Massive Neutrinos and Magnetic Fields in the Early Universe
原始磁场和大质量中微子可以在CMB温度和极化中留下有趣的信号。我们对辐射主导的宇宙中的一般微扰进行了系统的分析,考虑了任何原始磁场,并包括中微子质量的领先阶效应。我们证明了大质量中微子从性质上改变了由磁场引起的大尺度扰动,但这种影响比以前声称的要小得多。我们计算的CMB功率谱来源于不均匀的原始磁场,从中微子去耦之前和之后,包括标量,矢量和张量模式,并始终模拟密度和各向异性应力源之间的相关性。在附录中,我们提出了一般的级数解的可能规则的原始扰动。
2010-02-10 astro-ph.CO
Sensitivity tests of cosmic velocity fields to massive neutrinos
我们调查大质量中微子对宇宙速度场的影响,采用高分辨率的宇宙学$N$体模拟提供的信息优化的CUBE代码,宇宙中微子的演变使用无碰撞流体力学和它们的扰动可以准确地解决。在这项研究中,我们的重点是,第一次,在各种宇宙速度场的速度大小,发散,涡度和色散分量的中微子诱导的抑制效应的分析。通过改变中微子质量和$M_ν$从0 - 0.4 eV,模拟表明,涡的功率谱-完全来源于非线性结构的形成,这是受大质量中微子显着-是非常敏感的质量和,这可能提供新的签名在检测大质量中微子.此外,利用卡方统计量,我们定量地测试了密度和速度功率谱对中微子质量和的敏感性。事实上,我们发现,涡度谱具有最高的灵敏度,和零假设的无质量中微子是不相容的涡度和发散谱从$M_ν=0.1$ eV在高的意义($p$ -值$= 0.03$和$0.07$,分别)。这些结果清楚地表明,在确定中微子质量和质量等级时,特殊的速度场测量,特别是涡度和发散分量的测量是重要的。
2022-03-05 astro-ph.CO
DEMNUni: The imprint of massive neutrinos on the cross-correlation between cosmic voids and CMB lensing
本研究利用 DEMNUni 模拟分析大质量中微子对光度巡天空洞性质及其与 CMB 透镜交叉关联的影响,并提出区分中微子质量的新观测量。
2023-03-17 astro-ph.CO
DEMNUni: disentangling dark energy from massive neutrinos with the void size function
本研究基于DEMNUni模拟,发现空洞尺寸函数对暗能量和中微子质量具有可分离的敏感性,可用于区分不同宇宙学参数组合,为未来巡天打破参数简并提供有力工具。
2023-12-22 astro-ph.CO
Suitable Initial Conditions for Newtonian Simulations with Massive Neutrinos
宇宙学N体模拟的初始条件通常通过将从爱因斯坦-玻尔兹曼求解器获得的当前线性功率谱重新标度到采用标度无关物质生长函数的初始时间来计算。对于基线Lambda-CDM模型,这已经被证明是一致的广义相对论(GR),即使在相对论的物种,如光子的存在。我们表明,这种方法是不可行的宇宙学与大质量中微子,并提出了一种替代方法采用牛顿运动规范框架。
2018-10-29 astro-ph.CO
DEMNUni: Massive neutrinos and the bispectrum of large scale structures
大质量中微子对大尺度结构的主要影响在于,在自由流尺度以下的所有尺度上,物质扰动都被抑制了百分之几。这种效应是特别重要的,因为它允许约束的价值总和中微子质量的测量星系功率谱。在这项工作中,我们提出了第一次测量的下一个高阶关联函数,双谱,从N体模拟,包括大量的中微子作为粒子。这是表征物质和暗物质晕分布的非高斯特性的最简单的统计。首先,我们研究了由于大质量中微子对物质双谱的抑制,将我们的测量结果与最简单的微扰理论预测进行比较,发现微扰理论中中微子贡献的近似为二次阶,以提供一个很好的拟合模拟中的测量结果。另一方面,正如预期的那样,中微子微扰的线性近似将导致大尺度下总物质双谱的O($f_ν$)误差。然后,我们试图扩展以前的结果的普遍性的线性晕偏置中微子宇宙学,非线性和非本地的校正发现一致的结果与功率谱分析。
2017-12-12 astro-ph.CO
An efficient implementation of massive neutrinos in non-linear structure formation simulations
大质量中微子构成了暗物质的一小部分,但由于它们的热速度很大,在小尺度上聚集的数量明显少于冷暗物质(CDM)。为了正确分析当前和即将到来的高精度大尺度结构数据,并限制中微子质量,需要对它们在结构形成的非线性状态下的影响进行精确的理论建模。利用大质量中微子在后期仍保持线性聚集的事实,本文讨论了在非线性CDM背景下中微子超密度的线性增长。通过N体计算得到的CDM组件的演变。光滑的中微子分量从该背景通过求解相对于中微子过密度线性化的玻尔兹曼方程来评估。CDM和中微子在时间上同时演化,一致地解释了它们之间的相互引力影响。这种方法避免了基于粒子的中微子模拟所固有的散粒噪声问题,并且与标准傅立叶空间方法相比,适当地考虑了中微子演化的非线性势阱。在质量最大的晚时星系团中,逃逸速度大于中微子的热速度,中微子可以非线性地聚集在一起,导致该方法正式失效。结果表明,这并不影响总物质的功率谱,这可以非常准确地计算到目前为止的所有相关尺度。
2012-11-19 astro-ph.CO
Massive Neutrinos Promote the Size Growth of Early-Type Galaxies
利用强半解析公式,通过追踪星系祖先的合并历史,研究了大质量中微子对早型星系(ETG)大小($R_{e}$)和恒星质量($M_{\star}$)演化的影响.我们发现,作为大质量中微子的存在起着提高每个晕的平均合并率的作用,高$z$祖先的后代星系具有固定的质量演化更迅速的尺寸为$Λ$ MDM($Λ$ CDM +大质量中微子)模型比$Λ$ CDM的情况。当中微子质量分数为$f_ν=0.05$时,祖先星系$R_{e}[M_{\star}/(10^{11}M_{\odot})]^{-0.57}\propto (1+z)^{-β}$的质量标准化尺寸演化随$β\sim 1.5$的幂律指数变化很陡;当中微子质量分数为$f_ν=0$时,随$β\sim 1$的幂律指数变化很陡。如果适当考虑大质量中微子的存在和作用,可以解释高$z$ ETG相对于具有相似恒星质量的局域椭圆星系的异常致密性.
2013-04-16 astro-ph.CO
Effects of Massive Neutrinos and Dynamical Dark Energy on the Cluster Mass Function
大质量中微子的存在会影响宇宙中大尺度结构的生长,在大质量暗物质主导的晕的丰度和性质上留下潜在的可观测印记。宇宙学巡天探测到大量以丰富的团和簇形式存在的这些晕,利用这些信息作为约束暗能量属性的输入。我们使用一套N体模拟,包括大质量中微子的影响,以及动态暗能量的质量函数的性质进行研究。在我们以前的工作中,我们遵循的方法有效的中微子质量低,假设中微子过密度太小,作为一个重要的非线性源项的重力。我们研究如何以及一个通用的形式的晕质量函数描述我们的数值结果,发现使用适当的线性功率谱内的形式主义产生了很好的匹配的模拟结果,正确占(中微子质量依赖)抑制的质量函数。
2019-01-30 astro-ph.CO
Cosmological Simulations with Massive Neutrinos: Efficiency and Accuracy
本文提出一种高效的半线性中微子质量响应N体方法,并集成于并行模拟代码CUBE 2.0中,通过系列模拟精确量化中微子质量对非线性功率谱和晕统计的影响。
2025-07-07 astro-ph.CO
Massive Neutrinos Leave Fingerprints on Cosmic Voids
void统计信息是否包含跟踪程序两点关联函数以外的信息?是的,我会的当我们改变中微子质量的总和时,我们发现空统计包含了仅使用示踪剂2点统计时所缺少的信息。大质量中微子对宇宙空洞的影响是独一无二的。我们探讨了它们的影响,使用DEMNUNI和MassiveNuS模拟的空洞聚类。对于空洞,中微子效应取决于观察到的空洞示踪剂。随着中微子质量的增加,冷暗物质粒子追踪到的小空洞数量增加,大空洞数量减少。令人惊讶的是,当大量的,高度偏见,晕被用作示踪剂,我们发现相反的效果。空洞聚集的尺度,以及空洞的相关性,对中微子质量和示踪剂的总和同样敏感。这种比例相关的趋势不是由于模拟体积或晕圈密度。这些签名在空隙丰度和聚类中的相互作用留下了一个独特的指纹,可以通过观测检测到,并可能有助于打破不同宇宙学参数之间的简并。这篇论文为在未来的调查中利用宇宙空洞来限制中微子的质量铺平了道路。
2019-07-10 astro-ph.CO
The effects of massive neutrinos on the linear point of the correlation function
线性点(LP),定义为两点聚集关联函数(TPCF)的谷和峰之间的中点,已被证明是宇宙学的一个很好的标准标尺。事实上,它几乎与红移无关,对非线性、标度相关的晕偏和红移空间畸变敏感性很弱。到目前为止,这些发现都是假设中微子是无质量的,在本文中,我们将分析扩展到中微子宇宙学。特别是,我们研究的规模依赖的增长引起的中微子影响LP的位置,如果它是可能的,以检测中微子的质量使用的LP相比,无质量的中微子的情况下的移位。为了我们的目的,我们采用了两套国家的最先进的$N$体模拟与大量的中微子。对于他们中的每一个,我们测量冷暗物质(CDM)和晕的TPCF,并估计LP,适合TPCF与模型无关的参数拟合的范围内的尺度的重子声学振荡(BAO)。总的来说,我们发现,LP保留其功能作为一个标准的统治者,即使中微子是大规模的。因此,用LP测量的宇宙距离可以用来限制中微子质量。
2021-01-04 astro-ph.CO
Effect of Massive Neutrinos on the Position of Cold Dark Matter Halo: Revealed via Delaunay Triangulation Void
通过对冷暗物质(CDM)和中微子粒子共同演化的宇宙学$N$ -体模拟,我们发现了大质量中微子对CDM晕空间分布的局域效应,反映在Delaunay三角网(DT)空洞的性质上。较小的空洞通常位于中微子丰度较高的区域,因此它们周围的晕受到更强的中微子自由流的影响。这使得空洞更大(周围的光晕被冲到空洞中心之外)。相反,较大的空洞通常位于中微子丰度较低的区域,因此它们周围的晕较少受到中微子自由流的影响,使空洞变小(周围的晕被挤压向空洞中心)。晕的空间分布的这一特征变化抑制了2点关联函数的规模$\sim$ 1兆秒差距$/h$晕和显着倾斜的DT空隙,作为可测量的中微子效应在当前或未来的星系调查的数函数。
2017-11-04 astro-ph.CO
The impact of massive neutrinos on halo assembly bias
使用公开的Quijote模拟,我们提出了第一次测量的组装偏差的暗物质晕在N体模拟,其中包括大量的中微子。我们重点研究了线性偏置$b_1$对三种晕性质的依赖关系:1)浓度$c$,2)自旋$λ$,3)椭圆率$s$。虽然这些模拟涵盖了很大的体积,优于任何未来的调查,我们没有检测到中微子的关系$b_1(c)$,$b_1(λ)$和$b_1(s)$在固定的晕质量的任何影响。我们进一步研究了晕的性质和环境对中微子的依赖性,发现这些量受到中微子质量的影响与组装偏差处于同一水平。我们发现中微子对自旋和形状的影响在很大程度上可以归因于中微子模拟中冷暗物质$σ_8$的变化,而不是浓度的情况。
2021-03-22 astro-ph.CO
Effect of Massive Neutrino on Large Scale Structures
用不同的参数组合计算的Jeans质量显示出有趣的变化,峰值的位置从x = m/T = 0.5显著移动到5.5。标准差为2.217。特别地,利用调和均方速度,将Jeans峰质量移动到x = m/T ~ 2,这明显小于先前报道的值4.2。不同尺度的中微子结构,包括维里化的时刻也进行了比较。
2011-12-30 astro-ph.CO
MGCAMB with massive neutrinos and dynamical dark energy
我们提出了一个重大升级的MGCAMB,一个补丁的爱因斯坦-玻尔兹曼求解CAMB用于宇宙学数据集的广义相对论的唯象测试。这个新版本与最新的CosmoMC代码兼容,并包括大质量中微子和动态暗能量的一致实现。代码已经过重组,使其更容易修改,以适应特定用户的自定义需求。为了说明代码的能力,我们提出了联合约束的修改后的增长,大质量中微子和暗能量状态方程的最新宇宙学观测,包括最近的星系计数和弱透镜测量从暗能量调查,并找到了良好的一致性与ΛCDM模型。
2019-01-18 astro-ph.CO
On the (non-)degeneracy of massive neutrinos and elastic interactions in the dark sector
本研究针对暗物质领域弹性相互作用宇宙学模型中,该相互作用与有质量中微子是否存在简并性的问题展开调查,发现二者效应无强相关性,为缓解$σ_8$张力的相关模型研究提供了参考。
2024-03-05 astro-ph.CO
Describing massive neutrinos in cosmology as a collection of independent flows
本文提出了一种新的分析方法,可以在宇宙大尺度结构的非线性描述中考虑大质量中微子。不同于标准的方法,其中中微子被描述为一个独特的热流体,它表明,整个中微子流体可以等效地分解成一个独立的流的集合。从基本守恒方程或从相空间分布函数的演化方程出发,我们推导出两个非线性运动方程,每个这些流满足。这些流体方程描述了宏观场的演化。我们详细解释了我们定义的流的集合和标准的大质量中微子流体之间的连接。然后,在绝热初始条件的特定情况下,我们明确检查,在线性顺序,这个新的方程组的分辨率再现的标准方法的基础上的碰撞玻尔兹曼层次结构中获得的结果。此外,本文提出的方法可以显示每个中微子流如何根据初始速度进入冷暗物质流。它为在大尺度结构生长的框架内完全非线性处理中微子的动力学演化开辟了道路。
2013-11-21 astro-ph.CO
Clustering and redshift-space distortions in modified gravity models with massive neutrinos
修正的引力和大质量中微子宇宙学是最近探索的两个最有趣的场景,以解释可能的观测偏离和谐$Λ$ -冷暗物质($Λ$ CDM)模型。在这种情况下,我们研究了宇宙的大尺度结构,利用\dustp模拟,同时实施,$f(R)$引力和大质量中微子的影响。为了研究打破这两种效应之间简并性的可能性,我们分析了不同红移下暗物质晕成簇的红移空间畸变。具体地说,我们着重研究了实空间和红移空间中两点关联函数的四极矩和四极矩。相对于$Λ$ CDM模型的偏差已被量化的线性增长率参数。我们发现,红移空间扭曲提供了一个强大的探针,以区分$Λ$ CDM和修改后的重力模型,特别是在高红移($z \gtrsim 1$),即使在大质量中微子的存在下。
2019-07-12 astro-ph.CO
Large-Scale Structure Formation with Massive Neutrinos and Dynamical Dark Energy
在接下来的十年里,对宇宙大尺度结构的宇宙学测量将对动力学暗能量和大质量中微子的综合效应敏感。物质功率谱是这些信息的关键储存库。我们扩展了高阶微扰方法计算的功率谱,调查这些影响在准线性尺度。通过与N体模拟的比较,我们建立了包含动力学暗能量和大质量中微子的时间重整化群(Time-RG)微扰处理的有效性机制。我们还量化的标准(SPT),重整化(RPT)和拉格朗日恢复(LPT)微扰理论的准确性没有大量的中微子。我们发现,一个近似,忽略中微子集群作为一个源的非线性物质集群预测的重子声学振荡(BAO)的峰值位置为0.25%的准确性红移1 < z < 3,证明使用LPT的BAO重建在即将到来的调查。我们发布了一个修改后的公共Copter代码,其中包括本文中讨论的额外物理。
2014-04-28 astro-ph.CO
Tree-Level Bispectrum in the Effective Field Theory of Large-Scale Structure extended to Massive Neutrinos
本文在大尺度结构的有效场论(EFTofLSS)的框架下,计算了暗物质在中等非线性区域中存在大质量中微子时的树能级双谱。对于中微子,其典型的自由流波数($k_{\rm fs}$)比非线性尺度($k_{\mathrm{NL}}$)长,我们解决了玻尔兹曼方程耦合到暗物质的有效流体方程。我们通过扩展中微子密度分数($f_ν$)和感兴趣的波数在非线性尺度上的比率($k/k_{\mathrm{NL}}$)的幂来微扰地求解耦合系统,并添加适当的反项来消除短距离物理的依赖性。对于等边配置,我们发现,总物质的树级双谱约$16f_ν$倍的暗物质的短尺度($k > k_{\rm fs}$)。最大的贡献来自于大质量中微子对暗物质增长因子的反反应。在大尺度($k < k_{\rm fs}$)上,中微子对双谱的贡献要小两个数量级。
2019-02-19 astro-ph.CO
Generalized Boltzmann hierarchy for massive neutrinos in cosmology
玻尔兹曼解算器是计算线性区域宇宙学观测量的重要工具。在存在大量中微子的情况下,它们涉及求解玻尔兹曼方程,然后在动量空间中进行积分,以获得所需的流体性质,这是一个已知计算速度很慢的过程。在这项工作中,我们介绍了所谓的广义玻尔兹曼层次(GBH)在宇宙学中的大质量中微子,一个替代通常的玻尔兹曼层次,其中的动量依赖是集成了离开我们的一个两个参数的无限常微分方程组。除了通常的多极展开式外,现在也有分布函数的更高速度权重积分的展开式。使用一个玩具代码,我们表明,GBH产生的密度对比中微子传递函数的$\lesssim 0.5\%$精度在大尺度和中间尺度相比,中微子自由流尺度,从而提供了一个证明的GBH的原则。我们评论的GBH在一个国家的最先进的玻尔兹曼求解器的实施。
2021-11-19 astro-ph.CO
The extended ROSAT-ESO Flux-Limited X-ray Galaxy Cluster Survey (REFLEX II) VI. Effect of massive neutrinos on the cosmological constraints from clusters
星系团是研究大尺度结构的重要探针,它使我们能够检验宇宙学模型。与REFLEX II星系团调查,我们以前推导出严格的宇宙学参数的物质密度,欧米茄_m,和物质密度波动的振幅参数,σ_8的约束。而在这些以前的研究中没有考虑到大质量中微子的影响,我们在本出版物中探索这些影响。我们推导出宇宙学约束的总和的中微子质量的传统的三个中微子家庭在0至0.6 eV的范围内。对于期望的质量范围,对Omega_m和sigma_8的约束的影响是微弱的。通过比较团簇数据和普朗克宇宙微波背景观测数据,可以得到关于中微子性质的有趣约束。普朗克结果和星系团之间的紧张关系可以用中微子质量约为M_nu = 0.45(+- 0.28,1-sigma)eV来正式解决。虽然我们警告不要认为这是一个可靠的测量,因为它也可能是未解决的系统学的结果,但有趣的是,对局部大尺度结构波动幅度的其他测量,如宇宙透镜剪切,产生了类似的结果,并进一步证实了大质量中微子的影响。在大质量中微子的指标中,星系团,特别是我们的大型和控制良好的星系团调查目前提供了最好的中微子总质量的限制潜力。
2015-01-20 astro-ph.CO
Elucidating the impact of massive neutrinos on halo assembly bias
本研究利用相同初始条件的成对模拟,通过追踪暗晕至初始密度峰构建孪生目录,发现大质量中微子使暗晕组装偏好减弱2%,并揭示中微子暗晕浓度与大尺度成团性反相关。
2024-04-20 astro-ph.CO
DEMNUni: ISW, Rees-Sciama, and weak-lensing in the presence of massive neutrinos
我们提出,在文献中的第一次,一个完整的重建的总(线性和非线性)ISW/里斯-夏马效应的存在下,大量的中微子,连同它的交叉关联与CMB透镜和弱透镜信号。目前的分析利用了通过“暗能量和大质量中微子宇宙”(DEMNUni)项目提供的引力势分布的射线追踪提取的全天图,该项目是一组大体积,高分辨率的宇宙学N体模拟,其中中微子被视为单独的无碰撞粒子。我们正确地恢复,在$1-2\%$精度,从CAMB的线性预测。关于CMB透镜和弱透镜信号,我们也恢复,具有类似的准确性,玻尔兹曼代码预测的信号,一旦非线性中微子的Halofit修正占。有趣的是,在ISW/Rees-Sciama信号及其与透镜效应的互相关性中,我们发现相对于无质量的情况,由于自由流中微子,大约在线性和非线性制度之间的过渡尺度上,功率过剩。对于ISW/Rees-Sciama自功率谱,在$l\sim 100$处的过量是$\sim 5-10\%$,取决于总中微子质量$M_ν$,对于$M_ν=0.3$ eV,在$l\sim 600$处,对于带有CMB透镜的ISW/Rees-Sciama交叉功率,过量成为$\sim 4$的因子。为了正确估计大质量中微子存在下的CMB温度双谱,应该考虑这种效应。
2016-07-02 astro-ph.CO
Voids in massive neutrino cosmologies
宇宙空洞是一个很有前途的环境来表征中微子引起的宇宙中物质的大尺度分布的影响。我们进行了全面的数值研究的统计性质的空隙,确定在物质和星系分布,在大质量和无质量的中微子宇宙学。物质密度场是通过运行几个独立的$N$体模拟冷暗物质和中微子粒子,而星系目录模拟填充的暗物质晕模拟通过晕占据分布(HOD)模型再现斯隆数字巡天(SDSS)II数据发布7所观察到的聚类特性。我们重点研究了大质量中微子对空统计性质的影响:数密度、椭圆率、两点统计、密度和速度分布。考虑到物质密度场,我们发现大质量中微子宇宙学中的空洞比相应的无质量中微子宇宙学中的空洞演化得更少:有更多的小空洞和更少的大空洞,它们的轮廓更少被抽空,并且它们在边缘呈现出更低的壁。此外,当观察空隙性质时,$σ_8$和$Ω_ν$之间的简并性被打破。在星系密度场方面,我们发现宇宙学之间的差异很难检测,因为模拟中的星系空洞数量很少。相反,当观察这些空隙周围的物质密度和速度分布时,存在差异。
2015-11-12 astro-ph.CO
Accurate fitting functions for peculiar velocity spectra in standard and massive-neutrino cosmologies
我们估计的速度场在一个大的$N$体模拟,包括大质量中微子粒子,并测量的速度发散场的自功率谱以及冷暗物质密度和速度发散之间的交叉功率谱。我们在四个不同的红移和四个不同的宇宙学场景中进行这些测量,涵盖了广泛的中微子质量。我们发现对速度功率谱的非线性修正很大程度上取决于非线性演化的程度,而与中微子质量的大小没有特定的关系。我们提供了一个拟合公式,基于均方根值。描述了在低于$8h^{-1}$ Mpc $^{-1}$的尺度上,非线性修正的3%精度。
2019-01-14 astro-ph.CO
Effects of Massive Neutrinos on the Large-Scale Structure of the Universe
宇宙学中微子强烈影响宇宙中最大结构的演化,即星系和星系团。我们使用大盒子大小的全流体动力学模拟来研究大质量中微子对冷暗物质(CDM)晕空间特性的非线性影响。我们量化的差异相对于和谐的LambdaCDM模型的晕质量函数和晕两点关联函数。我们建立了红移空间畸变的模型,并计算了假设宇宙学中微子是无质量的情况下引入的线性畸变参数β的误差。我们发现,如果没有正确考虑,并根据总中微子质量,这些影响可能会导致一个潜在的假签名修改的重力。未来几乎全天空的光谱星系调查将能够限制中微子质量,如果它大于0.6 eV,单独使用β测量和独立的物质功率谱归一化值。与其他宇宙学探测器相结合,这将加强中微子质量约束,并有助于打破参数简并。
2011-11-15 astro-ph.CO
Cosmological Vlasov-Poisson Simulations of Structure Formation with Relic Neutrinos: Nonlinear Clustering and the Neutrino Mass
本文给出了用大质量中微子形成大尺度结构的宇宙学模拟结果。宇宙遗迹中微子的相空间分布如下,第一次,直接集成的六维Vlasov-Poisson方程。我们的新方法使我们能够准确地表示中微子的自由流动和聚集,以及它们与冷暗物质的引力相互作用。因此,我们得到的解决方案的无碰撞动力学独立于传统的N体方法。我们进行了一套混合N体/Vlasov模拟与不同的中微子质量,并系统地研究了动力学效应的大质量中微子的大尺度结构的形成。我们的模拟显示了中微子的特征性大规模聚集及其相对于暗物质的相干流运动。大质量星系团周围的有效局部中微子“温度”相对于宇宙平均值变化了几个百分点;星系团中的中微子可以更热或更冷,这取决于中微子的质量。我们研究了一些统计的大尺度结构和暗物质晕与N体模拟和/或微扰理论得到的比较。我们的模拟标志着数值宇宙学的一个重要里程碑,并为研究大质量中微子的宇宙结构形成铺平了新的道路。
2020-10-02 astro-ph.CO
No new cosmological concordance with massive sterile neutrinos
最近有人声称,大量的无菌中微子可能会使宇宙微波背景辐射(CMB)、宇宙大尺度结构(LSS)和哈勃常数($H_0$)的局部测量之间产生新的一致性。我们证明,这种明显的一致性的结果,结合数据集是在显着的紧张局势,即使在这个扩展的模型,可能表明在测量剩余的系统性偏差。我们进一步表明,这种紧张局势仍然存在时,宇宙学模型进一步扩展到包括显着的张量模式,建议由最近的BICEP 2结果。使用贝叶斯证据,我们表明,最小的$Λ$ CDM模型是强烈赞成其中微子扩展的各种组合的数据集。稳健的数据组合产生严格的极限$\sum m_ν\lesssim0.3$ eV和$m_{ν,{\rm sterile}}^{\rm eff} \lesssim 0.3$ eV在$95\%$ CL的总和活跃和无菌中微子,分别。
2014-07-01 astro-ph.CO
Massive neutrinos and degeneracies in Lyman-alpha forest simulations
利用冷暗物质、重子和中微子的流体动力学模拟,详细研究了大质量中微子对Lyman- $α$(Ly $α$)森林的1-D和3-D通量功率谱的影响.宇宙学中大量中微子的存在导致了对结构形成的尺度和时间依赖的抑制,这种抑制在小尺度上最强。测量这种抑制是从宇宙学数据推断中微子质量的关键方法,也是正在进行和未来的调查,如eBOSS,DES,LSST,Euclid或DESI的主要目标之一。在Ly $α$森林中的聚类跟踪了后期和小尺度上的准线性功率。结合对宇宙微波背景的观测,这片森林提供了一些关于中微子质量总和的最严格的限制。然而,在线性物质功率谱中,在$Σm_ν$和微扰幅度之间存在公知的简并。我们研究了Ly $α$森林的1-D通量功率谱中相应的简并性,并首次研究了3-D通量功率谱中的简并性。我们表明,大量中微子的非线性影响的Ly $α$森林,超出了线性功率振幅抑制的效果,是可以忽略不计的,这种简并持续在Ly $α$森林观测到一个高精度。我们讨论了这种简并选择参数化的LY $α$森林宇宙学分析的影响。
2020-03-17 astro-ph.CO
First detection of scale-dependent linear halo bias in $N$-body simulations with massive neutrinos
利用$N$-体模拟方法,在大质量中微子密度扰动下,我们发现了具有显著性的尺度依赖线性晕偏置。这是第一次在所有尺度上包含中微子密度扰动的模拟中检测到这种效应,证实了来自不同宇宙模拟的相同发现。标度依赖性是系统中附加标度的结果,即大质量中微子自由流长度,即使相对于冷暗物质加上重子(而不是总物质)功率谱定义偏差,它也会持续存在。分离论域方法为尺度依赖线性偏差提供了一个很好的模型,对于偏差为1.7和3.5的晕,其效应分别约为$0.25f_ν$和$0.43f_ν$。虽然影响的大小很小,但就$f_ν$而言,它是${\it not}$无关紧要的,因此应该包括在内,以准确地限制中微子质量与有偏示踪剂的聚类统计。更重要的是,这个特征是自由流粒子的独特特征,不能被标准宇宙学模型的其他组成部分所模仿。
2019-01-17 astro-ph.CO
Weak lensing higher-order statistics to disentangle modified gravity and massive neutrinos
INAF - Osservatorio Astronomico di Roma(意大利国家天体物理研究所罗马天文台);INFN - Sezione di Roma(意大利国家核物理研究所罗马分部);Tor Vergata University(托尔维加塔大学);Sapienza Università di Roma(罗马第一大学);Aix-Marseille Université(艾克斯-马赛大学);Scuola Superiore Meridionale(南方高等学院);INFN - Sezione di Napoli(意大利国家核物理研究所那不勒斯分部);Dipartimento di Fisica e Astronomia, Università di Bologna(博洛尼亚大学物理与天文系);INAF - Osservatorio di Astrofisica e Scienza dello Spazio di Bologna(意大利国家天体物理研究所博洛尼亚天文与空间科学观测站)
本文通过弱引力透镜高阶统计量区分广义相对论与修改引力,并考虑中微子质量的影响。
2026-02-27 astro-ph.CO
BE-HaPPY: Bias Emulator for Halo Power Spectrum including massive neutrinos
我们研究了暗物质晕在实空间和红移空间中的聚集特性,通过一个大的国家的最先进的N体模拟宇宙学与质量和大质量的中微子。我们提供了快速和易于使用的处方晕偏置的线性和轻度非线性尺度,无论是在真实的和红移的空间,这也是有效的大规模中微子宇宙学。最后,我们提出了一个晕偏差仿真器,$\textbf{BE-HaPPY}$,校准的N体模拟,这是足够快的标准马尔可夫链蒙特卡罗方法用于宇宙学推断。对于一个基准标准$Λ$ CDM宇宙学$\textbf{BE-HaPPY}$提供百分比或次百分比的精度在感兴趣的尺度(线性和良好的轻度非线性制度),因此满足晕偏差的精度要求,分析下一代大尺度结构调查。
2019-10-25 astro-ph.CO
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
The impact of massive neutrinos on the abundance of massive clusters
本文研究了一个包含冷暗物质(CDM)和质量尺度从mnu = 0.05到几个0.1eV的大质量中微子的混合暗物质模型的球形顶帽坍缩模型,该模型的上、下限范围由中微子振荡实验和宇宙学约束给出.为了发展这个模型,我们适当地考虑到不同的组件(辐射,重子,CDM和中微子)的密度扰动幅度之间的相对差异,假设绝热初始条件的顶帽CDM过密度区域。进一步,我们求解了线性化的Boltzmann方程组,得到了线性化的中微子微扰的时间演化,同时考虑了由于非线性CDM和重子超密度引起的非线性引力势的影响.我们发现,大质量中微子的存在减缓了CDM(加上重子)超密度的坍缩,然而,在我们考虑的中微子质量和晕质量范围内,由于中微子的自由流速度很大,中微子不能完全赶上非线性CDM微扰.我们发现,与CDM模型一样,考虑到大质量中微子对线性增长率的抑制作用,CDM超密度的坍缩时间可以由CDM+重子微扰的线性理论外推超密度很好地监控,并在给定的晕质量标度下进行平滑.利用这些发现,我们认为质量尺度为0.05或0.1eV的大质量中微子的存在可能会导致与没有大质量中微子的模型相比,大质量晕的丰度显着减少;例如,对于具有10^15 Ms和z=1的晕,分别增加25%或2倍。
2012-06-05 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on massive sterile neutrino species from current and future cosmological data
惰性大质量中微子是基本粒子标准模型的自然延伸。额外的无菌质量态的能量密度影响宇宙学测量的方式与活跃中微子的方式类似。我们在这里进行的分析,目前的宇宙学数据,并推导出的活动和不育中微子状态的质量以及不育状态的数量上的界限。当只考虑宇宙学数据时,所谓的(3+2)模型中有三个亚eV的活动质量中微子和两个亚eV的大质量惰性中微子,这完全在95%的CL允许范围内。如果两个额外的无菌状态在去耦时具有热丰度,那么大爆炸核合成边界会损害(3+2)模型的可行性。从未来的宇宙学数据的活动和不育中微子参数的预测。对氚β衰变实验中的中微子质量和哈勃常数的独立测量可以揭示亚电子伏特的大质量无菌中微子的情况。
2011-12-20 astro-ph.CO hep-ph
The Cosmic Neutrino Background Anisotropy - Linear Theory
通过求解玻尔兹曼方程,计算了大质量中微子态的宇宙中微子背景各向异性。弱引力透镜的影响,包括林伯近似,也推导出了大质量粒子,并随后应用于大质量中微子的情况。
2009-10-26 astro-ph.CO hep-ph
MassiveNuS: Cosmological Massive Neutrino Simulations
中微子的非零质量抑制了小尺度上宇宙结构的增长。由于抑制的程度取决于三种活性中微子物质的质量之和,因此大尺度结构的演化是一种有希望的工具,可以限制中微子的总质量,并可能揭示质量等级。在这项工作中,我们通过一个大型的N体模拟,其中包括大量的中微子使用分析线性响应近似:宇宙学大规模中微子模拟(MassiveNuS)调查这些影响。模拟包括辐射对背景膨胀的影响,以及响应于非线性暗物质演化的中微子聚集。我们允许三个宇宙学参数变化:中微子质量和M_nu在0- 0.6eV范围内,总物质密度Omega_m和原始功率谱振幅A_s。作为结果,在8个同向Mpc/h(σ_8)的球体中的均方根密度波动是导出的参数。我们的数据产品包括N体快照、晕目录、合并树、z_s=1-2.5的四个源红移平面的射线追踪星系透镜会聚图和射线追踪宇宙微波背景透镜会聚图。我们在本文中描述的模拟程序和代码验证。这些数据可在http://columbialensing.org上公开获取。
2017-11-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
The halo model in a massive neutrino cosmology
我们提供了大量的中微子宇宙学的背景下的晕模型的定量分析。我们讨论了所有必要的成分建模的非线性物质和冷暗物质的功率谱,并与N体模拟的结果,将大量的中微子进行比较。我们的中微子晕模型能够以$\sim 20\%$的精度捕捉到物质团簇的非线性行为,直到$k=10~h/$ Mpc的非常非线性尺度(这将受到重子物理的影响)。最大的差异出现在$k=0.5-1~h/$ Mpc的范围内,其中1-halo和2-halo项是可比的,并且也存在于无质量中微子宇宙学中。然而,在$k<0.2~h/$ Mpc尺度下,当中微子总质量为$<0.3$ eV时,我们的中微子晕模型在8%水平上与N体模拟结果一致.我们还将中微子非线性密度场模型化为线性和成簇分量之和,并预测了中微子功率谱和冷暗物质-中微子互功率谱,最高可达$k=1~h/$ Mpc,精度为$\sim$ 30%.对于质量低于0.15 eV的中微子晕模型捕获的中微子诱导的抑制,铸造的质量和无质量的情况下,与N体/中微子模拟的结果之间的物质功率比的2%的协议。最后,我们提供了一个简单的应用程序的晕模型:计算星系的集群,在无质量和大质量中微子宇宙学,使用一个简单的晕占领分布方案和我们的晕模型扩展。
2015-01-20 astro-ph.CO hep-ph
Probing the interaction between dark matter and dark energy in the presence of massive neutrinos
我们考虑了在暗区存在大质量中微子的相互作用的可能性,并研究了观测约束的三种不同的情况下,使用最新的CMB各向异性数据结合Ia型超新星,重子声学振荡,哈勃参数测量的大质量中微子。当在相互作用的暗扇区方案中除了中微子的标准模型预测之外还引入一个不育中微子时,我们发现表征暗物质和暗能量之间相互作用的耦合参数在2 $σ$置信水平下是非零的。此外,我们还发现含不育中微子的相互作用模型是一个很有希望缓解当前对哈勃常数的紧张的模型。我们没有发现证据的耦合在黑暗的部门时,一个不育中微子的可能性被丢弃。
2016-12-13 astro-ph.CO gr-qc
Analytic expressions for the background evolution of massive neutrinos and dark matter particles
给出了大质量中微子和一般暗物质粒子(费米子和玻色子)的密度、压强、平均数密度和赝压强的精确解析表达式。然后,我们专注于大规模的中微子,我们比较我们的解析表达式与数值实现类玻尔兹曼代码。我们发现,我们的修改,包括精确的解析表达式是在协议,以更好地比$10^{-4}\%$与默认的CLASS实现中的CMB功率谱的估计,我们的修改没有对代码的性能产生影响。我们还提供了几个具体的限制,我们的表达式在相对论制度,而且在晚些时候的中微子状态方程。
2019-10-29 astro-ph.CO hep-ph
COLA with massive neutrinos
大质量中微子对冷暗物质扰动增长的影响就像一个依赖于尺度的牛顿常数,并导致依赖于尺度的增长因子,就像我们在超越广义相对论的引力模型中经常发现的那样。我们展示了如何计算增长因子的$Λ$ CDM和一般修改的重力宇宙学结合大规模中微子在拉格朗日微扰理论中使用COLA及其扩展。我们实现这一点与基于网格的大质量中微子方法的Brandbyge和Hannestad在$\texttt{MG-PICOLA}$和比较COLA模拟充分$\it N$体模拟的$Λ$ CDM和$f(R)$重力与大质量中微子。我们的实现是计算成本低,如果基本的宇宙学已经有尺度依赖的生长因子,它被证明能够产生的结果,匹配$\it N$ -体的百分比水平的准确度为总和CDM物质功率谱高达$k\lesssim 1 h/$ Mpc。
2017-10-19 astro-ph.CO gr-qc
Relativistic N-body simulations with massive neutrinos
宇宙中的一些暗物质是由大量的中微子组成的。它们对大尺度结构形成的影响可以用来从宇宙学确定它们的绝对质量尺度,但为此必须开发精确的数值模拟。由于它们的相对论性质,当人们试图将它们纳入传统上基于牛顿物理学的N体模拟时,中微子会带来额外的挑战。在这里,我们提出了第一个大质量中微子的数值研究,使用完全相对论的方法。我们的N体代码gevolution是基于广义相对论的弱场公式,它自然地为相对论粒子种类提供了一个自洽的框架。这使我们能够从第一原理来模拟中微子,而不需要调用任何特别的配方。我们的模拟套件包括一些迄今为止进行的最大的中微子模拟。我们研究了大量的中微子的非线性功率谱和晕质量函数的效果,专注于有趣的质量范围在0.06 eV和0.3 eV之间,包括倒置的质量等级的情况下。
2017-11-08 astro-ph.CO gr-qc
Small scales structures and neutrino masses
本文综述了大质量中微子在线性量级上对宇宙学观测量的影响。通过N体模拟,我们研究了中微子在完全非线性状态下留下的特征。本文讨论了在大质量中微子宇宙学中,大质量中微子对物质功率谱、晕质量函数和晕物质偏置的影响。我们还研究了宇宙中微子在星系团中的成团现象。
2015-01-19 astro-ph.CO hep-ph
Fast simulations of cosmic large-scale structure with massive neutrinos
精确的宇宙学模拟,包括非线性物质集群的影响,以及大量的中微子是必不可少的测量中微子质量尺度从即将到来的星系调查。通常,采用牛顿模拟,并且用大量的粒子对中微子分布进行采样,以降低散粒噪声。在这里,我们进行了非常有效的模拟与轻质量中微子,几乎不需要额外的成本超过物质的模拟,而且不需要示踪粒子的中微子。相反,我们使用一个弱场字典的基础上最近开发的牛顿离子运动的方法,牛顿模拟物质配对的线性相对论玻尔兹曼代码,允许吸收的中微子演化到一个依赖于时间的坐标变换。为此,只需要对现有N体代码进行最小的修改,我们已经在$\textit{gevolution}$和$\textit{gadget-2}$中明确实现了这一点。我们的快速方法确定的非线性物质的功率谱,以千分之一级的精度相比,对国家的最先进的模拟已进行$0.1\,{\rm eV} \leq \sum m_ν\leq 0.3\,$电子伏特。
2020-09-22 astro-ph.CO gr-qc
Proposal for Resonant Detection of Relic Massive Neutrinos
我们提出了一种新的方法来检测遗迹中微子的背景,利用结构化的量子简并放大的阻力中微子散射检测器。发展这一思想,我们提出了一个表征当今遗迹中微子分布在一个任意的框架,包括中微子质量和中微子再加热的影响$e^+e^-$湮灭。我们明确提出的中微子速度和德布罗意波长分布的情况下,地球上的观察者。考虑到在当前的温度和密度下残余中微子可能表现出量子液体的特性,我们讨论了中微子流体关联对共振探测可能性的影响。
2015-02-08 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
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
Massive neutrinos in nonlinear large scale structure: A consistent perturbation theory
介绍了一种将大质量中微子纳入有效CDM+重子流体微扰理论的自洽表述。在这个公式中,所有的线性k依赖CDM+重子微扰的增长函数,以及所有随之而来的额外的模式耦合在更高的订单,考虑到任何期望的精度。我们的公式把中微子分数作为理论的耦合常数,中微子分数在中微子的非相对论跃迁后在时间上是常数,并且比1小得多。然后,“裸”的微扰是那些在无质量的中微子的情况下,当中微子分数为零,我们考虑由于中微子的引力耦合的反反应修正。我们推导出了“裸”扰动的一般方程和后向修正。然后,通过采用精确的时间演化与适当的解析格林函数,我们明确地推导出领先的反反应效应,并找到精确的协议在线性水平。计算了二阶Beackreaction修正,导出了有质量中微子存在时的主阶物质双谱,指出了物质双谱的压缩极限是中微子质量的灵敏探针。值得注意的是,在这项工作中的一般中微子分数配方可以类似地适用于任何微扰方法中的大质量中微子的一致包含。
2016-05-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic constraint on massive neutrinos in viable f(R) gravity with producing LCDM background expansion
最近发现了几个宇宙观测之间的紧张关系,例如不同的宇宙观测表明$H_{0}$(或$σ_{8}$)的值不一致。在$Λ$ CDM中引入大量中微子可能会解决紧张局势。本文研究了由$f(R)$引力产生的大质量中微子$Λ$ CDM背景展开。我们拟合了当前的观测数据:Planck-2015 CMB,RSD,BAO和SNIa,以约束可行的$f(R)$理论中中微子的质量。在95%置信水平下的约束结果为:活跃中微子的$Σm_ν<0.202$ eV,无菌中微子的$m_{ν, sterile}^{eff}<0.757$ eV和$N_{eff}<3.22$.对于中微子质量的影响,在95%置信水平下,两种情况下模型参数的约束结果分别为$f_{R0}\times 10^{-6}> -1.89$和$f_{R0}\times 10^{-6}> -2.02$.结果还表明,冷暗物质密度、物质辐射相等时的宇宙学量、中微子密度和氦中重子质量分数等参数的拟合值与中微子的性质密切相关。最后,约束结果表明,在可行的$f(R)$模型中,$H_0$的直接测量值和CMB测量值之间的张力比基本的$Λ$ CDM模型中的张力稍弱。
2016-12-11 astro-ph.CO gr-qc
Halo abundance and clustering in cosmologies with massive and asymmetric neutrinos
Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University(北京师范大学前沿天文与天体物理研究所);School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University(北京师范大学物理与天文学院);Institut d’Astrophysique de Paris, UMR 7095, CNRS, Sorbonne Université(巴黎天体物理研究所);Department of Physics, the Chinese University of Hong Kong(香港大学物理系);National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences(中国科学院国家天文台);School of Physics and Laboratory of Zhongyuan Light, Zhengzhou University(郑州大学物理学院与中原之光实验室)
本文研究了大质量非对称中微子对晕体质量函数和晕体偏置的影响,发现中微子质量抑制大质量晕体丰度,而非对称性则在广范围内增强晕体丰度,且在高红移下效应更显著。
2026-03-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Tachyon field non-minimally coupled to massive neutrino matter
在本文中,我们考虑滚动快子,陡峭的逃逸型的潜力非最小耦合到大质量中微子物质。当中微子物质变成非相对论性时,这种耦合会在后期动态地建立起来。在缩放和字符串激发的潜力的情况下,我们已经表明,非最小耦合导致最小的场电位。给出了一个合适的模型参数的选择,它示出,以产生后期的时间加速度与所需的状态方程。
2016-08-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmology with massive neutrinos III: the halo mass function and an application to galaxy clusters
我们使用一套N体模拟,将大量的中微子作为一组额外的粒子来研究它们对晕质量函数的影响。我们表明,对于具有大质量中微子的宇宙学,一旦考虑冷暗物质功率谱而不是总物质功率,则使用球形过密度(SO)标准选择的暗物质晕的质量函数可以很好地由Tinker等人(2008)的拟合公式再现。这两种实现方式之间的差异,即使用$P_{\rm cdm}(k)$而不是$P_{\rm m}(k)$,对于大的中微子质量值和晕质量函数的高端来说更加明显:特别是,当考虑$P_{\rm cdm}(k)$而不是$P_{\rm m}(k)$时,大质量晕的数量更高。作为我们的研究结果的定量应用,我们认为普朗克类SZ-集群调查,并表明,预测的数量计数的差异可以大到$30\%$为$\sum m_ν= 0.4$电子伏特。最后,我们使用的普朗克-SZ集群样本,与近似的似然计算,推导出类普朗克约束的宇宙学参数。我们发现,在一个大质量中微子宇宙学中,我们对晕质量函数的修正产生了$σ_8(Ω_{\rm m}/0.27)^γ$关系的移动,可以量化为$Δγ\sim 0.05$和$Δγ\sim 0.14$假设一个($N_ν=1$)或三个($N_ν=3$)简并大质量中微子,分别。该偏移分别导致$N_ν=1$的$σ_8$和$Δσ_8 = 0.01$的平均值较低,$N_ν=3$的$Δσ_8 = 0.02$的平均值较低。在有大量中微子的宇宙学中,这种差…
2013-12-03 astro-ph.CO hep-ph
Cosmological constraints on Hořava gravity revised in light of GW170817 and GRB170817A and the degeneracy with massive neutrinos
考虑到GW 170817和GRB 170817 A对引力波传播速度的严格约束,我们修正了Hoenava引力的宇宙学边界.在此基础上,我们还研究了大质量中微子与霍氏引力之间的简并性。我们发现,引力波的光传播抑制了大尺度宇宙微波背景(CMB)辐射温度各向异性和大量中微子的存在增加了这种效果。相反,大质量的中微子可以补偿引力对透镜、物质和原初B模功率谱的影响。另一个简并发现,在理论水平上,之间的张量-标量比$r$和大质量中微子以及模型的参数。我们分析这些影响使用CMB,超新星Ia型(SNIa),星系团和弱引力透镜测量,我们展示了如何消除这种退化。我们发现,该模型的参数被限制到非常接近其广义相对论的限制,我们得到了两个数量级的改进上限,相对于大爆炸核合成的约束,从牛顿的有效引力常量的偏差。偏差信息准则表明,在Hoelavava重力$Σm_ν>0$是有利的,当只考虑CMB数据,而所有数据集的联合分析更倾向于零中微子质量。
2021-05-14 astro-ph.CO gr-qc