Cosmic Microwave Background experiments targeting the cosmic strings Doppler peak signal
我们调查哪些实验更适合于测试宇宙弦不产生二次多普勒峰的稳健预测。我们提出了一个统计检测振荡的$C^l$频谱,并研究其统计相关性的事实,宇宙弦的膨胀竞争对手。进行分析单碟实验和干涉仪,受到各种噪声水平和扫描功能。0.2度的高分辨率被认为是需要与现实水平的噪声单碟实验。干涉仪似乎更适合检测这种信号。
1996-02-05 astro-ph
Peaks in the Cosmic Microwave Background: flat versus open models
我们目前的CMB各向异性的预期在平坦和开放的CDM模型的峰值(最大值)的属性。我们得到了几个拓扑描述子的解析表达式:最大值的平均数,高斯曲率的概率分布和峰的偏心率。这些量被计算为辐射功率谱的函数,假设温度各向异性的高斯分布。我们目前的结果为角分辨率范围从5'到20'(天线FWHM),规模是相关的MAP和COBRAS/SAMBA空间任务和地基干涉仪实验。我们的分析还包括噪音的影响。我们发现峰的数量可以区分标准CDM模型,并且高斯曲率分布为这些不同的模型提供了有用的测试,而偏心率分布无法区分它们。
1996-12-11 astro-ph
Reproducing the observed Cosmic microwave background anisotropies with causal scaling seeds
在最近几年中,已经清楚的是,整体O(N)缺陷和U(1)宇宙弦并不导致宇宙微波背景的各向异性功率谱中的明显的第一声峰,最近已经高精度地观测到了该声峰。通货膨胀模型不容易适应数据所显示的第二个低峰值。在这里,我们构建因果缩放种子模型,再现第一和第二个峰值。然而,未来更精确的CMB各向异性和极化实验将能够将它们与普通的绝热模型区分开来。
2000-11-13 astro-ph
A measurement by BOOMERANG of multiple peaks in the angular power spectrum of the cosmic microwave background
本文介绍了在BOOMERANG实验中对四个150 GHz通道的联合分析,测量了l=75 ~ l=1025(~10'~ 5 °)范围内宇宙微波背景的角功率谱。光谱包含多个峰值和最小值,如标准绝热暴胀模型所预测的那样,在该模型中原始等离子体经历声学振荡。这些结果显著地限制了Omega_tot、Omega_b h^2、Omega_c h^2和n_s的值。
2002-02-25 astro-ph
Binned Cosmic Microwave Background Anisotropy Power Spectra: Peak Location
我们使用加权平均和中位数统计技术,结合个人宇宙微波背景(CMB)各向异性检测和确定分箱,多极空间,CMB各向异性功率谱。所得功率谱达到峰值。如果CMB各向异性是高斯的,并且个体测量值之间的相关性很小,则导出的加权平均CMB各向异性功率谱不能很好地表示多个多极空间仓中的个体测量值。这可能意味着一些观测误差线被低估,可能是由于未检测到的系统效应。丢弃最不一致的5%的测量值可以简化但不能完全解决这个问题。该剔除数据集的中值统计功率谱不像加权平均功率谱那样具有约束性。然而,它表明,有更多的权力在多极$\ell \sim 150-250$比预期在一个开放的冷暗物质(CDM)模型,它是更符合一个平坦的CDM模型。与加权平均功率谱不同,在$\ell \sim 400-500$处的中值统计功率谱不排除平坦CDM模型中的第二峰值。
2001-02-15 astro-ph
Bayesian Methods for Cosmological Parameter Estimation from Cosmic Microwave Background Measurements
我们提出了一个战略,统计上严格的贝叶斯方法来确定宇宙学参数的宇宙微波辐射背景中的各向异性的观测结果的问题。我们建议应用马尔可夫链蒙特卡罗方法,特别是大都市黑斯廷斯算法,估计参数。一个完整的统计分析,与大都市黑斯廷斯算法详细描述。
2000-06-28 astro-ph
Using peak distribution of the cosmic microwave background for MAP and Planck data analysis: formalism and simulations
我们实施和进一步完善最近提出的方法(Kashlinsky,Hernánal-Monteagudo & Atrio-Baranados,2001 - KHA)的时间效率的功率谱提取从未来的宇宙微波背景(CMB)地图。该方法是基于高斯CMB天空的波峰和波谷的聚类特性。该过程仅采用${1/2}[f(ν)]^2N^2$步骤,其中$f(ν)$是在$N$像素的图中具有$|δT|\geqν$标准偏差的像素的分数。我们使用KHA中引入的新统计量,$ξ_ν$,它表征了逐渐增加阈值的CMB天空峰值的空间聚类。剩余像素的微小部分(峰和谷)包含整个地图的CMB功率谱的所需信息。阈值$ν$是确定最终光谱准确度的唯一参数。我们对WMAP和Planck CMB两年的天空数据进行了详细的数值模拟,包括宇宙学信号,非均匀噪声和前景残差。在所有情况下,我们发现该方法可以恢复的功率谱的奈奎斯特尺度的实验通道。我们讨论了误差条如何与$ν$进行缩放,以决定精度和速度。该方法可以仅在$\sim(10^{-5}-10^{-3})\times N^2$操作中从即将到来的CMB图以显著的精度确定CMB功率谱。
2003-10-31 astro-ph
The Second Peak: The Dark-Energy Density and the Cosmic Microwave Background
超新星证据表明存在负压暗能量(例如,宇宙学常数或精髓),贡献了一部分$Ω_Λ\simeq0.7$的封闭密度已经得到了支持的差异,总密度,$Ω_{\rm tot}\simeq1$,建议在宇宙微波背景(CMB)功率谱的第一个峰值的位置和非相对论物质密度$Ω_m\simeq0.3$从动态测量获得。在这里,我们表明,即将识别的{ \it第二}峰在CMB功率谱的位置将提供一个直接和独立的探测的暗能量密度。作为一个旁白,我们展示了如何测量的第一个峰的高度可能已经指向一个低的物质密度和地方的再电离光学深度和引力波振幅的上限。
2000-01-05 astro-ph hep-ph
Cosmic Microwave Background Anisotropies
宇宙微波背景(CMB)温度各向异性已经并将继续彻底改变我们对宇宙学的理解。最近在功率谱中发现了先前预测的声学峰值,建立了一个可行的宇宙学模型:一个主要由暗物质和暗能量组成的临界密度宇宙,暗能量通过暴胀时期量子涨落产生的引力不稳定性形成了它的结构。未来的观测应该测试这个模型,并以前所未有的精度测量其关键的宇宙学参数。详细阐述了声峰的现象学和宇宙学意义。在这些峰值之外,尚未被探测到的次级各向异性和极化为研究暴胀和暗能量的物理学提供了机会。分析技术,旨在从大量的CMB数据集提取宇宙学信息的概述,因为它们在实验宇宙学作为一个整体的重要性越来越大。
2001-10-18 astro-ph
Doppler Peaks in the Angular Power Spectrum of the Cosmic Microwave Background: A Fingerprint of Topological Defects
宇宙微波背景各向异性角功率谱中的多普勒峰(萨卡洛夫峰)主要是由于重子辐射等离子体在复合前的相干振荡引起的。在这里,我们提出了一个计算的多普勒峰的扰动引起的全球纹理和冷暗物质。我们发现,第一个多普勒峰的高度小于标准的冷暗物质模型,它的位置被转移到$\ell\sim 350$。我们相信,我们的分析可以很容易地扩展到其他类型的整体拓扑缺陷和一般的整体标量场。
1995-12-14 astro-ph gr-qc hep-ph
The Topology of The Cosmic Microwave Background Anisotropy on The Scale 1 degree
本文发展了高斯随机场中峰的群聚理论。我们从这个理论和渗流理论中得到了新的数学结果,并在此基础上提出了一种分析星图的拓扑方法。我们已经模拟了$10^o\times10^o$的宇宙微波背景各向异性的天空地图预期从不同的宇宙学模型与$0.5^o-1^o$的分辨率,以证明这种方法可以用于检测的地图中的非高斯噪声和检测的多普勒峰的扰动频谱的$\gD T/T$。
1995-09-02 astro-ph
Nonparametric Inference for the Cosmic Microwave Background
宇宙微波背景(CMB)是大爆炸后仅仅38万年留下的辐射,它渗透了整个宇宙。在非常大的尺度上,CMB辐射场是平滑和各向同性的,但宇宙中存在的结构-恒星,星系,星系团-表明场应该在较小的尺度上波动。最近的观测,从宇宙微波背景探测器到威尔金森微波各向异性项目,都惊人地证实了这一预测。CMB波动提供了大爆炸后不久宇宙结构和组成的线索,这对于测试宇宙学模型至关重要。例如,CMB数据可以用来确定宇宙的哪一部分是由普通物质与神秘的暗物质和暗能量组成的。为此,宇宙学家通常用功率谱来概括涨落,功率谱给出了方差作为角频率的函数。光谱的形状,特别是其峰值的位置和高度,与宇宙学模型中的参数直接相关。因此,一个关键的统计问题是如何准确地估计这些峰值。我们使用最近开发的技术来构建一个未知的CMB频谱的非参数置信集。我们基于最小假设的估计光谱与宇宙学家使用的基于模型的估计非常匹配,但我们可以做出广泛的额外推断。我们应用这些技术来测试各种模型,并提取感兴趣的宇宙学参数的置信区间。我们的分析表明,即使没有参数假设,第一个峰值是准确地解决与当前的数据,但第二和第三个峰值没有。
2004-10-06 astro-ph
Probing Unstable Massive Neutrinos with Current Cosmic Microwave Background Observations
宇宙微波背景中各向异性的模式取决于三种中微子的质量和寿命。质量大于10 eV、寿命在10^{13} sec和10^{17} sec之间的中微子留下了非常明显的特征(由于积分的萨克斯-沃尔夫效应):预测大角度下的各向异性与度标度下的各向异性相当。目前的数据排除了这种可能性,因此,这一区域的参数空间。对于$m_ν\simeq 30$ eV,$τ\simeq 10^{13}$ sec,我们发现了一个有趣的可能性:在低$Ω$模型中由衰变中微子产生的积分Sachs Wolfe峰模拟了在$Ω= 1$模型中预期的声学峰。
1998-06-08 astro-ph
II: Bayesian Methods for Cosmological Parameter Estimation from Cosmic Microwave Background Measurements
我们提出了一个战略,统计上严格的贝叶斯方法来确定宇宙学参数的观测结果的各向异性的宇宙微波背景的问题。我们的策略依赖于马尔可夫链蒙特卡罗方法,特别是大都会黑斯廷斯算法,执行必要的高维积分。我们详细描述了大都会黑斯廷斯算法,并讨论了我们的模拟数据的测试结果。
2001-03-08 astro-ph
Spectral distortions to the Cosmic Microwave Background from the recombination of hydrogen and helium
氢氦在z~1000-7000的复合对宇宙微波背景(CMB)谱产生了不可避免的畸变。我们提出了一个详细的计算所产生的线强度的Ly-alpha(2 p-1 s)和双光子(2s-1 s)跃迁的复合氢,以及相应的线从氦。我们给出了一个近似的公式,在不同的宇宙学的CMB上的主要复合线失真的强度,这个峰值发生在约170微米。我们还发现了一个以前未描述的长波长峰(我们称之为预复合峰)从2 p-1 s跃迁的线,这是在相应的原子发生显著复合之前形成的。本文首次详细计算了双光子发射谱线的形状。从双光子跃迁发射的光子的频率具有宽光谱,这使得氢的双光子线的峰的位置几乎位于与Ly-alpha主峰相同的波长处。氦谱线在相似的波长下也会产生畸变,因此组合的畸变具有复杂的形状。这种扭曲的检测将提供直接的支持证据,证明宇宙确实曾经是等离子体。此外,在复合期间,畸变是物理学的敏感探针。虽然光谱失真被来自银河系的尘埃辐射淹没,并且在宇宙远红外背景峰值的波长处最大,但它可能能够定制一个实验来检测它的非平凡形状。
2006-02-23 astro-ph
Determining the motion of the solar system relative to the cosmic microwave background using type Ia supernovae
我们利用Ia型超新星(SNe)的观测资料估算了太阳系相对于宇宙微波背景的运动。我们考虑到SNe测量的误差条中的相关性所产生的相关特有的速度。在不考虑特殊速度的相关性的情况下,我们使用的SNe数据似乎在3.5 sigma水平上检测到太阳系的特殊速度。然而,当正确考虑相关性时,SNe数据仅在约2.5 sigma水平上检测到太阳系特有的速度。我们预测GAIA将在9 sigma水平上探测到太阳系特有速度,LSST将在11 sigma水平上探测到太阳系特有速度。对于这些调查,我们发现相关性是不太重要的,因为大多数的信号来自更高的红移,SNe的数密度是不够的相关性是重要的。
2008-04-04 astro-ph gr-qc hep-ph
Multiple Peaks in the Angular Power Spectrum of the Cosmic Microwave Background: Significance and Consequences for Cosmology
在BOOMERANG实验的宇宙微波背景功率谱中,分别在$\ell \sim 210, 540, 840$和$\ell \sim 420, 750$探测到三个峰值和两个谷值。使用独立于模型的分析,我们发现所有五个特征都具有统计学意义,并且我们测量了它们的位置和幅度。这与绝热暴胀模型是一致的。我们还计算了这样的模型,这给出了良好的协议与模型无关的估计,在一个大的7维参数空间的峰值和倾角的位置和振幅的均值和方差,并预测在未来几个峰值和倾角应该被发现,如果基本范式是正确的。我们测试我们的结果的鲁棒性,通过比较贝叶斯边缘化技术在这个空间上的似然最大化技术应用于第二个7维宇宙学参数空间,使用一个独立的计算管道,并找到极好的协议:$Ω_{\rm tot} = 1.02^{+0.06}_{-0.05}$ { \it vs.} $1.04 \pm 0.05$、$Ω_b h^2 = 0.022^{+0.004}_{-0.003}$ { \it与} $0.019^{+0.005}_{-0.004}$和$n_s = 0.96^{+0.10}_{-0.09}$ { \it与} $0.90 \pm 0.08$。原始光谱指数$n_s$的偏差是与光学深度强相关的结果。
2001-05-17 astro-ph
The effect of long range gravitational perturbations on the first acoustic peak of the cosmic microwave background
在标准宇宙学模型中,宇宙微波背景的温度各向异性被解释为发射点引力势的变化,这是由于发射体被嵌入在一个区域${\cal C}$中,该区域的密度过大或过小,跨越测量各向异性的长度(或尺寸)尺度$λ$。然而,如果宇宙是不均匀的,那么$λ$大小的类似密度对比也位于${\cal C}$周围的任何地方。由于它们是许多独立的傅立叶模式的叠加态,没有优选的方向,这样的原始团块和空隙不应该根据一些规定的空间模式配置。相反,它们可以随机地相互交换空间,同时保持物质谱的哈里森-泽尔多维奇特征。结果是在发射极处的长度$λ$上平均时的势的{ \it extra}扰动,并且因此在相同尺度上的附加各向异性,这显然被忽略了。与传统的萨克斯-沃尔夫效应在WMAP观测中的应用不同,这种额外的效应在物质谱的\it部分与尺度无关,但随着长度的减小而增加,如$\sqrt{k}$。其结果是对目前所宣传的关键宇宙学参数的值进行了实质性的修正,{ \it,除非}人们假设引力随距离的减小比平方反比定律给出的更快。
2005-08-13 astro-ph
First Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Interpretation of the TT and TE Angular Power Spectrum Peaks
CMB的温度角功率谱(TT)和温度-偏振互功率谱(TE)都有明显的峰值。从WMAP数据中我们发现温度谱的第一个峰在l = 220.1 ± 0.8处,振幅为74.7 ± 0.5微K,第一个谷在l = 411.7 ± 3.5处,振幅为41.0 ± 0.5微K;第二个峰在l = 546 ± 10,振幅为48.8 ± 0.9微K。TE谱在l = 137 +- 9处有一个反峰,交叉功率为-35 +- 9 microK^2,在l = 329 +- 19处有一个峰,交叉功率为105 +- 18 microK^2。所有不确定度均为1 sigma,包括校准和光束误差。通过将注意力限制在参数的子集及其对峰值特征的影响上,可以获得关于数据如何确定宇宙学参数的直觉。我们在一个平坦绝热的LambdaCDM模型中解释了这些峰值,目的是展示宇宙重子密度Omega_b h^2、物质密度Omega_m h^2、标量指数n_s和宇宙年龄是如何被编码在它们的位置和振幅中的。为此,我们引入了一个新的标度关系的TE反峰-峰振幅比和重新计算已知的相关标度关系的TT光谱的光的WMAP数据。从标度关系中,我们发现WMAP对Omega_b h^2的紧密束缚与其对TT谱的第一和第二峰值的稳健探测密切相关。
2003-06-25 astro-ph
The Future of Microwave Background Physics
宇宙微波背景现在正在履行它的承诺,确定描述我们宇宙的基本宇宙学参数。未来的微波背景研究将主要针对两个基本问题:初始扰动的完整表征,以及宇宙结构非线性演化的探测。在这两个领域的基本科学问题进行审查,以及解决这些问题的可能性,在更高的灵敏度和更小的角度尺度进一步微波背景测量。拟议中的ACT实验将以角分分辨率和微开尔文灵敏度在三个微波频段绘制200平方度的天空图,作为迅速发展的实验技术的一个例子作了简要介绍。
2003-01-08 astro-ph
Coherence and Sakharov Oscillations in the Microwave Sky
我讨论的起源“萨哈罗夫振荡”(或"二次多普勒峰“)的标准角功率谱的宇宙微波背景各向异性计算暴胀模型。我对比这与生产的CMB各向异性的“积极”的模式,并认为萨哈罗夫振荡的存在或不存在将揭示原始扰动的基本性质。
1996-12-02 astro-ph
Faraday Rotation of the Cosmic Microwave Background Polarization by a Stochastic Magnetic Field
原始宇宙磁场引起宇宙微波背景极化的法拉第旋转。这种旋转产生卷曲型偏振分量,即使当未旋转的偏振只具有梯度型偏振,从标量密度扰动的预期。我们计算了由弱随机初始磁场引起的小法拉第旋转产生的卷曲型极化的角功率谱,其功率谱为幂律。激发极化功率谱峰值出现在角分角尺度。法拉第旋转是卷曲型偏振的少数宇宙学来源之一,还有原始张量扰动、引力透镜以及磁场引起的矢量和张量扰动;法拉第旋转信号在比任何一个都小得多的角尺度上达到峰值,其功率谱振幅可以与引力透镜的功率谱振幅相媲美。对检测的前景进行了简要的讨论。
2005-03-24 astro-ph
The QMAP and MAT/TOCO Experiments for Measuring Anisotropy in the Cosmic Microwave Background
我们描述了两个测量宇宙微波背景(CMB)各向异性的相关实验。QMAP是一个球载望远镜,在1996年飞行了两次,收集了六个高电子迁移率晶体管放大器(HEMT)阵列的角度尺度数据。QMAP是第一个使用联锁扫描策略直接产生高信噪比CMB图的实验。QMAP座舱随后被改装用于MAT/TOCO实验的地面工作。1997年和1998年在智利北部的Cerro Toco从5200米处使用时域波束合成进行了观测。MAT/TOCO是第一个看到CMB角谱上升和下降的实验,从而将第一个峰的位置定位到l_{peak} =216 +/- 14。除了描述的仪器,我们讨论的数据选择方法,检查系统误差,我们比较MAT/TOCO的结果,从最近的实验。我们还校正了数据,以说明更新的校准和前景发射的小贡献。我们发现,对于160和240之间的l,第一个峰的幅度为T_{peak} =80.9 +/- 3.4 +/- 5.1 uK,其中第一个误差是统计误差,第二个误差来自校准。
2001-08-02 astro-ph
Cosmic Microwave Background anisotropies and extra dimensions in String Cosmology
最近提出的弦宇宙学中的大尺度结构的机制-基于无质量的轴子种子-进一步分析和扩展到声峰区。峰的存在、结构和标准化关键取决于大爆炸前阶段额外维度的整体演化:相反,在未来十年内,声学峰区域精确的宇宙微波背景各向异性数据将提供弦理论额外维度最终致密化之前的一个窗口。
1999-11-04 astro-ph gr-qc hep-th
Microwave anisotropies from the Galactic halo
模型中,银河系的大部分暗物质采取冷气体云的形式,这意味着有热微波辐射从银河系暗晕。因此,这种模型可以直接受到微波天空数据的限制,特别是目前正在进行的对微波各向异性的非常敏感的观测。为此,我们已经计算了预期的各向异性功率谱的银河系暗晕冷,致密的气体云,包括集群的影响与CDM类质谱的迷你晕子结构。功率谱显示两个峰值:一个峰值在l~50处,是小晕的泊松噪声,第二个峰值在更大和更高的l处,是单个云的泊松噪声。因为它出现在小的(毫角秒)角尺度上,仪器的灵敏度不可避免地非常差,后者的信号是不能直接检测到的。相比之下,冷气体云的集群可能有助于显着观察到的各向异性,如果他们的发射有灰体光谱。在这种情况下,在l~50处的峰值波动为4/|sin B|微K在瑞利-金斯极限,是占主导地位的银河前景之间的40和80千兆赫。如果MAP卫星的光谱与灰体一致,就有可能利用MAP卫星的低纬度数据来限制这一前景成分。如果频谱是“灰尘”,则在低于热峰值的频率处将存在相对较小的功率,并且在这种情况下,所预测的各向异性被示出为可忽略不计。
2003-02-11 astro-ph
The convergence fluctuation of light by clusters of galaxies - a cosmological test using the second acoustic peak of the microwave background
用解析方法计算了在较低($z \leq 1$)红移处质量团对远源的放大率。这些团块最初被假设为星系群等温球体,其性质是从广泛的调查中推断出来的。平均效应,包括强透镜效应,被束团之间的光束发散完全抵消(更准确地说,平均倒数放大率抵消了逆Dyer-Roeder缩小率)。这个结论实际上与每个团簇内的物质密度函数无关,并且对任意密度的物质和暗能量都是有效的。当测试对CMB,一个相当大的透镜引起的{\it分散}的角大小的主要声学峰的TT功率谱是不一致的WMAP的意见。这种情况是不变的使用NFW配置文件的密度分布的群体。最后,我们的公式适用于一个系综的NFW质量块或等温球的参数的星系{\it集群}。声峰尺寸的分散仍然是不可观测的大,也被排除WMAP。对于星系群,提出了两种可能的方法与数据相协调,都最大限度地利用了我们对星系群性质的知识中的不确定性。然而,在集群的情况下,没有相同的逃逸路线,因为它们的属性已经很好地理解了。在这里,我们得到了一个更有力的结论:这两个被广泛接受的模型都不能很好地描述星系团,或者说标准宇宙学模型中缺少了塑造零曲率空间的重要物理元素。当所有的效应都累积起来的时候,很难理解WMAP怎么会没有发现任何组和簇的透镜效应的证据。
2005-07-04 astro-ph
A Flat Universe from High-Resolution Maps of the Cosmic Microwave Background Radiation
宇宙大爆炸后留下的黑体辐射,经过宇宙膨胀,转化为近各向同性的2.73K宇宙微波背景。早期宇宙中微小的不均匀性在微波背景上留下了它们的印记,表现为温度的微小各向异性。这些各向异性包含了基本宇宙学参数的信息,特别是宇宙的总能量密度和曲率。在这里,我们报告的第一个图像的解决结构的微波背景各向异性超过了一个显着的一部分天空。四个频率的地图清楚地区分了微波背景辐射和前景辐射。我们计算了微波背景的角功率谱,发现在勒让德多极$\ell_{peak}=(197 \pm 6)$处有一个峰值,其振幅为$DT_{200}=(69 \pm 8)μK$。这与在平坦(欧几里得)宇宙中的冷暗物质模型的预期一致,正如标准暴胀情景所青睐的那样。
2000-04-28 astro-ph
Aberration of the Cosmic Microwave Background
太阳系质心相对于宇宙微波背景(CMB)的运动在3 mK水平的CMB亮度图中引入了一个非常大的视偶极子分量。在这封信中,我们讨论了我们通过CMB运动的另一个运动学效应:由于光的像差而引起的表观角位置的微小偏移。像差角仅为β ~0.001的量级,但这导致半球中的空间尺度朝向(远离)我们通过CMB的运动的潜在可测量的压缩(膨胀)。反过来,这将使CMB的声功率谱中的峰值偏移1 +/-β阶的因子。对于目前的和甚至是可预见的将来的军事监测局特派团来说,这种影响很小,但应予以考虑。原则上,如果声峰位置不受采样噪声的限制(即,宇宙方差),这种效应可以用来确定宇宙对偶极子项的贡献。
2006-01-24 astro-ph
Acoustic Signatures in the Cosmic Microwave Background
我们研究的唯一性和鲁棒性的声学签名在宇宙微波背景允许的可能性,它们是由一些尚未未知的引力扰动源。由标准暴胀冷暗物质模型预测的峰值位置和相对高度的声学{ \it模式}本质上是独特的,它的证实将对早期宇宙的因果结构产生深刻的影响。一个通用的模式等曲率初始条件出现由于反作用的影响,但不强大的奇异源的行为内的地平线。如果存在,即使在一般情况下,声学模式也包含关于宇宙曲率的明确信息。通过对未知源的行为进行分类,我们确定了对曲率进行鲁棒约束所需的最小观测值。扩散阻尼尺度提供了一个完全独立于模型的基石,在此基础上建立这样的测量。峰间距如果有规律,则可以提供精度测试。
1996-08-15 astro-ph
Comparative Analysis of Non-thermal Emissions and Study of Electron Transport in a Solar Flare
利用RHESSI硬X射线(HXR)和Nobeyama微波观测资料,研究了2003年5月29日发生的一次太阳耀斑的非热辐射。这个耀斑显示了HXR和微波辐射的几个典型行为:微波峰相对于HXR峰的时间延迟,环顶微波和足点HXR源,以及从微波光谱推断的电子能量分布比从HXR光谱更硬。此外,我们发现,较高能量($\gsim 100$ keV)的HXR的光谱指数的时间分布是类似的微波,并从较低能量($\lsim 100$ keV)的HXR延迟。我们用一个称为{ \TPP }的电子输运模型来解释这些观测结果。我们数值求解空间均匀的{ \FP }方程,以确定电子在能量和俯仰角空间中的演化。通过比较模型预测的HXR和微波辐射的行为与观测结果,我们讨论了注入耀斑网站的电子的俯仰角分布。我们发现,所观察到的光谱变化可以定性地解释,如果注入的电子有一个俯仰角分布集中垂直于磁场线,而不是各向同性分布。
2007-10-02 astro-ph
Cosmic Microwave Background Fluctuations from Gravitational Waves: An Analytic Approach
本文发展了一种计算暴胀引力波引起的宇宙微波背景的温度谱和偏振功率谱的解析方法。这种方法补充了更精确的数值结果,提供洞察力的功率谱中的功能的物理起源。我们探索使用解析近似的引力波的演化,利用WKB的方法来处理辐射物质的过渡。在这个过程中,我们描述的温度和偏振功率谱的标度关系。我们说明的振幅,形状和峰位置的依赖关系的重组的细节,引力波功率谱,和宇宙学参数,并解释的起源峰位置的温度和偏振功率谱。在小尺度上的偏振功率谱的功率下降进行了讨论的相位阻尼。在附录中,我们详细的数值技术集成的各向异性应力的存在下,从自由流中微子的引力波的演化。
2004-12-21 astro-ph
Cosmic Microwave Background anisotropies beyond the third peak
即将到来的CMB实验将使我们能够准确地调查在非常小的尺度($\ell > 1000$)的功率谱。我们预测的水平的主要各向异性,给出实际的CMB测量。物质辐射解耦后产生的次级各向异性在CMB功率谱的尾部贡献额外的功率。连同主要的各向异性,我们计算的预测功率谱的光子散射引起的三个占主导地位的二次效应。我们预测这些次级贡献在平坦的宇宙学模型的参数协议($2σ$)与当前参数估计所允许的值。
2002-05-15 astro-ph hep-ph
DASI First Results: A Measurement of the Cosmic Microwave Background Angular Power Spectrum
我们目前的测量各向异性的宇宙微波背景(CMB)的第一个赛季的观测与度角尺度干涉仪(DASI)。该仪器于1999- 2000年南极夏季部署在南极,并在接下来的整个南极冬季进行观测。在100 ° <1 ° <900 °范围内测量了CMB的角功率谱,具有很高的信噪比。在本文中,我们回顾了分析中使用的形式主义,特别是使用约束矩阵投影出污染物,如地面和点源信号,并测试扩散前景模板的相关性。我们没有发现任何证据的前景以外的点源的数据,并找到一个极大似然温度谱指数β = -0.1 +/- 0.2(1西格玛),符合CMB。我们检测到的功率谱中的第一个峰值在l约200,与以前的实验一致。此外,我们检测到的功率谱中的峰值在l约550和功率类似的幅度在l约800这是一致的绝热膨胀宇宙学模型预测的第二和第三谐波峰。
2002-05-31 astro-ph
Reionization and the large-scale 21 cm-cosmic microwave background cross correlation
在众多的再电离探测器中,21厘米谱线和宇宙微波背景(CMB)是最有效的。我们研究如何互相关的21厘米的亮度和大角度尺度上的CMB多普勒波动可以用来研究这个时代。我们采用了一个新的模型的增长的大尺度波动的电离分数作为再电离的收益。我们考虑了重子特有的速度场,并表明它对互相关的影响可以解释为傅里叶模的混合。我们发现,互相关信号是强烈的峰值接近年底的再电离和相关的符号应该是积极的,因为固有的再电离的不均匀性。信号在度标度(l~100)处达到峰值,并且几乎完全来自大的物理标度(k~0.01 Mpc)。由于许多干扰低频射电观测的前景和噪声与CMB测量不相关,交叉相关似乎可以为再电离时期周围21 cm辐射的宇宙学起源提供一个可靠的诊断。不幸的是,我们表明,这些信号实际上只有弱相关性,宇宙方差占主导地位的任何尝试检测的误差预算。我们的结论是,在度大小的角度尺度的互相关峰值的检测是不太可能的,即使与理想的实验。
2007-06-21 astro-ph
Constraints on Primordial Black Holes by Distortions of Cosmic Microwave Background
研究了原初黑洞蒸发对宇宙微波背景辐射的可能影响。用化学势$μ$和康普顿参数$y$描述了CMB相对于黑体光谱的光谱畸变。从COBE/FIRAS对$μ$和$y$的限制出发,利用多环芳烃形成过程的峰值理论,对原始密度涨落的幂律指数$n$和多环芳烃的质量分数$β$进行了限制.在此设置的约束条件分别是针对$2.7\times 10^{11}$ g和$1.6 \times 10^{12}$ g之间的PBH质量范围的峰值$ζ_{\rm th} =0.7$和$ζ_{\rm th} =1.2$的阈值中的$n < 1.304$和$n<1.333$,以及针对$1.6 \times 10^{12} {\rm g}$和$3.5\times 10^{13}$ g之间的PBH质量范围的峰值$ζ_{\rm th} =0.7$和$ζ_{\rm th} =1.2$的阈值中的$n < 1.312$和$n<1.343$,其对应于$3 \times 10^{-18}$ Mpc和$ 4\times 10^{-17}$ Mpc之间的共动尺度。对PBH部分的约束,这是在这些尺度中的密度波动的幅度的直接探针,在这些质量范围内保持与$β<10^{-21}$几乎相同的值。研究还发现,在这些约束条件下,PBH蒸发注入的紫外光子不太可能是复合后的超大氢原子。
2008-07-11 astro-ph
Accurately determining inflationary perturbations
宇宙微波各向异性卫星保证了对宇宙中扰动幅度的极其精确的测量。我们使用一个数值代码来测试现有的近似表达式的准确性所产生的扰动的振幅单场膨胀模型。我们发现,二阶Stewart-Lyth计算给出了非常准确的结果,通常优于1%。我们使用我们的代码进行扩展的一般幂律通货膨胀的解决方案,提供了一个拟合函数给出更高的精度的结果。
1997-01-08 astro-ph
Contributions of point extragalactic sources to the Cosmic Microwave Background bispectrum
迄今对宇宙微波背景(CMB)温度图的分析表明,CMB各向异性服从高斯分布。另一方面,阻碍CMB角功率谱检测的天体物理前景在天空上不是高斯分布的。因此,它们应该对CMB双谱做出相当大的贡献。事实上,威尔金森微波各向异性探测器(WMAP)任务的第一年数据使{ \it first}探测到河外源对41 GHz CMB双谱的贡献,同时,对非高斯原始波动的限制比以前更严格。鉴于上述情况,并为实现更高的精度,在当前和未来的CMB测量的非高斯性,在本文中,我们讨论了一个全面的评估的双谱,由于无论是不相关的和集群的河外点源在整个频率间隔周围的CMB强度峰值。我们的计算,根据目前的宇宙演化模型的来源,表明减少角双谱由于点源,$b_{ps}$,应该是可检测的所有WMAP和普朗克频率通道。我们还发现协议的结果$b_{ps}$在41 GHz来自分析的第一年的WMAP数据。此外,通过比较原始约化CMB双谱和$b_{ps}$,我们发现,在CMB强度峰值附近的频率窗口中,只有原始双谱的峰值(出现在$l\simeq 200$)大于$b_{ps}$。该窗口的幅度基本上取决于源检测算法的能力(即,可达到的通量检测极限,$S_{lim}$,对于源)。
2003-07-08 astro-ph
Using the acoustic peak to measure cosmological parameters
最近通过回旋镖实验对宇宙微波背景辐射的测量表明,宇宙在空间上是平坦的。在这里,我们用一些简单的粗略计算来解释他们的结果。主要结果是用标准宇宙学参数表示的声峰角标度的简单公式:l=193*[1+3(1-Omega_0)/5+(1-h)/5+Omega_Lambda/35]。
2000-07-27 astro-ph
A Balloon-Borne Millimeter-Wave Telescope for Cosmic Microwave Background Anisotropy Measurements
我们报告中尺度各向异性测量(MSAM),毫米波,球载望远镜,已被用来观察各向异性的宇宙微波背景辐射(CMBR)0 \fdg 5角尺度的特点和设计细节。座舱能够在一夜飞行期间确定并保持绝对方位至几弧分。重点放在光学和指向性能以及重量和功率预算。我们还讨论了整个气球/吊舱机械系统。来自该系统的摆动是指向系统上的普遍扰动。开发下一代球载仪器需要对这些领域有详细的了解。
1995-12-02 astro-ph
Cosmic Microwave Background Radiation anisotropy with primordial magnetic fields
银河系磁场被观测到的量级为$\sim 10^{-6}G$,但其起源还不明确。本文考虑了早期宇宙中产生的原初磁场,分析了它们对密度扰动和CMBR各向异性的影响。我们假设随机磁场具有幂律谱,并满足无力场条件。CMBR各向异性的峰值高度被示出为向上移动取决于相对于无磁场的情况下的磁场强度。
2000-06-26 astro-ph
The Doppler Peaks from Cosmic Texture
在标准复合假设下,我们用宇宙结构理论计算了微波天空中温度各向异性的角功率谱。频谱显示的“多普勒”峰值类似于基于原始绝热波动的情景,如“标准CDM”,但在完全不同的角标度。似乎有很好的前景使用这作为一个判别暴胀和宇宙缺陷理论。
1995-05-26 astro-ph
Cosmological Constraints from the Cosmic Microwave Background
使用适合带功率估计的近似似然方法,我们分析了第一代宇宙微波背景各向异性实验的系综,以推导出描述暴胀产生的绝热标量波动的六维参数空间的约束。简单暴胀情景的基本偏好与数据集是一致的:平坦的几何形状$(\OmT \equiv 1-\Omk \sim 1)$和尺度不变的原始谱($n\sim 1$)是有利的。具有显著负曲率($\OmT < 0.7$)的模型被消除,而对正曲率的约束不那么严格。参数间的简并性使得物质密度$\OmM$和宇宙学常数$Λ$无法独立测定,而哈勃常数$\Ho$保持相对不受约束。我们还发现,第一个多普勒峰的高度相对于在较大的$l$的数据所建议的幅度表明重子含量($\Omb h^2$),几乎独立于其他参数。除了下一代实验预期的整体质量进步之外,它们改进的偶极校准对于限制峰高将特别有用。我们的分析包括适用于功效估计的{ \em拟合优度}统计量,该统计量表明最大似然模型提供了可接受的数据集拟合。
2001-04-23 astro-ph
Synchrotron Emission from Hot Accretion Flows and the Cosmic Microwave Background Anisotropy
目前对最敏感的宇宙微波背景(CMB)实验频率范围内的射电源数量的估计明显低于具有强烈反转光谱的源。在邻近星系核中的超大质量黑洞周围的热吸积流被期望通过热同步辐射产生反向射电谱。我们计算这些源的温度波动和功率谱在普朗克勘测30 GHz的能量通道,预计他们的发射峰值。我们发现,它们的潜在贡献一般是可比的仪器噪声,并在小角度尺度的CMB各向异性水平的方法。即将到来的CMB任务,这将提供一个大的统计样本的倒谱源,将是至关重要的,以确定在附近的静止星系核的热吸积流的分布。在不同的频率通道中检测这些源将有助于限制它们的频谱特性,从而限制它们的物理特性。
2000-05-11 astro-ph
Measurement of a Peak in the Cosmic Microwave Background Power Spectrum from the North American test flight of BOOMERANG
本文描述了从北美的BOOMERANG实验试飞中得到的0.3 ° ~10 °范围内的宇宙微波背景(CMB)中各向异性角功率谱的测量结果。BOOMERANG是一个气球携带的望远镜,带有测辐射热接收器,用于在长时间气球飞行中绘制CMB各向异性。在1997年对原型系统进行的6小时试飞中,我们在以90和150 GHz为中心的两个波段上绘制了银河系高纬度地区> 200平方度的地图,分辨率分别为26和16.6弧分半高宽。地图的分析给出了一个功率谱,其峰值在~1度的角标度处,振幅为~70 uK。
1999-11-24 astro-ph gr-qc hep-ex
Gravitational lensing on the Cosmic Microwave Background by gravity waves
研究了随机引力波背景对宇宙微波背景(CMB)辐射引力透镜效应的影响。它已被证明,物质密度的不均匀性产生的CMB各向异性的角功率谱中的声学峰的平滑。一个引力波的背景产生了一个额外的平滑频谱。对于最简单的情况,即在暴胀期间产生的引力波背景,其结果是比标量小三到四个数量级,因此是不可检测的。它可以在产生更大背景引力波的模型中发挥更相关的作用。
1997-08-21 astro-ph
The Cosmological Gene Project: cluster analysis of the atmospheric fluctuations on arcmin-scale imaging of the Cosmic Microwave Background
我们讨论了宇宙基因计划的一些方面开始在特殊天体物理观测站(俄罗斯)在1999年。该项目的目标是利用RATAN-600射电望远镜测量宇宙微波背景的各向异性和偏振,并研究弧分尺度的大气波动和前景。我们发展了一维随机场的聚类分析,并应用于RATAN-600扫描。我们分析了RATAN-600扫描中峰簇化的具体性质,以将原始CMB信号与噪声分离。
1999-10-15 astro-ph
Contributions to the Power Spectrum of Cosmic Microwave Background from Fluctuations Caused by Clusters of Galaxies
本文估计了静态和运动学Sunyaev-Zel'dovich(SZ)效应以及运动星系团(MCG)效应对宇宙微波背景辐射(CMBR)功率谱的贡献。我们的结论是,与其他研究一致,在足够小的尺度上,由集群引起的二次波动提供了重要的贡献CMBR。在$\ell \gtrsim 3000$,这些次级波动相对于透镜原始波动变得重要。小角度尺度下的引力透镜被认为是一种在确定基本宇宙学参数时打破"几何简并“的方法。我们表明,这种方法需要分离的静态SZ效果,但运动SZ效果和MCG效果不太重要。由星系团引起的次级涨落的功率谱,如果从透镜原始涨落的谱中分离出来,可能会对几个重要的宇宙学参数提供独立的约束。
2000-02-13 astro-ph
Gravitational Magnification of the Cosmic Microwave Background
研究了大尺度结构对引力透镜的影响。我们表明,透镜效应导致的阻尼尾巴的宇宙微波背景(CMB)功率谱下降速度比以前预期的角标度降低。这是由于功率从较大的角度尺度转移到较小的角度尺度,这在功率谱中产生快速增加超过$\ell \sim 2000$的分数变化。我们还发现,透镜产生一个非零的平均放大率的结构表面上的常数红移,如果加权面积的天空。这是因为均匀分布在天空中的光线会对过密区域进行过采样。然而,该平均放大率对CMB功率谱的影响可以忽略不计。导出了一个新的透镜功率谱表达式,并发现未来的高精度观测功率谱的高$\ell$尾在确定宇宙学参数时需要考虑透镜效应。
1997-08-07 astro-ph
Cosmic microwave background constraints on the strong equivalence principle
研究了强等效原理(SEP)的破坏对宇宙微波背景(CMB)的影响。这样的破坏会改变原初引力势中重子的重量,从而改变它们在复合前建立光子-重子等离子体声振荡的影响。这种宇宙学Nordtvedt效应改变了CMB温度各向异性功率谱的奇峰高度。通过对WMAP数据的分析,在第一个峰值尺度上,可能已经可以推断出宇宙的引力重子质量密度。原始SEP违反的实验约束来自宇宙的惯性重子质量密度测量的比较,无论是在一个完整的分析的CMB,或在标准的大爆炸核合成(BBN)的框架。
2004-10-26 astro-ph gr-qc
Quintessence and Cosmic Microwave Background
推导并讨论了CMB中第一声峰位置的解析公式。他们被推广到的情况下,依赖于时间的暗能量分量,它是如何宇宙参数$Ω_M$和$Λ_Λ$,从观测中提取,有一个内在的不确定性,直到人们知道的暗能量密度是,或不是,依赖于时间。
2001-02-20 astro-ph hep-ph
Determining Neutrino Mass from the CMB Alone
引力透镜引起的宇宙微波背景(CMB)温度和偏振图的畸变,具有高角分辨率和高灵敏度,可用于测量中微子质量。假设有两个无质量的粒子和一个质量为m_nu的粒子,我们预测普朗克卫星的sigma(m_nu)= 0.15 eV,而观测结果的sigma(m_nu)=0.04 eV,观测结果的角分辨率为2倍,灵敏度约为20倍。由于观测大气中的中微子振荡需要质量平方差大于约(0. 04 eV)^[2],因此在这种更高的灵敏度下探测是可能的。
2003-10-21 astro-ph hep-ph
New physics from the Cosmic Microwave Background
我回顾了宇宙微波背景的现状,并强调了粒子物理学的当前和未来的意义。结论如下:暗物质主导的宇宙中的引力不稳定性形成了今天的结构;宇宙在z<~50之前保持中性; CMB功率谱在150<~l<~350处达到峰值;时空的大尺度结构似乎很简单;像暴胀这样的东西似乎得到了证明;我们将从MAP和普朗克那里学到很多关于宇宙学、天体物理学和粒子物理学的知识。
1999-11-17 astro-ph hep-ph
Microwave Background Anisotropies from Scaling Seed Perturbations
我们研究了在由冷暗物质主导的宇宙中由标度种子扰动引起的微波背景各向异性。使用规范不变的线性微扰分析,我们解决了超视界尺度的微扰方程,一般的引力种子触发的CMB各向异性。我们发现,由种子引起的扰动-在非常温和的限制下-几乎是等曲率的。因此,补偿,这主要是物理上合理的初始条件的结果,是非常普遍的。然后,我们限制我们的研究的情况下,缩放源,全球标量场的动机。我们用“种子函数”参数化了源的能量动量张量,并计算了Sachs-Wolfe和声学对CMB各向异性的贡献。我们讨论了各向异性谱的依赖模型的参数考虑。即使在限制类的模型研究在这项工作中,我们发现了一个令人惊讶的各种结果的位置和高度的第一声峰以及整体振幅。特别是,对于某些参数的选择,谱非常类似于众所周知的绝热暴胀谱,而对于其他参数,第一声峰的位置显着向较小的角标度移动。
1997-07-28 astro-ph gr-qc
Multiple Peaks in the CMB
最近对宇宙微波背景各向异性的测量为角功率谱中振荡的存在提供了证据。这些振荡是对标准宇宙学方案的极好证实,并使我们能够推导出许多宇宙学、天体物理学和暴胀参数的约束。如果这一发现被未来的实验证实,那么可能会出现限制暗能量、基本常数变化和中微子物理的机会。
2002-01-15 astro-ph hep-ph