Through analytic techniques verified by numerical calculations, we establish general relations between the matter and cosmic microwave background (CMB) power spectra and their dependence on parameters on small scales. Fluctuations in the CMB, baryons, cold dark matter (CDM), and neutrinos receive a boost at horizon crossing. Baryon drag on the photons causes alternating acoustic peak heights in the CMB and is uncovered in its bare form under the photon diffusion scale. Decoupling of the photons at last scattering and of the baryons at the end of the Compton drag epoch freezes the diffusion-damped acoustic oscillations into the CMB and matter power spectra at different scales. We determine the dependence of the respective acoustic amplitudes and damping lengths on fundamental cosmological parameters. The baryonic oscillations, enhanced by the velocity overshoot effect, compete with CDM fluctuations in the present matter power spectrum. We present new exact analytic solutions for the cold dark matter fluctuations in the presence of a growth-inhibiting radiation and baryon background. Combined with the acoustic contributions and baryonic infall into CDM potential wells, this provides a highly accurate analytic form of the small-scale transfer function in the general case.

We measure cosmic weak lensing shear power spectra with the Subaru Hyper Suprime-Cam (HSC) survey first-year shear catalog covering 137deg$^2$ of the sky. Thanks to the high effective galaxy number density of $\sim$17 arcmin$^{-2}$ even after conservative cuts such as magnitude cut of $i<24.5$ and photometric redshift cut of $0.3\leq z \leq 1.5$, we obtain a high significance measurement of the cosmic shear power spectra in 4 tomographic redshift bins, achieving a total signal-to-noise ratio of 16 in the multipole range $300 \leq \ell \leq 1900$. We carefully account for various uncertainties in our analysis including the intrinsic alignment of galaxies, scatters and biases in photometric redshifts, residual uncertainties in the shear measurement, and modeling of the matter power spectrum. The accuracy of our power spectrum measurement method as well as our analytic model of the covariance matrix are tested against realistic mock shear catalogs. For a flat $\Lambda$ cold dark matter ($\Lambda$CDM) model, we find $S_8\equiv \sigma_8(\Omega_{\rm m}/0.3)^\alpha=0.800^{+0.029}_{-0.028}$ for $\alpha=0.45$ ($S_8=0.780^{+0.030}_{-0.033}$ for $\alpha=0.5$) from our HSC tomographic cosmic shear analysis alone. In comparison with Planck cosmic microwave background constraints, our results prefer slightly lower values of $S_8$, although metrics such as the Bayesian evidence ratio test do not show significant evidence for discordance between these results. We study the effect of possible additional systematic errors that are unaccounted in our fiducial cosmic shear analysis, and find that they can shift the best-fit values of $S_8$ by up to $\sim 0.6\sigma$ in both directions. The full HSC survey data will contain several times more area, and will lead to significantly improved cosmological constraints.

The late-time entropy production by massive particle decay induces various cosmological effects in the early epoch and modifies the standard scenario. We investigate the thermalization process of the neutrinos after entropy production by solving the Boltzmann equations numerically. We find that if the large entropy is produced at $t\ensuremath{\sim}1 \mathrm{sec},$ the neutrinos are not thermalized very well and do not have the perfect Fermi-Dirac distribution. Then the freeze-out value of the neutron to proton ratio is altered considerably and the produced light elements, especially ${}^{4}\mathrm{He},$ are drastically changed. Comparing with the observational light element abundances, we find that ${T}_{R}\ensuremath{\lesssim}0.7 \mathrm{MeV}$ is excluded at 95 % C.L. We also study the case in which the massive particle has a decay mode into hadrons. Then we find that ${T}_{R}$ should be a little higher, i.e., ${T}_{R}\ensuremath{\gtrsim}2.5$--4 MeV, for the hadronic branching ratio ${B}_{h}{=10}^{\ensuremath{-}2}\ensuremath{-}1.$ The possible influence of late-time entropy production on the large scale structure formation and temperature anisotropies of cosmic microwave background is studied. It is expected that the future satellite experiments (MAP and PLANCK) to measure anisotropies of cosmic microwave background radiation temperature will be able to detect the vestige of the late-time entropy production as a modification of the effective number of the neutrino species ${N}_{\ensuremath{\nu}}^{\mathrm{eff}}.$

DECi-hertz Interferometer Gravitational wave Observatory (DECIGO) is the future Japanese space gravitational wave antenna. It aims at detecting various kinds of gravitational waves between 1 mHz and 100 Hz frequently enough to open a new window of observation for gravitational wave astronomy. The pre-conceptual design of DECIGO consists of three drag-free satellites, 1000 km apart from each other, whose relative displacements are measured by a Fabry–Perot Michelson interferometer. We plan to launch DECIGO in 2024 after a long and intense development phase, including two pathfinder missions for verification of required technologies.

view Abstract Citations (410) References (35) Co-Reads Similar Papers Volume Content Graphics Metrics Export Citation NASA/ADS Anisotropies in the Cosmic Microwave Background: an Analytic Approach Hu, Wayne ; Sugiyama, Naoshi Abstract We introduce a simple yet powerful {\it analytic} method which obtains the structure of cosmic microwave background anisotropies to better than 5-10\% in temperature fluctuations on {\it all} scales. It is applicable to {\it any} model in which the potential fluctuations at recombination are both linear and known. Moreover, it recovers and explains the presence of the ``Doppler peaks'' at degree scales as {\it driven} acoustic oscillations of the photon-baryon fluid. We treat in detail such subtleties as the time dependence of the gravitational driving force, anisotropic stress from the neutrino quadrupole, and damping during the recombination process, again all from an analytic standpoint. We apply this formalism to the standard cold dark matter model to gain physical insight into the anisotropies, including the dependence of the peak locations and heights on cosmological parameters such as $\Omega_b$ and $h$, as well as model parameters such as the ionization history. Damping due to the finite thickness of the last scattering surface and photon diffusion are further more shown to be identical. In addition to being a powerful probe into the nature of anisotropies, this treatment can be used in place of the standard Boltzmann code where 5-10\% accuracy in temperature fluctuations is satisfactory and/or speed is essential. Equally importantly, it can be used as a portable standard by which numerical codes can be tested and compared. Publication: The Astrophysical Journal Pub Date: May 1995 DOI: 10.1086/175624 arXiv: arXiv:astro-ph/9407093 Bibcode: 1995ApJ...444..489H Keywords: Anisotropy; Astronomical Models; Background Radiation; Cosmic Rays; Cosmology; Microwaves; Temperature Gradients; Baryons; Boltzmann Distribution; Dark Matter; Doppler Effect; Gravitational Effects; Photons; Astronomy; COSMOLOGY: COSMIC MICROWAVE BACKGROUND; COSMOLOGY: THEORY; Astrophysics E-Print: 31 pages, uuencoded postscript with figures, CfPA-TH-94-34, UTAP-188 full text sources arXiv | ADS |

view Abstract Citations (455) References (58) Co-Reads Similar Papers Volume Content Graphics Metrics Export Citation NASA/ADS Cosmic Background Anisotropies in Cold Dark Matter Cosmology Sugiyama, Naoshi Abstract Cosmic microwave background (CMB) anisotropies and density fluctuations are calculated for flat cold dark matter (CDM) models with a wide range of parameters, viz., Ω0, h, and ΩB, for standard recombination and for various epochs of reionization. Tables of the power spectrum of CMB anisotropies in the form of C1 values as a function of l are presented. Although the Harrison-Zeldovich initial spectrum is assumed in these tables, we present simple approximations for obtaining the C1 values corresponding to a tilted spectrum from those with a Harrison-Zeldovich spectrum. Values of σ8 are derived for the matter density spectrum, with α(10°), fixed Qrms-PS and COBE Differential Microwave Radiometer (DMR) 2 yr normalizations. Simple modifications of the fitting formula for the density transfer function are given which are applicable for models with high baryon density. By using both numerical results and these fitting formulae, we calculate the relation between α8 and Qrms-PS and find good agreement. In addition, the velocity fields are calculated. Publication: The Astrophysical Journal Supplement Series Pub Date: October 1995 DOI: 10.1086/192220 arXiv: arXiv:astro-ph/9412025 Bibcode: 1995ApJS..100..281S Keywords: COSMOLOGY: COSMIC MICROWAVE BACKGROUND; COSMOLOGY: THEORY; COSMOLOGY: DARK MATTER; Astrophysics E-Print: 30 pages including 10 figures, uuencoded comressed Postscript. 3 figures are missing. A complete version is available at anonymous ftp site ftp://pac2.berkeley.edu/pub/sugiyama/sugiyama.uu Tables (39pages) are also available at ftp://pac2.berkeley.edu/pub/sugiyama/tables.ps (and tables.tex) Replaced because one new figure is added and some figures are modified full text sources arXiv | ADS | data products CDS (2) Related Materials (1) Catalog: 1996yCat..21000281S

Abstract This paper presents the second data release of the Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program, a wide-field optical imaging survey using the 8.2 m Subaru Telescope. The release includes data from 174 nights of observation through 2018 January. The Wide layer data cover about 300 deg$^2$ in all five broad-band filters ($grizy$) to the nominal survey exposure (10 min in $gr$ and 20 min in $izy$). Partially observed areas are also included in the release; about 1100 deg$^2$ is observed in at least one filter and one exposure. The median seeing in the i-band is ${0_{.}^{\prime \prime }6}$, demonstrating the superb image quality of the survey. The Deep (26 deg$^2$) and UltraDeep (4 deg$^2$) data are jointly processed and the UltraDeep-COSMOS field reaches an unprecedented depth of $i\sim 28$ at $5 \, \sigma$ for point sources. In addition to the broad-band data, narrow-band data are also available in the Deep and UltraDeep fields. This release includes a major update to the processing pipeline, including improved sky subtraction, PSF modeling, object detection, and artifact rejection. The overall data quality has been improved, but this release is not without problems; there is a persistent deblender problem as well as new issues with masks around bright stars. The user is encouraged to review the issue list before utilizing the data for scientific explorations. All the image products as well as catalog products are available for download. The catalogs are also loaded into a database, which provides an easy interface for users to retrieve data for objects of interest. In addition to these main data products, detailed galaxy shape measurements withheld from Public Data Release 1 (PDR1) are now available to the community. The shape catalog is drawn from the S16A internal release, which has a larger area than PDR1 (160 deg$^2$). All products are available at the data release site, https://hsc-release.mtk.nao.ac.jp/.

The Hyper Suprime-Cam Subaru Strategic Program (HSC-SSP) is a three-layered imaging survey aimed at addressing some of the most outstanding questions in astronomy today, including the nature of dark matter and dark energy. The survey has been awarded 300 nights of observing time at the Subaru Telescope and it started in March 2014. This paper presents the first public data release of HSC-SSP. This release includes data taken in the first 1.7 years of observations (61.5 nights) and each of the Wide, Deep, and UltraDeep layers covers about 108, 26, and 4 square degrees down to depths of i~26.4, ~26.5, and ~27.0 mag, respectively (5sigma for point sources). All the layers are observed in five broad bands (grizy), and the Deep and UltraDeep layers are observed in narrow bands as well. We achieve an impressive image quality of 0.6 arcsec in the i-band in the Wide layer. We show that we achieve 1-2 per cent PSF photometry (rms) both internally and externally (against Pan-STARRS1), and ~10 mas and 40 mas internal and external astrometric accuracy, respectively. Both the calibrated images and catalogs are made available to the community through dedicated user interfaces and database servers. In addition to the pipeline products, we also provide value-added products such as photometric redshifts and a collection of public spectroscopic redshifts. Detailed descriptions of all the data can be found online. The data release website is https://hsc-release.mtk.nao.ac.jp/.