，我们讨论了快速射电暴在宇宙学中的作用，特别是失踪的重子问题，并从中性氢的21厘米红移线的分析的角度。然后，我们描述了普朗克遗产档案，其丰富的科学信息和未来的发展，以及从更高分辨率的观测，特别是对热Sunyaev-Zel'dovich效应的分析预期有前途的前景。接下来介绍普朗克任务的三个宇宙学结果：康普顿化涨落图的含义，互相关宇宙微波背景各向异性和康普顿化涨落图的偶极分析，以及对原始张量-标量扰动比的约束。最后，我们讨论了宇宙学的一些未来前景和替代方案，如宇宙微波背景极化对洛伦兹不变性破坏的研究，引入新的引力自由度来解决暗物质问题，以及利用高红移亚毫米星系的放大率偏差来约束宇宙学参数。
2022-02-10 astro-ph.CO
Cosmic Sculpture: A new way to visualise the Cosmic Microwave Background
3D打印提供了一种有吸引力的替代物理数据集的视觉表示，如天文图像，可用于研究，推广或教学目的，特别是与视力残疾人相关。我们在这里报告使用3D打印技术来制作普朗克任务制作的全天空宇宙微波背景（CMB）强度各向异性图的表示。成功的这项工作中代表的CMB的主要功能进行了讨论，是这种方法代表其他天体物理数据集的潜力。3D打印这样的数据集是对教学和推广工作中使用的通常2D投影的高度补充，也可以成为本科项目的基础。用于生成本文讨论的模型的CAD文件是可用的。
2016-10-03 astro-ph.CO astro-ph.IM
Imprints of the post recombination dissipation of helical magnetic field on the Cosmic Microwave Background Radiation
天体物理磁场衰减主要通过两个过程，即双极扩散和湍流。通过上述过程对宇宙微波背景（CMB）辐射的影响，文献中较早地导出了对非螺旋磁场强度和谱指数的约束。在不同的成磁模型中，磁场也会产生螺旋分量，这可以解释较大的相干长度磁场。在这项研究中，我们专注于研究后复合衰减的最大螺旋磁场通过双极扩散和衰减的磁湍流的影响和这种衰减对CMB的影响。我们发现，螺旋磁场导致重子温度和电离分数的演变的变化，这反过来又导致修改的CMB温度和极化各向异性。这些修改是不同的，由于非螺旋磁场的变化依赖于强度和频谱指数的磁场功率谱。
2020-10-17 astro-ph.CO
The Cosmic Microwave Background -- Secondary Anisotropies
本文综述宇宙微波背景次级各向异性的物理机制、观测现状及其在精密宇宙学中的潜力，强调其作为基础物理和天体物理探针的作用。
2025-01-23 astro-ph.CO
Cosmic microwave background and inflation in multi-fractional spacetimes
我们使用FIRAS和普朗克2015年的数据，将观测边界的暴胀场景在多分数时空与$q$ -衍生物。虽然在几何时间坐标中的幂律展开受到张量-标量比的通常约束，但黑体和标量谱的模型无关最佳拟合产生理论的多重分形测度的自由参数的上限。当描述分形时空几何的测量是非振荡的时，CMB黑体谱的信息对理论的约束独立于但弱于从标准模型、天体物理学引力波和伽马射线暴（GRB）获得的约束。当日志振荡和测量描述了一个离散的分形时空在微观尺度上，我们得到的第一个观测约束的振幅，这样的振荡，并发现，在一般情况下，强约束的多尺度几何和空间的维数。这些结果完成了理论参数空间的扫描和约简。黑体边界也得到了加权导数的理论。
2016-08-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Astrophysical Searches and Constraints on Ultralight Bosonic Dark Matter
从暗物质确实存在并渗透整个宇宙的证据开始，可以估计其性质的各种界限。从宇宙微波背景和大尺度结构出发，总结了超轻玻色暗物质（UBDM）质量和宇宙密度的边界。考虑到星系形成和演化以及黑洞超辐射现象，这些边界被推广到更大的质量。然后，我们讨论了不同类别的UBDM紧凑对象，包括孤子/轴子星和miniclusters的形成。接下来，我们考虑天体物理约束的耦合UBDM的标准模型粒子，从恒星冷却（生产的UBDM）和间接搜索（衰变或转换的UBDM）。在整个过程中，有简短的讨论“提示和机会”在寻找UBDM在每个领域。
2021-06-16 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Cosmic Polarization Rotation: an Astrophysical Test of Fundamental Physics
对基本物理原理的可能违反，例如所有引力的度规理论（包括广义相对论）所基于的爱因斯坦等效原理，将导致在宇宙学距离上传播的线偏振辐射的偏振面的旋转，即所谓的宇宙偏振旋转（CPR）。我们在这里回顾迄今为止进行的天体物理学测试，以检查CPR是否存在。这些都是利用射电星系的射电和紫外偏振以及宇宙微波背景的偏振（E模式和B模式）。到目前为止，这些测试都是负面的，导致任何CPR角度的上限为一度，从而增加了我们对这些物理原理的信心，包括GR。我们还讨论了未来的前景，在检测CPR或改善对它的限制。
2016-07-26 astro-ph.CO
Forecasting ground-based sensitivity to the Rayleigh scattering of the CMB in the presence of astrophysical foregrounds
在复合过程中产生的中性氢的宇宙微波背景（CMB）光子的瑞利散射有效地产生了一个额外的散射表面，复合后编码新的宇宙学信息，包括宇宙的膨胀和电离历史。首次探测到瑞利散射是下一代CMB实验的一个诱人目标。我们已经开发了一个瑞利散射预测管道，包括仪器效应、大气噪声和天体物理前景（例如，银河尘埃，宇宙红外背景，或CIB，和热Sunyaev-Zel'dovich效应）。我们预测了瑞利散射探测对即将到来的几个地基实验的意义，包括SPT-3G+，西蒙斯天文台，CCAT-prime和CMB-S4，并研究了大气和天体物理前景的限制以及潜在的缓解策略。当结合普朗克数据，我们估计，地面实验将检测到瑞利散射的显着性之间的1.6和3.7，主要是由大气噪声和CIB的限制。
2022-05-12 astro-ph.CO astro-ph.IM
The Cross-correlation of KSZ Effect and 21 cm Intensity Mapping with Tidal Reconstruction
讨论了利用21.cm强度图（IM）关联宇宙微波背景（CMB）温度涨落和密度涨落来研究具有运动学Sunyaev-Zel'dovich（kSZ）效应的扩散重子分布的可能性.互相关算法面临的最大挑战是由于前景和干涉仪的零间距问题导致的IM中大尺度信息的丢失。我们应用潮汐重建算法来恢复丢失的大规模模式，这增加了三个以上的因素的相关性。在预测的前景水平下，我们期望使用CHIME和普朗克对$0.8\lesssim z\lesssim2.5$的kSZ信号进行$\sim20\,σ$检测，并且使用HIRAX和普朗克对$\sim40\, σ$进行检测。随着空间分辨率更高的下一代设施的出现，其重要性将大大增加。
2018-11-12 astro-ph.CO
