Strong Hydrogen Absorption at Cosmic Dawn: the Signature of a Baryonic Universe
最近报道的探测到$z \approx 17$红移21厘米吸收是宇宙暗时代探索的一个重大进展。观察到的信号（$T_{\mathrm{21}} \approx -0.5$ K，极限$T_{\mathrm{21}} < -0.3$ K为99\% c.l.）对于$Λ$ CDM来说是非常强的，它最多预测$-0.24$ K。在这里，我表明，强观测信号是预期在一个纯粹的重子宇宙。
2018-03-06 astro-ph.CO
Non-Baryonic Dark Matter in Cosmology
本文是对非重子暗物质研究现状的宽带综述。首先回顾了暗物质存在的证据，然后讨论了暗物质如何从小尺度到大尺度分布，最后讨论了暗物质的性质：暗物质候选者及其探测。最后，我讨论了$Λ$ CDM模型的一些局限性，特别强调了范式的小规模问题。
2013-05-01 astro-ph.CO
Non-standard baryon-dark matter interactions
在总结了冷暗物质（CDM）和修正牛顿动力学（MOND）范式在不同恒星系统中各自的优点后，我们研究了在螺旋星系中，重子物质和暗物质之间的非标准相互作用是否可以在河外尺度上重现CDM的成功，同时使重子物质有效地服从MOND场方程。
2009-06-03 astro-ph.CO astro-ph.GA
Is it possible to separate baryonic from dark matter within the $Λ$-CDM formalism?
本文通过引入非最小耦合标量场扩展$\Lambda$-CDM模型，探讨分离重子与暗物质的可能，并验证两种模型在观测区域高精度复现LCDM及与PPN参数兼容。
2024-12-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The baryonic mass assembly of low-mass halos in a Lambda-CDM Universe
我们分析了在宇宙学数值模拟中在红移z = 0处发现的低质量晕（Mvir ~ 10^10.3 - 10^12.3 M_sun）的暗、气体和恒星质量组装历史。我们的研究结果表明，在一个给定的现代质量仓的晕，气体的重子分数维里半径内不随时间的变化显着，从~0.8的较小的晕到~0.5的最大的。大多数重子实际上并不位于星系中，而是位于晕内气体中;对于质量更大的晕，晕内气体与星系的质量比在所有红移z下都大致相同，但对于质量最小的晕，它随着z的增加而强烈增加。前一种晕中的晕内气体随着时间的推移而变热，在z = 0时占主导地位，而在后一种晕中，它在所有时期都是冷的。在我们的模拟中，多相ISM和热反馈模型在延迟低质量星系的恒星质量增长的方向工作。
2014-06-26 astro-ph.CO astro-ph.GA
What do gas-rich galaxies actually tell us about modified Newtonian dynamics?
最近有人声称，重子塔利-费舍尔关系（BTFR），观测到的重子质量和星系外旋转速度之间的幂律关系的测量，支持修正牛顿动力学的预测的斜率和散射的关系，同时挑战冷暗物质（CDM）范式。我们研究了这些说法，发现：1）用于确定BTFR的数据中的分散性与数据上的观测不确定性相冲突; 2）这些数据并没有对最佳拟合BTFR参数做出很强的区分; 3）文献包含各种各样的BTFR测量，其中许多与最近的结果不一致; 4）声称的CDM对BTFR的“预测”是对所涉及的复杂星系尺度物理学的过度简化。我们的结论是，BTFR目前是不值得信赖的CDM的测试。
2012-04-24 astro-ph.CO
A new consistency test for $Λ$CDM cosmology using galaxy surveys
我们提出了一个新的一致性检验的$Λ$ CDM宇宙学使用重子声学振荡（BAO）和红移空间失真（RSD）测量星系红移调查。具体来说，我们确定的峰值位置的$fσ_8(z)$在红移$z$提供的RSD测量，并将其与一个预测的BAO观测假设一个平坦的$Λ$ CDM宇宙学。我们证明了这种新的测试使用的模拟数据的DESI星系调查，并认为，这种测试补充那些单独使用的背景观测值，并在RSD分析较少受到系统学，相比传统的方法直接使用值的$fσ_8(z)$。
2022-04-29 astro-ph.CO
The radial acceleration relation in a $Λ$CDM universe
本文研究了冷暗物质（CDM）范式下中央星系总（$a_{\rm tot}$）和重子（$a_{\rm bary}$）向心加速度剖面之间的径向加速度关系（RAR）。我们分析表明，RAR是密切相关的物理的暗物质的准绝热弛豫重子在深势阱中的存在。这清楚地表明，如何平均RAR和它的散射出现在低加速制度（$10^{-12}\,{\rm m\,s}^{-2}\lesssim a_{\rm bary}\lesssim10^{-10}\,{\rm m\,s}^{-2}$）从重子反馈过程和CDM在暗晕中的分布之间的相互作用。我们的框架使我们能够更进一步，研究更高和更低的加速度的细节，使用解析近似和现实的模拟目录的$\sim342,000$低红移中心星系与$M_r\leq-19$。我们发现，虽然在重子占主导地位的，高加速制度（$a_{\rm bary}\gtrsim10^{-10}\,{\rm m\,s}^{-2}$）的RAR是非常敏感的弛豫物理的细节，一个简单的“重子化”处方匹配的流体动力学CDM模拟的弛豫结果是非常成功的再现所观察到的RAR没有任何调整。在（目前未观测到的）超低加速度区域（$a_{\rm bary}\lesssim 10^{-12}\,{\rm m\,s}^{-2}$），RAR对晕外围扩散气体的丰度很敏感，我们的默认模型预测了一个独特的突破，从一个简单的幂律关系，HI缺乏，扩散气体丰富…
2021-07-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Baryonic feedback biases on fundamental physics from lensed CMB power spectra
即将进行的小尺度初级宇宙微波背景（CMB）温度和偏振功率谱（$TT$ / $TE$ / $EE$）的测量预计将对新物理学产生变革性的约束，包括早期宇宙中相对论物种的有效数量（$N_{\rm eff}$）。然而，在多极$\ell \gtrsim 3000$，主CMB功率谱收到显着的贡献引力透镜。虽然这些模式仍然携带原始信息，他们的理论建模需要知道的CMB透镜收敛功率谱，$C_L^{κκ}$，包括在小尺度上，它是由非线性引力演化和重子反馈过程的影响。因此，高$\ell$原发性CMB对这些晚期非线性效应敏感。在这里，我们表明，不准确的建模$C_L^{κκ}$可以产生令人惊讶的大偏差推断的宇宙学参数的主要CMB功率谱测量即将到来的西蒙斯天文台和CMB-S4实验。对于CMB-S4，偏差可以大到$1.6σ$对哈勃常数$H_0$的拟合到$Λ$ CDM，以及$1.2σ$对$N_{\rm eff}$的拟合到$Λ$ CDM+ $N_{\rm eff}$。我们表明，这些偏见可以减轻明确放弃所有$TT$数据在$\ell>3000$或边缘化的参数描述重子反馈过程，无论是在成本略大的误差线。我们还讨论了一种替代的，数据驱动的缓解策略的基础上去透镜的中巴$T$和$E$模式的地图。最后，我们表明，即将到来的数据的分析将需要爱因斯坦-玻尔兹曼代码运行更高的数值精度设置比目前的标准，以避免类似的-或更大的-参数偏差由…
2021-03-09 astro-ph.CO
Baryonic effects for weak lensing. Part I. Power spectrum and covariance matrix
重子反馈效应导致小尺度下弱透镜角功率谱的抑制。这种抑制的形状和幅度约束不佳是即将到来的宇宙学弱透镜调查（如Euclid或LSST）的不确定性的重要来源。在这两篇系列论文中的第一篇中，我们使用模拟为宇宙剪切功率谱和相应的协方差矩阵建立了一个类似欧几里得的层析模拟数据集，这两个数据集都是根据施耐德等人的重子化方法进行重子效应校正的。（2019）。此外，我们开发了一个模拟器，以获得快速预测的重子功率抑制，使我们能够执行一个标准的$Λ$ CDM宇宙学与宇宙学和天体物理参数的似然推断分析。我们的主要发现是：（i）忽略重子效应会导致宇宙学参数$Ω_m$和$σ_8$的$σ$偏差大于5，（ii）将分析限制在最大尺度上，即不受重子影响的尺度上，使偏差消失，但会导致$Ω_m$ - $σ_8$等值线面积放大10倍以上;（iii）忽略重子对协方差矩阵的影响不会显著影响宇宙学参数的估计;（iv）虽然重子的抑制是轻微的宇宙学依赖，这种影响不会明显修改后轮廓。总的来说，我们的结论是，包括重子的不确定性方面的滋扰参数的结果在宇宙学的公正和令人惊讶的严格约束。
2020-03-30 astro-ph.CO
An accurate halo model for fitting non-linear cosmological power spectra and baryonic feedback models
我们提出了一个优化的变体晕模型，旨在产生准确的物质功率谱以及到广泛的宇宙学模型的非线性制度。要做到这一点，我们引入物理动机的自由参数的晕模型形式主义，并适合这些数据从高分辨率$N$体模拟。对于各种$Λ$ CDM和$w$ CDM模型，对于$k\leq 10h\,\mathrm{Mpc}$和$z\leq 2$，Halo模型功效精确到$\simeq 5$百分比。我们的新晕模型的一个优点是，它可以适应占重子反馈的功率谱的影响。我们证明了这一点，通过拟合晕模型的功率谱从OWLS流体动力学模拟套件通过参数，管理晕内部结构。我们能够适应所有的反馈模型调查在5%的水平，只使用两个自由参数，我们把这些光环参数的范围内的OWLS模拟调查的反馈模型的限制。对高- $k$的准确预测对于弱透镜测量至关重要，并且这些晕圈参数可以被视为滋扰参数，在未来的分析中边缘化，以减轻反馈细节的不确定性。最后，我们调查如何透镜观测量预测我们的模型相比，从模拟和HALOFIT的范围内的$k$切割和反馈模型和量化的角度尺度，这些影响变得重要。从本文中提出的模型计算功率谱的代码可以在https://github.com/alexander-mead/hmcode上找到
2016-05-10 astro-ph.CO
Effects of anisotropy in an anisotropic extension of $w$CDM model
本研究利用多组宇宙学观测数据约束各向异性$w$CDM模型，发现各向异性量级约为$10^{-13}$，可不同程度缓解哈勃常数张力，且95%置信水平下支持暗能量的精质形式。
2024-09-14 astro-ph.CO
Constraints on Cosmology and Baryonic Feedback with the Deep Lens Survey Using Galaxy-Galaxy and Galaxy-Mass Power Spectra
我们提出了宇宙学参数测量深透镜巡天（DLS）使用星系质量和星系-星系功率谱的多极范围$\ell=250\sim2000$。我们测量了以$z\sim0.27$和$0.54$为中心的两个透镜仓的星系-星系功率谱和星系-质量功率谱，通过互相关的方法测量了这两个透镜仓中星系的位置与以$z\sim0.64$和$1.1$为中心的两个源仓中星系的形状。我们边缘化的重子反馈过程中使用的单参数表示和中微子质量的总和，以及光度红移和剪切校准系统的不确定性。对于一个平坦的$Λ$ CDM宇宙学，我们确定了$S_8\equivσ_8\sqrt{Ω_m/0.3}=0.810^{+0.039}_{-0.031}$，与我们以前的DLS宇宙剪切和普朗克宇宙微波背景（CMB）的测量结果很好地一致。在没有重子反馈边缘化的情况下，由于活动星系核（AGN）的反馈，只有暗物质的功率谱在最高$\ell$处没有抑制，$S_8$降低了$\sim0.05$.结合普朗克CMB测量，我们将重子反馈参数限制为$A_{baryon}=1.07^{+0.31}_{-0.39}$，这表明一个有趣的可能性，即活动星系核的实际反馈可能比OWLS模拟中使用的方法更强。这种解释受到重子反馈模拟的有效性和效应的单参数表示的限制。
2018-11-23 astro-ph.CO
Using the tilted flat-$Λ$CDM and the untilted non-flat $Λ$CDM inflation models to measure cosmological parameters from a compilation of observational data
我们使用物理上一致的倾斜的空间平坦和非倾斜的非平坦$Λ$ CDM膨胀模型来约束普朗克2015年宇宙微波背景（CMB）各向异性数据和最近的Ia型超新星测量，重子声学振荡（BAO）数据，增长率观测和哈勃参数测量的宇宙学参数值。包括四个非CMB数据集的最引人注目的结果是显著加强了非平坦$Λ$ CDM模型中非平坦性的证据，从单独CMB数据的1.8 $σ$到完整数据组合的5.1 $σ$。BAO数据是最强大的非CMB数据集，在更严格的约束模型参数值和有利于空间封闭的宇宙中，空间曲率对当前宇宙能量预算的贡献约为1%。非倾斜非平坦$Λ$ CDM模型更好地拟合了大角度CMB温度各向异性角谱，并且与暗能量巡天对质量涨落均方根振幅当前值的约束更一致（$σ_8$）作为非相对论物质密度参数当前值的函数（$Ω_m$），但不提供良好的拟合小角度CMB温度各向异性数据一样，倾斜的平面- $Λ$ CDM模型。两个模型中测量到的一些宇宙学参数值有很大的不同，包括再电离光学深度和重子物质密度参数，它们的2个$σ$范围（在两个模型中）是不相交的或几乎是不相交的。
2019-07-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
KiDS-1000: Improved constraints on cosmology, intrinsic alignments and baryonic feedback from clipped cosmic shear
Institute for Astronomy, University of Edinburgh（爱丁堡大学天体物理研究所）；School of Mathematics, Statistics and Physics, Newcastle University（纽卡斯尔大学数学、统计与物理学院）；Department of Physics and Astronomy, Astronomy and Plasma Physics (AoP) Division, Chalmers University of Technology（查尔姆斯理工大学天文与等离子体物理系天文学与等离子体物理部）；Ruhr University Bochum, Faculty of Physics and Astronomy, Astronomical Institute (AIRUB)（鲁尔大学波鸿分校物理与天文学院天体物理研究所）
该研究基于KiDS-1000数据，利用截断剪切相关函数，结合截断与未截断探针改进了wCDM模型参数约束，为重子反馈强度提供上限，提升了内禀对齐的约束精度。
2026-08-10 astro-ph.CO
A Critical Assessment of Solutions to the Galaxy Diversity Problem
银河系自转曲线呈现出各种各样的内斜率。观测数据表明，解释这种多样性可能需要一种机制，即星系表面亮度与其暗物质晕的最中心区域相关。在这项工作中，我们比较了几个具体的模型，捕捉相关的物理所需的解释星系的多样性问题。我们专注于一个自相互作用的暗物质（SIDM）模型的等温核心和两个冷暗物质（CDM）模型与/不重子反馈。与CDM的情况相反，SIDM模型可以导致在晕中形成等温核，并且对作用于较长时间尺度的重子反馈过程也不敏感。使用旋转曲线从90个星系的斯皮策光度计和准确的旋转曲线（ARR）目录，我们进行了全面的模型比较，解决问题的统计方法从以前的作品。我们恢复的最佳拟合晕模型与标准CDM浓度质量和丰度匹配关系一致。我们发现，无论是SIDM和反馈影响的CDM模型是更好地解释样品中的低和高表面亮度星系的旋转曲线比CDM模型没有反馈。然而，相互比较时，有没有强烈的统计偏好无论是SIDM或反馈影响的CDM晕模型作为源的星系多样性的星表。
2022-06-20 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Late-time suppression of structure growth as a solution for the $S_8$ tension
针对 HSC-Y3 与早期宇宙观测间的 $S_8$ 张力，本文比较重子反馈、大质量中微子及晚期修正增长模型，发现低红移快速抑制结构增长的修改引力模型对组合数据拟合最佳。
2025-05-14 astro-ph.CO
An analytic redshift-independent formulation of baryonic effects on the matter power spectrum
本文提出用波数的一参数S形函数族替代常数倍数，在FLAMINGO模拟中实现物质功率谱重子效应的解析红移无关近似，并验证其适用性与局限性。
2025-05-27 astro-ph.CO
Non-local gravity and comparison with observational datasets. II. Updated results and Bayesian model comparison with $Λ$CDM
我们提出了一个全面的和更新的比较与宇宙学观测的两个非本地修改的重力以前介绍了我们的小组，所谓的RR和RT模型。我们实现的背景演化和宇宙学扰动的模型在一个修改后的玻尔兹曼代码，使用CLASS。然后，我们针对{ \em Planck} 2015 TT，TE，EE和宇宙微波背景（CMB）透镜数据，各向同性和各向异性重子声振荡（BAO）数据，JLA超新星，$H_0$测量和增长率数据测试非局部模型，并进行贝叶斯参数估计。然后，我们比较RR，RT和$Λ$ CDM模型，使用Savage-Dickey方法。我们发现，RT模型和$Λ$ CDM表现同样出色，而RR模型相对于$Λ$ CDM的性能取决于我们是否包括基于本地测量的$H_0$先验。
2016-05-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Brans-Dicke gravity with a cosmological constant smoothes out $Λ$CDM tensions
根据最新的宇宙学观测、不同红移下的哈勃速率测量、重子声学振荡、大尺度结构形成数据、引力弱透镜效应和全普朗克2015 CMB似然下的宇宙微波背景，分析了具有宇宙学常数$Λ$和冷暗物质（BD- $Λ$ CDM）的Brans-Dicke引力.我们的分析包括背景和扰动方程。我们发现，BD- $Λ$ CDM是观测上的青睐相比，协调$Λ$ CDM模型，这是传统上定义在广义相对论（GR）。特别是，一些众所周知的持续紧张的$Λ$ CDM与数据，如过量的质量波动幅度$σ_8$，特别是急性$H_0$ -紧张与当地的测量，基本上消失在这种情况下。此外，从GR的观点来看，$Λ$ CDM宇宙学模拟了$\gtrsim3σ$ c. l处的精华。接近我们的时间。
2019-11-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Beyond $Λ$CDM with $f(z)$CDM: criticalities and solutions of Padé Cosmography
本文提出用 $f(z)$CDM 模型替代 $Λ$CDM，通过 Padé 级数构建宇宙学演化，利用 MCMC 分析联合数据集，评估不同级数阶数对参数约束的影响及稳定性，为不同红移范围选择最佳近似方案。
2024-02-20 astro-ph.CO
Dark energy and a new realization of the matter Lagrangian
School of Physics, Damghan University（达姆甘大学物理学院）
本文提出了一种新的物质拉格朗日量实现，将暗能量建模为非标准热力学量的组合，并通过观测数据验证了该模型的宇宙学影响和预测。
2026-01-25 astro-ph.CO gr-qc
Large scale structure and ISW effect in decaying vacuum cosmology
一致性粒子产生模型-一类$Λ(t)$ CDM宇宙学-研究使用大尺度结构（LSS）的形成，特别注意集成的萨克斯-沃尔夫（ISW）效应。详细计算了引力势的演化和宇宙微波背景（CMB）信号与LSS观测的互相关幅度。我们适当地包括在我们的分析的特点，涉及重子动力学的$Λ(t)$ CDM模型，这是不包括在以前的作品。虽然$Λ(t)$ CDM和标准宇宙学都与CMB-LSS相关的现有数据一致，但前者呈现出稍高的信号，可以用未来的数据来识别。
2015-07-27 astro-ph.CO astro-ph.GA
The Cusp/Core problem: supernovae feedback versus the baryonic clumps and dynamical friction model
在本文中，我们比较了两个众所周知的机制，被认为能够解决尖点/核心问题（a。超新星反馈; b.重子团DM相互作用），通过比较他们的理论预测与最近的观测星系的内坡的质量范围从dSphs正常的螺旋。我们比较了$α$ - $V_{\rm rot}$和$α$ - $M_{\ast}$的关系，这两个模型预测的高分辨率数据来自\citep{Adams2014,Simon2005}，小东西\citep{Oh2015}，东西矮\citep{Oh2011a,Oh2011b}，东西螺旋\citep{Oh2015}，雕塑家，天炉座和银河系。理论预测与完整数据集的比较表明，这两个模型的表现相似，而当我们限制分析的一个更小的子样本的质量更高，我们表明，本文提出的方法（重子块DM相互作用）比一个基于超新星反馈的表现更好。我们还表明，相反的第一个模型的预测，小质量的dSphs可能有核心的配置文件。这意味着，在具有恒星质量$<10^6 M_{\odot}$的dSphs中观测核心内部轮廓并不一定意味着$Λ$ CDM模型存在问题。
2016-04-19 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological data favor Galileon ghost condensate over $Λ$CDM
我们把观测的限制Galileon鬼凝聚模型，一个暗能量的建议在七阶Horndeski理论与引力波事件GW 170817一致。该模型扩展了协变Galileon考虑到一个额外的高阶场导数$X^2$。这允许暗能量状态方程$w_{\rm DE}$在没有重影的情况下访问区域$-2<w_{\rm DE}<-1$。事实上，从宇宙微波背景（CMB）辐射、重子声波振荡（BAO）、Ia型超新星（SNIa）和红移空间畸变（RSD）的联合数据分析中，$w_{\rm DE}$的这种特殊演化比宇宙学常数$Λ$更有利。此外，我们的模型表现出更好的兼容性与CMB数据的$Λ$ -冷暗物质（$Λ$ CDM）模型，通过抑制大尺度温度各向异性。CMB温度和偏振数据导致今天的哈勃参数$H_0$的估计与其在2 $σ$的直接测量一致。我们使用几种方法进行模型选择分析，并发现一个统计上显着的偏好的Galileon鬼冷凝模型$Λ$ CDM。
2019-09-30 astro-ph.CO gr-qc
The Impact of Baryonic Physics on the Structure of Dark Matter Halos: the View from the FIRE Cosmological Simulations
我们在FIRE（Feedback In Realistic Environments）项目的宇宙学模拟中研究了$M_{\rm h}\sim10^{9-12}\,M_{\odot}$晕中$M_{\ast}\sim10^{4-11}\,M_{\odot}$星系的冷暗物质（CDM）的分布。FIRE在多相ISM中加入了明确的恒星反馈，并从恒星星族模型中获得能量。我们发现，恒星反馈，没有“微调”的参数，大大简化了小规模的问题，在CDM。反馈导致恒星形成和外流的爆发，改变DM分布。因此，DM晕轮廓（$α$）的内斜率显示出强烈的质量依赖性：轮廓在$M_{\rm h}\sim10^{10}-10^{11}\,M_{\odot}$处较浅，在较高/较低质量处较陡。由此产生的岩心尺寸和斜率与观测结果一致。这与以前的工作使用简单的反馈方案，但我们发现陡峭的质量依赖的$α$，和相对较晚的核心增长。由于恒星形成效率$M_{\ast}/M_{\rm h}$与晕圈质量有很强的相关性，当有足够的反馈能量扰动DM时，$α$会在$M_{\rm h}\sim 10^{10}\,M_{\odot}$（$M_{\ast}\sim10^{6}-10^{7}\,M_{\odot}$）附近发生快速变化。由于DM质量的不断积累，在晕圈快速增长期间不会建立大的核心。相反，核心需要几个恒星形成爆发后，快速积累已经完成。恒星反馈会显著降低…
2015-09-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Observational constraints on soft dark energy and soft dark matter: challenging $Λ$CDM
软宇宙学是标准宇宙学的扩展，允许暗区中的尺度依赖状态方程（EoS）参数，这是凝聚态物理中软材料的属性之一，可能会内在地或有效地产生。我们使用宇宙微波背景（CMB），重子声振荡（BAO），超新星Ia型（SNIa）和红移空间畸变（RSD）探测器的数据，以施加观测约束软暗能量和软暗物质。我们研究了三个简单的模型，对应于$Λ$ CDM方案的最小扩展，即我们认为，在大尺度上的暗扇区的EoS的$Λ$ CDM模型（尘埃暗物质和宇宙学常数分别），而在中间尺度上的暗能量或暗物质或两者，可能有不同的EoS根据常数“软”参数$s_{de}$和$s_{dm}$。观测对抗表明，几乎所有的数据集的软参数偏离其$Λ$ CDM值，在一个突出的方式为软暗能量和软暗物质温和，因此数据有利于软宇宙学。最后，进行贝叶斯证据分析，我们发现，检查模型肯定是首选的$Λ$ CDM宇宙学。
2022-12-06 astro-ph.CO gr-qc
Confronting cosmic shear astrophysical uncertainties: DES Year 3 revisited
通过校准固有对齐和恒星反馈，该研究提高了弱透镜调查的精度，使S8约束更接近宇宙微波背景结果。
2025-12-03 astro-ph.CO
Compartmentalization in the Dark Sector of the Universe after DESI DR2 BAO data
本文在FLRW几何中引入暗物质与暗能量之间的非线性能量转移，构建哈勃函数可解析表达的动力学暗能量模型，并利用DESI DR2 BAO和Pantheon+数据验证其拟合略优于ΛCDM但差异不显著。
2025-09-23 astro-ph.CO
Emergent gravity fails to explain color-dependent galaxy-galaxy lensing signals from SDSS Dr7
我们使用基于SDSS DR 7数据的星系-星系透镜技术来检验涌现引力（EG）理论。在EG的情况下，我们不期望颜色依赖的星系样本中的“表观暗物质”预测EG，这是只施加重子质量。如果重子质量相似，那么根据EG，从重子质量预测的透镜轮廓应该是相似的，不管星系样本的颜色如何。我们使用星系的恒星质量作为其重子质量的代理。我们将星系样本分为5个恒星质量仓，并在每个恒星质量仓中将它们进一步分类为红色和蓝色子样本。如果我们设置晕质量和浓度为自由参数，$Λ$ CDM是有利于我们的数据方面的约化$χ^2$，而EG未能解释的颜色依赖性的ESD从星系-星系透镜测量。
2021-04-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Baryonic feedback measurement from KV450 cosmic shear analysis
虽然重子反馈是我们为了实现精确宇宙学而需要解决的最重要的天体物理系统学之一，但很少有弱透镜研究直接测量其对物质功率谱的影响。我们报告测量重子反馈参数的限制，其下限和上限从宇宙剪切。我们使用的公共数据从千度调查和VISTA千度红外星系调查跨越450度$^2$。同时估计宇宙学参数和反馈参数，我们得到了$A_{\rm b}=1.01_{-0.85}^{+0.80}$，它在$\sim1.2~σ$水平上与只有暗物质（DMO）的情况一致，并有正反馈的趋势; $A_{\rm b}=0$（$0.81$）值对应于DMO（OWLS AGN）的情况。尽管有反馈参数的这种完全约束，与先前的测量相比，我们的$S_8~(\equiv σ_8 \sqrt{Ω_m / 0.3})$测量（$0.739^{+0.036}_{- 0.035}$）仅偏移了统计误差的$\sim6$ %。当我们假设九年威尔金森微波各向异性探测器（普朗克）结果支持的平坦$Λ$ CDM宇宙学时，反馈参数被约束为$A_{\rm b}=1.21_{-0.54}^{+0.61}$（$1.60_{-0.52}^{+0.53}$），这排除了$\sim2.2~σ$（$\sim3.1~σ$）水平上的DMO情况。
2020-11-24 astro-ph.CO astro-ph.GA
Baryonic matter perturbations in decaying vacuum cosmology
我们考虑宇宙重子流体的微扰动力学，并确定了$Λ(t)$ CDM模型的相应功率谱，在该模型中，宇宙学项随哈勃速率线性衰减为暗物质。该模型进行了测试，从Ia型超新星（SNIa）（宪法和联盟2.1），重子声振荡（BAO），各向异性谱的宇宙微波背景（CMB）和大尺度结构（LSS）数据（SDSS DR 7）的第一个峰值的位置的数据的联合分析。虽然均匀和各向同性的背景动力学是由重子只有轻微的影响，有微扰水平上的修改，如果一个单独的保守重子流体包括在内。考虑到当前的重子分数作为一个自由参数，我们重现了观测到的$5\%$的数量级的丰度独立的暗物质的数量级为$32\%$的这个模型。一般来说，背景和微扰动力学之间的一致性得到改善，如果明确考虑重子。
2014-07-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Galaxies in a Simulated $Λ$CDM Universe II: Observable Properties and Constraints on Feedback
我们比较了在宇宙学模拟中形成的星系在z=0时没有强反馈的观测特性。我们证实了以前的研究结果，没有强反馈的模型过度产生所观察到的星系重子质量函数，特别是在低和高质量的极端。通过后处理，我们调查什么样的反馈将需要重现观测到的星系质量和恒星形成率。为了模仿一种极端形式的“预防性”反馈（例如，AGN无线电模式），我们删除所有的重子质量，最初是通过“热模式”从冲击加热的气体吸积。这并没有使星系质量函数的高质量端与观测结果一致，因为这些系统中的大部分恒星质量是在高红移下从重子中形成的，这些重子最初是通过“冷模式”吸积到低质量的祖先上的。一个有效的“弹射”反馈机制，如超新星驱动的风，必须减少这些祖先的质量。反馈还必须减少质量较低的z=0星系的质量，这些星系以较低的红移聚集，恒星形成率也要低得多。如果我们单调地重新映射星系质量来重现观测到的质量函数，但保留模拟的预测恒星形成率，我们得到相当好的协议与观测序列的恒星形成星系，但未能恢复观察到的人口被动，低恒星形成率星系。抑制所有的热模吸积提高了高质量星系的协议，但在中等质量的协议。再现这些z=0的观测结果需要一种反馈机制，这种机制可以极大地抑制一小部分星系中的恒星形成，随着质量的增加而增加，同时使其他星系的恒星形成率基本不变。
2009-05-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Where the world stands still: turnaround as a strong test of ΛCDM cosmology
我们对宇宙结构形成的直观理解在尺度足够小的情况下效果最好，这样束缚的，放松的引力系统不再调整它们的半径;足够大的情况下，空间和物质遵循宇宙的平均膨胀。然而，$Λ$ CDM宇宙学最可靠的预测之一是关于分隔这些极限的尺度：转向半径，这是距离束缚结构中心最远的非膨胀壳层。在$Λ$ CDM模型的框架内，对于给定的质量$M$，转向半径的最大可能值等于$(3GM/Λc^2)^{1/3}$，其中$G$是牛顿常数，$c$是光速，与宇宙纪元、暗物质的确切性质或重子效应无关。我们讨论了可能使用这种预测作为观测测试$Λ$ CDM宇宙学。
2014-09-05 astro-ph.CO gr-qc
The $Λ$CDM growth rate of structure revisited
我们根据最新的6 dF和{ \em WiggleZ}数据重新检验了和谐$Λ$宇宙学的增长指数。特别是，我们调查了五种不同的模型的增长指数$γ$，通过比较它们的宇宙学演化的观测数据的结构形成的增长率在不同的红移。执行最近的超新星Ia型数据，宇宙微波背景位移参数，重子声振荡和增长率数据的联合似然分析，我们确定的自由参数的$γ(z)$参数化，我们统计量化他们的能力，代表的意见。我们发现，在似然分析中添加6dF和{ \em WiggleZ}生长数据显著改善了统计结果。作为一个例子，考虑一个恒定的增长指数，我们发现$Ω_{m0}=0.273\pm 0.011$和$γ=0.586^{+0.079}_{-0.074}$。
2012-06-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraints on a Bianchi type I spacetime extension of the standard $Λ$CDM model
我们认为最简单的各向异性推广，作为一个修正，标准的$Λ$ CDM模型，通过取代空间平坦的罗伯逊-沃克度规的比安奇I型度量，这带来了一个新的术语$Ω_{σ0}a^{-6}$（模仿刚性流体）的平均膨胀率$H(a)$的宇宙。从哈勃和万神殿的数据，有关的晚期宇宙（$z\lesssim 2.4$），我们得到的约束$Ω_{\sigma0}\lesssim10^{-3}$，在模型无关的约束。当包括重子声学振荡和宇宙微波背景（CMB）数据时，约束改善了12个数量级，即，$Ω_{\sigma0}\lesssim10^{-15}$。我们发现，这种约束既不能改变物质辐射等性红移，也不能改变物质微扰的峰值。在要求膨胀各向异性对标准大爆炸核合成（BBN）没有显著影响的条件下，我们找到了约束$Ω_{\sigma0}\lesssim10^{-23}$ .我们明确地表明，从BBN的约束使膨胀各向异性无关，使一个显着的变化，在CMB四极温度，而从宇宙学数据在我们的模型中的约束提供的温度变化高达$\sim11\, \rm mK$，虽然它是远远超过CMB四极温度。
2019-07-24 astro-ph.CO gr-qc
Observational constraints on the tilted spatially-flat and the untilted nonflat $ϕ$CDM dynamical dark energy inflation models
我们利用普朗克2015年宇宙微波背景（CMB）各向异性测量和最近的重子声学振荡距离观测、Ia型超新星视星等数据、哈勃参数测量和增长率数据，约束空间平坦倾斜和非平坦非倾斜标量场（$ϕ$）动力学暗能量膨胀（$ϕ$ CDM）模型.我们假设一个逆幂律标量场势能密度$V(ϕ)=V_0 ϕ^{-α}$。我们发现，CMB数据与四个非CMB数据集的组合显着提高了参数的约束，并加强了非平坦的非倾斜$ϕ$ CDM的情况下，从$1.8σ$的CMB测量仅超过$3.1σ$的组合数据的非平坦性的证据。在非平坦非倾斜的$ϕ$ CDM模型中，目前的观测倾向于一个空间封闭的宇宙，其空间曲率贡献了目前宇宙学能量预算的三分之二。平坦倾斜的$ϕ$ CDM模型比标准的平坦倾斜的$σ$ CDM模型更适合数据：当前的数据允许暗能量是动态的。非平坦倾斜的$ϕ$ CDM模型更符合暗能量巡天关于质量涨落均方根振幅（$σ_8$）作为非相对论物质密度参数（$Ω_m$）的函数的界限，但它不能像标准平坦倾斜的$Λ$ CDM模型那样很好地拟合更大的多极普朗克2015 CMB各向异性数据。一些宇宙学参数值的测量显着不同时，确定使用倾斜的平面和非倾斜的非平面$ϕ$ CDM模型，包括冷暗物质密度参数和再电离光学深度。
2018-10-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A non-linear solution to the $S_8$ tension?
弱星系透镜巡天一直报告了一个较低的振幅的物质波动谱，测量的$S_8$参数，比预期的$Λ{\rm CDM}$宇宙学青睐的$Planck$。然而，膨胀的历史如下$Planck$ $Λ{\rm CDM}$宇宙学的预测，以高精度，因为这样做的测量透镜的宇宙微波背景各向异性。红移空间畸变的测量结果似乎也与$Planck$ $Λ{\rm CDM}$一致。在本文中，我们认为，这些意见可以调和与$Planck$ $Λ{\rm CDM}$宇宙学的物质功率谱抑制更强烈的非线性尺度比假设在分析弱星系透镜。我们证明了这一点，通过拟合一个参数模型，表征抑制的非线性功率谱，KiDS-1000弱透镜测量。这种抑制可能归因于影响非线性尺度的暗物质的新特性，或者归因于物质波动对重子反馈过程的响应，这些反馈过程比最近的宇宙学模拟所预期的要强。我们提出的解释可以使用线性尺度上的物质波动谱的振幅测量进行测试，特别是通过即将到来的星系和类星体红移调查的高精度红移空间失真测量。
2022-06-23 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining SIDM with halo shapes: revisited predictions from realistic simulations of early-type galaxies
我们研究了自相互作用暗物质（SIDM）和重子对早型星系（ETG）形状及其暗物质晕的影响，并将其与冷暗物质（CDM）方案的预测进行了比较。我们使用五个流体动力学放大模拟的晕托管ETG（$M_{\rm vir}\sim 10^{13}M_{\odot}$和$M_{*}\sim10^{11}M_{\odot}$），模拟CDM和SIDM模型与恒定截面的$σ_T/m_χ= 1\ \mathrm{cm}^2 \mathrm{g}^{-1}$。我们测量的三维和投影形状的暗物质晕和重子的内容，使用惯性张量和比较我们的测量结果的三个$HST$样本的引力透镜和$Chandra$和$XMM-Newton$ X射线观测。我们发现，重子的列入大大减少了CDM和SIDM之间的差异，以及根据形状绘制约束的能力。透镜测量拒绝CDM暗物质模拟的预测，更喜欢的水文方案之一。当我们考虑透镜的总样本时，观测数据更倾向于CDM水力情景。X射线发射气体的形状与两次水力运行的观测结果一致，CDM预测只有在非常中心才有更高的伸长率。与以前在椭圆星系尺度上的说法相反，我们得出结论，一旦我们在模拟中包括重子，CDM和我们的SIDM模型仍然可以解释观察到的形状。我们的研究结果表明，这是必不可少的，以获得现实的限制，新的模拟需要确认和扩展我们的研究结果。
2022-09-05 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological limits on the neutrino mass sum for beyond-$Λ$CDM models
本文在超越ΛCDM的多种模型扩展下，结合普朗克、ACT、Pantheon+及BAO最新数据，重新评估宇宙中微子质量总和上限，发现其约束对多数扩展稳健，最宽上限为0.19 eV。
2024-09-03 astro-ph.CO hep-ph
Measuring Hubble constant in an anisotropic extension of $Λ$CDM model
本研究利用CMB独立数据在各向异性扩展的$\Lambda$CDM模型中约束哈勃常数，发现各向异性与$H_0$正相关，且$10^{-14}$量级的各向异性将$H_0$张力降低约$2\sigma$。
2023-11-10 astro-ph.CO gr-qc
On the Hubble expansion in a Big Bang quantum cosmology
本研究提出大爆炸量子宇宙学经典极限下的JCDM模型，将暗能量视为大爆炸遗迹，能缓解哈勃常数张力，拟合宇宙学观测效果与ΛCDM相当，且预测可检验的减速参数。
2024-12-12 astro-ph.CO gr-qc
Matter Clustering in Astrid: Reduced Baryonic Suppression from Realistic Black Hole Dynamics
University of California, Riverside（加州大学河滨分校）；Carnegie Mellon University（卡内基梅隆大学）；University of Michigan（密歇根大学）；Institute for Advanced Study（高等研究院）
该研究通过对比Astrid流体动力学模拟与纯暗物质模拟，发现真实黑洞动力学可减弱重子对物质成团的抑制，为解决宇宙学相关张力提供了新视角。
2026-08-11 astro-ph.CO astro-ph.GA
Brans-Dicke cosmology with a $Λ$- term: a possible solution to $Λ$CDM tensions
我们提出了一个全面的分析Brans-Dicke宇宙学与宇宙学常数和冷暗物质（BD- $Λ$ CDM简称）。我们扩展的情况下，目前的宇宙学值的BD场是由当地天体物理领域的限制，该值是固定的宇宙学观测，这应该是更自然的地方屏蔽机制的可能存在的情况下。我们的分析包括背景和扰动方程在不同的规范。我们发现BD- $Λ$ CDM比一致性GR- $Λ$ CDM模型更受整体宇宙学数据的青睐，即遥远的超新星，宇宙计时器，哈勃参数的本地测量，重子声学振荡，大尺度结构形成和宇宙微波背景的数据在完全普朗克2018 CMB可能性下。我们还测试了强和弱透镜数据对我们结果的影响，这可能是显着的。我们发现，$Λ$ CDM可以模拟有效的精髓，其显著性约为$3-3.5σ$ c.l.（取决于透镜数据集）。事实上，从GR的角度来看，BD- $Λ$ CDM有效地表现为运行真空模型（RVM），这有助于缓解与数据的某些现有紧张关系，例如GR- $Λ$ CDM预测的$σ_8$过量。另一方面，$Λ$ CDM模型对局部测量的急性$H_0$ -张力有着至关重要的影响，由于引力常量的有效值随膨胀的小幅增加，这种张力几乎是无害的。两种张力的同时缓和是具有宇宙学常数的BD引力的一个显著特征，因此支持BD- $Λ$ CDM与GR- $Λ$ CDM的对比
2020-09-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Scalar Field Dark Matter: Helping or Hurting Small-Scale Problems in Cosmology?
在超轻标量场暗物质（SFDM）宇宙学模拟结果的基础上，我们提出了SFDM晕密度分布与晕维里质量$M_{\rm h}$和标量场质量$m$的函数关系的综合模型。SFDM晕的中心区域由具有特征密度的孤子主导，该特征密度随着晕质量的增加而增加，并且在大半径处渐近线为CDM样轮廓。对于标量场质量$m \sim 10^{-22}$ eV，与大尺度结构观测一致，$M_{\rm h} \sim 10^{10} \,M_\odot$晕的核心密度低于冷暗物质（CDM），这在反馈不太有效的情况下加剧了太大而不能失败的问题（TBTF）。然而，具有$M_{\rm h} \sim 10^{11} \,M_\odot$的更高质量SFDM晕在小的观测相关半径处比它们的CDM对应物更密集。我们使用旋转曲线的$V \sim 100$公里的$^{-1}$星系从ESTA数据库显示，SFDM加剧了尖/核心和中央密度问题，在CDM在这个规模。我们的结论是，如果传统的宇宙学SFDM标度关系是正确的，那么重子反馈需要更低的密度在SFDM晕比CDM。这促使宇宙学和自洽流体动力学模拟的SFDM，以确定是否可以改变现实的反馈实现的中心孤子结构。
2018-07-16 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-th
Observational Constraints on Scalar Field--Matter Interaction in Weyl Integrable Spacetime
本文利用超新星、宇宙计时器、重子声学振荡和伽马射线暴等观测数据，检验了Weyl可积时空中含标量场-物质相互作用的宇宙学模型，发现其优于ΛCDM模型，统计上呈弱到中等的偏好。
2025-06-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Observational constraints and diagnostics for time-dependent dark energy models
本文利用Ia型超新星（SNe Ia）、重子声学振荡（BAO）、哈勃参数（OHD）观测数据以及最近的事件GW 150914的单点数据，对四种含时暗能量（TDDE）模型进行了约束.随后，采用模型参数的最佳拟合值，应用初始状态发现器、状态发现器层次、物质扰动增长率和$Om(z)$诊断来区分TDDE情景和$Λ$ CDM情景.我们发现，在当前时期，所有的TDDE模型和$Λ$ CDM模型都可以通过状态发现器层次而不是原始状态发现器、物质扰动增长率和$Om(z)$诊断得到更好的区分，特别是在$\{S_3^{(1)},S_4^{(1)}\}$、$\{S_3^{(2)},S_4^{(2)}\}$、$\{S_5^{(1)},S_5^{(2)}\}$和$\{S_4^{(2)},S_5^{(2)}\}$平面上.
2016-03-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
