Dark Sky, Dark Matter (Series in Astronomy and Astrophysics)

Contents......Page 6
Preface......Page 10
1.1 Olbers' paradox......Page 12
1.2 A short history of Olbers' paradox......Page 13
1.3 The paradox now: stars, galaxies and Universe......Page 16
1.4 The resolution: age versus expansion......Page 20
1.5 The data: optical and otherwise......Page 21
1.6 Conclusion......Page 24
2.2 The bolometric background......Page 27
2.3 From time to redshift......Page 31
2.4 Matter and energy......Page 33
2.5 The expansion rate......Page 35
2.6 The static analogue......Page 38
2.7 A quantitative resolution......Page 40
2.8 Light at the end of the Universe?......Page 46
3.1 The spectral background......Page 52
3.2 From bolometric to spectral intensity......Page 53
3.3 The delta-function spectrum......Page 55
3.4 Gaussian spectra......Page 61
3.5 Blackbody spectra......Page 62
3.6 Normal and starburst galaxies......Page 65
3.7 Back to Olbers......Page 72
4.1 From light to dark matter......Page 77
4.2 The four elements of modern cosmology......Page 78
4.3 Baryons......Page 79
4.4 Cold dark matter......Page 84
4.5 Neutrinos......Page 87
4.6 Vacuum energy......Page 89
4.7 The coincidental Universe......Page 96
5.1 Vacuum decay......Page 101
5.2 The variable cosmological 'constant'......Page 102
5.3 Energy density......Page 106
5.4 Source regions and luminosity......Page 112
5.5 Bolometric intensity......Page 116
5.6 Spectral energy distribution......Page 117
5.7 The microwave background......Page 119
6.1 Light axions......Page 124
6.2 Rest mass......Page 125
6.3 Axion halos......Page 128
6.4 Intensity......Page 130
6.5 The infrared and optical backgrounds......Page 131
7.1 The decaying-neutrino hypothesis......Page 138
7.2 Bound neutrinos......Page 139
7.3 Luminosity......Page 141
7.4 Free-streaming neutrinos......Page 144
7.5 Intergalactic absorption......Page 146
7.6 The ultraviolet background......Page 150
8.1 The lightest supersymmetric particle......Page 157
8.2 Neutralinos......Page 158
8.3 Pair annihilation......Page 160
8.4 One-loop decays......Page 165
8.5 Tree-level decays......Page 168
8.6 Gravitinos......Page 172
8.7 The x-ray and γ-ray backgrounds......Page 174
9.1 Primordial black holes......Page 181
9.2 Initial mass distribution......Page 182
9.3 Evolution and number density......Page 184
9.4 Cosmological density......Page 186
9.5 Spectral energy distribution......Page 188
9.7 Bolometric intensity......Page 190
9.8 Spectral intensity......Page 194
9.9 Higher-dimensional 'black holes'......Page 197
10 Conclusions......Page 203
A.1 Radiation-dominated models......Page 207
A.2 Matter-dominated models......Page 208
A.3 Vacuum-dominated models......Page 210
B.1 Radiation-dominated regime......Page 213
B.2 Matter-dominated regime......Page 214
B.3 Vacuum-dominated regime......Page 215
C Absorption by galactic hydrogen......Page 217
B......Page 220
D......Page 221
G......Page 222
I......Page 223
N......Page 224
P......Page 225
V......Page 226
Z......Page 227