Prospects for measuring dark matter microphysics with observations of dwarf spheroidal galaxies
银河系附近矮球状（dSph）星系中的暗物质湮灭有可能产生可探测的伽马射线特征。这个信号的幅度取决于dSph中的暗物质密度、暗物质粒子质量、湮灭中产生的光子数以及可能与速度相关的暗物质湮灭截面。我们认为，如果从多个dSphs的湮灭信号的幅度可以测量，它是可能的，以确定速度依赖性的湮灭截面。然而，我们表明，这样做将需要改进的dSph密度分布的约束，包括控制系统的不确定性的可能来源。对未来的改进做出合理的假设，我们对当前和未来的实验--包括费米、CTA和AMEGO --约束暗物质湮灭速度依赖性的能力进行了预测。
2021-07-14 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Predictions for measuring the cross power spectrum of the HI 21-cm signal and the Lyman-$α$ forest using OWFA
我们已经研究了使用即将到来的无线电干涉阵列OWFA和像SDSS-IV光谱观测测量红移HI 21-cm信号和Lyman-$α$森林的互相关的可能性。我们的研究结果表明，它是可能有一个$6 σ$检测的互相关信号与OWFA PII使用$200$小时，每个$N_p = 25$独立的视野中的观察时间。然而，使用$z_c = 3.35$和$B = 30 \, {\rm MHz}$的互相关信号，除此之外不能做很多事情。除此之外，我们还设想了一种情况，即在$z_c = 3.05$和$2.55$进行观测，它们更接近$z = 2.25$类星体分布的峰值，并且具有更大的带宽$B = 60 \, {\rm MHz}$。我们看到，对于$z_c = 2.55$和$B = 60 \, {\rm MHz}$，互相关检测的SNR可以显著增强到$\sim 17$。然后，通过将互相关与HI 21-cm自相关测量相结合，可以用${\rm SNR} \ge 5$单独测量$β_T$和$β_F$。我们还发现，在$k \le 0.3 \, {\rm Mpc}^{-1}$的几个仓中，也可以用${\rm SNR} \ge 5$测量分仓的互相关功率谱。
2018-04-02 astro-ph.CO
On the Prospects of Measuring the Cosmic Dawn 21-cm Power Spectrum using the Upgraded Giant Meterwave Radio Telescope (uGMRT)
EDGES合作组最近的一项观测显示，在全球21厘米光谱中，红移约为$z = 17$的吸收信号很强。这种吸收比现有模型预测的最大值更强，表明宇宙黎明时\HI 21厘米亮度温度的空间波动可能比先前预期的大一个数量级。本文研究了利用uGMRT探测宇宙黎明\HI 21厘米功率谱的前景。我们发现，$10σ$检测增强的\HI 21厘米信号功率谱是可能的$70, 140$和$400$小时的观察分别为一个乐观的，温和的和悲观的情况下，使用带-1的uGMRT。这可能是早期宇宙中重子和暗物质粒子之间相互作用的有用探测器。我们还提出了一个uGMRT预测与未来SKA-Low的比较。
2018-12-08 astro-ph.CO
On Modeling and Measuring the Temperature of the z~5 IGM
在高红移的低密度星系际介质（IGM）的温度是敏感的氢和HeII再电离的时间和性质，并可以从莱曼α森林吸收光谱测量。由于星系际气体在再电离过程中对加热的记忆会逐渐消失，因此需要尽可能接近再电离的测量。此外，在足够高的红移下测量IGM温度应该有助于隔离氢再电离的影响，因为HeII再电离开始较晚，在较低的红移下。受此启发，我们使用斑片状再电离的半数值模型来模拟z>5时的IGM温度。我们构建模拟莱曼α森林光谱从这些模型，并考虑其可观察到的影响。我们发现，在莱曼α森林的小尺度结构是敏感的IGM的温度，即使在红移的森林中的平均吸收高达90%。我们预测的精度在z~5 IGM温度可以测量使用现有的高分辨率类星体光谱的样本，并发现有趣的限制是可能的。例如，一个早期的再电离模型，其中再电离在z~10结束，应该是可区分的-在高统计显著性-从一个较低的红移模型，其中再电离在z~6完成。我们讨论改进我们的建模，可能需要强大的解释未来的测量。
2014-03-25 astro-ph.CO
Prospects for measuring the Hubble constant and dark energy using gravitational-wave dark sirens with neutron star tidal deformation
本文研究利用第三代引力波探测器观测双中子星并合潮汐形变所得暗标准警报，仅凭此类数据即可精确测量哈勃常数与暗能量状态方程，精度分别达0.15%和0.95%，有望解决哈勃张力问题。
2023-08-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
21cm forest probes on the axion dark matter in the post-inflationary Peccei-Quinn symmetry breaking scenarios
我们研究了在膨胀后Peccei-Quinn（PQ）对称性自发破缺时类轴子暗物质的21 cm森林观测的未来前景。类轴子粒子引起的等曲率扰动可以增强微晕的形成，而随后的分级结构的形成可以影响微晕的丰度，其质量可以超过与21 cm森林观测相关的${\cal O}(10^4) M_{\odot}$。我们表明，21厘米森林观测能够探测类轴子粒子质量的范围$10^{-18}\lesssim m_a \lesssim 10^{-12}$ eV的温度无关的轴子质量。对于温度依赖的轴子质量，零温度轴子质量尺度，其中21厘米森林测量可以受到影响的进一步扩展到大的顺序$10^{-6}$ eV。
2020-07-14 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Prospects for measuring the relative velocities of galaxy clusters in photometric surveys using the kinetic Sunyaev-Zel'dovich Effect
我们认为，测量成对的动力学Sunyaev Zel 'dovich（kSZ）的信号从星系团在大型测光调查，如暗能量调查（DES）的前景。我们预计DES集群样本将与南极望远镜（SPT）现有的毫米波数据相结合，在8-13 sigma水平上检测成对kSZ信号，集群分离的灵敏度达到峰值约100 Mpc距离。SPT的下一代版本将允许18-30西格玛检测，并且将受到来自kSZ信号本身和残余热Sunyaev-Zel'dovich（tSZ）信号的方差的限制。在整个分析过程中，我们假设光度红移误差，它会洗掉分离<~50 Mpc的星系团的信号; DES样品的光谱测量将恢复这个信号，并允许26-43 sigma检测，并再次受到kSZ/tSZ方差的限制。假设结构形成的标准模型，这些成对kSZ信号的高精度测量将产生关于星系团气体含量的详细信息。或者，如果气体可以通过其他手段（例如使用tSZ，X射线或弱透镜）充分表征，那么星系团的相对速度可以被分离出来，从而提供100 Mpc尺度的重力精确测量。我们简要地考虑这些测量的效用约束理论的修改引力。
2013-02-14 astro-ph.CO
Prospects for Measuring the Mass of Black Holes at High Redshifts with Resolved Kinematics Using Gravitational Lensing
测量黑洞质量的最可靠方法，即气体和恒星的空间分辨运动学，目前仅限于附近的星系。阿塔卡马大型毫米/亚毫米阵列（ALMA）和具有毫角秒分辨率的30米级望远镜（30米望远镜，巨型麦哲伦望远镜和欧洲极大望远镜）预计将这种测量扩展到更大的距离。在这里，我们研究的可能性，利用强引力透镜提供的角放大测量黑洞质量在高红移（z~ 1-6），使用解决气体运动学与这些仪器。我们发现，在~15%和~20%的强透镜星系，内部25和50 pc可以解决，允许质量的~ $10^8 M_{\odot}$黑洞动态测量ALMA，如果适度明亮的分子气体存在于这些小半径。鉴于在目前的毫米巡天和未来的光学巡天中发现了大量的强透镜，这一部分可以构成一个统计上显着的人口研究的M- $σ$关系在高红移的演变。
2014-08-15 astro-ph.CO astro-ph.GA
Measuring and unbiasing the BAO shift in the Lyman-Alpha forest with AbacusSummit
本文基于AbacusSummit Ly-α森林模拟测量BAO峰值偏移，并证明单圈EFT模型可无偏恢复径向与横向BAO参数。
2025-03-17 astro-ph.CO astro-ph.GA
A Novel Statistical Method for Measuring the Temperature-Density Relation in the IGM Using the $b$-$N_{\text{HI}}$ Distribution of Absorbers in the Ly$α$ Forest
本文提出了一种基于Ly $α$森林的Voigt剖面分解来确定星系际介质热状态的新方法。多普勒参数和柱密度的分布（$b$ - $N_{\text{HI}}$分布）对温度密度关系$T=T_0 (ρ/ρ_0)^{γ-1}$敏感，以往的工作通过拟合其低$b$截止值来推断$T_0$和$γ$。这种方法丢弃了大部分可用的数据，并且容易受到与截止值确定相关的系统学的影响。我们提出了一种方法，利用所有的信息编码的$b$ - $N_{\text{HI}}$分布建模其整个形状。我们采用核密度估计离散吸收线生成模型概率密度函数，然后使用主成分分解，以创建一个仿真器，可以评估任何地方的热参数空间。我们引入了贝叶斯似然这些模型的基础上，使参数推断通过马尔可夫链蒙特卡罗。该方法的鲁棒性进行了测试，将其应用到一个大网格的热历史模拟。通过进行160模拟测量，我们建立了我们的方法提供了无偏的估计和有效的不确定性的二维$(T_0, γ)$测量。此外，我们进行了一项试点研究，将这种方法应用于$z=2$的真实观测数据。使用200个吸收体，相当于一个单一的Ly $α$森林光谱的路径长度，我们测量$\log T_0 =4.092^{+0.050}_{-0.055}$和$γ=1.49^{+0.073}_{-0.074}$在良好的协议与截止拟合确定使用相同的数据。我们的方法远比截止拟合更灵敏，使得$\log T_0$和$γ$的测量…
2019-03-28 astro-ph.CO
Reconstructing Quasar Spectra and Measuring the Ly$α$ Forest with ${\rm S{\scriptsize pender}Q}$
本文提出SpenderQ，一种基于机器学习的类星体光谱重建方法，通过自编码器学习红移不变的潜在编码并结合迭代掩蔽吸收区域，直接重建内禀类星体光谱并测量LyA森林，显著降低了聚类测量偏差。
2025-06-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Measuring the temperature and profiles of Lyman-$α$ absorbers
在Ly $α$森林中观测到的吸收线增宽的分布携带着关于星系际介质（IGM）中细丝的温度和宽度的信息。在这项工作中，我们提出并测试了一种新的方法来推断的IGM的温度，吸收丝的大小和光电离率的吸收线加宽的性质在Ly $α$森林中的氢。我们应用我们的方法模拟光谱的EAGLE宇宙学模拟的参考模型，我们表明，我们能够重建IGM属性。我们的方法明确地考虑了IGM温度，氢的光电离率和星系际细丝的宽度之间的简并。
2019-11-26 astro-ph.CO
Prospect of Measuring the Cosmic Dipole by Associating Strongly Lensed Gravitational Waves with Galaxy Surveys
International Center for Theoretical Physics Asia-Pacific, University of Chinese Academy of Sciences（国际理论物理中心亚太，中国科学院大学）；Taiji Laboratory for Gravitational Wave Universe, University of Chinese Academy of Sciences（太极引力波宇宙实验室，中国科学院大学）
本文探讨利用强透镜引力波事件测量宇宙双极矩的可行性，通过模拟Einstein Telescope和Cosmic Explorer的观测，预测在10年的观测中可以检测到与CMB和数计测量一致的双极矩幅度，并通过结合双透镜事件与三或四透镜事件的约束进一步提高对双极矩的限制。
2026-07-15 astro-ph.CO gr-qc
Prospects for measuring dark energy with 21 cm intensity mapping experiments: A joint survey strategy
提出FAST、SKA1-MID与HIRAX覆盖0<z<2.5的21 cm强度映射联合巡天策略，预测其可紧密约束ΛCDM及动力学暗能量参数，精度优于或持平CMB+BAO+SN。
2023-03-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Measuring redshift through X-ray spectroscopy of galaxy clusters: results from Chandra data and future prospects
在星系团的X射线光谱中普遍存在的Fe线复合物提供了测量它们的红移的可能性，而不诉诸光谱后续观测。在本文中，我们评估的准确性与星系团的红移可以从钱德拉存档数据的X射线光谱分析恢复。这项研究提出了一种对星系团进行大规模调查的策略，这些星系团的识别和红移测量都仅基于X射线数据。本文利用Chandra对星系团的观测资料，对X射线团簇谱中的K壳层和L壳层Fe线复合体进行了盲搜索。通过简单地分析C统计变化$ΔC_{stat}$作为红移参数的函数，可以检测到ICM谱中的Fe线。我们在不同的条件下重复测量，并将由X射线导出的红移$z_X$与通过光谱学$z_o$获得的红移进行比较。我们探讨了如何先验的金属丰度和光度可以有效地用于减少灾难性的错误。该$ΔC_{stat}$提供了最有效的手段，以丢弃错误的红移措施，并估计实际的误差$z_X$。我们确定了一个简单而有效的程序，最佳测量星系团的X射线光谱分析的红移。当这一方法应用于从高灵敏度、广域星系团巡天中提取的模拟星表时，如宽视场X射线望远镜（WFXT）任务中提出的星表，就有可能获得完整的X射线星系团样本，并得到可靠的红移测量，从而避免了耗时的光谱观测。这种方法将使人们有可能通过直接使用X射线数据研究星系团质量函数的演变来追踪宇宙的增长。
2011-04-05 astro-ph.CO
Harvesting primordial black holes from stochastic trees with $\texttt{FOREST}$
提出基于随机树与 $δN$ 形式的随机暴胀框架及 FOREST 工具，用于生成曲率扰动图并自动计入云中云效应，提取原初黑洞质量分布。
2025-05-12 astro-ph.CO gr-qc
Background power subtraction in Lyman-alpha forest
当测量Ly $α$森林的一维功率谱时，通常测量类星体Ly $α$发射的通量波动的功率谱，并从Ly $α$通量功率谱的测量值中减去该功率。这消除了存在于Ly $α$森林中的多余能量，该森林被认为是由与Ly $α$中的中性氢吸收无关的低红移金属的金属吸收所主导的。在这份简短的报告中，我们注意到，假设污染物是添加剂的光学深度，校正包含一个二阶项。我们估计这一项的幅度为两个目前公布的测量的一维赖氨酸$α$通量功率谱，并表明，它是可以忽略不计的当前一代的测量。然而，未来的测量将不得不考虑到这一点时，误差线改善了两倍或更多。
2014-05-12 astro-ph.CO
Prospects for Measuring Cosmic Microwave Background Spectral Distortions in the Presence of Foregrounds
测量宇宙微波背景的光谱畸变对我们理解宇宙历史上一个巨大窗口中发生的物理过程有着深远的意义。在这样的测量中，前景污染是不可避免的，详细的信号前景分离对于提取宇宙学科学是必要的。我们提出了基于MCMC的光谱失真检测预测存在的银河系和河外前景的一系列可能的实验配置，专注于原始通货膨胀探测器（PIXIE）作为一个基准的概念。我们考虑修改基线PIXIE任务（在失真模式下运行12个月），使用Fisher方法搜索最佳配置。仅使用光谱信息，我们预测一个扩展的PIXIE任务，以检测预期的平均非相对论性和相对论性热Sunyaev-Zeldovich扭曲在高的意义（194 $σ$和11 $σ$，分别），即使在前景的存在。如果不对仪器或外部数据进行额外修改，则无法检测到$Λ$ CDM Silk阻尼$μ$型失真。在这方面，银河同步辐射是最成问题的污染源，可以通过将PIXIE数据与未来的低频地面观测（$ν< 15-30$ GHz）相结合来缓解这个问题。假设同步加速器光谱上有适度的外部信息，我们预计上限为$|μ| < 3.6\times 10^{-7}$（95\% c.l.），略高于基准$Λ$ CDM信号的一个数量级以上的阻尼小规模的原始波动，但一个因素的$\simeq 250$改善目前的上限，从COBE/FIRAS。该限度可进一步降低至$|μ| < 9.4\times 10^{-8}$（95\% c.l.）对…
2017-08-02 astro-ph.CO
Constraining Neutrino mass using the large scale HI distribution in the Post-reionization epoch
中性星系际介质在后再电离时代，使我们能够研究宇宙结构的形成，通过观察红移21厘米信号和莱曼α森林。我们研究了通过物质功率谱中功率的抑制来测量中微子总质量的可能性。我们调查的可能性测量中微子质量通过其印记的互相关功率谱的21厘米的信号和莱曼α森林。我们认为，无线电干涉测量的21厘米的信号与SKA 1-中像射电望远镜和BOSS像莱曼α森林调查。Fisher矩阵分析表明，在基准红移z = 2.5时，平均分布在25个射电点上的10，000小时21厘米观测值，以及在1 {deg}^[2]中有30条类星体视线的莱曼-α森林巡天，使我们能够测量3.25%水平的Ω_v。平均分布在25个无线电点上的总共25，000小时的无线电干涉观测和具有\bar n = 60 { \rm deg}^{-2}的莱曼-α测量将允许在2.26%的水平上测量Ω_v。这相当于在（100 \pm 2.26）meV的精度下对\sum m_v和f_v = Ω_v/ Ω_{m}的2.49%水平上的理想测量。
2016-10-28 astro-ph.CO
Noise Estimates for Measurements of Weak Lensing from the Lyman-alpha Forest
我们提出了一种方法来测量弱透镜使用莱曼α森林。在这里，我们估计的噪声预期在弱透镜映射和功率谱不同的观测参数。我们发现，调查的规模和质量正在做的今天和计划的未来将能够测量的透镜功率谱在源红移z~2.5的高精度，甚至能够成像的前景物质的分布度尺度上的高保真度。例如，我们预测，从暗能量光谱仪器调查莱曼α森林透镜测量应产生的质量波动幅度的统计误差为1.5%。通过将红移范围分成多个仓，一些层析成像透镜信息也应该是可访问的。这将允许在比星系切变巡天更高的红移下进行宇宙透镜测量，并相应地更好地约束相对早期的暗能量演化。
2017-06-27 astro-ph.CO
The prospects of measuring the angular power spectrum of the diffuse Galactic synchrotron emission with SKA1 Low
银河系同步辐射（DGSE）是未来宇宙学21厘米观测中最重要的漫射前景成分。DGSE也是研究银河系湍流星际介质中宇宙线电子和磁场分布的重要探测器。本文简要介绍了利用射电干涉观测中测得的角功率谱直接量化天空信号角功率谱的锥形网格估计法（TGE）。TGE的突出特点是（1）。它处理网格化的数据，这使得它在计算上非常快（2.）它避免了通常由可见度数据固有的系统噪声引起的正噪声偏差，以及（3.）它允许我们使天空响应逐渐变细，从而抑制来自天线波束方向图的外部和旁瓣中的未减去的点源的贡献。我们还总结了早期的工作，其中TGE被用来测量的C_1的DGSE使用150 MHz的GMRT数据。对于DGSE，角功率谱的早期测量限于较小的角多极l ~ 10 ^3，在较大l值处的信号由源扣除后的剩余点源支配。即将推出的SKA 1 Low的更高灵敏度将允许点源被减去到比现有望远镜更微弱的水平。我们预测，这将是可能的测量角功率谱的DGSE与SKA 1低的较大值的l。我们的结果表明，通过2分钟和10小时的观测，应该可以分别达到l_{max} ~ 10^4和~ 10^5。
2016-11-03 astro-ph.CO
Prospects for measuring the Doppler magnification dipole with LSST and DESI
Jodrell Bank Centre for Astrophysics, University of Manchester（曼彻斯特大学乔德雷尔银行天体物理学中心）；Department of Physics and Astronomy, University of Western Cape（西开普大学物理与天文系）；Institute for Astronomy, University of Edinburgh, Royal Observatory（爱丁堡大学天文研究所皇家天文台）；School of Physical and Chemical Sciences, Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院物理与化学科学学院）
本文预测通过联合分析星系光谱红移和尺寸测量来探测多普勒放大偶极子的可行性，发现内在尺寸涨落方差主导测量误差，但在多个红移区间信噪比可达10以上。
2026-06-16 astro-ph.CO
Detecting the 21 cm Forest in the 21 cm Power Spectrum
我们描述了一种新的技术，通过测量21厘米的光谱吸收功能（21厘米的森林）的21厘米的功率谱的印记，用于限制在高红移的活动星系核的射电大声人口。使用半数值模拟的星系际介质和半经验源人口，我们表明，21厘米的森林占主导地位的$k$空间，$k \gtrsim 0.5 \text{Mpc}^{-1}$的一个独特的区域。通过模拟当前和潜在射电阵列的前景和噪声，我们发现，下一代收集面积为$\sim 0.1\text{km}^2$量级的仪器（如氢时代再电离阵列）可以分别约束大空间尺度下的X射线加热历史和小空间尺度下我们研究的模型的射电大声活动星系核。我们外推我们的可探测性预测一个单一的无线电响亮的活动星系核人口任意源的情况下，通过分析相关的21厘米森林功率谱的光学深度功率谱和积分的无线电光度函数。
2014-06-02 astro-ph.CO
A Dark Matter Hurricane: Measuring the S1 Stream with Dark Matter Detectors
最近发现的S1流以低倾角、反向旋转的轨道穿过太阳附近。S1的前身是一个矮星系，其总质量与现在的天炉座矮椭球相当，因此预计该星系流将具有显著的DM成分。我们计算的影响的S1流的WIMP和轴子探测器作为其不可测的暗分量的密度的函数。在WIMP探测器中，S1流提供更多的高能核反冲，因此将略微改善DM探测前景。我们发现，即使S1包括小于10%的局部密度，多吨氙WIMP探测器可以区分S1流从散装晕在相对较窄的质量范围内5和25 GeV之间。在定向WIMP探测器如CYGNUS中，S1更显著地增加了DM探测前景，因为它增强了WIMP信号的各向异性。最后，我们表明，轴子haloscopes拥有迄今为止最大的潜在敏感性的S1流。一旦轴子质量被发现，S1的独特速度分布可以很容易地从轴子功率谱中提取出来。
2018-11-07 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ex
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
21 cm Forest Constraints on Primordial Black Holes
原始黑洞作为暗物质的一部分，将改变宇宙大尺度结构的演化和热历史。未来的21厘米森林观测，敏感的小尺度和银河系间介质（IGM）的热状态，可以探测这种PBH的存在。在这篇文章中，我们表明，小尺度上的散粒噪声等曲率模式引起的PBH的存在下，可以提高低质量晕，或minihalos的量，因此，21厘米的吸收线的数量。然而，如果PBH的质量与$M_{\rm PBH}\gtrsim 10 \, M_\odot$一样大，具有足够丰富的PBH部分作为DM，$f_{\rm PBH}$，则由于吸积到PBH上而引起的IGM加热抵消了由于等曲率模式而引起的增强，从而减少了吸收线的数量。这两种效应的同时发生在吸收体的数量上留下了独特的印记，从而限制了PBH的丰度。我们计算的前景约束PBH与未来21厘米的森林观测，找到可实现的竞争上限的丰度低至$f_{\rm PBH} \sim 10^{-3}$在$M_{\rm PBH}= 100 \, M_\odot$，甚至更低，在更大的群众，在未开发的地区的参数空间由目前的探针。还研究了天体物理X射线源对IGM温度的影响，这可能会削弱边界。
2021-04-21 astro-ph.CO
Prospects for constraining quantum gravity dispersion with near term observations
我们讨论的前景绑定，甚至测量量子引力的光的色散的影响，使用最高能量的光子产生的伽马射线暴测量费米望远镜。这些前景比预期的要光明，因为在运行的前10个月里，费米望远镜已经报告了8个事件，其大面积望远镜（LAT）看到的光子超过100 MeV。我们回顾这些事件的特点，可能会承担普朗克尺度现象学，我们讨论了可能的影响，在真空中的分散来自破碎或变形的庞加莱不变性的替代方案。其中有半保守的界限，它依赖于一些相对较弱的假设的来源，对亚光速和超光速的真空色散。我们还提出，有可能从伽玛暴中寻找能量在10^14 - 10^17 eV范围内的更高能量的光子和中微子。在某些情况下，量子引力色散效应会预测这些到达的时间会比伽马射线暴延迟或提前几天到几个月，从而将天体物理源和时空传播效应清晰地分开。
2009-06-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Prospects for measuring supermassive black hole masses with future extremely large telescopes
下一代巨型分段镜望远镜（$>$ 20米）将使我们能够以比以往更高的角分辨率和灵敏度观测星系核。这些能力将为我们对超大质量黑洞的起源和演化的理解带来革命性的转变，使我们能够在今天无法达到的质量范围内进行更精确的黑洞质量测量。我们提出了模拟和预测的原子核的观测，将与三十米望远镜（TMT）和自适应光学辅助积分场光谱仪IRIS，这是能够从$Z$带（0.9 $μ$ m）的$K$带（2.2 $μ$ m）的衍射限制光谱。这些模拟首次使用天空、望远镜、自适应光学系统和仪器的真实值，以确定一系列可能目标的预期信噪比，这些目标包括$\sim10^4$ \msun的中等质量黑洞和$>10^{10}$ $M_\odot$的最大质量黑洞。我们发现IRIS将能够观察到室女座星系团距离外的银河系质量黑洞，并将使我们能够观察到许多更明亮的星系团星系，其中最大质量的黑洞被认为是居住的。我们还评估如何以及运动学的速度分布的时刻可以约束在不同的光谱分辨率和板尺度设计的IRIS。我们发现，$\sim8000$的光谱分辨率将是必要的，以测量中等质量黑洞的质量。通过模拟SDSS DR 7中发现的星系的观测，我们发现，在$10^5$大质量黑洞将被观察到之间的距离$0.005 < z < 0.18$与估计的灵敏度和角分辨率提供访问$Z$带（0.9 $μ$ m）光谱IRIS和TMT自适应光学系统。（节录）
2014-01-30 astro-ph.CO astro-ph.GA
Measuring the IGM correlation length at 5<z<6.1: a fast change at the end of Reionization
Heidelberg University（海德堡大学）；Institute for Theoretical Physics, Heidelberg University（海德堡大学理论物理研究所）；Max-Planck-Institut für Astronomie（马克斯·普朗克天文学研究所）
研究通过分析Lyman-α森林在红移5-6.1处的关联长度，发现其随红移变化，表明宇宙学模拟需更大尺度以准确反映再电离过程。
2025-07-16 astro-ph.CO
Cosmological Hydrodynamic Simulations with Suppressed Variance in the Lyman-$α$ Forest Power Spectrum
我们测试了一种方法，以减少不必要的样本方差时，预测莱曼- $α$（ly $α$）森林功率谱宇宙流体动力学模拟。样本方差的产生是由于大尺度模式的稀疏采样，并通过非线性引力演化传播到小尺度。为了解决这个问题，我们生成初始条件，其中密度扰动幅度{ \it固定}到系综平均功率谱-并且在具有完全相反相位的{ \it对}中生成。我们运行$50$这样的模拟（$25$对），并通过测量在红移$z=2$，3和4的LY $α$ 1D和3D功率谱，比较它们的性能对$50$标准模拟。这两个集合都使用$40$ Mpc/h的周期盒，其中包含暗物质和气体的$512^3$粒子。作为一个典型的例子，改进，波数$k=0.25$ h/Mpc在$z=3$，我们发现的1D和3D功率谱的估计收敛$34$和$12$倍更快的配对固定合奏相比，一个标准的合奏。我们的结论是，通过减少所需的计算时间，以达到固定的预测功率谱的准确性，该方法释放资源的探索不同的热和宇宙学参数-最终允许提高精度和准确性的统计推断。
2018-11-14 astro-ph.CO
Observations of the Lyman series forest towards the redshift 7.1 quasar ULAS J1120+0641
我们给出了一个30小时的积分甚大望远镜X射线射谱的莱曼系森林对$z = 7.084$类星体ULAS J1120+0641。在${\rm S/N}>5$上唯一检测到的传输仅限于Ly $α$森林中的七个狭窄的尖峰，在红移范围$5.858<z<6.122$内，正好在Ly $β$森林开始的波长的方向上。使用${\rm S/N}=4.5$，还可能在$z=6.854$的Ly $β$森林中检测到另一个未解决的尖峰。我们还提出了修正的哈勃空间望远镜F814 W测光的源。来自透射尖峰的总通量与F814 W测光一致，因此莱曼系森林中的所有透射都可能被检测到。在Ly $α$森林中，从$z=6.122$一直到$z=7.04$的类星体近带，存在一个Gunn-Peterson（GP）槽。该槽的共同移动长度为$240\,h^{-1}$ Mpc，是下一个已知最长的GP槽的两倍多。我们结合光谱和光度的结果来约束的演变与红移，$τ_{\rm GP}^{\rm eff}$扩展辛普森等类似的分析，我们发现$τ_{\rm GP}^{\rm eff} \propto (1+z)^ξ$，其中$ξ= 11.2^{+0.4}_{-0.6}$，$z > 5.5$的Ly $α$有效的光学深度。然而，这些数据提供的体积加权氢星系际（IGM）中性分数在$z\sim 6.5$，$x_{\rm HI} > 10^{-4}$，类似于在红移$z\…
2017-02-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
