Polarizations of CMB and the Hubble tension
未来对CMB偏振的精确测量可以为所谓的哈勃张力问题提供新的线索。哈勃张力来自于由两个不同距离阶梯确定的哈勃参数演变的差异。标准距离阶梯与造父变星和Ia型超新星的观测给出了较大的哈勃常数值，而反距离阶梯与宇宙微波背景和星系团中的重子声学振荡的观测给出了较小的哈勃常数值。哈勃参数的不同演化表明了宇宙再电离过程中自由电子密度的不同演化以及宇宙微波背景辐射的低-l偏振的不同大小，因为这些偏振主要是通过宇宙微波背景辐射光子与这些自由电子的汤姆逊散射产生的。在非平凡的含时暗能量状态方程下，研究了l < 12对CMB E模和B模偏振的影响.我们发现，标准距离阶梯的情况下，给出了更高的偏振功率比在LambdaCDM模型的预测。
2021-01-14 astro-ph.CO
Search for the Gravitational-wave Background from Cosmic Strings with the Parkes Pulsar Timing Array Second Data Release
本研究利用帕克斯脉冲星计时阵列第二次数据发布直接搜索宇宙弦产生的随机引力波背景，未发现证据，并对弦张力设定了比单个暴搜索严格五个数量级的上限。
2022-05-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Supernovae Ia and Gamma-Ray Bursts together shed new lights on the Hubble constant tension and cosmology
本文通过分箱分析Pantheon样本发现哈勃常数随红移呈缓慢下降趋势，并结合伽马射线暴基本面关系等探针，为解决哈勃常数危机及探索高红移宇宙提供了新见解。
2023-09-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Observational constraints on light cosmic strings from photometry and pulsar timing
我们约束宇宙弦环的宇宙学密度使用两个观测签名-引力微透镜和凯撒-斯特宾斯效应。来自RXTE和CoRoT空间任务的测光以及来自帕克斯脉冲星定时阵列、阿雷西博和格林班克射电望远镜的脉冲星定时，使我们能够在广泛的张力范围内探测宇宙弦$Gμ/c^2=10^{-16}\div10^{-10}$。我们发现，脉冲星定时数据提供了最严格的限制丰富的光弦在$Ω_s \sim 10^{-3}$的水平。未来的观测设施，如平方公里阵列，将使人们能够改善这些限制的数量级。
2009-11-25 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
Big Bang Nucleosynthesis Confronts Domain Walls and First-Order Phase Transitions as the Pulsar Timing Array Explanations
Institut d’Astrophysique de Paris (IAP), CNRS, Sorbonne Université（巴黎天文物理研究所）
本文探讨脉冲星计时阵列探测到的引力波背景源于畴壁或一阶相变，其重子等曲率涨落可缓解氘矛盾，但过量则被排除。
2026-09-23 astro-ph.CO hep-ph
Selection bias in dynamically-measured super-massive black hole samples: consequences for pulsar timing arrays
超大质量黑洞与宿主星系的关系是计算脉冲星计时阵列（PTA）频段内预期的引力波背景（GWB）的关键。最近有人指出，GWB计算中采用的标准关系实际上偏高。我们表明，当考虑到这种选择偏差，预期的GWB在PTA波段是一个因素，约3比以前估计的小。与文献中最近发表的其他比例关系相比，$f=1$ yr $^{-1}$处的信号的中值幅度从$1.3\times10^{-15}$下降到$4\times10^{-16}$。虽然这解决了理论预测和最近PTA限制之间的任何潜在紧张关系，而不会引起其他动力学效应（如失速，偏心或与银河系环境的强耦合），但它也使GWB探测更具挑战性。
2016-03-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
A bias using the ages of the oldest astrophysical objects to address the Hubble tension
本文探讨了利用最古老天体物理对象年龄探测哈勃常数张力的方法，发现该方法虽能提供额外信息，但可能人为引入偏差，重新分析114个对象后约束从略微偏离转为支持局部测量。
2023-09-18 astro-ph.CO
The Hubble constant tension with next-generation galaxy surveys
今天宇宙膨胀的速率是宇宙学中的一个基本参数，它支配着我们对结构形成和暗能量的理解。然而，目前对哈勃常数$H_0$的测量显示，早期和晚期宇宙观测之间存在显著的张力（$\sim 4-6σ$）。人们正在努力检查各种各样的观测结果，并研究可能的理论方法来解决紧张关系--这可能指向标准模型的根本扩展。在这里，我们展示了下一代光谱星系调查揭示的哈勃常数紧张局势的潜力。像欧几里德和平方公里阵列（SKA）这样的测量，预计在哈勃参数的重子声学振荡（BAO）测量上将达到低于百分之一的精度，合并的红移覆盖范围为$0.1<z<3$。这种宽的红移范围，加上高精度和低水平的系统学在BAO测量，意味着这些调查将提供独立的和严格的约束$H(z)$。这些$H(z)$测量值可以外推到$z = 0$，以使用非参数回归提供对$H_0$的约束。为此，我们部署高斯过程，我们发现，欧几里德类调查可以达到$\sim$ 3\%的精度$H_0$，与SKA类强度映射调查达到$\sim$ 2\%。当我们将低红移的SKA-类带2巡天与其高红移的带1巡天或与非重叠的类欧几里德巡天结合起来时，用40个$H(z)$数据点预测精度接近1%。这将足以排除目前在$\sim$ 5 $σ$水平上的早期或晚期宇宙测量。
2020-05-01 astro-ph.CO
Cosmic String Interpretation of NANOGrav Pulsar Timing Data
脉冲星定时数据用于提供可能的随机引力波背景（SGWB）的上限。然而，NANOGrav合作最近报告了一个随机的共同频谱过程，我们解释为一个SGWB在宇宙弦的框架强有力的证据。可能的NANOGrav信号对应于68%置信水平的弦张力$Gμ\in (4 \times 10^{-11}, 10^{-10}) $，与超大质量黑洞合并的频率依赖性不同。由具有这样的$Gμ$值的宇宙弦产生的SGWB将超出LIGO的范围，但可以由其他计划和提议的探测器测量，如SKA，LISA，天琴，AION-1 km，AEDGE，爱因斯坦望远镜和宇宙探测器。
2021-02-01 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Minimal dark energy: key to sterile neutrino and Hubble constant tensions?
最小的暗能量模型，由相同数量的自由参数的标准宇宙模型与冷暗物质加上一个宇宙学常数参数化的暗能量组件，构成非常有吸引力的方案，可以解决长期存在的，悬而未决的紧张局势。一方面，它们大大缓解了宇宙学观测与短基线异常激发的一个无菌中微子的存在之间的紧张关系：我们在考虑中的PEDE（VM）场景中获得了完全热化的第四个无菌中微子（$N_{\rm eff}=4$）质量等于$m_s<0.65\ (1.3)$ ~eV的$95\%$ CL宇宙学束缚。有趣的是，这些限制是在短基线实验中的观察结果一致，和PEDE的情况下，有利于相对于$Λ$ CDM的情况下，当考虑到完整的数据组合。另一方面，哈勃张力是令人满意地解决了几乎所有的最小暗能量方案在这里探索。因此，这些现象学的场景可能会揭示近宇宙探测器和远宇宙探测器之间的差异，以及宇宙学和实验室无菌中微子搜索之间的差异。
2022-04-19 astro-ph.CO hep-ph
Evading the pulsar constraints on the cosmic string tension in supergravity inflation
宇宙弦是早期宇宙的有用探测器，可能会给我们提供任何人造粒子加速器都无法到达的高能尺度的物理学线索。虽然最有希望的工具之一是宇宙微波背景，来自引力波的约束变得如此严格，人们可能不希望在宇宙微波背景中检测到它的签名。在本文中，我们构建了一个方案，其中包含宇宙弦观测的宇宙微波背景，同时回避了最近的脉冲星定时数据所施加的约束。我们认为，宇宙弦相对较大的张力是允许的延迟发病的标度制度。我们还表明，这种情况下自然实现的超重力，其中的相变的混沌暴胀的背景下，哈勃诱导质量。
2012-11-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for gravitational wave bursts from cosmic string cusps with the Parkes Pulsar Timing Array
宇宙弦是脉冲星计时阵列探测的潜在引力波源。在这项工作中，我们开发了一个检测算法的GW爆发从一个尖点上的宇宙弦，并将其应用到帕克斯PTA数据。我们发现四个事件的误报概率小于1%。然而，进一步的调查表明，所有这些都可能是伪造的。由于没有令人信服的检测，我们对不同事件持续时间的GW振幅设置上限。从这些界限，我们放置在宇宙弦张力G μ ~ 10^{-5}的限制，并强调，这个界限是独立于使用其他技术获得的。我们讨论了这些结果的物理意义以及在平方公里阵列（SKA）时代探测宇宙弦的前景。
2020-11-26 astro-ph.CO gr-qc
Varying fundamental constants principal component analysis: additional hints about the Hubble tension
变化的基本常数（VFC）[例如，精细结构常数$α_{\rm EM}$]可以在许多扩展宇宙学中出现。通过它们在最后散射和再电离过程中对重子和光子退耦的影响，这些模型可以直接使用宇宙微波背景（CMB）温度和偏振各向异性的测量来约束。以前的研究主要集中在与时间无关的基本常数的值的变化。在这里，我们推广到时间依赖的变化。而不是直接研究各种VFC参数化，我们进行独立于模型的主成分分析（PCA），直接使用重组过程中的变化常数的本征模分解。在发展了形式主义之后，我们使用普朗克2018年的数据来获得新的VFC极限，表明目前可以约束三个独立的VFC模式。没有迹象表明显着偏离标准模型与普朗克数据。宇宙方差有限的模式进行了比较，并进行了简单的预测西蒙斯天文台，表明在未来的改进目前的约束的一个因素的$\simeq 3$可以预期。我们的模式只集中在VFC在红移$z\geq 300$。这意味着它们没有捕捉到与再电离时代有关的一些自由度。这方面提供了重要的新的见解，可能的起源哈勃紧张，暗示确实是一个联合修改的重组和再电离物理可能在工作。正如我们在这里强调的，同时涵盖复合和再电离的扩展PCA可以更好地解释这个问题。
2021-07-26 astro-ph.CO
The nightmare scenario: measuring the stochastic gravitational-wave background from stalling massive black-hole binaries with pulsar-timing arrays
星系合并时形成的大质量黑洞双星是正在进行的脉冲星定时阵列（PTA）实验和即将到来的天基LISA干涉仪的主要引力波来源之一。然而，它们的形成和合并率仍然非常不确定。最近PTAs获得的随机引力波背景的上限开始与这些系统的配对和轨道演化的理论模型处于边缘紧张状态。这种张力可以通过假设这些双星比预期的更偏心或与环境（气体和恒星）的相互作用更强烈，或者通过解释理论模型构建中可能的选择偏差来解决。然而，另一种（悲观的）可能性是这些二进制文件根本不合并，而是在大（$\sim$ pc）分离时停止。我们探索这种极端的情况下，使用一个星系形成的半解析模型，包括大规模黑洞（孤立的，在二进制），并表明，未来几代的PTA将检测到随机引力波背景下的大规模黑洞二进制人口在$10-15$年的观测，即使在“噩梦般的情况下”，所有的二进制失速在硬化半径。此外，我们认为，这种情况是过于悲观，因为我们的模型预测存在一个子群的双星与小质量比（$q \lesssim 10^{-3}$），应该合并在哈勃时间内，仅仅是由于引力波发射。由于下一代射电望远镜，如SKA或FAST，以及可能的LISA，未来的PTA将以大的信噪比观测到这一子群。
2017-06-15 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Observability of Dark Matter Substructure with Pulsar Timing Correlations
小尺度下的暗物质亚结构目前是弱约束的，对它的研究可能有助于揭示暗物质的本质。本文研究了暗物质子结构的引力效应对脉冲星定时阵列中脉冲星相位测量的影响。由于几年来观测到的脉冲相位的稳定性，地球-脉冲星系统周围的暗物质子结构可以在引力多普勒和夏皮罗延迟中留下可辨别的特征。我们计算了一般暗物质子结构引起的脉冲星相位相关，并对一些模型，如单色原始黑洞（PBH）和冷暗物质（CDM）的NFW subhalos项目的限制。这项工作扩展了我们以前的分析，侧重于静态或单一的过境事件，多个过境事件的随机分析。我们发现，随机相关性，在一个PTA类似的平方公里阵列（SKA），是唯一强大的约束subhalos轻$\sim 10^{-13}~M_\odot$，浓度低的标准CDM预测。
2020-05-06 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The recent gravitational wave observation by pulsar timing arrays and primordial black holes: the importance of non-gaussianities
本文研究脉冲星计时阵列信号是否由原初扰动诱导的引力波产生，发现PBH过度产生在2σ和3σ下分别排除高斯及单场暴胀解释，但非高斯性可缓解矛盾，且PTA数据不约束PBH丰度。
2023-11-14 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The Targeted Standard Siren Cosmology with Pulsar Timing Arrays
Indian Institute of Science Education and Research Bhopal（印度科学教育研究所博帕尔分校）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
利用脉冲星计时阵列进行靶向搜索，可实现高精度推断哈勃常数，为解决哈勃张力提供支持。
2026-03-12 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Gravitational Waves from Domain Walls in Pulsar Timing Array Datasets
我们提出了一个独立于模型的搜索宇宙畴壁（DW）的引力波背景在NANOGrav 12.5年的数据集和国际PTA数据发布2。DWs，在温度$\sim 20-50~\text{MeV}$与张力$\sim (40-100~\text{TeV})^3$湮灭提供了良好的适合这两个数据集的天体物理背景，从超大质量黑洞合并。DW可以衰减为标准模型（SM）或暗扇区。在后一种情况下，我们预测丰富的$ΔN_{\text{eff}}$暗辐射以及即将到来的CMB调查范围内。如果存在与SM的耦合，则在对撞机和实验室中会出现互补的签名。作为一个例子，我们讨论了重轴子的情况下，DW湮灭可能会引起有趣的QCD约束。
2023-01-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Forecast constraints on cosmic strings from future CMB, pulsar timing and gravitational wave direct detection experiments
我们研究未来观测约束宇宙弦参数从各种类型的下一代实验：引力波（GW），脉冲星定时阵列的直接检测，和宇宙微波背景（CMB）。我们认为GW突发和随机GW背景搜索地面和空间为基础的干涉仪，以及GW背景检测脉冲星定时实验。我们还考虑了宇宙弦对CMB温度和极化各向异性的贡献。这些不同类型的观测提供了宇宙弦的独立探测器，如果探测到签名，可能使我们能够研究宇宙弦的性质。在本文中，我们评估的权力，未来的实验约束宇宙弦参数，如弦张力Gmu，初始环的大小α，和重联概率p，通过执行Fisher信息矩阵计算。我们发现，结合不同类型的观测信息打破了参数退化，并提供了更严格的参数约束。我们还发现，未来的星载干涉仪独立地提供了一个高度精确的确定参数。
2013-02-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Updated constraints on the cosmic string tension
我们重新审视宇宙弦张力的约束，从宇宙微波背景（CMB）和物质的功率谱，也从脉冲星定时提供的引力波的随机背景的限制。我们讨论了不同的方法来模拟字符串的演变和辐射。特别是，我们表明，不连接的段模型可以描述CMB光谱预期从细弦（Nambu）和场论（阿贝尔-希格斯）模拟使用计算值的相关长度，均方根弦速度和小尺度结构相关的每个品种的模拟。将计算得到的谱与CMB和SDSS数据进行拟合，发现如果Nambu模拟正确，则为$Gμ/c^2< 2.6\times 10^{-7}$（$2 σ$），如果Abelian-Higgs模拟正确，则为$Gμ/c^2< 6.4\times 10^{-7}$。$Gμ/c^2$和功率谱斜率$n_{\rm S}$之间的简并性从以前的工作中大大降低。包含对来自大爆炸核合成（BBN）的重子密度的约束意味着$n_{\rm S} <1$在Nambu和阿贝尔-希格斯情况下都在$4σ$水平附近。作为我们结果的副产品，我们发现有“中强”贝叶斯证据表明，与标准6参数拟合相比，CMB、SDSS和BBN的组合排除了Harrison-Zel'dovich谱（$\sim 100:1$的比值比）。使用的贡献的引力波背景辐射时代的循环作为一个保守的下限信号的特定值的$Gμ/c^2$和循环生产的大小，$α$，我们发现，$Gμ/c^2< 7\times 10^{-7} $的$αc^2/(ΓGμ)\ll1$…
2010-05-07 astro-ph.CO
Searching for cosmic string induced stochastic gravitational wave background with the Parkes Pulsar Timing Array
我们利用15年来的Parkes脉冲星定时阵数据，寻找宇宙弦发射的随机引力波背景。虽然我们发现几个脉冲星定时阵列实验揭示的常见的幂律过剩可能是由宇宙弦的引力波背景解释的，但缺乏特征性的Hellings-Downs相关性还不能确定其物理起源。因此，宇宙弦模型参数的约束条件，推导出保守的假设，共同的幂律过剩是由于未知的背景。考虑了两个具有代表性的具有不同圈分布函数的宇宙弦模型。我们得到的无量纲弦张力参数$Gμ<10^{-11}\sim10^{-10}$，这是更严格的两个数量级比高频LIGO-Virgo实验获得的一个模型，和不太严格的其他限制。这些结果提供了检验大统一理论的机会，$U(1)$的自发对称性破缺尺度比$10^{16}$ GeV低两到三个数量级。因此，脉冲星定时阵列实验与LIGO-Virgo实验在探测宇宙弦和早期宇宙中潜在的超标准模型物理学方面是非常互补的。
2022-05-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark energy, D-branes, and Pulsar Timing Arrays
本文提出弦理论启发的DBI标量动力学模型，通过非标准早期宇宙演化增强暴胀原初引力波，以解释PTA探测，并自然连接早期与晚期暗能量。
2023-11-02 astro-ph.CO hep-th
Domain Wall Network: A Dual Solution for Gravitational Waves and Hubble Tension?
本文提出畴壁网络可同时解释脉冲星计时阵列观测到的随机引力波背景和哈勃张力，并给出参数范围及解析关系，或对相关参数施加严格限制。
2024-08-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Reheating constraints and the $H_0$ tension in Quintessential Inflation
本文在精质暴胀统一模型中研究瞬时预加热与引力再加热对谱指数的约束，并通过幻影流体或早期暗能量途径缓解$H_0$张力。
2024-11-03 astro-ph.CO gr-qc
Forecasting Constraints on SIGW with Future Pulsar Timing Array Observations
通过预测未来脉冲星计时阵列数据集，探索约束二阶标量诱导引力波（SIGWs）的前景，评估当前信号对搜寻原初黑洞等引力波遗迹的限制，并指出未来PBH模型约束进展依赖于理论计算进步。
2025-04-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
No tension between assembly models of supermassive black hole binaries and pulsar observations
脉冲星定时阵列（PTAs）是目前唯一的手段来寻找引力波随机背景的超大质量黑洞二进制人口，被认为是在掌握当前或不久的将来的观测。然而，Parkes PTA（Shannon et al. 2013，2015）设定的严格上限被解释为在$> 90\%$置信度下排除了当前通过星系合并和恒星相互作用硬化的双星组合范例，这表明演化被加速（通过恒星和/或气体）或停滞。使用贝叶斯分层模型，我们认为这个上限的影响，全面的天体物理学的情况下，没有调用失速，也没有更多的异国情调的物理过程。我们发现，他们是完全一致的上限，但（弱）人口参数的界限可以推断。模型之间的贝叶斯因子在$\approx 1.03$ -- $5.81$之间变化，特征振幅先验和后验之间的Kullback-Leibler分歧在$0.37$ -- $0.85$之间。考虑到之前关于星系合并率的天体物理信息，最近对黑洞-星系核球质量关系的向上修订（Kormendy & Ho 2013）在$1.6σ$中与较轻的模型（例如Shankar et al. 2016）相比不受欢迎。我们还表明，如果灵敏度提高一个数量级后仍无法检测到，那么最乐观的情况在$3.9σ$中会受到不利影响。
2017-08-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Novel Physics with International Pulsar Timing Array: Axionlike Particles, Domain Walls and Cosmic Strings
在NANOGrav之后，IPTA合作也报告了随机引力波背景的强有力证据。这一暗示对基础物理学有着非常重要的意义。利用IPTA最近公布的第二批数据，我们试图寻找光的新物理信号。并对可听轴子、畴壁和宇宙弦模型给出了新的约束。我们发现，对应于衰变常数$F\approx5\times10^{17}$ GeV和轴子质量$m_a\approx2\times10^{-13}$ eV从NANOGrav数据的最佳拟合点被排除由IPTA在超过$2σ$置信水平。固定耦合强度$λ=1$，我们得到了$Z_2$对称性破缺尺度$η>135$ TeV的一个$2σ$下界.有趣的是，我们在$1σ$置信水平上对宇宙弦张力$\mathrm{log}_{10}\,Gμ=-8.93_{-0.06}^{+0.12}$给出了很强的限制。利用贝叶斯因子规则，我们发现IPTA数据分别对不相关的共同幂律（CPL）模型比可听轴子、域壁和宇宙弦具有中等、强烈和不确定的偏好。这意味着目前的观测很难将CPL与宇宙弦区分开来，需要更多高精度的脉冲星计时数据来提供潜在物理的新线索。
2022-03-21 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Resolving the Hubble Tension with New Early Dark Energy
新早期暗能量（NEDE）是真空能量在电子伏特尺度下的一种成分，在复合前不久以一阶相变衰减[arXiv：1910.10739]。NEDE部分有可能解决最近使用超新星（SN）数据对宇宙膨胀率进行的局部测量与假设$Λ$ CDM时通过测量宇宙微波背景（CMB）从早期宇宙推断的膨胀率之间的紧张关系。我们深入讨论了NEDE相变的双标量场模型，包括气泡的渗流、碰撞和合并过程。我们还估计了碰撞阶段产生的引力波信号，并认为它可以使用脉冲星定时阵列进行搜索。在第二步中，我们构建了一个有效的宇宙学模型，它描述的相变作为一个瞬时的过程，并推导出协变方程，在过渡面上的扰动相匹配。通过对宇宙学模型与宇宙微波背景、重子声学振荡和SN数据的拟合，我们报道了$H_0 = 69.6^{+1.0}_{-1.3} \, \textrm{km}\, \textrm{s}^{-1}\, \textrm{Mpc}^{-1}$ $(68 \%$ C.L.）没有哈勃参数的局部测量，使张力降低到$2.5\, σ$。包括本地输入，我们发现$H_0 = 71.4 \pm 1.0 \, \textrm{km}\, \textrm{s}^{-1}\, \textrm{Mpc}^{-1}$ $(68 \%$ C.L.）以及具有$\simeq 4\, σ$意义的非消失NEDE成分的强有力证据。
2021-02-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Early-Universe-Physics Insensitive and Uncalibrated Cosmic Standards: Constraints on $Ω_{\rm{m}}$ and Implications for the Hubble Tension
为了进一步阐明预重组模型是否可以解决哈勃张力，我们探索了对早期宇宙物理不敏感的宇宙背景演化的约束。宇宙微波背景（CMB）各向异性的分析一直被认为高度依赖于早期宇宙物理学。然而，我们表明，事实上，在重组的声音视界接近年底的拖曳时代是不敏感的早期宇宙物理。这使我们能够将两个视界的绝对大小联系起来，并将它们视为自由参数。CMB峰值角尺寸、重子声学振荡（BAO）和Ia型超新星可以共同作为“早期宇宙物理学不敏感和未校准的宇宙标准”，用于测量从复合到今天的宇宙历史。它们可以对复合后的宇宙背景，特别是用$Ω_{\rm{m}}=0.302\pm0.008$（$68\%$ C.L.）假设在重组之后是平坦的$Λ$ CDM。当我们将这些与其他非局部观测相结合时，我们得到了对$H_0$的几个约束，这些约束对早期宇宙物理的敏感性显著降低。这些都比基于造父变星的局部测量结果更符合普朗克2018结果。这意味着复合后的非局域观测和局域测量之间存在着张力，而这种张力无法通过修改复合前的早期宇宙物理学来解决。
2021-07-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraints on minimally and conformally coupled ultralight dark matter with the EPTA
本文利用EPTA脉冲星计时阵列数据，研究仅引力耦合及共形耦合的超轻暗物质约束，发现前者可限制到暗物质丰度的十分之几，后者对标量耦合的约束比现有界限提高数个数量级。
2025-02-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Combining gravitational and electromagnetic waves observations to investigate local structure and the Hubble tension
最近基于引力波（GW）观测的哈勃参数$H_0$的估计可以用来揭示从大尺度观测（如普朗克任务）获得的哈勃参数$H_0^P$值与从低红移超新星（SNe）获得的小尺度值$H_0^R$之间的差异。为了研究这种差异的起源，我们使用不同的方法对SNe和GW源的光度距离进行了综合分析，发现GW数据的影响非常有限，因为数据点数量少，误差大。我们分别分析了Pantheon和Union 2.1星表的数据，发现使用$H_0^P$和一个小的局部空隙的模型可以拟合数据，以及使用$H_0^R$的均匀模型，解决了明显的$H_0$张力。我们发现，使用两个数据集，这可能是由于不同的天空覆盖范围的两个目录获得的不均匀性的大小和深度之间有显着的差异。对于Pantheon，我们获得了密度对比$δ_v=-0.155 \pm 0.026$的局部不均匀性的证据，扩展到红移$z_v = 0.056 \pm 0.0002$，而对于Union 2.1，我们获得了$δ_v=-0.461 \pm 0.032$和$z_v= 0.081\pm 0.008$。我们还用红移壳层平均数据作了一些分析，得到了大致相同的结果，暗示局域不均匀性的非均匀性分量的影响是主要的
2021-06-20 astro-ph.CO gr-qc
Searching for gravitational-wave bursts from cosmic string cusps with the Parkes Pulsar Timing Array third data release
利用帕克斯脉冲星计时阵列第三次数据发布，对30颗毫秒脉冲星进行首次贝叶斯搜索宇宙弦尖点引力波暴，未发现信号，并给出了脉冲星项振幅上限及宇宙弦张力上限。
2025-02-28 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological Interpretation for the Stochastic Signal in Pulsar Timing Arrays
本研究结合NANOGrav、PPTA和EPTA数据，发现一阶相变和宇宙弦可解释PTA随机信号，而畴壁模型被排除，并约束了相变温度和宇宙弦参数。
2023-07-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Hot New Early Dark Energy bridging cosmic gaps: Supercooled phase transition reconciles (stepped) dark radiation solutions to the Hubble tension with BBN
本研究提出基于暗希格斯一阶相变的热新型早期暗能量模型，通过复合前两次相对论自由度增加缓解哈勃张力，且符合BBN限制，还预言了可观测的引力波等信号。
2024-04-10 astro-ph.CO hep-ph
Reading signatures of supermassive binary black holes in pulsar timing array observations
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；IISER Bhopal（印度科学教育研究院博帕尔分校）；FORTH Institute of Astrophysics（基础与研究赫尔茨学会天体物理研究所）；ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy（荷兰射电天文研究所）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）；Trinity College Dublin（都柏林三一学院）
本研究通过改进噪声模型分析EPTA数据，发现引力波背景属性更符合理论预期，支持超大质量双黑洞为其起源，并强调准确噪声模型对推断背景属性的重要性。
2025-09-05 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves from kinks on infinite cosmic strings
利用无限长弦上扭结分布的详细估计，研究了无限长弦上扭结发射的引力波。我们发现，引力波从扭结可以检测到未来的脉冲星定时实验，如SKA的弦张力的一个适当的值，如果弦环的典型尺寸是远远小于地平线在他们的形成。此外，引力波谱依赖于宇宙的热历史，因此它可以被用来探索宇宙的早期演化。
2010-05-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Implications of the pulsar timing array detections for massive black hole mergers in the LISA band
基于PTA对引力波背景的探测，本研究利用经校准的半解析模型预测LISA在4年任务期内可探测到十几个至数千个大质量双黑洞，且能精确估计其质量、位置和距离等参数。
2023-10-31 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Gravitational wave signal from primordial magnetic fields in the Pulsar Timing Array frequency band
NANOGrav、Parkes、欧洲和国际脉冲星定时阵列（PTA）合作组织报告了一个共同频谱过程的证据，该过程可能对应于1- 100 nHz频率范围内的随机引力波背景（SGWB）。我们考虑的情况下，这个信号产生的磁流体动力学（MHD）湍流在早期宇宙中，诱导的非螺旋原始磁场在对应于夸克禁闭相变的能量尺度。我们进行MHD模拟来研究磁场的动态演化，并计算由此产生的SGWB。我们表明，从模拟的SGWB输出可以很好地近似假设磁各向异性应力是恒定的时间，在一个时间间隔有关的涡流周转时间。在此假设下，我们推导出的分析谱的特点是在对应于GW源持续时间，我们确认与数值模拟的频率的斜率变化。我们将SGWB信号与PTA数据进行比较，以约束SGWB产生的温度范围以及初始磁场的幅度和特征范围。我们发现，产生温度被限制在1- 2 0 0 MeV范围内，磁场振幅必须是当时辐射能量密度的$>1$，磁场特征尺度被限制在视界尺度的$>10$.我们表明，这个磁场的湍流衰减将导致在重组，可以帮助缓解哈勃紧张的字段，并可以通过测量的大尺度结构的空隙中的伽马射线望远镜，如切伦科夫望远镜阵列进行测试。
2022-05-11 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Primordial magnetic field as a common solution of nanohertz gravitational waves and the Hubble tension
研究提出QCD相变时期产生的原初磁场及其湍流，可同时解释PTA纳赫兹引力波、缓解$H_0$与$S_8$张力，并说明星系际磁场起源。
2024-03-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
European Pulsar Timing Array Limits On An Isotropic Stochastic Gravitational-Wave Background
我们使用2015年欧洲脉冲星定时阵列数据发布的六个脉冲星数据集，跨越18年的观测，提出了各向同性随机引力波背景（GWB）的新限制。进行贝叶斯分析，我们同时拟合每个脉冲星的固有噪声参数，以及包括时钟和太阳系星历误差在内的常见相关信号，在参考频率为$1\mathrm{yr^{-1}}$和光谱指数为$13/3$的情况下，获得$A<3.0\times 10^{-15}$背景的无量纲应变幅度$A$的鲁棒95 $\%$上限，对应于来自吸入的超大质量黑洞双星的背景，将GW能量密度限制在2.8 nHz的$Ω_\mathrm{gw}(f)h^2 < 1.1\times10^{-9}$。我们还提出了在一系列离散频率的相关功率谱的限制，并表明我们的灵敏度基准各向同性GWB是最高的频率为$\sim 5\times10^{-9}$ ~Hz。最后，我们讨论了我们的分析超大质量黑洞双星的天体物理学的影响，并提出了95 $\%$上限的弦张力，$Gμ/c^2$，表征背景产生的宇宙弦网络的一组可能的情况下，和一个随机的遗物GWB。对于南武-后藤场论宇宙弦网络，我们设置了一个极限$Gμ/c^2<1.3\times10^{-7}$，与{ \it Planck}协作组在结合{ \it Planck}和来自其他实验的高$\ell$宇宙微波背景数据时设置的极限相同。对于一个随机的遗迹背景，我们设置了一个限制$Ω^\mathrm…
2015-09-09 astro-ph.CO astro-ph.IM
Cosmological imprints of string axions in plateau
我们对标量势具有平台区的弦轴子的各种宇宙学印记进行了研究。在这种情况下，我们表明，延迟振荡一般会导致参数共振不稳定性。特别是，对于超轻轴子，参数共振可以增强功率谱略低于金斯尺度，缓解与莱曼$α$森林观测的紧张局势。我们还认为，一个持久的共振，可以导致发射的引力波的频率波段，这是可检测的引力波干涉仪和脉冲星定时阵列。
2018-12-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Search for an isotropic gravitational-wave background with the Parkes Pulsar Timing Array
本研究利用帕克斯脉冲星计时阵列18年数据，在30颗毫秒脉冲星中探测到共同谱噪声过程，并发现其空间相关性与引力波背景一致（误报概率约0.02），证实了南天脉冲星数据在国际脉冲星计时阵列中的重要性。
2023-06-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Stochastic gravitational-wave background from metastable cosmic strings
亚稳态的宇宙弦网络是许多大统一理论（GUT）与宇宙暴胀结合的一般结果。亚稳态宇宙弦在拓扑上是不稳定的，但在宇宙时间尺度上是衰变的，这是由于GUT单极子的成对产生。这就导致了一个由超视界尺度上的亚稳态长弦以及亚视界尺度上的弦环和弦段组成的网络。我们计算的第一次完整的随机引力波背景（SGWB）所产生的所有这些网络成分，包括几个技术改进的循环和段的贡献的推导。我们发现弦环发射的引力波对相关参数空间的引力波谱有主要贡献。得到的光谱与NANOGrav和Parkes脉冲星计时合作观测到的弦张力为Gμ~ 10^-11. 7，并为地面和空间探测器提供了充足的发现空间。对于GUT尺度的弦张力，Gμ~ 10^-8. - 7，亚稳弦预测了LIGO-Virgo-KAGRA带中的SGWB，可能在不久的将来被发现。
2021-08-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Has NANOGrav found first evidence for cosmic strings?
北美纳赫兹观测站的引力波（NANOGrav）最近报告了强有力的证据，随机共谱过程影响脉冲星定时残差在其12.5年的数据集。我们证明，这个过程承认在早期宇宙中的宇宙弦网络发射的随机引力波背景的解释。我们研究了稳定的Nambu-Goto弦依赖于它们的张力$Gμ$和环的大小$α$，并表明整个可行的参数空间将通过一系列未来的实验来探索。
2021-01-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Do Cosmic String Segments Emit Gravitational Waves?
本文探讨亚稳态宇宙弦段是否为引力波背景的来源，发现磁单极子与弦段热涨落碰撞产生阻力阻止振荡，导致弦段对引力波背景的贡献可忽略不计。
2025-07-16 astro-ph.CO hep-ph
Detecting the Stochastic Gravitational Wave Background from Primordial Black Hole Formation
曲率功率谱峰值的原始黑洞（PBH）可能构成今天宇宙中暗物质的重要组成部分。在视界折返时，在辐射时期，一阶涨落引力坍缩形成黑洞，同时产生来自物质中二阶各向异性应力的随机引力波背景。我们研究的振幅和形状的曲率功率谱的几个唯象模型，可以嵌入瀑布混合通货膨胀，轴子，畴壁，并提高PBH形成在QCD过渡的背景。对于宽峰或接近尺度不变的光谱，与尖锐特征相比，这种随机背景一般增强约一个数量级。因此，如果它们构成暗物质的不可忽略的一部分，那么来自高斯波动的具有宽质量分布的恒星质量PBH已经与来自脉冲星定时阵列的限制处于强烈的张力中。但这一结果被曲率阈值的不确定性所缓解，导致PBH的形成。LISA将具有检测或排除低至$10^{-14} M_{\odot}$的轻度PBH的灵敏度。即将运行的LIGO/Virgo和未来的干涉仪，如爱因斯坦望远镜，将增加频率杠杆臂，以限制PBH从QCD跃迁。最终，未来的SKA脉冲星定时阵列可以探测我们可观测宇宙中甚至单个恒星质量PBH的存在。
2018-12-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Numerical analysis of melting domain walls and their gravitational waves
本文通过格点模拟首次数值研究熔化畴壁的演化及其引力波谱，发现其标度行为高效且谱指数约为1.6，与脉冲星计时阵列观测相符，可解释观测到的引力波信号。
2025-02-26 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Anisotropies in the gravitational wave background as a probe of the cosmic string network
脉冲星计时阵列是通过寻找引力波背景来检验宇宙弦是否存在的有力工具之一。背景的振幅与宇宙弦的信息有关，例如张力和弦网络的性质。此外，通过测量引力波（GW）背景中的各向异性，人们可能能够提取更多关于宇宙弦性质的信息。在本文中，我们提供的各向异性水平的估计，预计在GW背景产生的尖点宇宙弦。我们发现，各向异性水平强烈依赖于初始环的大小$α$，因此，我们可能能够把约束$α$通过测量GW背景的各向异性。我们还发现，某些区域的参数空间可以通过移动观测频率的GWs进行探测。
2017-03-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stochastic gravitational waves from cosmic string loops in scaling
如果宇宙弦是在早期宇宙中形成的，它们的相关环在整个宇宙历史中发射引力波，并在所有频率上贡献于随机的引力波背景。我们提供了一个新的估计的随机引力波频谱考虑一个现实的宇宙循环分布，在缩放，因为它可以推断从南部-后藤数值模拟。我们的结果考虑了迄今为止忽略的各种影响。我们包括两个引力波发射和回反应的影响上的环分布，并表明，他们产生两个不同的功能的频谱。关于弦的微观结构，除了尖点和扭结的存在下，我们表明，由扭结碰撞产生的引力波爆发可能占主导地位的摆动弦的信号，这种情况可能是有利的，在最近的数值模拟。鉴于这些新的结果，我们提出了四个原型方案，剩余的理论不确定性的范围内，我们推导出相应的信号，并估计由LIGO和欧洲脉冲星定时阵列（EPTA）观测的弦张力的约束。在95%的置信度下，这些方案中约束较少的方案显示出弦线张力GU < 7.2 x 10^{-11}。每次振荡携带两个尖点的平滑回路验证了两西格玛界限GU < 1.0 x 10^{-11}，而所有场景中最受约束的描述了非常弯曲的回路，并在95%的置信度下满足GU < 6.7 x 10^{-14}。
2018-01-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
