Fundamental Cosmology from Precision Spectroscopy: II. Synergies with supernovae
在之前的工作中[Amendola { \it等人}，D86（2012）063515]，使用Ia型超新星和其他低红移探测器约束暗能量状态方程的基于主成分分析的方法被扩展到稳定性基本耦合的光谱测试，其可以探测更高的红移。在这里，我们使用它们来量化通过将VLT的ESTERO和E-ELT的高分辨率超稳定光谱仪（称为ELT-HIRES）与未来的超新星调查相结合而获得的光谱测量灵敏度增益。除了模拟的低和中等红移超新星调查，我们评估的暗能量的影响，高红移超新星探测JWST和E-ELT或TMT的特点。我们的研究结果表明，超过加速阶段（即，在物质时代的深处）是可行的，可能达到红移4的深度。
2015-05-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Single-object Imaging and Spectroscopy to Enhance Dark Energy Science from LSST
单目标成像和光谱望远镜的孔径范围从4米到40米有可能大大提高宇宙学的约束，可以从LSST。两个主要的宇宙学探测器将极大地受益于LSST的后续行动：对附近和遥远的Ia型超新星的精确分光光度测量将通过释放高Z超新星的约束力来扩大宇宙学距离杠杆臂;而具有强透镜超新星和类星体时间延迟的宇宙学将需要额外的高节奏成像来补充LSST，自适应光学成像或光谱学，以获得精确的透镜和源位置，和使用说明书或狭缝光谱学来测量透镜系统的详细特性。我们强调了这两个科学驱动因素的科学影响，并讨论了额外的资源将如何使它们受益。对于这两个科学案例，LSST将在LSST调查的宽场和深场提供大量的物体样本，但表征单个系统和整体系统学的额外数据将是确保对高红移进行强大宇宙学推断的关键。要使LSST时域宇宙学充分发挥其潜力，就必须让社区获得大量2-4米望远镜的自然视宁成像、8-40米望远镜的自适应光学成像和光谱学以及4-40米望远镜的高通量单目标光谱学。在两个配套的白皮书中，我们提出了LSST宇宙学的额外收益，这些收益将来自深场和宽场多目标光谱学。
2019-03-22 astro-ph.CO
4MOST Cosmology Redshift Survey (CRS): Clustering Properties of CRS Bright Galaxy and Luminous Red Galaxy Target Catalogues
University of Sussex（萨塞克斯大学）；Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL)（洛桑联邦理工学院）；Univ Lyon, Univ Lyon1, ENS de Lyon, CNRS, Centre de Recherche Astrophysique de Lyon UMR5574（里昂大学、里昂第一大学、里昂高等师范学院、法国国家科学研究中心、里昂天体物理研究中心）；Durham University（杜伦大学）；Monash University（蒙纳士大学）
本文验证了CRS亮星系和明亮红星系目标目录的选取、光度学、遮罩、系统误差及红移分布，通过角二点相关函数测试遮罩策略并恢复红移分布，展示了光度学一致性及大尺度结构分析的可靠性。
2026-05-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmology with Supernova Encore in the lensing cluster MACS J0138$-$2155 -- Spectroscopy with MUSE
该研究利用 MUSE 光谱刻画 MACS J0138$-$2155 的成员星系、红移、运动学及 Faber-Jackson 关系，为通过 Requiem 与 Encore 的时间延迟精确测量 $H_0$ 奠定质量建模基础。
2025-05-12 astro-ph.CO astro-ph.GA
First Cosmology Results Using Type Ia Supernovae From the Dark Energy Survey: Survey Overview and Supernova Spectroscopy
我们目前的光谱从前三个赛季的暗能量调查超新星计划（DES-SN）。我们描述了超新星光谱计划的全部内容：战略，观测，数据处理和分类。我们已经通过光谱确认了307颗超新星，其中包括251颗红移范围为$0.017 < z < 0.85$的Ia型超新星（SNe Ia）。我们确定了有效的光谱选择函数为我们的样品，并用它来调查红移依赖的偏差上的距离模量的超新星Ia我们已经分类。我们还提供了DES-SN的战略，观测和数据产品的全面概述，该公司在前三个季度发现了12，015颗可能的超新星。这里提供的数据用于DES-SN（'DES-SN 3 YR'）的第一次宇宙学分析，其结果在DES合作（2018 a）中给出。
2018-11-23 astro-ph.CO
"SZ spectroscopy" in the coming decade: Galaxy cluster cosmology and astrophysics in the submillimeter
Sunyaev-Zeldovich（SZ）效应在20世纪70年代首次被提出，作为识别大质量星系团内部X射线发射热气体的工具，并获得它们相对于宇宙微波背景（CMB）的速度。然而，直到最近十年，它们才开始对天文学研究产生重大影响。由于宇宙微波背景辐射仪器的迅速发展，测量SZ效应的主要热特征已成为一种常规工具，用于发现和表征星系团的大样本，并通过对许多目标的高分辨率成像研究，寻求对几个重要天体物理过程的更深入理解。除了普朗克卫星和一些地面观测站的组合之外，这种“SZ革命”大部分都是在测光模式下发生的，在这种模式下，观测是在毫米波段的一个或两个频率上进行的，以最大限度地提高星团探测的意义，并最大限度地减少前景。尽管如此，从多个波长的SZ光谱的详细和系统分析中，特别是在亚毫米（>300 GHz）域中，还有更多的东西要学。本科学白皮书的目标是突出SZ研究的这一特定方面，指出从这些研究中可以获得哪些新的和潜在的突破性见解，并强调为什么未来十年可以成为SZ光谱测量的黄金时代。
2019-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
Precision near-IR spectroscopy for understanding AGN physics and shed light on the H0 tension -- SHARP Science Book
ESA European Space Research and Technology Centre (ESTEC)（欧洲空间局欧洲空间研究与技术中心）；INAF - Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切尔蒂天文台）；Physics Department, California Polytechnic State University（加州州立理工大学物理系）；Dipartimento di Matematica e Fisica, Universit‘a degli Studi di Roma Tre（罗马第三大学数学与物理系）；Dipartimento di Fisica e Astronomia ‘‘G. Galilei’’, Università di Padova（帕多瓦大学伽利略物理与天文系）；INAF – Osservatorio Astronomico di Padova（意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台）；Jeremiah Horrocks Institute, University of Central Lancashire（中央兰开夏大学杰里米亚·霍罗克斯研究所）；University of California, Department of Physics and Astronomy（加州大学物理与天文系）
提出利用ELT的SHARP近红外光谱仪，通过宽线区时延测量与干涉角尺寸结合，实现校准无关的哈勃常数测定，并推动活动星系核物理研究。
2026-07-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological surveys with multi-object spectrographs
多目标光谱学已成为当今“精确宇宙学”时代的关键技术。从对宇宙大尺度结构和演化的首次探索性调查，到目前这一代涵盖广泛红移的极其详细的地图，多目标光谱学一直是绘制宇宙网丰富结构和提取越来越多种类和精度的宇宙学信息的重要工具。在可预见的未来，这将继续是真实的，因为我们试图绘制宇宙历史全部范围内宇宙的演变几何和结构，以获得最精确和最全面的宇宙学参数测量。在这里，我简要地总结了贡献，多目标光谱学对宇宙学到目前为止，然后审查主要的调查和仪器目前正在发挥作用，他们的前景推回宇宙学的前沿。最后，我研究了一些下一代的仪器和调查，以探索该领域将如何在未来几年发展，特别关注专门的宇宙学多目标光谱仪和新一代超大型望远镜上的多目标光谱仪的能力。
2016-08-16 astro-ph.CO astro-ph.IM
Cosmology with Gamma-Ray Bursts
伽马射线暴（GRB）是宇宙中最亮的源，主要发射硬X射线能带，并且在红移高达~8.1处被探测到。因此，它们在原则上是宇宙学非常强大的探测器。本文简要回顾了利用伽玛暴测量宇宙学参数的研究，这些研究主要是基于光谱峰值光子能量与总辐射能量或光度之间的相关性。特别是，基于95个伽玛暴的富集样本，我将提供Amati等人（2008）的分析的更新，该分析旨在从Ep，i-Eiso相关性中提取关于Omega_M的信息，并在较小程度上提取关于Omega_Lambda的信息。我还简要讨论了使用伽玛暴作为IGM高分辨率吸收光谱学宇宙学信标的前景（例如，WHIM），并作为SFR的示踪剂，直到宇宙的“黑暗时代”（z > 6）。
2009-08-10 astro-ph.CO astro-ph.HE
Little Red Dot Cosmology: A Matter-Era Baryon Acoustic Oscillations Probe of $Λ$CDM
University of Chicago（芝加哥大学）；Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速器实验室）；University of Hawai’i（夏威夷大学）
利用JWST发现的小红点（LRDs）作为高红移（4<z<9）物质主导时期的示踪体，通过Fisher预测表明宽视场光谱巡天可实现百分之一精度的BAO距离测量，为检验ΛCDM模型提供新途径。
2026-09-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Prospects for high-resolution probes of galaxy dynamics tracing background cosmology in MaNGA
本文探讨利用MaNGA巡天的大样本星系旋转曲线，通过叠加分析探测背景宇宙学（如德西特加速度尺度），并验证其高分辨率灵敏度，为测量宇宙学参数提供新途径。
2025-01-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
See Change: VLT spectroscopy of a sample of high-redshift Type Ia supernova host galaxies
超新星宇宙学项目开展了“看到变化”方案，旨在发现和观测高红移（1.13 $\leq$ z $\leq$ 1.75）的Ia型超新星（SNe Ia）。我们使用哈勃太空望远镜（HST）的多滤波器观测大质量星系团，有足够的节奏，使观测到的SN Ia光变曲线适合于宇宙学探测z > 0.5的暗能量。这张Ia超新星的多色光变样本将是迄今为止在这些红移下最大的。作为See Change计划的一部分，我们获得了每个发现的瞬变和/或其宿主星系的地基光谱。在这里，我们提出了甚大望远镜（VLT）看到变化瞬态宿主星系的光谱，推导出它们的红移，和主机参数，如恒星质量和恒星形成率。在使用VLT观察到的39个See Change瞬变/宿主中，我们成功地确定了26个的红移，包括15个z > 0.97的SNe Ia。我们表明，即使在被动的环境中，它是可能的，以恢复安全的红移为大多数SN主机到z = 1.5。我们发现，在8米级望远镜上，典型的曝光时间为3 - 4小时，我们可以在0.97 < z < 1.5的范围内恢复约75%的SN Ia红移。此外，我们表明，HST测光和VLT光谱的组合是能够提供足够准确的用于在宇宙学分析中的质量阶跃校正的宿主星系恒星质量的估计。
2020-05-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Wide-field Multi-object Spectroscopy to Enhance Dark Energy Science from LSST
LSST将在未来十年为宇宙学开辟新的前景，但如果没有其他望远镜的数据，它就无法充分发挥其潜力。利用4- 15米望远镜上的宽视场（$>20$度$^2$总测量面积）、高度多路复用光学和近红外多目标光谱学（MOS），可以大大增强宇宙学约束。这可以以适当设计的大型调查和/或社区访问的形式来实现，以便为现有项目增加新的目标。首先，可以使用测光样本与跨越数千平方米的$0 < z < 3$光谱样本的互相关来高精度地校准测光红移。°的微弱的LSST天体和透镜映射与这些光谱样本的互相关也可以通过约束内在排列系统学来改善弱透镜宇宙学，并且还将为修正的引力理论提供新的测试。大样本的LSST强透镜系统和超新星可以最有效地研究的光谱调查覆盖尽可能多的LSST河外足迹（高达$\sim20,000$平方度）。最后，红移可以有效地测量大部分的超新星在LSST深钻领域（DDFs）的目标，他们的主机与宽场摄谱仪。在广泛的调查中瞄准遥远的星系，超新星和强透镜系统（例如）位于LSST足迹北部的DESI或MSE或位于南部的4 MOST可以实现其中许多收益; DESI，4 MOST，斯巴鲁/PFS或MSE都非常适合DDF调查。最有效的解决方案是在南半球安装一种新的宽视场、高度多路复用的光谱仪器，其孔径为$>6$ m。在两个配套的白皮书中，我们介绍了深，小面积MOS和单目标成像和光谱学的收益。
2019-03-22 astro-ph.CO
Cosmology and fundamental physics with the ELT-ANDES spectrograph
本研究依托模拟与预测技术，论证ESO的ELT搭载的ANDES光谱仪可在大爆炸核合成等四个基础宇宙学方向发挥作用，即便得到零结果也能提供有竞争力的宇宙学范式约束。
2024-02-01 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
The Spectre of Underdetermination in Modern Cosmology
本文结合近几十年宇宙学进展，重新审视20世纪50年代关于其科学地位的辩论，分析其向现代物理学基石的转变，指出奇异能量成分微观本质的永久性不确定性是当前深层挑战，并探讨未来解决该问题的前景。
2025-07-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
New Horizons in Cosmology with Spectral Distortions of the Cosmic Microwave Background
Voyage 2050白皮书重点介绍了利用宇宙微波背景（CMB）的光谱扭曲的独特科学机会。宇宙微波背景辐射的光谱畸变探测了贯穿宇宙历史的许多过程。现有技术可能实现的精密光谱学将为宇宙学标准模型中预期的过程提供关键测试，并为新物理学开辟巨大的发现空间。这为我们进一步理解暴胀、复合、再电离和结构形成以及暗物质和粒子物理提供了独特的科学机会。一种专门的实验方法可以在未来几十年内为早期宇宙打开这个新窗口，使我们能够将大约25年前COBE/FIRAS获得的长期存在的扭曲上限转化为对预期标准失真信号的清晰检测。
2019-09-04 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Evaluating and Optimizing a Slitless Prism for Nancy Grace Roman Space Telescope SN Cosmology
这项工作提出了一套研究，解决使用罗马SN光谱的罗马高纬度时域调查（HLTDS）的一部分，低色散无狭缝棱镜。我们发现SN光谱能量分布，包括棱镜数据进行更多的信息比单独成像在固定的总观测时间，改善红移测量和SNe的分型。罗马视场通常包括在一系列相位的可观测红移中的~ 10个超新星Ia（宿主星系的多路复用要大得多，因为它们总是存在），建立SN光谱时间序列而无需有针对性的观测。我们发现，拟合这些时间序列提取更多的信息比堆叠的数据在所有阶段，导致在一个很大的改善，在精度的SN Ia子分类测量。因此，罗马的棱镜显着提高了任务的科学机会，并为罗马SN宇宙学计划提供系统控制的测量是罗马暗能量任务的重点是特别重要的。通过对棱镜参数的优化，得出了在棱镜成像质量允许的范围内（~ 7500 A），蓝色截止应设置为蓝色，红色截止应设置为~ 18000 A以减小热背景，两像素色散应>~ 70。
2022-06-21 astro-ph.CO astro-ph.IM
Distinguishing Between Void Models and Dark Energy with Cosmic Parallax and Redshift Drift
最近提出的两种技术，涉及测量宇宙视差和红移漂移，提供了新的方法来指导探测（在几年的时间跨度）宇宙的背景度量，因此揭示了暗能量难题。前者利用即将到来的高精度天体测量来观察或严格限制偏离中心的观测者的宇宙学各向异性，而后者采用高精度光谱学来独立测试宇宙的当前加速度。在本文中，我们表明，这两种方法可以打破LTB空洞模型和更传统的暗能量理论之间的简并性。使用不久的将来的观测任务盖亚和CODEX，我们表明，这种区别可能是在十年的过程中具有高置信度。
2009-12-23 astro-ph.CO
Cosmology using Strong Gravitational Lensing
本论文研究结合强引力透镜时间延迟与类星体反响映射的新宇宙描迹方法，通过解析分析证明该方法因时间延迟与视线速度无法唯一确定三维位置而不能恢复宇宙学信息。
2024-05-06 astro-ph.CO
Deep Multi-object Spectroscopy to Enhance Dark Energy Science from LSST
在8- 40米望远镜上获得深（i ~ 25）、高度复用的光学和近红外多目标光谱（MOS）将大大改善LSST的宇宙学参数测量。最大的收益将来自于对LSST测光红移的改进，这些红移直接或间接地用于每一个主要的LSST宇宙学探测器;深度光谱数据集将通过优化训练降低单个物体红移的不确定性。这种光谱学也将确定星系SED与其环境的关系，这是研究星系演化的关键观测数据。由此产生的数据也将限制混合对photo-z的影响。聚焦光谱运动也可以通过限制星系方向之间的内在排列来改善弱透镜宇宙学。通过测量星系团内部和周围星系的运动以及测试高密度区域的photo-z性能，可以加强对星系团的研究。测光红移和内在对准研究最适合于具有更宽视场的大口径望远镜上的仪器（例如，Subaru/PFS、MSE或GMT/MANIFEST），但可以使用较小的现场仪器（例如，Gemini/GMOS，Keck/DEIMOS或TMT/WFOS），因此深MOS工作可以分布在各种望远镜中。然而，社区仍然需要利用大量的夜晚进行调查，以完成这项工作。在两个配套的白皮书中，我们介绍了从更浅，广域MOS和单目标成像和光谱学的收益。
2019-03-22 astro-ph.CO
On the road to precision cosmology with high redshift HII galaxies
我们报告的第一个结果，旨在研究高红移星系的性质与正在进行的大规模和主导情节的恒星形成（HII星系）。我们使用$L(\mathrm{H}β) - σ$距离估计的基础上的电离气体的速度色散和巴耳末发射线光度的HII星系和巨HII区的相关性来跟踪宇宙的膨胀到$z \sim 2.33$。这种方法提供了一个独立的约束状态方程的暗能量及其可能的演变与回望时间。在这里，我们提出了高色散（8,000至10,000分辨率）光谱的HII星系的红移在0.6和2.33之间，获得在VLT使用XShooter。使用这些HII星系中的六个，我们得到广泛的限制平面$Ω_m - w_0$。此外，从文献中的19个高Z HII星系改善了约束，并强调了需要高质量的发射线配置文件，通量和红化校正。25个高z HII星系加上我们对107个HII星系的本地汇编，直到$z=0.16$，被用来施加进一步的限制。我们的研究结果是一致的，最近的研究，虽然较弱，由于尚未小样本和低质量的高Z HII星系的文献数据。我们表明，更好的和有竞争力的限制，可以得到使用更大的样本高红移HII星系的高质量的数据，可以很容易地获得与目前的设施，如KMOS在VLT。
2015-05-17 astro-ph.CO
X-ray Spectroscopy of Galaxy Clusters
星系团是宇宙中体积最大、结构清晰的天体，是研究星系团内介质和星系团星系群演化的理想实验室。对于被加热到X射线辐射温度的ICM，X射线光谱学是深入了解星系团结构和天体物理学的最重要工具。在这篇综述中，我们回顾了解释热的、稀薄的等离子体的X射线光谱的基本原理，并举例说明了X射线光谱的广泛的科学应用。星系团质量的测定对宇宙学非常重要，它的关键在于精确的ICM光谱温度测定。ICM的热结构研究为我们提供了一个非常有趣的星系形成和演化过程中能量释放的化石记录。ICM的温度和压力分布为我们了解星系团的合并过程以及合并能量以湍流形式的耗散提供了重要的信息。中心的冷却核心是有趣的实验室，可以研究气体冷却，恒星和黑洞形成以及能量反馈之间的相互作用，这是通过X射线光谱学进行诊断的。由ICM的X射线谱推算的元素丰度提供了不同超新星对重元素核合成贡献的宇宙历史记录，其空间分布部分反映了ICM中重要的输运过程。一些讨论等离子体诊断条件的热平衡和展望未来的前景X射线光谱簇研究完成我们的评论。
2009-07-24 astro-ph.CO astro-ph.HE
ATLAS Probe: Breakthrough Science of Galaxy Evolution, Cosmology, Milky Way, and the Solar System
ATLAS（用于大面积光谱学的天体物理望远镜）探测器是NASA探测级太空任务的概念。它是WFIRST的后续太空任务，通过获得2000平方度WFIRST高纬度巡天在z>0.5时拍摄的所有星系中70%的深红外狭缝光谱来提高其科学回报。ATLAS将测量z < 7的2亿个星系的准确和精确的红移，并提供光谱，使大部分宇宙历史中星系物理性质的广泛诊断研究成为可能。ATLAS探测器科学包括四大类：（1）通过追踪星系与暗物质之间的关系，从星系群到宇宙空洞和丝状体，从再电离时代到星系聚集的高峰时代，革命性地研究星系演化;（2）通过使用具有光谱红移的3D弱透镜对暗物质细丝进行称重，打开了一扇进入暗宇宙的新窗口，并利用星系团获得暗能量的确定性测量和广义相对论的修正;（3）探测银河系的尘埃覆盖区，到达我们银河系的远端;（4）通过描述柯伊伯带天体的特征来探索外太阳系的形成历史。ATLAS探测器是一个1.5米的望远镜，视场为0.4平方度，并使用数字微镜器件（DMD）作为狭缝选择器。它具有1-4微米的光谱分辨率R = 1000，并且光谱多重因子> 5，000。ATLAS的设计符合美国宇航局探测器级太空任务的成本范围;它有一个单一的仪器，一个望远镜孔径，允许更轻的运载火箭，和成熟的技术。ATLAS探测器将在整个天体物理学领域带来变革性的科学：从星系演化到黑暗宇宙，从太阳系天体到银河系的尘埃区域。
2019-01-24 astro-ph.CO astro-ph.EP astro-ph.GA
An 8-mm diameter Fiber Robot Positioner for Massive Spectroscopy Surveys
大规模的光谱调查在天体物理学和宇宙学中正成为时尚，因为它们可以解决新的基础知识，如银河系考古学和探测神秘的暗能量的性质。为了实现大规模的光谱测量，正在开发新技术，将数千根光纤放置在焦平面上的给定位置。这些技术需要：1）精确，具有微米位置精度; 2）快速以最小化开销; 3）坚固以最小化故障;以及4）低成本。在本文中，我们提出了一种新的8毫米直径的光纤定位器机器人的发展，使用两个4毫米直流无刷齿轮电机，在暗能量光谱仪的背景下开发。这项开发工作是由西班牙-瑞士（ES-CH）团队进行的，该团队由Institute de Física Teórica（UAM-CSIC）和天体物理学研究所（EPFL）领导，与西班牙的AVS公司和瑞士的Faulhaber集团（MPS & Faulhaber-MINIMOTOR）合作。
2014-10-24 astro-ph.CO astro-ph.IM
ATLAS Probe: Breakthrough Science of Galaxy Evolution, Cosmology, Milky Way, and the Solar System
ATLAS（用于大面积光谱学的天体物理望远镜）是NASA探测级太空任务的概念。它是WFIRST的光谱后续任务，通过获得WFIRST高纬度巡天在z>0.5时成像的大多数星系的深近红外和中红外狭缝光谱，提高了其科学回报。ATLAS将测量z=7及以上的~ 200 M星系的准确和精确的红移，并提供光谱，使大部分宇宙历史中星系物理性质的广泛诊断研究成为可能。ATLAS和WFIRST将共同制作一张超过2000平方度的宇宙3D地图。ATLAS科学目标是：（1）探索从宇宙黎明到星系聚集的高峰时代，星系如何在暗物质的宇宙网络中进化。(2)探索宇宙加速的本质。(3)探索银河系的尘埃笼罩的区域，到达我们银河系的远端。(4)发现外太阳系中形成的星子的大部分组成成分。这些流到ATLAS科学目标：（1A）跟踪星系和暗物质之间的关系，在1<z<7的相关尺度上小于10%的散粒噪声。(1B)探索1<z<7时星系演化的物理学。(2)获得暗能量的确定性测量和广义相对论的测试。(3)测量银河系内部的3D结构和恒星含量，距离为25 kpc。(4)探测并量化外太阳系中3,000个星子的组成。ATLAS是一个1.5米的望远镜，视场为0.4平方度，并使用数字微镜器件（DMD）作为狭缝选择器。它的光谱分辨率为R = 1000，波长范围为1-4微米。ATLAS具有基于DMD的前所未有的光谱能力，光谱复用因子约为6，000。ATLAS…
2019-08-30 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
