The effects of the small-scale behaviour of dark matter power spectrum on CMB spectral distortion
经过无数的天文和实验研究，暗物质的精确粒子性质仍然是未知的。标准的弱相互作用大质量粒子（WIMP）暗物质，尽管成功地解释了宇宙的大尺度特征，但长期存在小尺度问题。在预复合时代，由Silk阻尼引起的宇宙微波背景（CMB）中的光谱失真允许人们访问一系列小尺度$0.3 \, {\rm Mpc} < k < 10^4 \, \rm Mpc^{-1}$的信息，其动力学可以使用线性理论精确描述。在本文中，我们探讨了使用丝绸阻尼引起的CMB频谱失真作为探针的小尺度功率的可能性。我们考虑了四个备选的暗物质候选者-暖暗物质（WDM），晚形成的暗物质，超轻轴子暗物质和带电衰变的暗物质，在所有这些模型中的物质功率偏离$Λ$ CDM模型在小尺度。我们计算这些替代模型的CMB的频谱失真，并比较我们的结果与$Λ$ CDM模型。我们发现，替代模型的主要影响是改变的牛顿势的子视界演化，影响CMB的光谱失真的后期行为。与$Λ$ CDM模型相比，$y$参数减少了几个百分点，这些模型的参数范围为：LFDM用于形成红移$z_f = 10^5$（7\%）; WDM用于质量$m_{\rm wdm} = 1 \, \rm keV$（2\%）; CHDM用于衰变红移$z_{\rm decay} = 10^5$（5\%）; WDM用于质量$m_a = 10^{-24} \, \rm eV$（3\%）。我们还简要讨论了即将到来的CM…
2017-07-07 astro-ph.CO hep-ph
Constraints on interacting dark energy models from Planck 2015 and redshift-space distortion data
我们研究了暗物质和暗能量之间的唯象相互作用，并利用最新的宇宙学数据，包括普朗克2015年的宇宙微波背景辐射各向异性、Ia型超新星、重子声学振荡、哈勃常数和红移空间畸变，对这些模型进行了约束。我们发现，在暗扇区的相互作用参数作为一个能量转移从暗物质到暗能量强烈抑制了整个更新的宇宙学数据。另一方面，暗扇区之间的相互作用与能量流从暗能量到暗物质被证明与现有的宇宙学观测更好地符合。需要暗扇区之间的这种耦合来缓解重合问题。
2017-01-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Neutrino mass and dark energy constraints from redshift-space distortions
在不久的将来，宇宙学有望测量中微子质量的总和，这是标准模型的一个基本参数，同时对暗能量的约束也将得到实质性的改进。我们利用BOSS红移空间星系功率谱的形状，结合CMB和超新星数据，来约束中微子质量和暗能量。这个计算的关键是非线性宇宙学扰动理论的几个最新进展，包括FFT方法，红移空间扭曲和尺度相关的增长。当暗能量状态方程及其一阶导数也允许变化时，我们的95%置信度上限180 meV的质量总和大幅下降至540 meV，这对当前的约束提出了重大挑战。我们还研究了额外的星系偏置参数的影响，发现更大的允许范围内的尺度依赖性偏置只有轻微的移动首选中微子质量值，削弱其上限约20%，并有一个可以忽略不计的其他宇宙学参数的影响。
2019-07-07 astro-ph.CO hep-ph
CMB Spectral Distortions from an Axion-Dark Photon-Photon Interaction
本文研究混合轴子-光子-暗光子相互作用$ϕF \ ilde F_D$，证明其在轴子或暗光子构成暗物质时会使CMB光子转入暗扇区并产生光谱畸变，进而给出比传统轴子-光子耦合更强的宽质量范围约束。
2024-03-11 astro-ph.CO hep-ph
Redshift Space Distortions corner interacting Dark Energy
本文利用红移空间畸变测量等多种宇宙学数据约束相互作用暗能量模型，发现这些观测具有强约束力，使参数回归 $Λ$CDM 标准值，几乎排除了所研究的 IDE 模型。
2024-09-04 astro-ph.CO hep-ph
CMB Spectral Distortions from Cooling Macroscopic Dark Matter
我们提出了一个新的机制，暗物质（DM）可以影响早期宇宙。宏观DM或宏观的热内部可以表现为储热器，使得高能光子从其表面发射。这导致了宇宙微波背景的光谱畸变。SD取决于内部的密度和冷却过程，以及Macros的表面组成。我们用中子星作为核密度宏模型，发现对于固定密度，谱畸变与质量无关。在我们的工作中，我们发现，对于这种类型的宏，构成100 $\%$的暗物质，$μ$和$y$失真可以高于检测阈值的典型建议的下一代实验，如PIXIE。
2019-06-30 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Spectral distortion anisotropies from photon to dark photon conversions
The University of Manchester（曼彻斯特大学）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）
研究暗光子通过共振转换在宇宙微波背景中产生谱畸变各向异性，利用频率层次框架计算功率谱，发现暗光子质量控制信号形状，混合参数决定幅度，并给出普朗克数据约束。
2026-06-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining Viscous Dark Matter in light of CMB Spectral Distortion
本文计算了粘性暗物质与重子相互作用引起的CMB谱畸变，利用COBE/FIRAS和PIXIE观测约束了粘性暗物质的参数空间。
2024-04-20 astro-ph.CO
SHAPing the Gas: Understanding Gas Shapes in Dark Matter Haloes with Interpretable Machine Learning
暗物质和气体分布的非球形形状引入了系统的不确定性，影响了星系群和星系团的可观测质量关系和选择函数。然而，三轴气体分布依赖于晕形成历史和重子物理的非线性物理过程，这是具有挑战性的精确建模。在这项研究中，我们探索了一种机器学习方法来模拟气体形状对暗物质和重子性质的依赖。利用来自IllustrisTNG流体动力学宇宙学模拟的数据，我们开发了一个机器学习管道，该管道应用\pkg{XGBoost}，一种梯度提升决策树的实现，从晕属性预测气体形状的径向轮廓。我们表明，\pkg{XGBoost}模型可以准确地预测气体形状的轮廓在暗物质晕。我们还探讨了模型的可解释性与\pkg{SHAP}，一种方法，确定在不同的晕半径的预测性能。我们发现重子性质最好地预测气体形状的晕核心，而暗物质的形状是主要的预测在晕外围。这项工作展示了可解释的机器学习在多波长宇宙学调查时代对暗物质晕的可观察特性建模的能力。
2021-08-02 astro-ph.CO
Constraints on dark matter interactions with standard model particles from CMB spectral distortions
提出了一种新的方法来约束早期宇宙中暗物质（DM）与标准模型粒子之间的弹性散射。非相对论DM与光子的直接或间接热耦合导致后者的热沉。这导致了宇宙微波背景（CMB）的光谱失真，其幅度可以大到DM与光子数比的几倍。我们计算了一般能量依赖的截面和DM质量m_DM >~ 1 keV的DM-质子，DM-电子和DM-光子散射引起的CMB光谱畸变。使用FIRAS测量，我们设置的截面的m_DM <~ 0.1 MeV的约束。特别地，对于能量无关散射，我们得到σ [DM-质子] <~ 10^（-24）cm ^2（keV/m_DM）^（1/2），σ [DM-电子] <~ 10^（-27）cm ^2（keV/m_DM）^（1/2）和σ [DM-光子] <~ 10^（-39）cm ^2（m_DM/keV）。具有PIXIE特性的实验将把灵敏度范围扩展到质量为m_DM ~ 1GeV。
2015-07-29 astro-ph.CO hep-ph
Using CMB spectral distortions to distinguish between dark matter solutions to the small-scale crisis
早期宇宙中小尺度扰动的耗散使宇宙微波背景光子的黑体光谱发生畸变。在这项工作中，我们建议使用这些扭曲作为探测尺度$1\,\textrm{Mpc}^{-1}\lesssim k \lesssim 10^{4}\,\textrm{Mpc}^{-1}$上的暗物质的微观物理。我们认为，在特定的模型中，暗物质是动力学耦合到中微子或光子，直到不久前重组，并计算光子加热率和由此产生的$μ$ -失真在这两种情况下。我们发现，$μ$参数一般增强相对于$Λ$ CDM与中微子的相互作用，并可能是增强或抑制的情况下，与光子的相互作用。如果$σ_{\textrm{DM}-γ} \gtrsim 1.1\times10^{-30} \left(m_{\textrm{DM}}/\textrm{GeV}\right) \textrm{cm}^{2}$和$σ_{\textrm{DM}-ν} \gtrsim 4.8\times 10^{-32} \left(m_{\textrm{DM}}/\textrm{GeV}\right) \textrm{cm}^{2}$的时间无关的横截面，和$σ^{0}_{\textrm{DM}-γ} \gtrsim 1.8 \times 10^{-40} \left(m_{\textrm{DM}}/\textrm{GeV}\right) \textrm{cm}^{2}$和$σ^{0}_{\tex…
2017-09-12 astro-ph.CO hep-ph
Distortion of neutrino oscillations by dark photon dark matter
本文研究 $L_μ-L_τ$ 暗光子暗物质对中微子振荡的影响，通过分析 T2K、SNO 和 Super-K 数据，在质量低于 $10^{-11}$ eV 区间获得了世界领先的耦合限制，并发现新物理效应与中微子振荡参数间存在简并性。
2023-01-31 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Testing for dynamical dark energy models with redshift-space distortions
星系功率谱的红移空间畸变可以用来测量物质密度扰动的增长率Δ_m。对于广义相对论中的动力学暗能量模型，我们给出了f（z）sigma_8（z）的一个方便的解析公式，表示为红移z的函数，其中f=d ln delta_m/d ln a（a是宇宙学尺度因子），sigma_8是在8 h^{-1} Mpc尺度下的过密度的均方根振幅。只要暗能量状态方程w不发生显著变化，声速不小于1，我们的公式就可以应用于不完美流体、精粹和k-本质的模型。我们还将观测约束的暗能量模型的常数w和跟踪的精髓，从最近的数据红移空间扭曲。
2013-01-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Redshift space distortions in the presence of non-minimally coupled dark matter
在本文中，我们充分研究宇宙学的情况下，暗物质是非最小耦合到一个额外的标量自由度。这种相互作用是通过变换后的引力度规中的共形项和非形式项来实现的。考虑到线性微扰理论，我们表明，暗物质的增长率不同于非耦合的情况下，著名的凯泽公式进行修改。因此，红移空间畸变测量不再是总物质线性增长率的直接探测器，因为畸变因子有一个额外的耦合依赖项。我们研究了三个宇宙学模型，两个共形和一个非正式耦合的耦合的效果，并预测耦合的约束，和其他宇宙学参数，从未来的星系调查。
2019-08-20 astro-ph.CO
Qualitative probe of interacting dark energy with redshift-space distortions
本文使用类Euclid光度测量研究红移空间畸变中相互作用暗能量的大尺度印记，发现将IDE动力学纳入星系偏置可避免误判其印记，且多示踪分析结合红移空间畸变在z≤1时具有约束IDE的潜力。
2024-03-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Testing Dark Matter Clustering with Redshift Space Distortions
大尺度结构的生长速率可以探测暗物质是否以重力强度聚集或偏离重力强度，例如由于自相互作用。在星系红移巡天中，通过测量红移空间的扭曲来测量星系的增长率，限制了星系团的强度及其对红移的依赖性。我们比较这些影响的增长，从高红移偏差（如早期的暗能量）或修改重力，并给出一个简单的，高度准确的分析处方。当前的观测可以将暗物质聚集强度限制为标准的F_{cl} =0.99 \pm 0.02，如果所有其他参数保持固定，但存在大量的协方差。未来的星系红移巡天可能会限制一个不断演化的聚集强度到28%，边缘化超过其他参数，或4%，如果暗能量参数保持固定，而适合暗物质的增长。通过结合宇宙学和天体物理学探测，可以对暗物质的性质进行更严格的限制。
2013-04-12 astro-ph.CO
Revisiting Dark Photon Constraints from CMB Spectral Distortions
重新审视CMB谱畸变对暗光子的约束，发现先前估计符号相反且振幅被低估约1.5倍，并扩展到大畸变区域，表明约束显著弱化，为利用畸变各向异性研究暗光子开辟新途径。
2024-09-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark photon distortions of NO$ν$A and T2K neutrino oscillations
针对 NO$ν$A 与 T2K 的振荡张力，本研究结合 MINOS 数据检验 $L_μ-L_τ$ 暗光子效应，给出耦合与质量的领先限制，并表明其不能显著缓解实验张力。
2025-06-10 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
An improved model of redshift-space distortions around voids: application to quintessence dark energy
利用宇宙空洞来探测宇宙结构的增长率，从而探测暗能量的本质，在依赖于屏蔽机制的修正引力理论的背景下特别有趣。在这项工作中，我们改进了暗物质密度场中空洞周围的红移空间畸变的建模，从而减少了宇宙学参数推导中的系统误差。我们还展示了如何特定类型的空隙可以用来更好地探测的增长率，使用灵活的空隙探测器。我们应用我们的结果来测试一个典型类型的暗能量与LCDM模型，并发现一个很好的协议与基准宇宙学后，实施分析校正周围的空隙的径向速度分布。我们还概述了暗能量的特征印记周围的空隙的暗物质的速度分布。
2017-07-25 astro-ph.CO gr-qc
The interplay of Self-Interacting Dark Matter and baryons in shaping the halo evolution
我们利用高分辨率的流体动力学模拟来测试冷暗物质（CDM）和具有恒定截面$σ^\text{T}/m_χ=1\;\text{cm}^{2}\text{g}^{-1}$的自相互作用暗物质（SIDM）中晕性质的差异。我们发现，暗物质自相互作用和重子物理之间的相互作用导致了晕性质的复杂演化，这取决于晕质量和形态类型，以及晕质量吸积历史。虽然高质量的晕，选择早期型星系的类似物，显示核心的配置文件中的SIDM运行，系统的中间质量和一个显着的磁盘组件可以开发一个配置文件是类似的或cuspier比CDM。SIDM晕的最终性质-在z=0.2时测量-与晕浓度和形成时间相关，这表明不同系统之间的差异是由于我们观察到的影响自相互作用。我们还寻找自相互作用的暗物质在主晕的透镜信号和爱因斯坦半径分布中的电势差的暗示，这表明未来的宽场调查可能能够在此基础上区分CDM和SIDM模型。最后，我们发现，在所采用的SIDM模型中，相对于CDM，次晕丰度没有改变。
2019-01-28 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological constraints on interacting dark energy with redshift-space distortion after Planck data
相互作用的暗能量模型可以提供一种有效的方法来避免符合问题。本文把暗能量看作是一种具有常数状态方程参数$w_x$的流体。在一般规范下，当暗物质或暗能量的静止坐标系中动量转移势为零时，我们可以得到两组不同的微扰方程。从唯象的角度考虑，相互作用的形式有很多种，在这里，我们选择了$Q=3Hξ_xρ_x$，它在大多数情况下具有稳定的扰动。然后，根据马尔可夫链蒙特卡罗方法，我们约束的模型，目前可用的宇宙观测，包括宇宙微波背景辐射，重子声学振荡，Ia型超新星，和$fσ_8(z)$数据点的红移空间失真。将几何检验与大尺度结构信息相结合，结果表明，与没有$fσ_8(z)$数据的情况相比，相互作用模型受到更严格的约束。我们发现在3个$σ$区域的相互作用率：$ξ_x=0.00372_{-0.00372- 0.00372-0.00372}^{+0.000768+0.00655+0.0102}$。这意味着最近的宇宙观测倾向于暗区之间的相互作用率较小，同时，红移-空间畸变的测量可以排除1 $σ$区的大相互作用率。
2014-04-09 astro-ph.CO
Shedding light on the small-scale crisis with CMB spectral distortions
小规模的危机，观测和N体模拟之间的差异，可能意味着抑制物质波动的亚星系距离尺度。这种抑制可能是由一些早期宇宙机制引起的（例如，在暴胀期间破坏尺度不变性），导致在辐射支配时代开始时原始功率谱的修改。或者，这可能是由于非平凡的暗物质特性（例如，新的暗物质相互作用或温暖的暗物质），其在扰动重新进入视界之后的辐射支配期间的后期影响物质功率谱。我们表明，早期和晚期的抑制机制可以区分由测量的$μ$失真的频谱的宇宙微波背景。这是因为，如果功率抑制是原始的，则相对于标准的几乎尺度不变的波动的耗散所期望的值，$μ$失真被抑制。我们强调，即使暗物质效应发生在产生$μ$畸变的时代（红移$5\times 10^4 \lesssim z \lesssim 2\times 10^6$）之前或期间，$μ$畸变的标准预测在晚时间情景中仍然保持不变。
2017-06-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spectral and Spatial Distortions of PeV Neutrinos from Scattering with Dark Matter
我们研究了由于与银河系内外的暗物质的散射对高能中微子的光谱和分布的影响，重点是IceCube实验观察到的能量高达几个PeV的中微子。如果这些中微子来自银河系外的天体物理源，那么在传输过程中与暗物质粒子的散射将延迟它们到达地球。这导致了它们的光谱在散射截面所设定的能量处截止，这使得我们可以对截面$σ$设置一个上限，对于质量为m的暗物质粒子，在$σ$ < 10^{-17} x（m / GeV）x（E / PeV）^2 cm ^2的水平上，截面$σ$随能量E增加。一旦这些中微子进入我们的银河系，大的暗物质密度会导致进一步的散射，特别是朝向银河系中心。有趣的是，我们发现对于$σ$ ~ 10^{-22} x（m / GeV）x（E / PeV）^2 cm ^2，天空中中微子的分布有一小簇事件朝向星系中心，这可能解释了冰立方在这个区域看到的~2 sigma过量，而不需要星系源。
2015-05-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraints on the dark matter equation of state with redshift-space distortion
本文研究了一个由宇宙学常数和状态方程参数为非零的暗物质组成的模型，称之为$Λ$ wDM。在同步规范下，我们得到了暗物质的微扰方程，并导出了暗物质和重子的生长因子演化方程。基于Markov Chain Monte Carlo方法，我们用最近的宇宙观测资料，包括宇宙微波背景辐射、重子声学振荡、Ia型超新星和红移空间畸变的$fσ_8(z)$数据点来约束这个模型。结果提出了一个更严格的约束模型比没有$fσ_8(z)$数据的情况下。在3个$σ$区域中，我们找到了暗物质状态方程参数$w_{dm}$ = $0.000111_{- 0.000701-0.00137-0.00180}^{+0.000688+0.00136+0.00181}$。在考虑一个额外的模型参数$w_{dm}$后，我们的模型和标准模型的$χ^2$的最小值之间的差为$Δχ^2_{min}=0.598$。虽然目前的宇宙观测结果倾向于非零的暗物质状态方程参数，但在1 $σ$区域没有发现与$Λ$ CDM模型的显著偏离。
2015-11-30 astro-ph.CO
CMB spectral distortions as a novel way to probe the small-scale structure problems
在这项工作中，我们考虑CMB光谱畸变作为早期宇宙中的暗物质微观物理的探针。我们表明，未来的实验，如PRISM有可能区分的情况下，提供解决方案的CDM宇宙学的小规模问题。
2017-10-09 astro-ph.CO hep-ph
Redshift-space distortion from dynamical dark energy with time-dependent Lagrangian perturbation theory
我们应用拉格朗日微扰理论与时间相关的增长函数在第二和第三阶微扰的目的是模拟动力学暗能量的红移空间扭曲的影响。我们的基准星系红移调查是仿照即将到来的SKA和DESI红移调查。我们包括普朗克CMB先验和线性偏置参数的20\%的不确定性，结合未知的仪器噪声。边缘化后的结果表明，对密度参数的约束可能优于$\sim$ 1，而对$w_0$和$w_{\rm a}$的约束可能分别优于$\sim 5\%$和$\sim 60\%$，这与以前的工作一致.然而，包含时间相关的增长函数将改变非线性功率谱多达$\sim$ 10\%。随着精度的提高，包含时间相关的增长函数变得至关重要。
2018-10-28 astro-ph.CO
Baryons Shaping Dark Matter Haloes
在这项工作中，我们的目标是调查重子的暗物质（DM）晕结构的影响，专注于恒星盘和晕形状的存在和重要性之间的相关性。我们研究了FENTS和EAGLE宇宙学模拟中DM晕子样本的性质。我们检查了质量范围为[10.9 - 992.3] x 10^{10} Msun（z=0）的晕的中心区域，比较了流体动力学运行和它们的暗物质（DMo）对应物。我们的结果表明，重子有显着的影响内晕的形状，主要是在维里半径的20%。我们发现当有重子存在时，晕更像球形。虽然重子的影响取决于晕的质量，我们也发现了一个趋势与形态，这表明重子组装的方式也是相关的协议与以前的作品。我们的研究结果还表明，盘星系优先形成晕的DMO同行原本更球形和更强的速度各向异性。重子的存在改变了晕的DM粒子的轨道结构，这表明它们的速度各向异性减少，朝向更切向偏置的轨道。这种相对的减少在盘状星系的情况下是较弱的。我们的研究结果指出，星系的最终形态和DM晕的内在属性之间的宇宙学联系，得到加强的光盘的增长。
2021-02-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Distribution function approach to redshift space distortions. Part V: perturbation theory applied to dark matter halos
数值模拟表明，红移空间畸变（RSD）在晕的功率谱中引入了很强的尺度依赖性，即使在相对较大的尺度（k<0.1h/Mpc），甚至在没有卫星的情况下（这会引起上帝的手指，FoG效应），相对于线性理论预测的偏差也有10%。如果未建模，这些影响将阻止从RSD调查中提取宇宙学信息。本文利用微扰理论（PT）和Halo偏置模型，将其应用于RSD的分布函数法，将RSD分解为若干密度加权速度矩的分解因子。我们使用PT对这些双折射器进行建模，并将结果与大范围晕质量和红移的模拟结果进行比较。我们发现，与引入物理动机的晕偏置，并使用暗物质功率谱从模拟，我们可以重现模拟结果的比例高达k~ 0.15 h/Mpc在z=0，而不需要在模型中有自由的FoG参数。
2013-09-22 astro-ph.CO
Forecasts for lifetime and fraction of Decaying Dark Matter based on redshift distortions from Euclid and BOSS
利用欧几里得和BOSS数据，研究衰变暗物质寿命和衰变分数的约束，发现不稳定暗物质模型能显著提高寿命参数的精度。
2025-12-03 astro-ph.CO
Clustering and redshift-space distortions in interacting dark energy cosmologies
我们在耦合暗能量（cDE）宇宙学的框架下研究宇宙大尺度结构（LSS）的空间性质。使用公共晕目录从CoDECS模拟-最大的一套N体实验，迄今为止这样的宇宙学场景-我们估计冷暗物质（CDM）晕的聚类和偏置函数，无论是在真实的和红移空间。此外，我们调查的暗能量（DE）耦合的几何和动力学红移空间扭曲的影响，量化的差异相对于协调LambdaCDM模型。在z~0处，即使为了与最新的宇宙微波背景（CMB）数据相一致而对cDE模型进行了散射归一化处理，其CDM晕的空间性质也与LambdaCDM非常相似。在较高的红移，我们发现，DE耦合产生了显着的规模依赖的抑制晕集群和偏置功能。这种效应强烈依赖于耦合强度，在尺度r<5-10 Mpc/h时不退化为σ 8。此外，我们发现，耦合DE强烈影响的线性失真参数，β，和成对的奇特的速度色散，sigma 12。虽然在这项工作中考虑的模型被认为是所有与目前可用的观测数据一致，下一代的星系调查将能够把强大的约束DE和CDM利用红移空间聚类各向异性的形状之间的耦合水平。
2012-02-21 astro-ph.CO
The Glow of Axion Quark Nugget Dark Matter: (IV) CMB Spectral and Anisotropy Signatures
University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
研究轴子夸克团暗物质通过湮灭产生高能光子，影响CMB谱和各向异性特征。
2026-07-28 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Constraints on the Holographic Dark Energy Model from Type Ia Supernovae, WMAP7, Baryon Acoustic Oscillation and Redshift-Space Distortion
在本文中，我们利用由物质密度微扰引起的几何和生长速率的联合测量来约束全息暗能量模型。几何测量包括Ia型超新星（SN Ia）、Union 2.1、WMAP-7 yr的全信息宇宙微波背景（CMB）和重子声学振荡（BAO）。对于物质密度扰动的增长率，采用了由星系功率谱中的红移空间畸变（RSD）测量的$f(z)σ_8(z)$结果。通过马尔可夫链蒙特卡罗方法，我们试图约束模型的参数空间。联合约束表明$c=0.750_{- 0.0999- 0.173- 0.226}^{+ 0.0976+ 0.215+ 0.319}$和$σ_8=0.763_{- 0.0465- 0.0826- 0.108}^{+ 0.0477+ 0.0910+ 0.120}$具有$1,2,3σ$区域。在边缘化其他无关的模型参数后，我们展示了HDE状态方程相对于红移$z$的演化。虽然目前的宇宙数据点倾向于像HDE宇宙的模型参数的平均值在未来的幻影，它可以表现得像在$3σ$地区的精华。
2013-02-10 astro-ph.CO
Quantifying the $S_8$ tension and evidence for interacting dark energy from redshift-space distortion measurements
本文结合RSD、DESI BAO、PantheonPlus超新星和Planck CMB数据，约束暗能量与暗物质相互作用，发现RSD给出新的强上限且 $ξ>0$ 可缓解 $S_8$ 张力。
2024-12-04 astro-ph.CO
Angular Momentum of Dark Matter Black Holes
可能构成所有暗物质的假定黑洞由克尔度规描述，只有两个参数，质量M和角动量J。尽管如此，J在理解以前缺乏检测，特别是CMB失真方面确实发挥了核心作用。我们解释了为什么以前来自缺乏CMB失真的界限是太强的原始黑洞与J非零。几乎没有一个暗物质黑洞可以来自恒星坍缩，几乎所有的都是原始的，以避免过度的CMB扭曲。
2016-08-20 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
J-PAS: forecasts on interacting dark energy from baryon acoustic oscillations and redshift-space distortions
我们估计的约束功率的J-PAS相互作用的暗能量宇宙学的参数。该调查预计将绘制数百万个发光的红色星系，发射线星系和类星体在北半球天空数千平方度的区域内，精确的光度红移测量。对DESI和欧几里得调查的预测也进行了评估，并与J-PAS进行了比较。与Fisher矩阵的方法，我们发现，J-PAS可以把约束的相互作用参数相媲美，从DESI，与约$0.02$的绝对不确定性，当相互作用项是成比例的暗物质的能量密度，几乎一样好，约$0.01$，当相互作用是成比例的暗能量密度。对于暗能量的状态方程，J-PAS的约束在两种情况下稍好一些（不确定度$0.04$ - $0.05$与基准值$-1$周围的$0.05$ - $0.07$）。这两个调查都落后于欧几里德，但紧随其后，在所有考虑的具体情况下施加了可比的限制。
2019-06-14 astro-ph.CO
Measurement of Neutrino Masses from Relative Velocities
提出了一种利用中微子相对于暗物质的流场测量中微子质量的新方法。现今中微子相对于暗物质和重子的流运动速度为几百公里/秒，与它们的热速度色散相当。这导致了物质-中微子交叉功率谱的独特偶极各向异性畸变，这可以通过不同星系群交叉相关中的偶极畸变来观察。如果没有这个相对速度，这样的偶极子就会消失，所以它是中微子质量的一个清晰的信号。我们估计了这种效应的大小，并发现当前和未来的星系调查可能对这些签名失真很敏感。
2016-05-09 astro-ph.CO hep-ph
CMB spectral distortions constraints on primordial black holes, cosmic strings and long lived unstable particles revisited
我们计算的光谱扭曲霍金蒸发的原始黑洞的重组时代之前，考虑到所有标准模型粒子的排放，包括夸克和胶子，并在不断膨胀的宇宙中产生的粒子级联。我们表明，原始黑洞的丰度的约束比以前的计算，只考虑到主要的光子发射强超过一个数量级。我们还表明，光谱扭曲的形状是不同的$y$或$i$型扭曲，是敏感的原始黑洞的质量。我们还扩展了以前的约束条件的衰变长寿命的不稳定粒子重组前额外的衰变通道。我们发现，对于暗物质质量$\lesssim$ 1 GeV，光谱畸变形状是暗物质质量的函数，以及标准模型粒子的衰变通道。我们还提供了新的超导宇宙弦衰变的谱失真约束。我们明确地表明，考虑从弦衰变发射的光子谱不仅是重要的未来的实验，而且已经可用的COBE-FIRAS数据。
2020-03-09 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Testing dark matter interactions with CMB spectral distortions
利用宇宙微波背景（CMB）的光谱畸变（SD）可以检验暗物质（DM）与标准模型（SM）粒子可能的相互作用。特别地，与光子、电子或原子核弹性散射的非相对论DM粒子将负化学势$μ$印记到CMB光谱。本文回顾了这种效应的第一项研究，并对DM和SM颗粒之间的热交换进行了准确的处理。我们表明，在原来的研究中所作的瞬时解耦近似系统和显着低估了SD的幅度。因此，我们得到更严格的上限DM质量$m_χ\lesssim 0.1$兆电子伏的DM-SM弹性散射截面，从非检测$μ$ -扭曲FIRAS。我们还表明，未来的仪器，如PIXIE，敏感的$|μ| \sim 10^{-8}$，将能够探测DM-SM横截面比第一次预测的小得多，数量级低于目前的上限从CMB各向异性数据，DM质量的$\sim 1$ GeV。最后，我们研究了SDs对DM的电和磁偶极矩的敏感性。虽然SD可以放置在这些模型上的非平凡的约束，我们发现，即使是未来的SD实验是不太可能改善的最佳当前界限。这篇文章是伴随着公共代码DMDIST，它允许一个通用的粒子DM模型计算CMB SD，指定的截面弹性散射和湮灭到SM粒子。
2021-01-11 astro-ph.CO
Difficulties Distinguishing Dark Energy from Modified Gravity via Redshift Distortions
由宇宙结构的增长引起的星系的整体运动提供了一个难得的机会来检验广义相对论在宇宙学尺度上的有效性。然而，修正引力可以退化的效果与未知值的宇宙学参数。更严重的是，甚至用于测量涨落增长率的RSD（红移空间畸变）的"观测"值也取决于假定的宇宙学参数（Alcock-Paczynski效应）。我们给出了一个全面的分析这些问题，显示如何结合RSD与BAO（重子声振荡）和CMB（宇宙微波背景）的数据，以获得联合约束广义相对论的偏差和状态方程的暗能量，同时允许的因素，如非零曲率。特别地，我们注意到Omega_m（z）的演化，以及Alcock-Paczynski效应，在状态方程w和修正的生长参数γ之间产生简并。通常，这些参数中的任一个的总边缘化误差将比其中一个或另一个保持固定的条件误差大约2倍。我们认为，未来的任务应该判断他们的品质因数定义在w_p-伽玛平面，并指出，包括空间曲率可以降低这个值的数量级。
2010-03-02 astro-ph.CO
Exploring the full parameter space for an interacting dark energy model with recent observations including redshift-space distortions: Application of the parametrized post-Friedmann approach
暗能量可以改变暗物质的动力学，如果它们之间存在直接的相互作用。因此，测量结构生长，例如，红移空间畸变（RSD）是一个强有力的工具来约束相互作用暗能量（IDE）模型。对于广泛研究的$Q=3βHρ_{de}$模型，以前的工作表明，只有一个非常小的耦合（$β\sim\mathcal{O}(10^{-3})$）可以生存在目前的RSD数据。然而，由于IDE情景中存在大规模不稳定性，所有这些分析都必须假设$w>-1$和$β>0$。在我们最近的工作[Phys. Rev. D 90，063005（2014）]中，我们通过为IDE场景建立参数化后弗里德曼（PPF）框架，成功解决了这个大规模不稳定性问题。因此，我们第一次有能力探索IDE模型的完整参数空间。在这项工作中，我们重新审视的观测约束的PPF框架内的$Q=3βHρ_{de}$模型。利用普朗克数据、重子声学振荡数据、超新星JLA样本和哈勃常数测量，得到了$β=-0.010^{+0.037}_{-0.033}$（$1σ$）。在分析中进一步合并RSD数据后，拟合结果变为$β=-0.0148^{+0.0100}_{-0.0089}$（$1σ$）。借助于RSD数据，$β$的误差大大减小。与以往的结果相比，我们的结果表明，一个负的$β$是有利的，目前的观测，并允许相对较大的相互作用率由目前的RSD数据。
2014-12-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Power Spectrum Precision for Redshift Space Distortions
星系团的红移空间畸变为探测结构的增长率和测试暗能量性质和引力提供了一种很有前途的技术。我们考虑的问题，以什么样的精度，他们需要被建模，以不过度偏见宇宙学的结论。对波模中的线性理论实空间密度功率谱进行了非线性和红移空间修正的拟合，分析了边缘化对这些修正的影响以及由于没有完全修正它们而产生的偏差。虽然天真的subpercent的精度，以避免在固定的情况下的偏见，在拟合方法中的Kwan-Lewis-Linder重建函数的红移空间失真被发现是准确的自校准与小退化的暗能量和重力参数估计的下一代星系红移调查，如BigBOSS。
2012-11-10 astro-ph.CO
One $μ$ to rule them all: CMB spectral distortions can probe domain walls, cosmic strings and low scale phase transitions
我们提出了一个新的探测纯引力耦合部门与大的各向异性。这些各向异性通过与重子-光子流体的引力相互作用而衰减，重子-光子流体在此过程中被加热。注入的热量导致宇宙微波背景光谱发生可测量的扭曲。我们给出了分析估计的扭曲的大小，并概述了如何计算它们从第一原理。这些方法适用于各向异性的形式的域壁/宇宙弦网络或所造成的一阶相变或标量场动力学。我们发现，这种方法可以潜在地探测以前不受约束的参数空间的大区域，是非常互补的，即将到来的搜索引力波所造成的这种黑暗的部门。
2023-02-15 astro-ph.CO hep-ph
Are redshift-space distortions actually a probe of growth of structure?
我们提出了暗物质和标量场之间的耦合的影响，这可能是负责暗能量，测量红移空间扭曲。我们指出，在共形和/或非正式耦合的存在下，线性化的连续性和欧拉方程的总物质流体显着偏离标准的，即使在亚地平线尺度。在这种情况下，总物质场的特殊速度不仅由其密度扰动的对数时间导数决定，而且还由暗物质和重子的密度扰动决定，从而导致对通过测量红移空间畸变获得的观测数据的物理解释的很大修改。基于修正的连续性方程和欧拉方程，我们在红移空间中重新构造了星系两点关联函数。我们得出的结论是，大尺度结构的线性增长率的真实值不一定受到红移-空间畸变的单红移测量的约束，除非观察到结构的实际时间演化。
2017-09-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Quantifying distortions of the Lagrangian dark-matter mesh in cosmology
我们研究了位移场的拉格朗日散度，这可以说是一个比宇宙学大尺度结构的拉格朗日描述中的密度更自然的对象。这个量，我们记为λ，量化了宇宙中最初均匀的暗物质粒子晶格的拉伸和扭曲。密度编码类似的信息，但对应关系有微妙之处。它比超密度δ更好地对应于对数密度A。在δ中，我们发现在许多情况下偏度进一步增加3。Bernardeau发现的基于局部球坍缩（SC）的拟合给出了一个计算粒子行为的公式，该公式工作得很好，比在一阶或二阶（2LPT）应用拉格朗日微扰理论（LPT）更好。在2LPT中，初始和最终的双折射之间存在近似抛物线的关系，这可能会在深空中产生过密度，因此应谨慎使用低红移，高分辨率的2LPT实现。SC拟合在预测流交叉之前的最大值方面表现出色;然后，对于形成晕的粒子，最大值就像瀑布一样骤降到-3。这给出了一种产生N粒子实现的新方法。与LPT实现相比，这种SC实现给出了减少的流交叉，以及与全重力结果的更好的视觉和1点PDF对应。LPT，另一方面，预测大规模的流动和大规模的功率谱振幅更好，除非经验修正添加到SC公式。
2012-09-18 astro-ph.CO
Hidden Photon Dark Matter Interacting via Axion-like Particles
我们研究的情况下，宇宙中的暗物质是由非常轻的隐藏光子下的$Z_{2}$对称变换。与通常的情况相反，动力学混合被对称性所禁止，并且暗光子仅通过充当“信使”的类轴子粒子与标准模型光子相互作用。专注于签名涉及普通光子，我们的调查的现象学包括宇宙学的稳定性，CMB扭曲，天体物理能量损失，光照射通过墙壁实验，太阳镜和太阳X射线观测的限制。
2020-10-29 astro-ph.CO hep-ph
Relic density and CMB constraints on dark matter annihilation with Sommerfeld enhancement
我们计算了暗物质粒子的遗迹密度是如何改变的，当它们的湮灭是由索末菲机制增强由于汤川相互作用的湮灭粒子。保持暗物质丰度与目前的观测范围一致，需要标准化的s-波湮灭截面相比，没有增强模型减少。抑制的水平取决于颗粒模型的具体参数，动力学解耦温度具有最大的影响。我们发现，截面可以减少多达一个数量级的极端情况下。我们还计算了这种Sommercury增强湮灭的能量注入所引起的CMB能谱的μ型畸变。我们的结果表明，在共振附近，与束缚态，扭曲可以足够大，以排除由COBE/FIRAS实验发现的上限|mu| <9.0 × 10 ^（-5）。
2010-03-04 astro-ph.CO hep-ph
Probing Dark Matter Substructure with Wave-Optics Distortions of Strongly Lensed LISA Gravitational Waves
Yangtze University（长江大学）；Wuhan University（武汉大学）；National Centre for Nuclear Research（国家核研究中心）；Hunan Normal University（湖南师范大学）
研究利用强引力透镜LISA引力波的相位信息区分暗物质结构，通过生成波形并拟合，发现NFW和SIDM波形变化与透镜简并，FDM有频率相关残差，分别用约60和110个解析图像波形可区分NFW - FDM和SIDM - FDM，能探测暗物质空间形式。
2026-09-01 astro-ph.CO gr-qc
Spectral distortions in the decaying QCD dark matter scenario
Mesoamerican Centre for Theoretical Physics, Universidad Autónoma de Chiapas（中美洲理论物理中心，奇亚帕斯自治大学）；Secretaría de Ciencia, Humanidades, Tecnología e Innovación（科学、人文、技术和创新秘书处）；Facultad de Ciencias en Física y Matemáticas, Universidad Autónoma de Chiapas（奇亚帕斯自治大学物理与数学科学学院）；Escuela de Física, Facultad de Ciencias Naturales y Matemática, Universidad de El Salvador（萨尔瓦多大学自然科学与数学学院物理系）
本研究利用CMB谱畸变探究QCD暗物质情形，通过统一框架建模多种衰变模式并计算参数空间内的畸变，结合FIRAS观测约束打破参数简并，指出未来任务可大幅拓展探测范围。
2025-11-11 astro-ph.CO
Exotic energy injection in the early universe I: a novel treatment for low-energy electrons and photons
本文改进了DarkHistory代码，通过处理低能光子与氢原子能级的相互作用及低能电子能量沉积，计算早期宇宙奇异能量注入引起的谱畸变和温度电离历史变化，并公开所有改进。
2023-10-18 astro-ph.CO hep-ph
Globular clusters vs dark matter haloes in strong lensing observations
爱因斯坦环或巨弧的图像中的微小扭曲提供了探测质量低于$10^9$ M $_{\odot}$的暗物质晕或亚晕的令人兴奋的前景，其中大多数都太小，无法形成可见的星系。在宇宙演化的冷暗物质模型中，预计存在大量这样的晕;相反，其他模型，如暖暗物质，预测没有晕低于这个数量级，这取决于暖暗物质粒子的性质。因此，试图探测这些小扰动可以区分不同种类的暗物质粒子，甚至完全排除冷暗物质模型。透镜星系中的球状星团也会引起图像的扭曲，原则上，这可能会污染测试。本文研究了室女星系团中六个早型星系中球状星团的总体分布。我们发现质量为$\sim10^6$ M $_{\odot}$的球状星团的数密度与暗物质扰动物（包括透镜中的次晕和沿视线的晕）的数密度相当。我们发现，在球状星团和暗物质晕的质量集中程度非常不同，导致不同的透镜畸变。这些可以用毫角秒分辨率的成像来检测，这种成像可以区分球状星团和暗物质晕信号。
2017-07-06 astro-ph.CO astro-ph.GA
Fractional Dark Matter decay: cosmological imprints and observational constraints
如果一小部分暗物质以$f_{\rm dcdm}$的衰变率（或倒数寿命）衰变成不可见的无质量粒子（所谓的“暗辐射”），这种衰变将在宇宙学观测值上留下独特的印记。在充分考虑玻尔兹曼体系的基础上，我们计算了衰变对宇宙微波背景辐射、红移畸变和动力学Sunyaev-Zel'dovich效应的影响，并在评价引力势演化的基础上给出了详细的物理解释。通过使用当前的宇宙学数据，结合普朗克2015年，重子声振荡和红移失真测量，可以改善约束，我们更新的$1σ$的衰变DM的分数从$f_{\rm dcdm}\lesssim5.26\%$到$f_{\rm dcdm}\lesssim2.73\%$的短寿命DM（假设$Γ_{\rm dcdm}/H_0\gtrsim10^4$）。然而，对于长寿命DM，没有从RSD数据（$f_{\rm dcdm}\lesssim0.94\%$）改进约束（即，$Γ_{\rm dcdm}/H_0\lesssim10^4$）。我们还发现分数DM衰变只能轻微地降低$H_0$和$σ_8$的张力，这与以前的工作是一致的。此外，我们的计算表明，在未来的kSZ效应将提供一个进一步的约束力衰减DM。
2019-12-30 astro-ph.CO hep-ph
Distribution function approach to redshift space distortions. Part IV: perturbation theory applied to dark matter
我们利用相空间分布函数方法发展了一种微扰方法来计算红移空间畸变，并将其应用于暗物质的红移空间功率谱及其矩。RSD可以写为密度加权速度矩的和，最低阶是密度、动量密度和应力能量密度。我们使用标准的和扩展的微扰理论（PT）来确定它们的自动和交叉微扰因子，并将它们与N体模拟进行比较。我们表明，哪些条款可以很好地与标准PT建模，需要额外的条款，包括更高阶的校正，不能在PT建模。这些附加项中的大多数与小尺度速度弥散效应有关，即所谓的上帝之指（FoG）效应，其影响该膨胀中的一些但不是全部项，并且可以使用简单的物理动机的近似模型，例如晕模型。我们指出，有几个速度分散进入详细的RSD分析非常不同的振幅，这可以近似地预测晕模型。与以前的模型相比，我们的方法系统地包括在PT中给定顺序的所有项，并提供了小尺度色散值的物理解释。我们研究RSD功率谱作为μ的函数，μ是傅立叶模式和视线之间的角度的余弦，重点是μ的最低阶功率和多极矩，它们主导了可观察的RSD功率谱。总的来说，我们发现相当成功的建模许多，但不是所有的，在这个扩展的条款。
2012-12-06 astro-ph.CO
Non-parametric dark energy reconstruction using the tomographic Alcock-Paczynski test
层析Alcock-Paczynski（AP）方法利用星系分布的大尺度结构（LSS）的小、中等聚集尺度，可以得到严格的宇宙学约束。通过关注红移依赖性，可以将AP失真与由红移空间失真（RSD）产生的失真区分开。在这项工作中，我们结合断层AP方法与其他最近的观测数据SNIa+BAO+CMB+ $H_0$重建暗能量状态方程$w$的非参数形式。结果支持在$z\lesssim1$处的动态DE，并显示出在$z=0.5-0.7$处与$w=-1$的轻微偏差（$\lesssim2σ$）。我们发现AP方法的加入改善了低红移（$z\lesssim0.7$）的约束$\sim50\%$。
2019-05-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A disk and no signatures of tidal distortion in the galaxy "lacking" dark matter NGC 1052-DF2
使用超深成像（$μ_g = 30.4$等/角秒$^2$ ; 3 $σ$，10“x10”），我们探测了第一个“缺乏”暗物质的星系KKS 2000 [04]（NGC 1052-DF 2）的周围环境。这个星系中潮汐剥离的迹象可以解释它声称的低含量暗物质。然而，我们没有发现潮汐尾的证据。事实上，该星系在径向距离为80角秒时保持不受干扰。这个径向距离是以前对该星系恒星分布的空间探索的三倍。此外，它的球状星团（GCs）的分布并没有相对于星系的体积而扩展（包含一半GCs的半径为21弧秒）。我们还发现该星系在g和r波段的表面亮度径向轮廓从35到80弧秒呈指数下降。这一点，再加上星系外部恒定的椭圆率和位置角，强烈暗示着低倾角盘的存在。这与在该天体上发现的旋转证据是一致的。这一发现意味着这个星系的动力学质量比以前报道的高2倍，使这个星系的暗物质含量与类似恒星质量的星系一致。
2021-06-18 astro-ph.CO astro-ph.GA
