Cosmological Birefringence and the Geometric Phase of Photons
关于轴子电动力学在背景平坦FRW宇宙，我们表明，宇宙学双折射产生于绝热非循环几何相位，出现在光子的量子态，因为它们与轴子场的相互作用。我们还表明，轴子电动力学是等效的标准电动力学的时间依赖性双各向同性的磁电Tellegen媒体，它作为一个模拟系统，可以模拟宇宙学双折射。
2019-08-09 astro-ph.CO gr-qc
Exploring scalar field dynamics with Gaussian processes
宇宙加速膨胀的起源在宇宙学中仍然是一个未解之谜。在这项工作中，我们考虑一个空间平坦的Friedmann-Robertson-Walker（FRW）宇宙与非相对论性物质和一个单一的标量场贡献的能量密度的宇宙。利用超新星和BAO观测数据，利用高斯过程重建了该标量场的势、动能、物态方程等性质。我们还重建了能量条件和运动学变量的扩展，如加加速度和慢滚参数。我们发现，重建的标量场变量和运动学量与平坦的Lambda CDM宇宙是一致的。进一步我们发现，对于本文所考虑的超新星数据的红移范围，零能量条件是满足的，但强能量条件是违反的。
2014-01-01 astro-ph.CO gr-qc
Primordial magnetic fields and gravitational baryogenesis in nonlinear electrodynamics
本文在非线性电动力学的框架下，评述了原初磁场的放大和引力重子生成机制，即通过Ricci标量曲率与重子流之间的耦合，在宇宙中产生重子不对称性的机制。为了研究原初磁场强度的放大，我们写下规范不变波动方程，然后在宇宙的三个不同时代（德西特时代、再加热时代和辐射主导时代）求解它们（在长波近似下）。利用观测到的银河系磁场的振幅和重子的不对称性，分别用无量纲参数$r\sim 10^{-37}$和$η_B\lesssim 9\times 10^{-11}$表征，得到了进入非线性电动力学的参数约束条件.
2009-07-21 astro-ph.CO
Exploring the low redshift universe: two parametric models for effective pressure
天体物理学观测对宇宙学理论提出了前所未有的严格限制。$Λ$ CDM模型数学上简单，对观测数据拟合较好，是解释宇宙行为的首选模型。但是暗区的许多基本特征仍然未知，这为各种非标准宇宙学假设留下了空间。由于宇宙学常数暗能量的压强是不变的，忽略低红移处辐射和曲率项的贡献，有效压强保持不变。本文提出了两种非定常有效压强的参数模型，以研究低红移时对$Λ$ CDM的微小偏离。我们在精粹场和幻影场的场景中恢复了我们的唯象模型，并探讨了标量场和势的行为。我们约束我们的模型参数与SNe Ia和BAO观测，并检测到微妙的暗示$ω_{de}<-1$从两个模型的数据拟合结果，这表明目前可能是一个幻影暗能量的情况。
2015-06-18 astro-ph.CO gr-qc
Falsifying cosmological models based on a non-linear electrodynamics
近年来，非线性电动力学（NED）在产生宇宙中的原始磁场和解决奇异性问题方面得到了广泛的关注。此外，最近的研究表明，NED对通货膨胀的关键作用。本文提出了一种基于NED引力源的新模型，以消除大爆炸时的宇宙奇点，并在随机磁场背景下解释暴胀时代的宇宙加速现象。此外，我们发现了一个循环宇宙的实现，由于所提出的NED能量密度，没有初始奇点。此外，我们探讨是否NED领域没有或与物质可以晚时间加速的起源。为此，我们获得明确的方程$H(z)$和执行MCMC分析，以约束NED参数使用$31$观测哈勃数据（OHD）从宇宙计时器覆盖的红移范围$0 < z < 1.97$ ;并与联合光分析（JLA）SNIa编译组成的$740$数据点的范围$0.01<z<1.2$。我们对当前磁场的所有约束都给出了$B_{0}\sim 10^{-31}\mathrm{cm^{-1}}$，它大于普朗克卫星给出的上限$10^{-33}\mathrm{cm^{-1}}$，这意味着NED宇宙学不适合解释宇宙晚期动力学。然而，目前的数据能够在后期伪造场景。实际上，能够使用从OHD和SNIa数据集获得的参数的最佳拟合值来重建减速参数$q(z)$。如果不包括物质成分，数据集预测早期宇宙的加速阶段，但在当前时代，非加速宇宙是首选。
2018-05-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Anisotropic expansion of the Universe and generation of quantum interference in light propagation
本文研究了Bianchi I型宇宙模型中的电动力学。这种情况揭示了光子在传播过程中可能产生量子干涉的可能性。这种效应只是由于宇宙演化中存在两个不同的膨胀轴。换句话说，我们可以得出这样的结论：一种纯粹的度量--或者等价地说，引力--现象引起了一种量子效应，这种效应在光的传播中表现出来。
2015-10-07 astro-ph.CO gr-qc
Electrodynamics on Cosmological Scales
麦克斯韦方程组不能描述一个均匀的、各向同性的、具有均匀分布的净电荷的宇宙，因为在这样的宇宙中，电磁场张量必须处处为零。对于具有非零净电荷的封闭宇宙，无论时空对称性和电荷分布如何，麦克斯韦方程组总是不成立。这两个悖论表明，麦克斯韦方程组需要修改，以适用于整个宇宙。我们考虑了两类修正的麦克斯韦方程组，它们都能解决这个悖论。一个是包含光子质量项的Proca型方程。这种电磁场方程可以自然地从自发对称性破缺和量子场论中的希格斯机制中产生，其中光子通过吃掉无质量的戈德斯通玻色子获得质量。然而，当对称性恢复时，光子失去了它们的质量，悖论再次出现。另一类修正的麦克斯韦方程组，在我们看来更有吸引力，它包含一个电磁势矢量与时空曲率张量耦合的项。这类电磁场方程没有引入新的维度参数，并返回到平坦或里奇平坦时空中的麦克斯韦方程。我们表明，曲率耦合项可以自然地产生的模糊性，在扩展麦克斯韦方程组从一个平坦的时空，弯曲的时空通过最小替换规则。研究了修正的麦克斯韦方程组的一些结果。结果表明，在合理的参数下，修正不影响已有的实验和观测。然而，具有曲率耦合项的场方程可以在质量密度高或电磁辐射的重力在动力学中起主导作用的天体物理环境中检验，例如，中子星和早期宇宙的内部。
2016-02-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Exploring the deviation of cosmological constant by a generalized pressure dark energy model
提出了一个广义压力暗能量（GPDE）模型来研究宇宙的演化.该模型涵盖了三种常见的压力参数化类型，并可分别重建为精华和幻影标量场。我们采用宇宙天文台（CC）的数据集来约束参数。结果表明，在$1σ$范围内，GPDE模型的晚宇宙参数为：哈勃常数的现值$H_{0}=(72.30^{+1.26}_{-1.37})$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$，物质密度参数$Ω_{\text{m0}}=0.302^{+0.046}_{-0.047}$，宇宙向精粹方向的偏置.而当我们结合CC数据和来自普朗克的$H_0$数据时，约束意味着我们的模型很好地匹配$Λ$ CDM模型。然后对GPDE模型进行动力学分析，发现在不同的参数值下，系统存在吸引子或鞍点。最后，我们讨论了GPDE模型中幻影场景下宇宙的最终命运。证明了伪裂缝、小裂缝和大裂缝三种情况都是可能的。
2019-05-11 astro-ph.CO gr-qc
Exploring a matter-dominated model with bulk viscosity to drive the accelerated expansion of the Universe
我们探讨了一个大体积粘性物质占主导地位的宇宙的可行性，以解释目前宇宙的加速膨胀。该模型由无压流体组成，其体积粘度形式为ε = ε_0 + ε_1 * H，其中ε_0和ε_1是常数，H是哈勃参数。无压流体是重子和暗物质两种成分的特征。根据这个模型，我们研究了宇宙的行为，分析了尺度因子以及一些曲率标量和物质密度。另一方面，我们使用Ia型超新星（SNe Ia）探测器计算了最佳的估计值的α_0和α_1。我们发现，从宇宙的所有可能的情况下，最好的估计值（100，101）的首选是一个膨胀的宇宙开始大爆炸，其次是减速膨胀在早期，并与一个平稳的过渡，在最近的时间，以加速膨胀的时代，将永远持续下去。宇宙的预测年龄比来自最古老的球状星团的观测约束的平均值略小，但仍然在该约束的置信区间内。该模型的一个缺点是在红移z >= 1时违反了热力学第二定律。然而，当我们假设ε_1 = 0时，在ε_0的最佳估计值处评估的简单模型ε_1 = ε_0满足局部热力学第二定律，宇宙的年龄与球状星团的约束完全一致，并且它也有一个大爆炸，随后是减速膨胀，并在后期平滑过渡到加速膨胀时期，会永远持续下去
2010-08-19 astro-ph.CO gr-qc
Nonlinear electrodynamics and CMB polarization
最近的WMAP和BOOMERanG实验对在膨胀宇宙中传播的光子的偏振角设置了严格的限制：$Δα= (-2.4 \pm 1.9)^\circ$。本文从非线性电动力学（NLED）的角度对宇宙微波背景辐射（CMB）的偏振特性进行了评述。计算了光子在具有平面对称性的宇宙背景中传播的偏振角。为此，我们使用Pagels-Tomboulis（PT）拉格朗日密度描述NLED，它具有$L\sim (X/Λ^4)^{δ- 1}\; X $的形式，其中$X=1/4 F_{αβ} F^{αβ}$，和$δ$的参数具有非麦克斯韦性质的PT非线性描述的电磁相互作用。在观察了与CMB光子的（$x$）传播方向正交的平面中的偏振分量之后，偏振角被定义为宇宙的偏心率，这是一种几何性质，其在宇宙时间上的演化（从最后一个散射表面到现在）受到银河系外距离上磁场强度的约束。
2011-02-22 astro-ph.CO
Exploring the Early Universe with Gaia and THEIA
最近有人指出，盖亚是能够检测到一个随机的引力波背景之间的脉冲星定时阵列和LISA的频率的灵敏度带。我们认为，盖亚和THEIA具有巨大的潜力，早期宇宙学，因为这样的频率范围是理想的探测相变在不对称暗物质，SIMP和宇宙学QCD过渡。此外，还有可能探测到在这种早期宇宙过渡期间产生的太阳质量范围内的原始黑洞，并将它们与QCD时代预期的黑洞区分开来。最后，我们讨论了潜在的盖亚和THEIA探测拓扑缺陷和盖亚的能力，可能揭示最近的NANOGrav结果。
2021-04-10 astro-ph.CO hep-ph
Exploring the HI Universe with ASKAP
ASKAP的巡天速度使其成为巡天HI宇宙的主要仪器，使其能够对整个天空进行广泛的巡天，以及覆盖宇宙学代表体积的深度巡天。在这里，使用ASKAP研究深HI领域进行了讨论，提出了深入调查中性气体起源（DINGO）调查。这个ASKAP科学调查项目预计将观测到超过10^5个红移z~0.4的源。主要科学目标包括：Omega_HI及其演化，由HI质量函数和2 pt关联函数等分布追踪的宇宙网，以及星系的形成和演化。通过瞄准GAMA调查区域，使科学回报最大化，使星系的HI含量能够在过去4 Gyr的所有主要星系成分的全面背景下进行研究和理解。
2009-12-11 astro-ph.CO
Inflationary cosmology- A new approach using Non-linear electrodynamics
我们探索了一种新的非线性电动力学（NLED）场，它作为引力源，可以在暴胀时代加速宇宙。本文提出了一种新的NLED拉格朗日量，它由两个参数$α$和$β$表征。我们研究了这个模型的经典稳定性和因果关系方面的要求，速度（$C_s = \frac{dP}{dρ}$）的声波$C_s^2 > 0$和$C_s \le 1$，并发现$0 < C_s^2 < 1$对应于$0.25 \le α\le 0.4$和$0.6 \le βB^2 \le 1$。对减速参数（$q = \frac{1}{2}(1 + 3 ω)$，$ω= P/ρ$是状态方程参数）的研究表明，$q < 0$值（即$ω< -1/3$和$\ddot{a}(t) > 0$（加速宇宙））需要$βB^2 \ge 0.13$。在膨胀期间，能量密度$ρ_B$被发现是最大的并且由对应于$α= 0.3$的$ρ_B^{max} = 0.65/β$给出。引发暴胀所需的磁场是$B (= B_{max}) \simeq \sqrt{\frac{0.4 ρ_B^{max}}{0.65}} = 4 \times 10^{51}~{\rm Gauss}$，其中$ρ_{B}^{max}( =10^{64}~{\rm GeV}^4 $是暴胀期间宇宙的能量密度。该模型还预测了e倍数$N = 71$，与实验结果一致。
2020-05-12 astro-ph.CO hep-ph
Exploring the Dark Age: Star and Galaxy formation in the Early Universe
本研究探讨了宇宙黑暗时代的星系际介质热力学、分子氢冷却与引力坍缩，分析了Ly$α$和[C II]发射线作为早期星系演化诊断手段的作用，为解释高红移观测提供了理论框架。
2024-12-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Exploring the expansion dynamics of the universe from galaxy cluster surveys
为了从星系团尺度上理解宇宙的膨胀动力学，利用两次不同的星系团巡天观测的角直径距离（ADD）数据，我们约束了四种宇宙学模型来探索$H_0$的潜在值，并采用模型无关的高斯过程来研究暗能量状态方程的演化. X射线波段的ADD数据由两个样本组成，分别覆盖红移范围[0.023，0.784]和[0.14，0.89]。我们发现：（i）对于这两个样品，所获得的$H_0$值与Riess等人最近的局部观测值比与Plank合作组织的全球观测值更一致，并且$Λ$ CDM模型仍然是使用信息准则的首选;（ii）对于第一个样品，在$2σ$置信水平（CL）下没有动力学暗能量（DDE）的证据;（iii）对于第二类，重建的暗能量状态方程在$2σ$ CL上相对低的红移范围内表现出幻影穿越行为，这暗示了晚时宇宙可能实际上是由星系团尺度的DDE所支配的;（iv）通过在两个ADD样本中加入Ia型超新星、宇宙计时器和普朗克2015位移参数以及HII星系测量的组合，DDE在$2σ$ CL上明显存在。
2017-09-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Early dark energy induced by non-linear electrodynamics
提出一种由非线性电动力学诱导的早期暗能量参数化模型，利用多源宇宙学数据进行贝叶斯约束，结果表明该模型可同时缓解哈勃张力和σ_8张力。
2023-07-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Exploring the dusty star-formation in the early Universe using intensity mapping
在过去的十年中，人们已经清楚地看到，尘埃笼罩的恒星形成对早期星系演化有着重要的贡献。因此，探测尘埃对于确定高红移宇宙中星系的性质至关重要。这需要在（亚）毫米波长下进行观测。不幸的是，一方面单碟观测的灵敏度和背景混淆，另一方面干涉仪的测绘效率，对观测者提出了独特的挑战。克服这些困难的一个有希望的途径是利用混淆限制制度和措施的集体光发射从所有来源，包括未解决的微弱星系的波动强度映射。在这篇文章中，我们讨论了如何通过宇宙红外背景（2D）和[CII]精细结构跃迁（3D）的各向异性，2D和3D强度映射可以测量在高红移的尘埃恒星形成。
2018-01-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Exploring Universe acceleration through observational constraints via Hubble parameter reconstruction
本研究提出一种创新的哈勃参数参数化方法，结合多类观测数据用MCMC约束参数，发现状态方程符合phantom模型特征，为宇宙加速膨胀研究提供了不依赖模型的新途径。
2024-04-04 astro-ph.CO
The Fabric of the Universe: Exploring the cosmic web in 3D prints and woven textiles
我们介绍宇宙的结构，一个艺术和科学的合作，专注于探索宇宙网络的暗物质与非传统的技术和材料。我们将详细讨论我们的两个项目。首先，我们描述了一个管道，用于将三维（3D）密度结构从N体模拟转换为适合3D打印的固体表面，并呈现宇宙体积和大质量星系团晕周围的坠落区域的打印。在这些模型中，我们发现了在二维投影中不可见的墙状特征。超越模拟数据的纯粹可视化，我们将宇宙网络作为三维编织的纺织品进行探索。为此，我们开发了实验性的3D编织技术来创建球形和非球形的形状，并从根本上将宇宙网络的一个区域简化为一组细丝和光晕。我们将产生的树结构转化为一系列的命令，可以执行的数字织机，并提出了一个大型的纺织品安装。
2017-04-19 astro-ph.CO physics.pop-ph
ELUCID -- Exploring the Local Universe with the reConstructed Initial Density field. II: Reconstruction diagnostics, applied to numerical halo catalogs
ELUCID项目旨在建立一系列逼真的宇宙学模拟，再现斯隆数字巡天（SDSS）中观测到的星系的空间和质量分布。这需要强大的重建技术来创建约束的初始条件。我们测试的重建方法，将其应用到几个$N$体模拟。我们使用2个中等分辨率的模拟，每个模拟产生三个额外的约束$N$体模拟。我们使用粒子指数作为示踪剂，并通过改变主平滑参数来量化重建的质量，来比较由此产生的朋友的朋友目录。我们使用的交叉识别方法被证明是有效的，结果表明，最大质量的重建晕有效地跟踪从相同的拉格朗日区域在初始条件。初步的时间依赖性分析表明，高质量的端晕只收敛在一个红移接近重建红移。这表明，对于较早的快照，只有祖先的集合可以被有效地交叉识别。
2017-04-12 astro-ph.CO
Exploring new physics in the late Universe's expansion through non-parametric inference
本研究利用高斯过程非参数推断，分析CC、SN和BAO数据，发现晚期宇宙在低红移和高红移处偏离Planck-ΛCDM模型，暗能量呈现动态特征，并建议在特定红移区间探索新物理以解决H0和S8张力。
2024-07-05 astro-ph.CO
Exploring the Universe via the Wide, Deep Near-infrared Imaging ESO Public Survey SHARKS
欧洲南方天文台公共巡天南半球H-ATLAS区域KS波段巡天（SHARKS）包括在4米可见光和红外天文巡天望远镜（VISTA）上使用VISTA红色照相机（VIRCAM）在2.2微米（KS波段）进行300平方度的深度成像。该调查的第一次数据发布，包括5%的数据，于2022年1月31日通过ESO数据库发布。我们描述了第一次数据发布的策略和状态，并介绍了数据产品。我们简要讨论了正在探索的SHARKS数据的不同科学领域，并以计划的数据发布纲要结束。
2022-12-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
Exploring interacting holographic dark energy in a perturbed universe with parameterized post-Friedmann approach
研究了暗能量与暗物质相互作用的全息暗能量模型。特别地，我们考虑在扰动宇宙的背景下的相互作用全息暗能量模型，这是从来没有在文献中调查。为了避免相互作用暗能量宇宙学中的大尺度不稳定性问题，我们采用广义的参数化后Friedmann方法来处理模型中的暗能量扰动.我们使用当前的观测数据来约束模型。由于在模型中考虑了宇宙学扰动，我们可以采用红移空间畸变（RSD）测量来约束模型，除了使用膨胀历史的测量，这在文献中从未做过。我们发现，与没有相互作用的全息暗能量模型相比，对于$Q=βHρ_{\rm c}$和$Q=βH_0ρ_{\rm c}$的情况下，相互作用的全息暗能量模型更受当前数据的青睐。还发现，在RSD数据的帮助下，对于$Q=βH_0ρ_{\rm c}$的情况，在$2.95σ$统计显著性处可以检测到正偶联$β$。
2018-10-31 astro-ph.CO
Exploring accelerated expansion in the universe: A study of $f(Q,T)$ gravity with parameterized EoS and cosmological constraints
本研究基于$f(Q,T)$引力理论，构建单参数有效EoS的线性引力模型，通过多组观测数据约束模型参数，验证其与观测的一致性，为相关FLRW模型分析提供起点。
2024-04-22 astro-ph.CO
Exploring the Quantum Universe: Pathways to Innovation and Discovery in Particle Physics
本文为2023年P5报告，概述了粒子物理项目的优先级规划，该报告已获HEPAP批准并提交至DOE SC与NSF MPS。
2024-07-27 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Early Growth in a Perturbed Universe: Exploring Dark Matter Halo Populations in 2LPT and ZA Simulations
我们用两种宇宙学N体模拟初始化技术研究了z = 300到z = 6的暗物质晕的结构和演化。虽然二阶拉格朗日微扰理论（2LPT）和Zel'dovich近似（ZA）都能给出精确的现今晕质量函数，但2LPT中致密区域的早期坍缩会导致高红移时更大的质量晕。通过三个2LPT和三个ZA初始化的宇宙学模拟，我们探讨了初始化方法对暗物质晕质量和浓度的影响。我们发现，2LPT诱导更快速的晕生长，导致更大规模的晕相比，ZA。这种效应在高质量晕和高红移时最为明显。平均而言，晕圈浓度在2LPT和ZA之间基本相似，但当被视为晕圈质量的函数时，保留了差异。对于质量和浓度，典型的个体晕之间的差异可能非常大，突出了ZA初始化模拟高z晕人口研究的缺点。
2014-12-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
ELUCID - Exploring the Local Universe with reConstructed Initial Density field III: Constrained Simulation in the SDSS Volume
我们最近开发的一种方法，用于重建附近宇宙的初始密度场，并将其应用于斯隆数字巡天数据发布7。对重构的初始条件进行了高分辨率N体约束模拟（CS），计算了$3072^3$粒子在500 Mpc/h盒子中的演化，并分析了最终密度场的统计性质及其与SDSS星系分布的关系.我们发现，宇宙网和晕人口的统计特性准确地再现在CS。星系密度场与CS密度场有很强的相关性，其偏差取决于星系的光度和颜色。我们进一步的研究表明，CS提供了强大的数量描述的环境中观察到的星系和星系系统居住。宇宙方差在CS中被大大减小，使得即使对于小体积的样品，统计不确定性也可以被有效地控制。
2016-08-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Exploring the Dark Universe: constraints on dynamical Dark Energy models from CMB, BAO and growth rate measurements
为了解释当前宇宙的加速度、宇宙学常数$Λ$的微调问题和宇宙符合问题，文献中提出了不同的替代模型。我们使用CMB（普朗克2018年最终数据发布）和LSS（SDSS，WiggleZ，VIPERS）的最新观测数据来约束动力学暗能量（DE）模型。除了通过增长参数$A(z)=f(z)σ_{8}(z)$来约束质量方差$σ_{8}$的红移空间扭曲的数据外，还采用了传统上用于确定标准模型$ΛCDM$的主要宇宙学参数的CMB位移参数。BAO数据也被用来研究宇宙膨胀的历史和DE的主要性质。从$q(z)$的演变，我们发现在低红移的加速行为放缓，并通过使用赤池和贝叶斯信息准则（AIC，BIC），我们区分不同的模型，更适合的观测数据，发现交互式暗能量（IDE）模型是最有利于观测数据，包括来自SNIa和Hz的信息。分析表明，IDE模型紧随其后的是EDE和$ΛCDM$模型，在某些情况下更好地拟合观测数据与个别探头。
2019-05-07 astro-ph.CO
Stellar Archaeology -- Exploring the Universe with Metal-Poor Stars
星系晕和小矮星系中最贫金属恒星的丰度模式为我们提供了关于早期宇宙的丰富信息。特别是，这些古老的幸存者使我们能够研究第一颗恒星和超新星的性质，负责形成和演变的元素，早期恒星和星系形成过程的相关核合成过程，以及很久以前矮星系的恒星晕的组装过程。这篇综述介绍了“恒星考古学”领域的现状--利用贫金属恒星探索高红移宇宙及其组成的多样性。特别是，早期恒星形成的条件进行了讨论，这些最终如何导致化学演化，以及最贫铁的恒星的作用是什么，了解第三星族超新星的产量。在贫金属恒星中发现的快速中子捕获特征可以用来获得恒星年龄，但也可以通过观测测量来限制这种复杂的核合成过程。此外，不同类型矮星系中极贫金属恒星的化学丰度可以用来推断晕形成情景的细节。以及矮星系作为银河系基石的作用。最后，我展望了未来十年这一领域的发展方向。一个表的~1000贫金属星和他们的丰度收集的文献中提供的电子格式。
2010-06-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Exploring the cosmic dawn and epoch of reionization with 21cm line
宇宙的黑暗时代，当没有发光物体存在时，随着第一批恒星、星系和黑洞的诞生而结束。这个时代被称为宇宙黎明。宇宙再电离是宇宙中星系际介质在发光天体发射的电离光子驱动下发生的主要跃迁。虽然从黑暗时代到再电离的时期是宇宙中的一个里程碑，但我们对这一时期的认识还不够。由中性氢发射的宇宙21厘米信号有望为这一时期打开一扇新的窗口。在这篇综述文章中，我们首先介绍了21厘米线的基本物理和第一颗恒星如何影响21厘米线信号。接下来，我们简要总结了如何通过统计和机器学习方法从21 cm线信号中提取天体物理信息。我们还讨论了21厘米线信号和其他发射线之间的协同作用。最后，我们总结了21厘米实验的现状。
2023-03-20 astro-ph.CO
Exploring the high-redshift PBH-$Λ$CDM Universe: early black hole seeding, the first stars and cosmic radiation backgrounds
我们探讨了一个模型的观测影响，在该模型中，原始黑洞（PBH）与广泛的出生质量函数范围从太阳质量的一小部分$\sim$ 10 $^6$ M $_{\odot}$，符合目前的观测极限，构成宇宙中的暗物质成分。给出了这个PBH- \LambdaCDM ~宇宙中暗物质和重子物质的形成和演化。在这张照片中，PBH DM迷你晕比标准\LambdaCDM更早坍缩，重子在$z\sim15-20$冷却形成恒星，而在这些早期时期生长的PBH开始通过邦迪捕获吸积。这些源的体积发射率在$z\sim20$处达到峰值，在较低的红移处迅速衰减。因此，PBH DM也可以提供一个通道，使早期的黑洞种子，并自然地解释了底层暗物质晕-宿主星系和中央黑洞连接的起源，表现为$M_{\rm bh}-σ$相关性。为了估计这些高红移PBH DM晕的光度函数和对积分发射功率谱的贡献，我们发展了一个晕占据分布（HOD）模型。除了追踪恒星形成和再电离的历史，它还允许我们评估宇宙红外和X射线背景（CIB和CXB）。我们发现，吸积到PBH/AGN成功占检测到的背景和它们的互相关，包括一个额外的红外恒星发射组件。通过JWST探测深红外源数分布，可以揭示出这类高红移恒星形成和吸积的PBH DM的存在。
2021-12-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
Realistic Cyclic Magnetic Universe
本文提出了一个完整的基于非线性磁场的循环宇宙学方案。它由重子物质、暗物质、辐射、中微子和宇宙磁场五种流体组成。前四种流体以标准方式处理，第五种流体，磁场，由非线性电动力学描述。自由参数由观测数据（SNIa，CMB，河外磁场等）和简单的理论考虑来拟合。由此产生了一个循环宇宙学模型，它保留了标准大爆炸模型的主要成就，并解决了初始奇点、当前加速度和大撕裂等问题。
2012-09-12 astro-ph.CO physics.gen-ph
ELUCID - Exploring the Local Universe with reConstructed Initial Density field I: Hamiltonian Markov Chain Monte Carlo Method with Particle Mesh Dynamics
模拟局域宇宙的演化对于研究星系和星系际介质中不受宇宙变化影响的问题具有重要意义。在这里，我们提出了一种方法来重建的初始线性密度场从输入的非线性密度场，采用哈密尔顿马尔可夫链蒙特卡罗（HMC）算法结合粒子网格（PM）动力学。将HMC+PM方法应用于宇宙学模拟，然后用N体模拟将重建的线密度场演化到今天。如此获得的受约束的仿真精确地再现了在各种$z$下的输入仿真的幅度和相位。在HMC中使用具有0.75 Mpc/h的网格单元大小和40个时间步长的PM模型可以恢复超过一半的相位信息，在高z处降低到k~0.85 h/Mpc，在z=0处降低到k~3.4 h/Mpc，这代表了对文献中类似重建模型的显著改进，表明我们的模型可以在很大的动力学范围内重建宇宙结构的形成历史。采用具有更高的空间和时间分辨率的PM模型产生更好的重建，这表明我们的方法更多地受到计算机资源可用性的限制。在许多早期研究中采用的结构演化动力学模型可以在重建的线性密度场中引起非高斯性，这反过来又会导致预测的晕质量函数出现大的系统偏差。这种偏差在我们的重建中大大减少或不存在。
2014-09-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
