CMB Distortions from Damping of Acoustic Waves Produced by Cosmic Strings
研究了宇宙弦对光子重子流体中声波的扩散阻尼，计算了宇宙微波背景的$μ$型和$y$型谱畸变.对于在当前范围内具有张力的宇宙弦，它们对光谱畸变的贡献比原始密度扰动的畸变要小。
2013-08-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
CMB anisotropies generated by cosmic string loops
研究了宇宙弦环对宇宙微波背景（CMB）各向异性的贡献。这是通过扩展未连接段模型（USM）来实现的，该模型包括了在宇宙弦网络的宇宙学演化过程中产生的宇宙弦环对应力-能量张量的贡献。然后，我们在公开可用的CMBACT代码中实现了这种扩展的USM，并获得了由宇宙弦环产生的线性CDM功率谱和CMB角功率谱。我们发现，环产生的角功率谱的形状是，在一般情况下，类似的长字符串。然而，在小的角度尺度上，通常存在各向异性的增强。对于大的多极矩$\ell$，由回路产生的矢量模优于由长弦产生的矢量模。环对宇宙弦网络产生的CMB各向异性的贡献对于大的环可以达到$10\%$的水平，但是随着环的尺寸减小而减小。这种贡献可能是显着的，因此，这种扩展提供了一个更准确的预测宇宙弦网络产生的CMB各向异性。
2021-06-28 astro-ph.CO
Cosmic string induced CMB maps
我们使用高分辨率模拟宇宙弦在弗里德曼-罗伯逊-沃克宇宙中的CMB温度波动计算宇宙弦种子的地图。我们创建了全天空，18度和3度CMB地图，包括从重组之前到今天的每个分辨率的相关字符串贡献。我们从这些地图中提取的角功率谱，证明重组效应的重要性。我们简要讨论了像素温度的概率密度函数，它们的偏度和峰度。
2011-02-18 astro-ph.CO
CMB Birefringence from Axion String Networks Calibrated to an AMR Simulation
Rice University（莱斯大学）
本文通过AMR模拟校准轴子弦网络的环交叉模型，预测CMB双折射，结合观测约束电磁异常系数，排除最小大统一理论预测，并探讨其对各向同性双折射证据的意义。
2026-08-26 astro-ph.CO hep-ph
Information Theoretic Bounds on Cosmic String Detection in CMB Maps with Noise
我们使用卷积神经网络（CNN）来研究Nambu-Goto弦在宇宙微波背景（CMB）平坦天空图中的宇宙弦检测。在无噪声的地图上，我们可以测量到$10^{-9}$级的弦张力，然而，当包括噪声时，我们无法测量低于$10^{-7}$的弦张力。出于这一僵局，我们推导出一个信息理论界的宇宙弦张力$Gμ$从CMB地图的检测。特别是，我们绑定的信息熵的后验分布的$Gμ$的分辨率，噪声水平和总调查面积的CMB地图。我们评估这些边界的ACT，SPT-3G，西蒙斯天文台，宇宙起源探测器，和CMB-S4实验。这些界限不能通过任何方法饱和。
2021-06-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Effects of cosmic strings with delayed scaling on CMB anisotropy
在暴胀过程中的相变中产生的宇宙弦网络进入标度区的时间要晚于普通弦。如果它发生在复合之后，宇宙微波背景（CMB）在高多极矩的温度各向异性显着降低。在本文中，我们定性地研究了这种效应，并表明CMB温度各向异性和B模偏振对宇宙弦张力的约束可以放松。它被证明是很难解释最近的BICEP 2和POLARBEAR的结果在宇宙弦单独诱导的信号，即使我们考虑到延迟标度。然而，解释观测到的B模式信号所需的暴胀张量标量比可以稍微减少，以符合普朗克约束。
2014-10-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Evolution of String-Wall Networks and Axionic Domain Wall Problem
我们研究了在轴子模型中自然产生的由弦束缚的畴壁的宇宙学演化。如果我们在势中引入一个偏置，壁就会变成亚稳态，最后消失。我们进行二维晶格模拟的畴壁网络和估计畴壁的衰减率。利用数值结果，我们给出了一个约束的偏差参数和Peccei-Quinn尺度。我们还讨论了通过直接探测畴壁产生的引力波来探测轴子模型的可能性。
2011-09-05 astro-ph.CO hep-ph
A Convolutional Neural Network For Cosmic String Detection in CMB Temperature Maps
我们详细介绍了在我们以前的工作中使用的卷积神经网络检测宇宙弦的宇宙微波背景（CMB）温度各向异性地图。通过在数值生成的CMB温度图上训练该神经网络，无论有没有宇宙弦，该网络都可以生成预测图，定位宇宙弦的位置，并提供弦张力值的概率估计$Gμ$。向网络提供具有arcmin分辨率的CMB地图的无噪声模拟导致了对于具有低至$Gμ=5\times10^{-9}$的弦张力的弦的天空地图的弦位置和弦张力的准确确定。该代码可在网上公开获取。虽然我们用一个长的直绳玩具模型训练了网络，但我们发现网络在现实的Nambu-Goto模拟中表现良好。
2019-03-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
New CMB constraints for Abelian Higgs cosmic strings
我们目前的宇宙微波背景（CMB）功率谱从最近的数值模拟的宇宙弦的阿贝尔希格斯模型，并比较它们的CMB功率谱测量普朗克。我们得到了宇宙弦张力参数$Gμ$的修正约束。例如，在$Λ$ CDM模型中，加入了弦，没有原始张量扰动，我们发现$Gμ< 2.0 \times 10^{-7}$的置信度为95%，比以前的模拟值低20%，后者的空间体积为1/64。我们调查的差异的来源，表明，主要原因是一个改进的治疗整个辐射物质过渡的字符串演化。增加的计算量也使得完全模拟物理运动方程成为可能，其中弦芯在共动坐标中收缩。这一点，以及更大的动态范围，只改变了大约10%的功率谱的幅度，表明宇宙弦的场论模拟现在已经达到了CMB计算所需的动态范围。
2017-02-27 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Correlations between cosmic strings and extra relativistic species
最近的观测表明，宇宙微波背景（CMB）可能倾向于中微子过剩，这引发了许多研究这种可能性的工作。无相互作用的无质量中微子过剩所产生的效应可以通过早期宇宙中的一些额外辐射成分来模拟，例如宇宙学的引力波背景。考虑到宇宙弦可能是产生这些引力波的候选源，我们利用CMB和非CMB数据，对宇宙弦和中微子有效数作为自由参数的模型进行了参数拟合研究。我们发现，宇宙弦和额外相对论性物质的数量之间存在相关性，弦可以解释所有必要的额外辐射。事实上，CMB数据更喜欢2 σ水平的字符串，付出更高的额外辐射分量的代价。CMB数据也对ns=1的模型给出了适度的偏好。包含非CMB数据降低了对弦和额外相对论性物质的偏好。
2012-12-20 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Analytical model for CMB temperature angular power spectrum from cosmic (super-)strings
我们提出了一种新的分析方法来计算宇宙（超）弦片段引起的小角CMB温度角功率谱。特别是，使用我们的方法，我们澄清的相互交换概率$P$的依赖。我们发现，功率谱主要由泊松分布的字符串段。$P$的一般值的功率谱在大角度尺度上具有平台，并且在小角度尺度上示出幂律减小。在常规宇宙弦的情况下，所得的谱与Fraisse等人的数值结果非常一致。然后，我们估计上界的无量纲张力的字符串的各种值的$P$通过假设宇宙（超）字符串的CMB功率谱的分数是小于10倍，在不同的角度尺度高达$\ell=2000$。我们发现，频谱的振幅增加的相互交换的概率。因此，字符串与较小的相互交换概率被发现更严格的约束。
2010-06-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic string parameter constraints and model analysis using small scale Cosmic Microwave Background data
我们提出了一个显着的更新的约束阿贝尔希格斯宇宙弦张力的宇宙微波背景（CMB）的数据，使使用新的高分辨率CMB数据从亚轨道实验以及最新的结果的WMAP卫星，并改进预测阿贝尔希格斯宇宙弦的CMB功率谱的影响。新的宇宙弦谱（在以前的工作中提出），特别是小角尺度的改进，通过使用更大的阿贝尔希格斯弦模拟和仔细的外推。如果存在阿贝尔希格斯弦，那么我们发现它们对CMB各向异性的贡献的界限得到了改善：f10< 0.095，Gμ< 0.57 x 10^-6，这两个界限都是在95%置信水平下使用WMAP 7数据得到的;而f10 < 0.048，Gμ< 0.42 x 10^-6，这是使用所有CMB数据得到的。我们还发现，使用所有的CMB数据，标度不变的初始扰动谱，ns=1，现在不利的2.4σ，即使弦存在。贝叶斯模型选择分析不再表明对字符串的偏好。
2011-12-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Signal of Cosmic Strings in Cross-Correlation of 21-cm Redshift and CMB Polarization Maps
本研究探索再电离前宇宙弦尾迹在21厘米红移与B模式CMB极化图互相关中的信号，提出用匹配滤波提取非高斯特征，证实可在LCDM高斯背景中检测到张力略低于当前上限的宇宙弦信号。
2022-05-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Semianalytic calculation of cosmic microwave background anisotropies from wiggly and superconducting cosmic strings
我们研究了世界片电流的存在如何影响宇宙弦网络的演化，以及它们对这些网络产生的宇宙微波背景（CMB）各向异性的预测的影响。我们提供了一个一般性的描述弦网络的电流和明确调查详细的两个物理动机的例子：摆动和超导宇宙弦网络。通过使用修改后的版本的CMBact代码，我们定量地显示了在这两种情况下的相关网络参数如何影响预测的CMB信号。我们的分析表明，以前的研究高估了摆动弦的各向异性的幅度。对于超导弦，各向异性的幅度取决于目前还不为人所知的参数，但这些参数可以在未来的高分辨率数值模拟中测量。
2020-10-20 astro-ph.CO hep-ph
CMB ISW-lensing bispectrum from cosmic strings
研究了宇宙（超）弦弱透镜效应对宇宙微波背景（CMB）高阶统计的影响。宇宙弦段被认为会对CMB温度涨落产生弱透镜效应和综合的萨克斯-沃尔夫（ISW）效应，即所谓的戈特-凯泽-斯特宾斯（GKS）效应，因此它们是自然交叉相关的。我们指出，在这种相关性的存在下，另一种后复合CMB温度双谱，ISW透镜双谱，将出现在产品的自动和交叉功率谱的形式。我们首先提出了一种解析方法来计算弦引起的温度涨落的自相关性，以及温度涨落与弦网络引起的透镜势之间的互相关。在我们的公式中，弦网络的演化被假设为简单的解析模型，速度依赖的一个尺度模型，并适当地纳入intercommutation概率，以描述可能的超弦性质。此外，所获得的功率谱主要由泊松分布的弦段，其相关性被假定为满足简单的关系。然后，我们估计的信噪比的弦引起的ISW透镜双谱，并讨论了这样的宇宙弦网络的CMB信号的可探测性。研究发现，在小弦张力$Gμ\ll 10^{-7}$ \，的情况下，宇宙弦网络诱导的ISW透镜双谱对弦模型参数的约束甚至比正在进行的和未来的小尺度CMB观测中的纯GKS诱导的双谱更严格.
2014-10-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Low-l CMB Power Loss in String Inflation
普朗克卫星可能已经观测到了大尺度（l < 40）的能量不足。我们认为，这一假定的功能可以解释为一个阶段的快速滚动在开始的通货膨胀。我们表明，在单场模型的背景下，所需要的是一个不对称的拐点模型，其中纤维膨胀是一个字符串动机的例子。我们研究了纤维膨胀的能力，以产生抑制的CMB 2-点函数的功率在低l，发现来自弦循环的潜力是不够陡峭的为此目的。我们引入了一个陡峭的贡献的潜力，占主导地位的通货膨胀区域，并表明，如果适当调整，它确实可以导致在大尺度上缺乏权力的频谱。
2013-09-13 astro-ph.CO hep-ph hep-th
All sky CMB map from cosmic strings integrated Sachs-Wolfe effect
通过主动扭曲我们过去光锥上的宇宙微波背景（CMB），宇宙弦是不可避免的非高斯性源。开发能够从原始类型的非高斯性中消除字符串信号的最佳估计器需要在合成的全天空CMB地图上进行校准，到目前为止，这在现代实验的分辨率下在数值上是无法实现的。在本文中，我们提供了第一个高分辨率的全天空CMB地图的温度各向异性引起的宇宙弦网络，因为重组。该地图在healpix格式中有大约2亿个亚弧分像素，这是CMB分析使用的标准（Nside=4096）。这个首映需要大约800，000个CPU小时;它是通过使用大规模并行射线追踪方法穿透数千个最先进的Nambu-Goto宇宙弦数值模拟生成的，这些模拟在观察者和最后一个散射表面之间铺设了共动体积。我们明确地表明，这张地图是如何纠正以前的结果中得出的平天近似，同时保持完全兼容的最小尺度。
2012-08-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining cosmic string parameters with curl mode of CMB lensing
本文利用宇宙微波背景辐射温度图中的弱引力透镜测量，给出了宇宙弦网络的约束。观测者与CMB光子最后散射面之间的宇宙弦网络产生矢量和/或张量度规扰动，这些引力场对CMB光子的偏转具有标量度规扰动所不产生的旋度模。在本文中，我们使用从普朗克得到的卷曲模式的功率谱来约束弦张力Gμ和重联概率P。在演示普朗克卷曲模式的参数约束时，我们还测量了来自阿塔卡玛宇宙望远镜（ACT）2008年季节数据的透镜功率谱，它具有更好的角分辨率，在更小的天空上具有更低的仪器噪声。假设P=1，张力上限为Gμ= 6.6 \times 10^{-5}，2σ（95% C.L.），利用普朗克的旋度模式，这是弱于小尺度温度功率谱。然而，对于较小的P值，从卷曲模式的约束变得更严格相比，从温度功率谱。对于P \lsim 10^{-2}，我们得到弦参数组合的约束为GμP^{-1} \leq 3.4 \times 10^{-5}，其值大于2σ（95% C. L.）.
2013-10-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
A Bayesian Framework for Cosmic String Searches in CMB Maps
从宇宙微波背景（CMB）或21厘米温度图中探测宇宙弦存在着各种各样的建议。目前的建议并不旨在找到天空地图上的字符串的位置，所有这些方法都可以被认为是天空地图上的统计数据。我们提出了一个贝叶斯宇宙弦检测的解释，并在此框架内，我们得到了宇宙弦的位置和宇宙弦张力$Gμ$的估计之间的连接。我们使用这个贝叶斯框架来开发一个机器学习框架，用于从天空地图中检测字符串，并概述如何使用神经网络实现这个框架。我们训练的神经网络能够在无噪声的CMB温度图上检测和定位宇宙弦，直到$Gμ=5 \times10^{-9}$的弦张力，并且当分析不包含弦的CMB温度图时，神经网络给出$Gμ\leq2.3\times10^{-9}$的概率为0.95。
2017-08-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB temperature trispectrum of cosmic strings
给出了由宇宙弦引起的宇宙微波背景（CMB）温度各向异性的三谱解析表达式。我们的结果推导出的小角度尺度下的假设，温度各向异性引起的Gott-Kaiser-Stebbins效应。根据弦的微观结构和弦的模型，三谱被预测以非整数幂律指数l^（-r）衰减，其中6<r<7。对于Nambu-Goto弦，这个指数与弦的均方速度和圈分布函数有关。然后，我们探讨了两类波数配置在傅立叶空间，风筝和zizium quadriquet。三谱可以是任何符号的，并且对于所有压缩的四边形，三谱似乎都得到了强烈的增强。
2010-02-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Position Space CMB Anomalies from Multi-Stream Inflation
临时畴壁是在多流暴胀的分叉时期产生的。计算了这种畴壁对旁观者场扰动的观测效应，我们认为暴胀扰动与旁观者场的情况有相似之处。畴壁在天空中诱导出一个优先方向，影响扰动的角分布。产生多极子的相关抑制以及在优选方向上的多极矩的对准。多流暴胀的其他观测方面，包括半球不对称性和冷点也简要回顾。
2013-10-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A Signature of Cosmic Strings Wakes in the CMB Polarization
我们计算了宇宙微波背景（CMB）极化中的宇宙弦信号。我们发现，电离后的尾流移动字符串引起额外的极化在一组矩形补丁在天空中的长度分布是标度不变的。单个补丁的长度由弦扰动CMB时的共同移动的哈勃半径决定。的偏振信号是最大的字符串唤醒产生在最早的后重组时间，并为对齐，其中光子穿过唤醒接近的时间创建的唤醒。相对于温度四极的极化的最大幅度由尾流内部的自由电子的过密度设置，其取决于尾流内部的电离分数$f$。对于高红移（接近复合）的弦和由$G μ= 10^{-7}$给出的弦张力$μ$，信号可以高达$0.06 {\rm μK}$的度标偏振。
2010-03-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
CMB power spectrum of Nambu-Goto cosmic strings
利用Nambu-Goto网络模拟得到的膨胀宇宙中的源项，改进了对宇宙弦引起的宇宙微波背景（CMB）功率谱的预测.我们使用三个高分辨率的宇宙弦模拟，涵盖了从重组到后期$Λ$统治的整个时期，计算宇宙弦能量动量张量的标量，矢量和张量分量的不等时间标量（UETC）。我们用两种方法计算弦的CMB角功率谱。首先，为了与以前的工作进行比较，我们将我们的模拟UETCs拟合到从非连接段模型的不同参数组合中获得的UETCs，然后使用这些参数计算CMB功率谱来表示弦网络。其次，更准确地说，我们将UETC分解成相应的特征值和特征向量，并将其直接输入到Einstein-Boltzmann求解器中，以计算三个模拟时间段中每个时间段的功率谱。我们将这三个模拟结合在一起，使用它们中的每一个在其相关的红移范围内，我们获得整体的温度和偏振通道的功率谱。最后，我们使用最新的普朗克和BICEP 2似然得到的功率谱，以获得宇宙弦张力的约束。
2015-05-15 astro-ph.CO
Gravitational waves from axion-like particle cosmic string-wall networks
类轴子粒子（ALP）是暗物质（DM）的一个引人注目的候选者，其产生与弦壁网络的形成有关。如果由弦包围的墙持续存在，这就要求势能具有多个局部极小值（$N>1$），它们必须在成为主导之前湮灭。它们主要湮灭为引力波和非相对论性ALP。我们表明，对于ALPs以外的QCD轴子，这些引力波，如果在低于100 eV的温度下产生，可以检测到未来的宇宙学探测ALPs的质量从$10^{-16}$到$10^{6}$ eV，可以构成整个DM。
2021-09-20 astro-ph.CO hep-ph
A CMB Millikan Experiment with Cosmic Axiverse Strings
我们研究超光速轴子与光子耦合的轴子弦。超轻轴子--重组时比哈勃还轻的轴子--是弦轴宇宙的一般预测。这些轴子串产生了一个独特的量子化的偏振旋转的CMB光子，这是$\mathcal{O}(α_{\rm em})$。当CMB光通过许多弦时，这种偏振旋转将E模式转换为B模式，并像随机行走一样增加。使用数值模拟，我们表明，预期的最终结果的大小是在当前和未来的CMB实验通过测量CMB B-模式与E-和T-模式的相关性范围内。量子化的偏振旋转角本质上是拓扑的，并且可以被看作是几何相位。它的值仅取决于反常系数，而与其他细节无关，如轴子衰变常数。通过测量这种旋转来测量反常系数将提供关于UV理论的信息，例如电荷的量子化和基本电荷单位的值。宇宙中轴子弦的存在只依赖于早期宇宙在暴胀后的相变，之后弦网络迅速接近吸引子标度解。如果有额外的稳定拓扑对象，如畴壁，那么重如$10^{-15}$ eV的轴子将是可访问的。这些弦的存在也可以通过测量引力透镜类星体系统中不同图像之间的相对偏振旋转角来探测。
2020-07-20 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Kilobyte Cosmic Birefringence from ALP Domain Walls
没有弦的ALP畴壁可能在早期宇宙中形成。我们指出，这种ALP畴壁会导致宇宙微波背景（CMB）偏振的各向同性和各向异性双折射，这反映了复合时畴壁的空间配置。来自每个域的CMB光子的偏振平面要么根本不旋转，要么旋转固定角度。对于遵循缩放解的畴壁，CMB的宇宙双折射由信息的$2^{N}$（即$N$ -位）表征，其中$N = {\cal O}(10^{3-4})$等于最后散射表面处的畴的数目，因此名称为$kilobyte~ cosmic~ birefringence$。各向同性双折射的大小与最近报道的值是一致的，而各向异性的是由在最后的散射表面的域的结构。预测的宇宙双折射在ALP质量和光子耦合的宽范围内是普遍的。这两个信号的检测将是一个确凿的证据ALP域墙没有字符串。
2021-02-26 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Searching for Cosmic Strings in CMB Anisotropy Maps using Wavelets and Curvelets
我们使用小波和曲波变换提取信号的宇宙弦从宇宙微波背景（CMB）的温度各向异性地图，并研究宇宙弦张力的各种正在进行的CMB温度各向异性实验将能够实现的限制。我们构造了对应于各种实验的具有大小和角分辨率的天空图。这些地图包含的信号的缩放解决方案的长弦段与一个给定的弦张力$G μ$，占主导地位的高斯原始宇宙学波动的贡献，和像素的白噪声与振幅对应的仪器噪声的各种实验。在我们包括白噪声的情况下，我们发现曲波比小波更强大。对于普朗克规格的地图，我们得到的弦张力的界限相媲美的普朗克合作。具有更好的角分辨率的实验，如南极望远镜第三代（SPT-3G）调查，将能够产生更强的限制。对于规格为SPT-3G的标测图，我们发现弦线信号在弦线张力为$G μ= 1.4 \times 10^{-7}$时都是可见的。
2016-09-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Superheavy quasi-stable strings and walls bounded by strings in the light of NANOGrav 15 year data
本文研究了高能物理标准模型扩展中的超重准稳定弦和弦界墙，发现其在经历暴胀后发射的引力辐射与NANOGrav 15年数据及LIGO-VIRGO约束一致，且其贝叶斯因子与亚稳态弦和宇宙超弦相当。
2023-11-27 astro-ph.CO hep-ph
Inferring Cosmic String Tension through the Neural Network Prediction of String Locations in CMB Maps
在以前的工作中，我们构建了一个卷积神经网络，用于估计宇宙弦在模拟宇宙微波背景温度各向异性图中的位置。我们推导出了这个神经网络对宇宙弦位置的估计与宇宙弦张力$Gμ$的后验概率分布之间的联系。在这里，我们显着改善的后验分布的弦张力$Gμ$的计算。我们还通过使用残差网络改进了我们以前的普通卷积神经网络。我们将新的神经网络和后验计算方法应用于我们以前工作中使用的相同模拟的地图，并量化改进。
2019-01-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Production of dark matter axions from collapse of string-wall systems
我们分析了在文献中较少关注的畴壁坍缩辐射的轴子谱。通过场论晶格模拟研究了与轴子模型相关的拓扑缺陷的演化。我们模拟了缺陷演化的全过程，包括整体弦的形成、畴壁的形成以及畴壁张力导致缺陷的湮灭。辐射出的轴子谱在低频处有一个峰值，这表明畴壁坍塌产生的轴子不是高度相对论性的。我们重新审视了冷暗物质轴子的残余丰度，发现缺陷衰变的贡献可以与弦的贡献相媲美。这个结果导致了轴子衰变常数的更严格的上限。
2012-10-16 astro-ph.CO hep-ph
Measuring CMB non-Gaussianity as a probe of Inflation and Cosmic Strings
极早期宇宙的主要候选者被描述为一段快速膨胀的时期，称为暴胀。虽然标准范式调用一个单一的慢滚动场，但可以构建许多不同的模型，以适应当前的观测证据。在这项工作中，我们概述了理论和观测研究的非高斯波动模型的通货膨胀和宇宙弦-拓扑缺陷，可能会产生在非常早期的宇宙在相变。特别是，我们认为宇宙弦上的宇宙微波背景（CMB）的印记，并描述了一种形式主义的测量一般四点关联函数，或三谱，使用CMB。此外，我们描述了我们的方法的应用程序，非高斯信号中的大尺度结构的宇宙印记。这种偏离高斯性的情况通常用所谓的双谱和三谱来表示。
2011-12-26 astro-ph.CO
Large scale CMB anomalies from thawing cosmic strings
在膨胀过程中形成的宇宙弦预计要么在超哈勃距离上被稀释，即，今天看不见的，或者最近穿过我们过去的光锥。我们讨论后一种情况，其中一些字符串的印记在宇宙微波背景（CMB）各向异性重组后，他们的签名。由于几乎冻结在哈勃流中，这些弦是准静态的，几乎避开了所有以前推导出的对它们张力的约束，同时能够在CMB天空中产生大尺度的各向异性。使用本地方差估计数以千计的数值模拟南武-后藤所有的天空地图，我们计算预期的信号，并表明它可以模仿偶极子调制在大角度尺度，而在小角度可以忽略不计。有趣的是，这样一个场景通常会从宇宙弦环的解冻中产生一个冷点。结合暴胀起源的各向异性，我们发现一些张力弦GU = O（1）× 10^（-6）与普朗克卫星测量中报道的偶极调制的振幅相匹配，并且可能是其他大尺度异常的起源。
2016-03-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB constraints on cosmic strings and superstrings
我们提出了第一个完整的马尔可夫链蒙特卡罗分析的宇宙学模型与不断发展的宇宙（超）弦网络，使用不连接段模型的不等时间相关形式主义。对于普通的宇宙弦网络，我们导出了Lambda冷暗物质（CDM）与弦网络参数的联合约束，即弦张力Gmu、回路截断效率c_r和弦波动度α。对于宇宙超弦，我们得到了弦的基本张力Gmu_F、弦耦合g_s、自相互作用系数c_s和紧致额外维体积w的联合约束。这是迄今为止对LambdaCDM宇宙学+弦最全面的CMB分析。对于普通的宇宙弦网络，我们对弦张力的最新约束是相对论单位的Gmu<1.1x10^-7，而对于宇宙超弦，我们对基本弦张力的约束是Gmu_F<2.8x10^-8，两者都是使用普朗克2015的温度和极化数据得到的。
2016-05-20 astro-ph.CO hep-th
Skewness in CMB temperature fluctuations from curved cosmic (super-)strings
利用蒙特卡罗模拟，在一个简单的弦网络模型下，计算了弯曲宇宙（超弦）引起的小角度宇宙微波背景温度起伏的单点概率分布函数.考虑到弦段的曲率和速度之间的相关性，在单点pdf中出现非高斯特征，特别是非高斯尾部和偏斜。得到了常规场论宇宙弦的样本偏度为$g_1\approx -0.14$，与Fraisse等人的结果一致.我们还讨论了相互交换概率的pdf的依赖。我们发现，标准偏差的高斯部分的增加和非高斯功能被抑制的互通概率降低。对于足够小的互换概率，偏度由$\lesssim$（a\ few）$\times 10^{-2}$给出。
2010-06-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The CMB temperature bispectrum induced by cosmic strings
假设温度波动的主要原因是Gott-Kaiser-Stebbins（GKS）效应，推导了小角尺度下宇宙弦网络诱导的温度各向异性的宇宙微波背景（CMB）双谱。我们提供了解析表达式的所有等腰三角形的配置在傅立叶空间。它们的总振幅被放大为角的倒数立方，并在平面三角形中发散。对于大的多极子l，等腰配置一般导致具有幂律衰减l^（-6）的负双谱。然而，折叠三角形被发现是与一个积极的双谱，而挤压三角形仍然表现出负值。然后，我们比较我们的分析估计，直接计算的双谱从一组300个统计独立的温度图从南武后藤宇宙弦模拟在弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克（FLRW）宇宙。我们发现很好的协议的整体振幅，幂律行为和角度依赖的各种三角形配置。在l~500时，宇宙弦GKS效应贡献的等边CMB双谱振幅与|fNL| ~ 10 ^3的暴胀模型大致相同，如果弦在l=10时贡献约10%的温度功率谱。当前fNL的界限不是使用宇宙弦双谱模板导出的，因此我们的fNL估计不能用于导出弦的界限。然而，它确实建议，字符串双谱模板应包括在CMB非高斯搜索。
2009-10-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
CMB anisotropies from cosmic (super)strings in light of ACT DR6
The University of Nottingham（诺丁汉大学）
基于CMB各向异性，利用MCMC分析更新了宇宙弦和超弦参数约束，发现弦张力上限更紧，且结果对先验依赖显著。
2026-03-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
High scale inflation, model-independent string axion, and QCD axion with domain wall number one
最近的BICEP 2结果表明，宇宙曾经经历过大统一尺度能量密度的真空。隐含的高尺度暴胀使公理系统的拓扑缺陷、弦和畴壁的稀释思想无效。特别地，如果存在畴壁数大于1的畴壁问题，则畴壁是灾难性的。我们认为，弦紧化中的模型无关轴子具有反常U（1）规范对称性，用对称性原理自然地解决了畴壁问题。
2014-09-04 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Extracting Axion String Network Parameters from Simulated CMB Birefringence Maps using Convolutional Neural Networks
本研究构建模拟流水线并训练球面卷积神经网络，从模拟CMB双折射图中提取轴子弦网络参数，证明其优于两点统计量，并评估了CMB-S4级噪声对参数估计的影响。
2025-03-05 astro-ph.CO
CMB anomalies from an inflationary model in string theory
最近的普朗克测量显示了一些大角度尺度上的CMB异常，这证实了WMAP的早期观测。我们表明，一个暴胀模型，在此之前的慢卷膨胀宇宙是在一个超级暴胀阶段，可以产生一个大规模的截断的原始功率谱，这可能不仅占大角度尺度上的功率抑制，但也是一个大的偶极功率不对称的CMB。我们讨论我们的模型在弦论中的实现。
2013-11-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing Cosmic Strings with Satellite CMB measurements
本文研究了在目前高分辨率、高灵敏度的宇宙微波背景（CMB）观测中寻找宇宙弦信号模式的问题。本文讨论了一种能够在总强度各向异性图中识别Kaiser-Stebbins效应签名的技术，并表明产生混淆的最大因素是由与重组时的视界大小相当的尺度的声学振荡特征表示的。仿真结果表明，纯高斯映射的零信号的分布收敛到$χ^2$分布，与检测阈值对应的字符串感应阶跃信号的幅度约为100 $\muK$，对应于大致$Gμ< 1.5\times 10^{-6}$的限制。我们研究了由银河系外和银河系前景引起的虚假探测的统计数据。对于弥漫的银河前景，这是污染的主要来源，我们得到的天空面具概述了可用区域的天空中的银河混乱是次主导的，专门我们的分析所代表的情况下的频率覆盖范围和标称灵敏度和分辨率的普朗克实验。
2010-08-30 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Note on a solution to domain wall problem with the Lazarides-Shafi mechanism in axion dark matter models
轴子是暗物质的一个有希望的候选者。在Peccei-Quinn对称性破缺之后，当宇宙的温度变得与QCD尺度相当时，轴子弦形成并被畴壁附着。这些天体如果寿命很长，可能会造成宇宙学灾难。作为它的一种解决方案，Lazarides-Shafi机制经常通过引入一种新的非阿贝尔（规范）对称性来讨论。我们详细研究了这种机制，并显示字符串和墙壁的配置。即使在早期宇宙中形成了畴壁数大于1的阿贝尔轴子弦，即使没有畴壁，由于Alice弦之间的排斥力，它们中的每一个也会分裂成多个Alice轴子弦。当宇宙冷却下来形成畴壁时，单个爱丽丝弦可以被单个壁连接，因为真空通过非阿贝尔旋转连接，而不改变能量。即使由于在手性相变中的Kibble Zurek机制而产生了由畴壁连接的阿贝尔轴子弦，在畴壁张力的存在下，这样的弦也类似地分裂成由壁连接的多个Alice弦。这样的壁不会形成稳定的网络，因为它们会因壁的张力而坍塌，发射出轴子。
2019-03-28 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Constraints on Superconducting Cosmic Strings from Early Reionization
来自超导宇宙弦环的电磁辐射可以在宇宙的极早期使宇宙中的中性氢还原，并影响大角度尺度下的宇宙微波背景（CMB）温度和极化关联函数。我们约束弦的张力和电流使用WMAP7数据，并与早期的约束，采用CMB频谱失真。在弦的张力范围很广的情况下，弦上的电流必须小于10^7 GeV。
2012-04-16 astro-ph.CO hep-ph hep-th
String Theory clues for the low-$\ell$ CMB ?
“膜超对称破缺”是一种特殊的弦尺度机制，它可以使东方褶皱模型中的玻色和费米激发解配对。它是由真空中同时存在的D膜和定向褶皱的集合所导致的，这些D膜和定向褶皱并不相互BPS，并且与弦激发的尺度密切相关。它还留下了一个指数势，对于一个混合的内呼吸模式和内呼吸模式，这是太陡峭的标量从初始奇点出现，而下降，因此，在这类模型中的标量一般可以反弹的指数壁，这种动力学带来了，在功率谱，红外抑郁症通常是由一个前暴胀峰。我们详细说明了这种类型的反弹和低$\ell$结束CMB角功率谱之间的可能联系。对于前32个多极，相对于标准$Λ$ CDM设置，可以达到$χ^{\,2}$的50%减少。
2014-12-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic Microwave Background anisotropies generated by domain wall networks
我们开发了一种数值工具，用于快速计算畴壁网络产生的温度和偏振功率谱，通过扩展公开可用的CMBACT代码-计算由有源源产生的CMB签名-也描述畴壁网络。为了实现这一点，我们适应宇宙弦的未连接段模型也描述畴壁网络，并使用它来模拟整个宇宙历史的能量动量的畴壁网络。我们使用这个新的工具来计算和研究由标准畴壁网络产生的TT，EE，TE和BB功率谱，并推导出对$\upeta <0.92\,\,{\rm MeV}$的畴壁形成相变的能量尺度的保守约束（这是对$1\,\,{\rm MeV}$的原始Zel'dovich界限的轻微改进）。
2015-07-04 astro-ph.CO
CMB power spectra from cosmic strings: predictions for the Planck satellite and beyond
我们提出了一个显着的改进，我们以前的计算宇宙弦贡献的宇宙微波背景（CMB）的功率谱，特别是侧重于子WMAP角标度。这些较小的尺度与目前正在运行的普朗克卫星和具有更精细分辨率的其他亚轨道CMB项目有关。我们采用更大的阿贝尔希格斯弦模拟比以前，我们另外的模型和外推的统计措施，从我们的模拟到更小的长度尺度。然后，我们使用一种有效的手段，包括外推到我们的爱因斯坦-玻尔兹曼计算，以产生准确的结果在多极范围2 < l < 4000. Our results suggest that power-law behaviour cuts in for l >3000的情况下的温度功率谱，然后允许谨慎外推到更小的尺度。我们发现，弦对温度功率谱的贡献在l=10时占功率的10%，在l > 3500时，弦对温度功率谱的贡献将大于Silk阻尼的主绝热贡献。天体物理学的贡献，如Sunyaev-Zeldovich效应在这些尺度上也变得重要，并将降低对弦的敏感性，但这些都是潜在的频率依赖性区分。
2010-05-15 astro-ph.CO hep-th
Multi-Scale Pipeline for the Search of String-Induced CMB Anisotropies
本文提出了一种多尺度边缘检测算法，用于在各向异性的宇宙微波背景（CMB）上寻找宇宙弦网络的Gott-Kaiser-Stebbins印记。采用Curvelet分解和扩展Canny算法来提高字符串的检测能力。各种统计工具，然后应用到量化的CMB地图有宇宙弦的贡献相对于纯高斯各向异性的暴胀起源的偏差。这些统计度量包括各向异性的单点概率密度函数、加权两点关联函数（TPCF）、峰和上交叉图的未加权TPCF以及它们的互相关。我们使用这种算法上的一百模拟南部-后藤CMB平面天空图，覆盖约$10\%$的天空，并为不同的字符串张力$Gμ$。在无噪声的天空地图与$0.9'$的角分辨率，我们表明，我们的管道检测CS与$Gμ$低至$Gμ\gtrsim 4.3\times 10^{-10}$。在相同的分辨率下，但具有CMB-S4阶段II实验的典型噪声水平，检测阈值将为$Gμ\gtrsim 1.2 \times 10^{-7}$。
2017-09-30 astro-ph.CO astro-ph.IM physics.data-an
Correlations between 21 cm Radiation and the CMB from Active Sources
中性氢无处不在，在宇宙历史的大部分时间里吸收和发射21厘米辐射。活跃的扰动源，如宇宙弦，会在中性氢的分布和复合产生的宇宙微波背景（CMB）辐射中同时产生扰动。移动的弦会产生尾流，导致21厘米的亮度波动，同时也会通过戈特-凯泽-斯特宾斯效应扰乱CMB光。这将导致21 cm和CMB各向异性之间的空间相关性。被动源，如暴胀扰动，在再电离开始之前没有预测交叉相关。因此，观测到宇宙微波背景辐射和黑暗时代21厘米辐射之间的任何交叉相关性，都将构成新物理学的证据。我们计算了宇宙弦引起的CMB和21 cm的关联，并评估了它们的可观测性。
2010-03-10 astro-ph.CO hep-th
Measures of non-Gaussianity in axion-string-induced CMB birefringence
本文研究了轴子弦诱导的宇宙微波背景双折射的非高斯性，利用峰度和双谱技术量化了 4 点和 3 点关联函数，指出非高斯性测量有助于区分新物理源并打破轴子-光子耦合与弦网络性质间的简并性。
2023-09-18 astro-ph.CO
String-wall composites winding around a torus knot vacuum in an axionlike model
本文研究真空流形为环面纽结的类轴子模型，分析分级破缺产生的弦-壁复合体拓扑稳定性，并通过二维宇宙学模拟揭示其平衡结构与新型重联。
2023-12-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Searching for Signatures of Cosmic Superstrings in the CMB
因为宇宙超弦一般形成联结，而规范理论弦通常不形成联结，联结可以提供一个区分宇宙超弦和规范理论宇宙弦的签名。在宇宙微波背景各向异性图中，宇宙弦导致了明显的谱线不连续。弦连接导致这些线不连续的连接。进而，边缘检测算法（诸如Canny算法）可以用于在各向异性图中搜索字符串的签名。我们应用Canny算法模拟地图，其中包含宇宙字符串的影响，没有字符串连接。Canny算法产生边缘图。为了区分有和没有路口的字符串模拟的边缘图，我们检查边缘和边缘交叉的像素的密度分布。我们发现，在没有高斯噪声（如占主导地位的通货膨胀波动）的字符串模拟，我们的分析输出数据的Canny算法可以清楚地区分模拟和没有字符串结。在高斯噪声的存在下，从目前的宇宙弦的贡献的总功率谱的密度波动的界限预期的水平，模型之间的区别与不结是更困难的。然而，通过仔细分析数据，仍然可以区分模型。
2009-10-30 astro-ph.CO
Probing String-Theory-Inspired Topologies of the Early Universe through CMB Temperature and Polarization Anisotropies
National Technical University of Athens（雅典国立技术大学）；King’s College London（伦敦国王学院）；Instituto de Física Corpuscular (IFIC), CSIC-University of Valencia（瓦伦西亚大学-CSIC粒子物理研究所(IFIC)）；University of Valencia（瓦伦西亚大学）
本文研究了通过CMB温度和偏振各向异性探测早期宇宙拓扑结构的问题，利用大角尺度的两点相关函数分析非平凡空间拓扑的遗迹，并探讨了六维空间在GUT时期紧致化对CMB原始功率谱的影响。
2026-05-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic strings and domain walls of the QCD quark condensate with and without a hidden axion
本文研究QCD夸克凝聚体形成的轴子型弦-壁系统，指出其独立于隐藏轴子存在并可能主导早期宇宙演化，同时分析了费米子零模、反常流入及其在QCD相变和重离子物理中的意义。
2025-05-06 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Complementary signatures of $α-$attractor inflation in CMB and cosmic string Gravitational Waves
本研究探究α吸引子暴胀模型中宇宙弦e折叠数与CMB观测的关联，结合引力波探测给出谱指数约束，为暴胀物理提供互补检验途径。
2025-11-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
