Inhomogeneous and anisotropic Universe and apparent acceleration
本文介绍了LTB-Bianchi I（平面对称）宇宙模型。研究并求解了爱因斯坦场方程。我们调查的影响，这种模型的宇宙，特别是这些结果是重要的，在理解的效果的组合存在的非均匀性和各向异性的宇宙。在此LTB各向异性宇宙框架下分析了偏离UNION 2星表的观测星等-红移数据，得到了不包含任何暗能量的拟合结果。
2014-12-23 astro-ph.CO gr-qc
Oscillating Universe from inhomogeneous EoS and coupled dark energy
利用暗能量流体的非齐次状态方程证明了振荡宇宙的存在。所描述的哈勃参数呈现出周期性的行为，使得早期和晚期的加速在同一机制下统一。此外，它被认为是暗能量流体之间的耦合，具有均匀和恒定的EoS，和物质，这也给出了一个周期性的宇宙。在所讨论的振荡宇宙中，研究了可能的幻影相位和未来的奇点。给出了同一振荡宇宙的等效标量张量表象。
2009-01-20 astro-ph.CO hep-th
Redshift drift in an inhomogeneous universe: averaging and the backreaction conjecture
给出了统计均匀各向同性尘埃宇宙中平均红移漂移的表达式。该表达式采用与FLRW模型中红移漂移的表达式相同的形式。它是用于一个证明的原理研究的影响，通过结合两个区域模型的表达对红移漂移测量的反作用。研究表明，在低红移处，逆反应可以导致正的红移漂移，例证了在低红移处的正的红移漂移不需要暗能量。此外，该研究表明，没有暗能量成分的模型可以有一个平均红移漂移观测无法区分的标准模型根据目前预期的ELT测量精度。在附录中，球对称的解决方案，爱因斯坦方程与非均匀的暗能量和物质被用来研究偏离平均红移漂移和局部空洞的影响。
2022-01-19 astro-ph.CO
How close can an Inhomogeneous Universe mimic the Concordance Model?
最近，空间非均匀宇宙学模型已被提出作为LCDM模型的替代方案，其目的是在不引入宇宙学常数或暗能量的情况下再现宇宙的后期动力学。本文探讨了利用背景数据或大尺度结构数据区分这类模型与标准LCDM的可能性。说明并强调了为了用大尺度结构来对抗广义相对论的检验，检验哥白尼原理的必要性。
2010-02-11 astro-ph.CO gr-qc
The Evolution of an Inhomogeneous Universe
本文提出了一种新的非均匀无旋尘埃宇宙动力学分析方法。一个完全非微扰的数值计算的时间依赖性的体积在这个框架中导致以下结果。如果宇宙的初始状态是爱因斯坦-德西特与小高斯扰动，那么没有加速，即使不均匀性强烈影响的演变。一个背景曲率为正的宇宙可以表现出加速，但不能与哈勃速率的合理值相结合。因此，只有引入一个正的宇宙学常数，才能得到这两个量的正确值。可能的漏洞，这一结论进行了讨论，特别是，加速作为一种错觉所造成的特殊性光传播在一个不均匀的宇宙仍然是可能的。独立于宇宙学常数问题，目前的形式主义应该为精确宇宙学提供一个重要的工具。
2014-07-22 astro-ph.CO gr-qc
Populating the landscape in an inhomogeneous universe
原始宇宙可能是高度不均匀的。利用3+ 1维数值相对论方法模拟了初始非均匀膨胀宇宙中标量场的演化过程，研究了de Sitter（dS）和AdS真空是如何填充宇宙的.模拟结果表明，最终要么不同区域的场分离成不同的真空，从而形成具有清晰边界的膨胀的dS或AdS泡（泡壁膨胀，而AdS泡内部的时空收缩），要么整个区域都是dS膨胀并伴有少量较小的AdS泡（这些小泡坍缩成黑洞）或不均匀坍缩.
2022-02-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Departures from the FLRW Cosmological Model in an Inhomogeneous Universe: A Numerical Examination
虽然使用数值广义相对论来模拟天体物理现象和致密物体是司空见惯的，但在宇宙学场景中的应用才刚刚开始。在这里，我们研究膨胀的时空使用鲍姆加特夏皮罗柴田中村（BSSN）形式主义的数值相对论在同步规范。这项工作代表了第一个完全相对论性，非线性和不对称的数值宇宙学研究。出现的宇宙表现出平均的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克（FLRW）行为，然而这个宇宙也表现出局部非均匀膨胀，超出了FLRW背景下线性微扰理论的预期。
2016-06-24 astro-ph.CO gr-qc
The Dynamics of Inhomogeneous Dark Energy
本文通过对非均匀精粹暗能量动力学的分析，发现暗能量的梯度能量会振荡并逐渐消失，这表明早期宇宙中存在的标量场的梯度能量并不影响当前宇宙的动力学。此外，随着梯度能的衰减，动能和梯度能之间可能存在相互转化。在相互作用暗能量模型的框架下，我们认为非均匀暗能量可能对宇宙背景的演化产生重要影响，未来对此的研究仍需要完全相对论性的$N$ -体数值模拟。
2017-05-28 astro-ph.CO
Bounce Universe Induced by an Inhomogeneous Dark Fluid Coupled with Dark Matter
我们研究了具有线性非齐次含时暗能量状态方程的宇宙学模型，再加上暗物质，导致了反弹宇宙学。获得了比例因子$a$的指数、幂律或双指数形式的状态方程参数的等效描述。的解决方案的稳定性进行了探讨，通过考虑周围的反弹在早期和晚期的时间宇宙的临界点的小扰动。
2014-04-07 astro-ph.CO gr-qc
Future deceleration due to backreaction in a Universe with multiple inhomogeneous domains
本研究构建多区域非均匀物质分布的时空模型，基于Buchert平均的反作用框架发现宇宙未来可从加速转为减速，并用Union 2.1超新星数据结合马尔可夫链蒙特卡罗方法约束了模型参数。
2023-08-28 astro-ph.CO gr-qc
Average luminosity distance in inhomogeneous universes
利用数值射线追踪方法，研究了非均匀宇宙中的平均距离模与均匀宇宙中的平均距离模的差异。平均是从一个固定的观察者的所有方向，而不是所有可能的观察者（宇宙），因此它更直接适用于我们的观察。与以前的研究不同，平均是精确的，非扰动的，包括所有可能的非线性效应。不均匀的宇宙由包含随机和简单的立方晶格的质量补偿空隙的Sweese-cheese模型表示。地球观测者处于具有爱因斯坦-德西特度规的均匀奶酪中.第一次，平均扩大到包括超新星内部的空隙，假设从任何共动体积的超新星发射的概率是成比例的静止mass在it. Despite众所周知的参数光子通量守恒，平均距离模量校正在低红移是不为零，由于奇特的速度。导出了最大可能平均修正与红移的关系式，并与数值计算结果吻合得很好。在随机和简单的立方空隙晶格中计算的实际平均校正严重阻尼低于预测的最大平均值。这可以追溯到来自观察者的相同红移的不同空洞的正面和背面的校正之间的抵消。在低红移的计算校正允许一个容易地预测的红移，在哈勃图中的平均波动低于所需的精度，并建议一种方法来提取背景哈勃常数从低红移数据，而不需要特殊的速度校正。
2010-02-18 astro-ph.CO
Direct Measurement of the Positive Acceleration of the Universe and Testing Inhomogeneous Models under Gravitational Wave Cosmology
解释宇宙明显加速膨胀的一种可能性是，我们生活在一个球形不均匀宇宙的中心。虽然目前的观测不能完全区分$Λ$ CDM和这些非均匀模型，但直接测量宇宙的加速度可以成为探测它们的有力工具。我们已经证明，如果$Λ$ CDM是正确的模型，DECIGO/BBO将能够检测到正的红移漂移（这是源红移$z$的时间演化）在3- 5年的引力波（GW）观测的中子星双星，这使我们能够排除任何Lemaintre-Tolman-Bondi（LTB）空洞模型与单调增加的密度轮廓。我们甚至能够排除任何LTB模型，除非我们允许在$z\sim 0$处的不切实际的陡峭密度剖面。这个检验可以单独用GW观测来进行，而不需要任何电磁观测的参考，并且比使用莱曼$α$森林的红移漂移测量更强大。
2011-12-28 astro-ph.CO gr-qc
Isotropic turbulence in the dark fluid universe with inhomogeneous equation of state
本文用线性非齐次状态方程研究了暗流体宇宙中的湍流效应。注意力集中在两种物理情况上。首先，我们进行扰动分析，并检查其影响周围的大撕裂。然后，将湍流能量密度作为总暗流体的一部分，研究了系统的稳定性。结果表明，随着湍流的能量密度降低，转化为热量（辐射），稳定性逐渐实现，与大撕裂的避免完全一致。
2015-03-26 astro-ph.CO gr-qc
Reconstructing a large-scale matter-density contrast profile to reconcile Pantheon+ supernovae with DESI DR2 BAO in an inhomogeneous universe
Tohoku University（东北大学）；Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA)（中央研究院天文及天文物理研究所）；Nagoya University（名古屋大学）
研究通过线性关系将CMB观测得到的视界尺度哈勃参数与局部尺度哈勃参数联系起来，利用Pantheon+Ia型超新星和DESI DR2 BAO数据，构建包含八个分层壳体的不均匀宇宙模型，以解释哈勃参数的不一致。
2026-04-07 astro-ph.CO
Evidence for inhomogeneous reionization in the local Universe from metal-poor globular cluster systems
利用ΛCDM范式中星系集合体的一个基本特征，利用所观测到的贫金属球状星团的空间偏置和运动学来约束单个星系周围的局部再电离时期。选择了三个位于不同环境中的星系，进行了约束再电离在局域宇宙中的环境传播的第一次尝试。三个星系的联合约束（z_reion = 10.5^{+1.0}_{-0.9}）与最新的WMAP对简单瞬时再电离模型的z_reion约束非常一致。更重要的是，这里发现的z_reion值的范围与其他观测的z_reion估计的全球范围一致。我们还发现了一个1.7σ的指示，表明在高密度环境中的星系际介质被再电离之前，在低密度环境中完成了再电离。这与某些理论模型相一致，这些模型预测再电离的持续时间在全球范围内延长，中性氢袋在高密度环境中幸存下来，即使在周围区域被再电离之后。更一般地说，这项工作提供了一个有用的限制星系恒星晕的形成历史。
2012-04-11 astro-ph.CO
An inhomogeneous universe with thick shells and without cosmological constant
我们建立了一个精确的非均匀宇宙组成的一个中央平坦的弗里德曼区的小红移$z_1$，厚壳的各向异性物质，双曲弗里德曼度规的规模，其中观察到调暗星系（$z\simeq 1.7$），可以匹配到一个双曲Lemaintre-Tolman-Bondi时空，以最好地拟合WMAP数据在早期的时代。我们构建了一个一般的框架，使我们能够考虑一个非均匀的时钟频率的宇宙。因此，对于均匀时间和均匀哈勃流，中心观测者外推的减速参数总是正值。然而，通过采用非均匀的哈勃流，有可能获得负的中心减速参数，通过某些参数的选择，可以使当前观察到的参数。最后，给出了一种可能的物理机制来证明非均匀时间流。
2010-06-16 astro-ph.CO gr-qc
Relative information entropy of an inhomogeneous universe
在平均的非均匀宇宙模型的背景下，我们提出了一个自然的措施相同的Kullback-Leibler相对信息熵，它表示的局部非均匀密度场从其空间平均在任意紧域的可扩展性。这种测量预计将是一个时间上的增函数，因此在研究引力熵中发挥重要作用。为了验证这一猜想，我们探索的时间演化的措施，使用线性微扰理论的空间平坦FLRW模型和球对称非线性解决方案。我们讨论的一般性和条件的时间增加的性质的措施，也连接到反作用所造成的不均匀性。
2010-11-25 astro-ph.CO gr-qc
Weakly Inhomogeneous models for the Low-Redshift Universe
我们分析了两种不同的算法构建弱非均匀模型的低红移宇宙，为了提供一个工具来测试测地线动力学，在有效的范围内的宇宙加速。我们首先实现所谓的准各向同性的解决方案，在宇宙后期，当一个纯暗能量状态方程的宇宙学完美流体被认为是。我们证明，只有当不均匀性的物理尺度大于微观物理的哈勃尺度时，才存在解，这意味着在现阶段无法观察到不均匀性。然后，我们分析了一个弱变形的各向同性宇宙向球对称模型，被认为是自然的尺度框架的ΛCDM模型。我们发现，不均匀性将出现在前面的上下文中的小扰动的几个百分点的顺序超过背景FRW宇宙。所获得的图像提供了一个有用的方案，以调查的影响的不均匀性频谱（左自由在所获得的解决方案），在低红移值的光子或引力波的传播，并在原则上可以用来解释几个现阶段的宇宙学问题，如哈勃张力。
2020-07-13 astro-ph.CO gr-qc
Probing the Inhomogeneous Universe with Gravitational Wave Cosmology
如果我们假设我们生活在一个球形非均匀宇宙的中心，我们就可以解释宇宙的明显加速膨胀，而无需引入未知的暗能量或修改引力理论。宇宙加速度的直接测量是区分$Λ$ CDM和非均匀模型的有力工具。如果$Λ$ CDM是正确的模型，我们通过对中子星双星引力波的5-10年观测，证明了DECIGO/BBO有足够的能力探测到源的正红移漂移。这使我们能够排除任何具有单调增加的密度分布的Lemaitre-Tolman-Bondi（LTB）空隙模型。此外，通过检测$z\sim 0$的正红移漂移，我们甚至可以排除一般的LTB模型，除非我们允许在$z\sim 0$不切实际的陡峭密度梯度。我们还表明，当我们考虑DECIGO/BBO和第三代爱因斯坦望远镜的联合搜索时，测量精度略有提高。该测试可单独使用GW观测结果进行，而无需参考电磁观测结果。
2012-04-07 astro-ph.CO gr-qc
On the question of measuring spatial curvature in an inhomogeneous universe
时空的曲率，无论是在拓扑意义上，还是在超视界大小的斑块上的平均值，通常都等同于弗里德曼方程中出现的整体曲率项。然而，一般来说，宇宙是不均匀的，引力是一个非线性理论，因此任何曲率扰动都违反了FLRW模型的假设;在恒定时间表面上平均的局部曲率不一定会再现全局对称性的观测效果。此外，常时超曲面的曲率不是一个可观测的量，只能间接推断。在这里，我们研究的曲率模式的行为的非均匀时空的超曲面非微扰在数值相对论设置，以及如何与观察者推断的曲率对应。我们还注意到，在这一点上的意见变得敏感的曲率来源的不均匀性推断的平均性能的影响，发现一般协议与过去的文献。
2021-04-16 astro-ph.CO gr-qc
Effective photon mass and (dark) photon conversion in the inhomogeneous Universe
光子在非均匀宇宙中的宇宙学距离经历了介质诱导有效质量的巨大变化。使用EAGLE套件的流体动力学模拟，我们推断的自由电子分布，从而再电离后的有效光子质量。我们利用这些数据来研究动力学混合光子和暗光子的相互转换，这可能会发生在大量的共振红移，并获得“光学深度”对转换沿随机视线。使用COBE/FIRAS，普朗克，和SPT测量，我们约束暗光子参数空间从CMB光子耗尽到暗光子，导致光谱失真和额外的各向异性的CMB。最后，我们还考虑了亚电子伏暗辐射到普通光子的转换。我们公开了自由电子和暗物质的视线分布。
2020-03-23 astro-ph.CO hep-ph
The Local Value of $H_0$ in an Inhomogeneous Universe
通过估计N体模拟中模拟源的红移-距离关系，研究了局域不均匀性对低红移$H_0$测定的影响。将结果与基于哈勃定律的标准方法得到的结果进行比较。该比较显示了标准方法产生比基于使用光线的方案的方法更低的$H_0$值的明显趋势。然而，两者的差别很小。更确切地说，它发现，整体效果的不均匀性的$H_0$的测定是一个小的增加，在当地的估计约$0.3\%$相比，哈勃定律得到的结果，当基于一个典型的超新星分布在红移范围$0.01 < z < 0.1$。这项研究的总体结论是对先前使用哈勃定律获得的结果的验证：不均匀性对局部$H_0$估计的影响并不显著，不足以使$H_0$的高红移和低红移估计的差异是由于标准宇宙学设置中的小不均匀性。
2016-01-28 astro-ph.CO
Mapping the inhomogeneous Universe with Standard Sirens: Degeneracy between inhomogeneity and modified gravity theories
探测引力波和伴随的电磁波已被认为是未来宇宙学和引力理论的一个探索方向。在本文中，我们提出了考虑到在结构形成的数值模拟中预测的物质分布的不均匀性的源的光度距离的计算。此外，我们表明，不均匀性导致的物质聚集可以模仿某些类的修改后的引力理论，或其他影响，阻尼GW振幅，偏差大于$δν\sim \mathcal{O}(0.1)\ (99\%\ \rm{C.L.})$的额外摩擦项$ν$，从零开始，将是必要的区分它们。对于这些，我们假设模拟GWs源，与已知的红移，基于二进制人口合成模型，红移之间的$z=0$和$z=5$。我们表明，未来的GW探测器，如爱因斯坦望远镜或宇宙探测器，将需要强约束的非均匀性参数和打破之间的简并修改的重力效应和物质各向异性测量$ν$在$5 \%$和$1 \%$水平与$100$和$350$事件分别。
2021-03-03 astro-ph.CO
Flux calculations in an inhomogeneous Universe: weighting a flux-limited galaxy sample
在超高能宇宙射线、甚高能伽马射线或中微子的背景下产生的许多天体物理问题需要计算追踪宇宙中星系分布的源产生的通量。我们讨论了一个简单的加权方案，林登-贝尔在1971年介绍的方法的应用，它允许直接从通量有限的星系目录计算通量天空图，而无需削减体积有限的子样本。使用这个方案，星系分布可以被模拟到大尺度，同时以最大的精度代表附近宇宙的分布。我们认为波动所产生的星系样本的有限性的流量地图。我们将展示如何减少这些波动的加权方案，并讨论如何剩余的波动限制该方法的适用性。
2009-07-01 astro-ph.CO hep-ph
A Case for an Inhomogeneous Einstein-de Sitter Universe
Institute of Physics and Astronomy, ELTE Eötvös Loránd University（ELTE罗兰大学物理与天文学研究所）；HUN-REN–ELTE Extragalactic Astrophysics Research Group（匈牙利研究与创新网络-ELTE河外天体物理学研究组）；Institute of Nuclear Techniques, Budapest University of Technology and Economics（布达佩斯技术与经济大学核技术研究所）；Department of Physics, University of Miami（迈阿密大学物理系）；L2IT, Laboratoire des 2 Infinis - Toulouse, Université de Toulouse, CNRS/IN2P3, UPS（图卢兹双无穷大实验室（L2IT），图卢兹大学，法国国家科学研究中心/欧洲核子研究计划国际合作小组，图卢兹第三大学）
该研究提出一个不依赖暗能量的不均匀爱因斯坦-德西特宇宙模型，通过结构形成解释宇宙加速现象，并解决H0张力问题。
2026-01-28 astro-ph.CO gr-qc
Are dark energy models with variable EoS parameter $w$ compatible with the late inhomogeneous Universe?
我们研究了宇宙的晚期演化，其中暗能量（DE）是由冷暗物质（CDM）顶部的正压流体呈现的。我们还考虑了宇宙的辐射含量。在这里，由演化的后期阶段，我们指的是CDM已经聚集成不均匀分布的离散结构（星系，星系群和星系团）的时代。在这种情况下，力学方法是研究均匀性细胞内部宇宙的适当工具。更确切地说，我们研究的FLRW度量由于CDM的不均匀性以及辐射和DE的波动标量扰动。对于任意状态方程DE，我们得到一个系统的标量扰动的力学方法。首先，在一个常数DE状态方程参数$w$的情况下，我们证明了我们的方法挑出宇宙学常数作为唯一可行的暗能量候选者。然后，我们将我们的方法应用于$w$的三种不同线性参数化形式的状态参数变量方程，例如，Chevallier-Polarski-Linder完美流体模型我们的结论是，所有这些模型是不相容的标量微扰理论在宇宙晚期。
2015-07-23 astro-ph.CO gr-qc
Interaction of inhomogeneous axions with magnetic fields in the early universe
我们研究了在量子色动力学相变之后，当轴子获得质量时，早期宇宙中相互作用的轴子和磁场的系统。轴子和磁场都被认为是空间不均匀的。我们推导出这些场的空间谱的方程，它依赖于共形时间。在有磁场的情况下，我们处理了能量密度和磁螺旋度密度的谱。在平均场近似下，得到了封闭形式的演化方程。我们选取了与实际的原初磁场和轴子相对应的系统参数和初始条件。该系统的光谱方程数值求解。我们比较了非均匀和均匀轴子的情况。在这些情况下，磁场的演化仅在小的时间间隔内不同。通常，磁场主要由磁扩散驱动。我们发现均匀轴子的初始波函数放大后会产生磁场不稳定性。如果我们考虑到轴子的不均匀性，这种不稳定性就被抑制了。
2022-04-08 astro-ph.CO hep-ph
Beginning inflation in an inhomogeneous universe
利用3+1维中与标量暴胀子场耦合的全爱因斯坦场方程的数值解，我们研究了初始膨胀、高度不均匀且由梯度能量主导的宇宙向暴胀周期过渡的条件.如果初始标量场变化包含在暴胀子势的足够平坦的区域内，并且宇宙在空间上平均是平坦的或开放的，那么暴胀将在梯度和动能因膨胀而稀释后发生。即使当不均匀性的尺度与初始哈勃长度相当时，情况也是如此，过密区域坍缩并形成黑洞，因为欠密区域继续膨胀，最终开始膨胀。这表明暴胀可以从高度不均匀的初始条件中产生，并解决视界和平坦性问题，至少只要标量场的变化不包括超过暴胀平台的值。
2016-08-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmology or Catastrophe? A non-minimally coupled scalar in an inhomogeneous universe
一个非最小耦合的标量场原则上可以有一个负的有效普朗克质量平方，它取决于标量场。令人惊讶的是，具有非最小耦合标量场的各向同性和均匀宇宙学宇宙是完全光滑的，因为滚动的标量场导致有效普朗克质量改变符号并通过零。然而，我们发现，任何微小的偏离均匀发散的有效普朗克质量消失，宇宙学的灾难性后果。发散的物理起源是由于非最小耦合标量场的非零标量各向异性应力的存在。因此，当有效普朗克质量消失时，均匀和各向同性的宇宙学似乎令人惊讶地合理，不均匀性讲述了一个不同的故事。
2013-10-21 astro-ph.CO hep-th
Temperature fluctuations in an inhomogeneous diffusive fluid
讨论了均匀膨胀宇宙中无质量粒子的均匀Juttner平衡附近相对论扩散方程的度规扰动。度规微扰描述了非均匀宇宙中的物质分布和引力波背景。我们表明，最低阶微扰可以被视为温度的变化。我们推导出一个公式表示的扩散和张量功率谱的温度波动。我们讨论了在扩散存在下涨落的多极展开。
2015-02-25 astro-ph.CO gr-qc
Inhomogeneous cosmology and backreaction: Current status and future prospects
天文观测揭示了宇宙中的等级结构，从星系，星系群，星系团和超星系团，到细丝和空洞。在最大尺度上，似乎可以观察到某种统计同质性。因此，现代宇宙学模型是基于爱因斯坦方程的空间均匀和各向同性的解，宇宙的演化近似于弗里德曼方程。与标准的均匀宇宙学平行，非均匀宇宙学和逆反应领域正在发展。该领域研究通过非线性效应产生的小尺度不均匀性是否可以在最大尺度上反作用并改变宇宙的性质，从而导致非弗里德曼演化。本文介绍了非均匀宇宙学和逆反应的研究现状。并根据对50位非均匀宇宙学领域学者的调查，讨论了非均匀宇宙学领域的未来前景。
2017-05-22 astro-ph.CO gr-qc
Cardy-Verlinde formula in FRW Universe with inhomogeneous generalized fluid and dynamical entropy bounds near the future singularity
我们推导出一个Cardy-Verlinde公式，该公式将封闭的FRW宇宙的熵与其能量和Casimir能量联系起来，用于多组分耦合流体。广义流体服从非齐次状态方程。一个粘性的暗流体，我们也包括修改后的重力使用其流体表示。它演示了如何这样的表达式减少到标准的Cardy-Verlinde公式对应的二维CFT熵只有在某些特殊情况下。得到了具有暗分量的封闭FRW宇宙的动力学熵界。的普遍性的动力学熵约束附近的未来奇点（所有四种类型），以及附近的大爆炸奇点，进行了研究。结果表明，除了II型和IV型奇点的某些特殊情况外，即使考虑量子效应，在奇点附近动力学熵界也是不成立的.动力学熵界似乎对规则宇宙（包括渐近德西特宇宙）是普适的。
2010-08-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Modeling Dark Photon Oscillations in Our Inhomogeneous Universe
暗光子可以与标准模型光子在动力学上混合，从而产生可观测的宇宙学特征。当暗光子质量与原始等离子体频率相匹配时，混合会共振增强，这敏感地取决于电子的基本空间分布。至关重要的是，这种分布的不均匀性会对谐振转换的性质产生重大影响。我们开发和描述，第一次，一个一般的分析形式主义来处理共振振荡的存在下的不均匀性。我们的形式主义遵循从随机场的水平交叉的理论，只需要一个点的概率分布函数（PDF）的基础电子数密度波动的知识。我们验证了我们的形式主义，使用模拟和说明的光子到暗光子转换概率的几个不同的选择的PDF用于表征低红移宇宙。
2020-04-26 astro-ph.CO hep-ph
Off-center observers versus supernovae in inhomogeneous pressure universes
精确的光度距离和视星等公式应用于Union 2 557超新星样本，以限制可能的位置以外的对称中心的球对称非均匀压力Stephani宇宙，这是补充非均匀密度Lemaintre-Tolman-Bondi（LTB）空洞模型。两个具体的模型进行了研究。第一个允许正压状态方程在对称中心，没有指定的比例因子函数（模式IIA），第二个没有正压状态方程在中心，但有一个明确的灰尘样的比例因子演变（模式IIB）。结果表明，即使在$3σ$ CL，偏离中心的观察者不能进一步远离约4.4 Gpc的对称中心，这是可比的，在LTB模型与最有可能的值的距离约为341 Mpc的模型IIA和68 Mpc的模型IIB的中心的空洞的大小。在$3σ$ CL处，对于IIB模型，偏离中心的观测者离中心的距离不能超过577 Mpc。经评估，表征不均匀性的最佳拟合参数为：$Ω_{inh} = 0.77$（无量纲-模型IIA）和$α= 7.31 \cdot 10^{-9}$ $(s/km)^{2/3} Mpc^{-4/3}$（模型IIB）。
2014-07-23 astro-ph.CO gr-qc
Dark Photon Oscillations in Our Inhomogeneous Universe
暗光子可以与普通光子在动力学上混合，引起振荡，并在宇宙学上留下可观察到的印记。如果暗光子的质量等于普通光子等离子体的质量，它跟踪的自由电子数密度的振荡共振增强。以前的研究假设一个均匀的宇宙，在这封信中，我们首次介绍了一种分析形式主义的光子等离子体质量的不均匀性存在下的共振振荡治疗。我们应用我们的形式主义，以确定从宇宙微波背景光子振荡成暗光子，并从加热的原始等离子体由于暗光子暗物质转换成低能光子的约束。包括非均匀性的影响表明，以前的齐次约束是不保守的，同时扩展到一个巨大的新的参数空间，目前的实验限制。
2020-12-09 astro-ph.CO hep-ph
Chaplygin gas and effective description of inhomogeneous universe models in general relativity
在经典广义相对论的空间平均非均匀宇宙学框架下，有效爱因斯坦方程以尺度依赖的方式控制着平均标量变量的动力学。一个特定的宇宙学可以用宇宙状态方程来表征，封闭了有效方程的层次。在这种背景下，Chaubergin气体提供了一个自然的候选者，代表着对暗能量和暗物质的统一描述。本文假设物质和几何的非均匀性服从Chaubergin状态方程。最极端的解释是假设暗能量和暗物质都不作为额外的来源，而是都是空间几何性质的表现。这个特征是一个重要的概念区别，与弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克宇宙充满尘埃和另一个基本场的标准方法相比，其特征在于Chaubergin状态方程。最后，我们讨论了由此产生的有效的宇宙学参数的情况下，以建立一个框架，未来的对抗与观察的后果，我们注意到，标准Chaubergin气体可能不会被排除在外。
2010-08-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Relativistic gravity in the inhomogeneous Universe
本论文探讨非均匀宇宙中的相对论引力，扩展参数化后牛顿宇宙学形式体系构建理论无关的引力测试方程，并研究宇宙非均匀性与各向异性对宇宙微波背景约束、光传播及哈勃图预测的影响。
2024-07-25 astro-ph.CO gr-qc
The background Friedmannian Hubble constant in relativistic inhomogeneous cosmology and the age of the Universe
在相对论性非均匀宇宙学中，结构的形成与平均宇宙膨胀相耦合。一种保守的建模方法是假设早期的爱因斯坦-德西特模型（EdS），并将其作为一个“背景模型”在宇宙学时间中向前推断，从而可以测量今天宇宙的平均属性。这就需要采用早期标准化的背景哈勃常数$H_1^{bg}$。在这里，我们表明，$Λ$ CDM模型可以作为一个观测代理估计$H_1^{bg}$，而不是任意选择它。我们假设（一）早期的EdS模型;（二）零暗能量参数;（三）双域标量平均-划分的空间部分到过密和欠密区域;和（四）virialisation（稳定聚类）的塌陷区域。我们发现$H_1^{bg}= 37.7 \pm 0.4$ km/s/Mpc（随机误差）的基础上普朗克$Λ$ CDM观测代理。此外，由于标量平均膨胀率预计将超过（外推）背景膨胀率，因此宇宙的预期年龄应该远小于$2/(3 H_1^{bg}) = 17.3$ Gyr。银河隆起微透镜低质量恒星的最大恒星年龄（最有可能：14.7 Gyr; 68%置信度：14.0- 15.0 Gyr）表明，其年龄比（无反反应）$Λ$ CDM估计的年龄大1 Gyr。
2016-11-28 astro-ph.CO gr-qc
Void and Density Walls Inhomogeneous Cosmic Web Cosmology
本文提出纳入宇宙空洞与密度壁非均匀结构的宇宙学模型，通过修改弗里德曼方程描述宇宙网对膨胀和扰动增长的影响，并以此解决哈勃张力和σ8张力。
2025-03-10 astro-ph.CO gr-qc
Inhomogeneous universe from group field theory condensate
量子宇宙学的一个基本挑战是从普朗克尺度的物理学解释我们宏观宇宙的出现。在量子引力的群场论（GFT）方法中，这样一个宏观宇宙是由基本离散自由度的“凝聚”形成的结果。已经表明，这种GFT凝聚体的有效动力学遵循经典的弗里德曼动力学在后期，同时避免了类似于圈量子宇宙学（LQC）的反弹的经典奇点。它还显示了如何在GFT凝聚体的量子涨落提供了一个初始的功率谱的体积波动周围的确切的均匀性。在这里，我们将GFT中的量子涨落结果与弯曲时空中量子场论中宇宙学扰动的通常形式联系起来。我们考虑一个充满无质量标量场的弹跳宇宙，其中扰动是由收缩相的真空涨落产生的。通过在LQC内工作来提供反弹时的匹配条件。然后，我们比较的结果与GFT凝聚的量子引力方案与无质量标量物质。在这里，GFT凝聚描述的初始量子相位通过量子涨落产生初始标量扰动。我们在这两种方法的预测中表现出普遍的一致性，这表明GFT凝聚可以提供一个物理机制，从完全量子引力中出现一个稍微不均匀的宇宙。
2019-01-31 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The value of H_0 in the inhomogeneous Universe
哈勃膨胀率的局部测量受到星系团或空洞等结构的影响。在这里，我们提出了一个完全相对论处理这种效果，研究如何集群修改的平均距离（模）红移的关系和它的分散在一个标准的$Λ$ CDM宇宙。局部膨胀率的最佳估计来自于小红移（0.01<z<0.1）的超新星观测。将这些局部测量值与来自宇宙微波背景各向异性的数据的全局拟合进行比较是有趣的。特别是，我们认为，宇宙方差（即本地结构的影响）是相同的数量级，目前的观测误差，必须考虑到在当地的哈勃膨胀率的测量。
2014-05-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Cosmic Microwave Background in an Inhomogeneous Universe - why void models of dark energy are only weakly constrained by the CMB
Ia型超新星的变暗可能是哈勃尺度的物质不均匀性和空间曲率的结果，而不是暗能量成分存在的信号。这类模型的一个关键挑战是拟合宇宙微波背景（CMB）的详细光谱。我们提出了一个详细的讨论，在一个不均匀的宇宙中的小尺度CMB，专注于球对称的“空”模型。我们允许辐射的动力学效应，同时分析的问题，与其他工作，无意中微调其空间分布。这是一个令人惊讶的重要效应，我们得出了截然不同的结论。在宇宙微波背景辐射距离上开放的模型适合于宇宙微波背景辐射的功率谱，而不需要微调;这些模型也适合于超新星和当地的哈勃速率数据，这有利于高膨胀率。渐近平坦模型可能适合CMB，但需要一些额外的假设。我们认为，在这些模型中的辐射的充分治疗是必要的，如果我们要了解正确的约束，从CMB，以及其他观测依赖于它，如光谱畸变的黑体光谱，运动学Sunyaev-Zeldovich效应或重子声学振荡。
2011-02-21 astro-ph.CO gr-qc
Intermediate homogenization of the Universe and the problem of gravitational entropy
本文研究非均匀宇宙模型的中间均匀化问题。它表明，球对称模型，不管状态方程，可以经历中间均匀化，即一个模型可以接近均匀和各向同性的状态（作为鞍点）从一个相对广泛的初始非均匀条件。同质化不是永久的-只是暂时的。最终，模型朝着未来的非均匀状态发展。我们还研究了引力熵的问题。所有我们检查过的熵的定义都给出了在均匀化过程中引力熵的减小。因此，我们要么接受引力熵可以减少，要么尝试用其他方式来定义它，而不仅仅是通过密度梯度，因为密度梯度在均匀化过程中会减少。
2013-09-23 astro-ph.CO gr-qc
Inhomogeneous cosmology in an anisotropic Universe
随着精确宇宙学时代的到来，即将到来的调查预计将进一步提高我们观测的精度，使其低于百分比水平，确保我们的理论宇宙学模型的准确性至关重要。目前我们的观测和标准宇宙学模型的预测之间的紧张关系引发了人们对扩展模型以包括新物理的好奇心。尽管如此，一些建议包括简单地解释我们宇宙的某些方面，这些方面在标准模型中被忽略了。一个例子承认了这样一个事实，即我们的宇宙在小尺度上包含着显著的密度对比;以星系、星系团、细丝和空洞的形式存在。这种小尺度的结构在标准模型中被平滑化了，通过假设物质分布的大尺度均匀性，由于爱因斯坦方程的非线性，这可能会产生可测量的影响。这种小尺度结构对大尺度动力学的反作用被认为可以解释宇宙的加速膨胀率。目前的标准宇宙学模拟通过假设纯牛顿动力学而忽略了广义相对论的影响。在这篇论文中，我们采取了第一步量化的小尺度结构的反作用，通过执行宇宙学模拟，直接解决爱因斯坦的方程。像这样的模拟将使我们能够量化对我们的观测的潜在重要影响，随着这些观测的精度在未来的提高，这些影响可能变得可测量。
2019-10-29 astro-ph.CO gr-qc
Cosmic Acceleration from Causal Backreaction in a Smoothly Inhomogeneous Universe
提出了一种唯象形式，即宇宙的视加速度是由大尺度结构的形成产生的，从而消除了协调模型中宇宙学常数的符合和大小微调问题，以及动力学暗能量的潜在不稳定性问题.观察到的加速结果从无数的局部扰动的综合效果，由于个别维里化的系统，重叠在一起，在一个平滑的非均匀调整的FRW度量，在一个过程中，由因果流的不均匀性信息向外从每个聚集的系统。我们讨论了几个参数，从文献中声称放置急剧限制的强度后，backreaction相关的影响，并显示为什么这样的论点是不适用于物理现实的宇宙学分析。一个简单的参数化模型的选择，其中包括几个能够拟合的光度距离数据从Ia型超新星基本上以及最适合的平面$Λ$ CDM模型，而不诉诸于暗能量，任何修改重力，或当地的空白。同时，这些模型可以重现测量的宇宙学参数，如宇宙的年龄，空间平坦度所需的物质密度，现今的减速参数，以及宇宙微波背景的角度尺度，以合理接近其和谐值。最后，我们考虑潜在的观测签名，区分这种宇宙学形式主义从$Λ$ CDM或暗能量，以及可能的长期命运，这样一个宇宙的影响范围不断扩大，其日益叠加的扰动。
2012-06-12 astro-ph.CO gr-qc
Ricci focusing, shearing, and the expansion rate in an almost homogeneous Universe
宇宙是不均匀的，但它似乎是令人难以置信的良好特征的均匀相对论模型。当前的挑战之一是准确地描述这种模型的属性。在本文中，我们将探讨如何不均匀性可能会影响宇宙的整体光学性质，量化他们如何可以偏置的红移距离关系，在一些玩具模型，模仿真实的宇宙。我们探索的模型在大尺度上是统计上均匀的。我们发现，不均匀性的影响是百分之几的顺序，这可能是非常重要的宇宙学参数的精确估计。我们讨论了什么教训可以帮助我们解决一个更现实的不均匀的宇宙。
2012-05-03 astro-ph.CO gr-qc
Effective inhomogeneous inflation: curvature inhomogeneities of the Einstein vacuum
我们考虑空间平均的非均匀宇宙模型，并认为，已经在没有源，一个有效的标量场产生通过叶理和空间平均的非均匀几何曲率不变量的爱因斯坦真空。这个标量场（“形态子”）就像一个暴胀子，如果我们规定一个某种一般形式的势。我们表明，对于任何初始负的平均空间曲率，变形子被驱动通过一个膨胀阶段，并导致-平均-一个空间平坦，均匀和各向同性的宇宙模型，提供预热的初始条件，并通过相同的机制，一个可能的自然自我退出。
2011-06-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Initial Conditions of Inhomogeneous Universe and the Cosmological Constant Problem
从作用量原理推导出物质流体的爱因斯坦场方程（EFE）并不简单，因为必须加入质量守恒作为额外的约束，使静止坐标系的质量密度随度规变化而变化。这可以通过将约束$δ(\sqrt{-g}) = 0$引入度量变化$δg^{μν}$来避免，然后宇宙学常数$Λ$作为积分常数出现。这是对宇宙诞生时EFE对初始条件的四个限制之一的去除，这可能意味着EFE对初始条件的限制是不必要的。然后，我采用了一个原则，即引力理论应该能够解决时间演化从任意的非均匀初始条件的时空和物质。通过在$δg^{μν}$上设置四个辅助约束，提取出六个重力自由度，得到了满足这一原理的引力场方程。实现这一点的代价是损失了广义协方差，但如果这些方程在特殊的坐标系中成立，那么它们就构成了一个相容的理论，而这些坐标系可以相对于宇宙诞生时的初始类空超曲面唯一地指定。该理论预言，在暴胀产生的宇宙均匀斑块中，引力由具有非零$Λ$的EFE描述，但$Λ$在不同斑块中不断变化。然后用人择论证解决了宇宙学常数的小性和符合性问题。这只是非齐次初始条件的结果，不需要在不同的补丁的基本物理定律的任何变化。
2016-06-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Fully nonlinear gravitational instabilities for expanding spherical symmetric Newtonian universes with inhomogeneous density and pressure
本文对具有非均匀密度和压力的膨胀牛顿宇宙的Euler-Poisson系统进行了全非线性引力不稳定性分析，确定了密度对比的指数或有限时间增长爆破，为具有有效压力的非线性Jeans不稳定性提供了首个严格且稳健的结果。
2023-05-18 astro-ph.CO gr-qc math-ph
Analyzing the 21-cm signal brightness temperature in the Universe with inhomogeneities
本文研究不均匀物质分布宇宙中的21-cm信号，采用Buchert平均程序评估模型参数对亮温的影响，发现不均匀性可导致亮温相对$Λ$CDM预测显著下降。
2024-08-13 astro-ph.CO gr-qc
Primordial black-hole formation and heavy r-process element synthesis from the cosmological QCD transition. Two aspects of an inhomogeneous early Universe
TU Dresden（德累斯顿工业大学）；Deutsches Zentrum für Astrophysik (DZA)（德国天体物理中心）；DESY（德国电子同步辐射研究所）；Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR)（德累斯顿-罗斯多夫亥姆霍兹中心）；Center for Advanced Systems Understanding (CASUS)（先进系统理解中心）；University of Wrocław（弗罗茨瓦夫大学）；University of Rostock（罗斯托克大学）
研究探讨了原始黑洞在宇宙黑暗时代和暗物质候选中的作用，以及QCD相变对原始黑洞形成和重r过程元素合成的影响。
2025-07-08 astro-ph.CO hep-ph nucl-th
Fully nonlinear gravitational instabilities for expanding Newtonian universes with inhomogeneous pressure and entropy: Beyond the Tolman's solution
本文构造了一族Euler-Poisson系统特解，用于严格分析膨胀牛顿宇宙中具有非均匀压强和熵的物质的非线性引力不稳定性，发现密度对比度增长率约为exp(t^(2/3))，远快于经典线性Jeans不稳定性的t^(2/3)，为完全非线性分析提供了参考解。
2023-06-27 astro-ph.CO gr-qc math-ph
Inhomogeneous Anisotropic Cosmology
在均匀和各向同性的弗里德曼-罗伯逊-沃克宇宙学中，宇宙的拓扑结构决定了它的最终命运。如果弱能量条件得到满足，开放和平坦的宇宙必须永远膨胀，而封闭的宇宙学可能会陷入大挤压。类似的陈述适用于均匀但各向异性（Bianchi）的宇宙。在这里，我们证明了$arbitrarily$非均匀和各向异性的宇宙学与“平坦”（包括环形）和“开放”（包括紧凑的双曲）的空间拓扑结构，最初扩大必须继续永远扩大至少在某些地区的速度从下面有界的一个正数，尽管存在任意大的密度波动和/或形成的黑洞。因为三维流形拓扑的集合是可数的，一个单一的整数决定了宇宙的最终命运，并且，在特定的意义上，大多数三维流形是“平坦的”或“开放的”。我们的结果对通货膨胀有重要的影响：如果存在正的宇宙学常数（或合适的暴胀势）和暴胀子的初始条件，具有“平坦”或“开放”拓扑的宇宙必须在某些区域永远膨胀，至少与德西特空间一样快，因此最终很可能开始暴胀膨胀，而不管暴胀能量的规模，或者初始不均匀性和引力波的频谱和振幅。我们的结果也是有意义的数值广义相对论，它往往利用周期性（环形）的边界条件。
2016-12-10 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
