Cosmology in scalar-vector-tensor theories
我们在$U(1)$规范对称性破缺的标量-矢量-张量理论中研究Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker背景下的宇宙学。奇偶不变的相互作用产生的标量矢量张量理论与二阶运动方程，我们推导出的情况下，鬼和拉普拉斯不稳定性与张量，矢量，标量扰动的线性顺序。这个一般性的结果适用于计算的原始张量的功率谱在膨胀过程中，以及重力的速度有关的暗能量。我们还构造了一个具体的暴胀模型，其中除了标量场$ϕ$外，时间矢量分量$A_0$也通过它们的动力学混合对宇宙加速动力学有贡献.在这个模型中，我们证明了在暴胀和随后的再加热过程中，扰动的所有稳定性条件都可以一致地满足。
2018-07-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Extra polarization states of cosmological gravitational waves in alternative theories of gravity
在宇宙学扰动理论中，宇宙引力波通常与度规微扰中的无迹部分联系在一起。这些模式正是广义相对论中常见的极化“+”和“x”。然而，在大多数引力理论中，引力波可以呈现出比这两种偏振态更多的偏振态。在这种情况下，纽曼-彭罗斯形式主义是特别适合于评估非零GW模式的数量。在目前的工作中，我们打算考虑这些额外的偏振态的宇宙引力波在替代理论的引力。作为应用，我们推导出两个具体的理论，即，一般标量张量理论，提出了四个偏振态和大规模的双度规理论，这是在最一般的情况下，与6个偏振态的GWs的动力学方程。这里所提供的数学工具是相当通用的，因此它可以用来研究所有度规引力理论中的宇宙学扰动。
2010-04-30 astro-ph.CO gr-qc
Conditions for the cosmological viability of the most general scalar-tensor theories and their applications to extended Galileon dark energy models
在Horndeski的最一般的标量张量理论与二阶场方程，我们推导出的条件，以避免鬼和拉普拉斯不稳定性与标量，张量和矢量扰动的存在下，两个完美的流体平坦的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）背景。我们的一般性结果对于构造理论上一致的暗能量模型是有用的。我们将我们的公式扩展Galileon模型中的状态方程小于-1的跟踪器的解决方案。我们澄清了允许的参数空间中的鬼和拉普拉斯不稳定性是缺席的，我们在数值上证实，这样的模型确实是宇宙学上可行的。
2011-10-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Exact cosmological black hole solutions in Scalar Tensor Vector Gravity
我们找到了一个标量-张量-矢量引力场方程的精确解，它代表了一个嵌入在膨胀宇宙中的黑洞。这是在理论中发现的第一个解决方案。我们分析了该度规的视视界性质和本质奇点，并与广义相对论的McVittie时空进行了比较。根据所采用的宇宙学模型和理论的自由参数$α$的值，该解描述了宇宙学黑洞、膨胀宇宙中的不均匀性或裸奇点。我们使用后者的结果设置进一步的限制的自由参数的理论。
2019-05-20 astro-ph.CO gr-qc
New Weyl-invariant vector-tensor theory for the cosmological constant
我们引入了一个新的Weyl-不变量和广义协变的高阶导数向量张量理论。这个理论可以通过将仿形构造推广到共形权为4的向量场而得到。我们证明，在规范不变变量，这种新的理论减少到单模重力的Henneaux-Teitelboim描述。因此，与标准的广义相对论相比，我们的新高阶导数矢量张量理论只有一个新的整体自由度--宇宙学常数。最后，我们讨论这个矢量张量理论的潜在扩展。
2018-11-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Equations of motion in scalar-tensor theories of gravity: A covariant multipolar approach
本文讨论了一大类标量-张量引力理论的扩展试验体的动力学。一个协变多极Mathisson-Papapetrou-Dixon类型的方法是用来推导运动方程的系统的方式为约旦和爱因斯坦制定这些理论。所获得的结果提供了框架，实验测试标量张量理论通过扩展的测试机构。
2014-11-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Effective Field Theory of Vector-Tensor Theories
我们研究了一个系统的制定矢量张量理论的基础上的有效场论（EFT）的方法。我们的EFT的输入是，时空对称性是自发破缺的存在，根据宇宙学原理的首选类时方向。在澄清了对称性破缺模式与暴胀/暗能量的传统EFT的区别后，我们发现了围绕宇宙学背景的矢量张量理论的EFT描述。这种方法不仅是矢量张量理论的统一描述，而且突出了标量张量理论和矢量张量理论之间的普遍差异。具有不同对称性破缺模式的理论通过唯象函数和EFT系数之间的一致性关系来区分。我们在EFT框架下研究了线性宇宙学扰动，并讨论了在暗能量背景下矢量张量理论的特征性质。特别是，我们计算的有效引力耦合和滑移参数的物质密度对比的EFT系数。
2022-01-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A general theory of linear cosmological perturbations: bimetric theories
本文应用文[1]中的方法构造了双度量引力理论中线性宇宙学扰动的最一般的参数化作用量。具体来说，我们考虑扰动周围的均匀和各向同性的背景，并确定完整的形式下的动作不变量的仿射变换，以及自由参数的数量表征这类宇宙学理论。我们详细讨论了没有导数相互作用的情况，并将我们的结果与大质量双引力中的结果进行了比较。
2017-01-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A general theory of linear cosmological perturbations: scalar-tensor and vector-tensor theories
我们提出了一种方法参数化线性宇宙学扰动的引力理论，均匀和各向同性的背景。该方法是足够的一般性和系统性，它可以适用于任何自由度（DoF）和任意规范对称性的理论。在本文中，我们专注于标量张量和矢量张量理论，在线性坐标变换下不变。在标量-张量理论的情况下，我们使用我们的框架来恢复线性化Horndeski和“Beyond Horndeski”理论的简单参数化，并找到更高的导数修正。在矢量张量理论的情况下，我们首先构造最一般的二次作用的扰动，导致二阶运动方程，传播两个标量自由度。然后，我们专门研究矢量场是类时的情况（类似于爱因斯坦-以太引力），其中理论只传播一个标量自由度。其结果是，我们确定了完整的形式的二次行动的扰动，和自由参数的数量，需要定义，宇宙学的特点，这两大类理论。
2016-07-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Degenerate Higher-Order Scalar-Tensor (DHOST) theories
这篇文章回顾了标量张量理论的拉格朗日包含二阶导数的标量场，但仍然只传播一个标量模式（除了通常的两个张量模式），因此没有困扰的奥斯特罗德拉茨基不稳定性。这些理论，其中包括所谓的Horndeski和超越Horndeski理论，最近已完全分类到立方阶的二阶导数。在介绍了这些理论之后，我提出了一些现象学方面的问题。在宇宙学中，这些理论可以被包含在对暗能量和修正引力的统一有效描述中。最后讨论了几种具体模型下的中子星解。
2018-03-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological parameter constraints for Horndeski scalar-tensor gravity
我们提出了新的宇宙学参数约束一般Horndeski标量张量理论，使用CMB，红移空间畸变，物质功率谱和BAO测量从普朗克，SDSS/BOSS和6dF调查。我们专注于宇宙引力波传播的光速，$c_{\rm GW} = c$的理论，实现和讨论了几个以前未考虑的方面，在这种理论的约束推导，定性地影响所产生的约束。为了确保我们的结论是稳健的，我们比较了Horndeski标量张量理论中自由函数的三种不同参数化的结果，确定了约束的几个参数化独立特征。我们还考虑模型，其中$c_{\rm GW} \neq c$在宇宙学设置（仍然允许后GW 170817的频率依赖性$c_{\rm GW}$），并显示这如何影响宇宙学参数的约束。
2018-11-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Generalized disformal Horndeski theories: cosmological perturbations and consistent matter coupling
可逆非形式变换是研究无鬼标量张量理论的有用工具。通过对Horndeski理论的可逆非形式变换进行高阶导数推广，我们构造了一类新的无重影标量张量理论，我们称之为广义非形式Horndeski理论.具体来说，这些理论超越了二次/三次DHOST类。我们探讨宇宙学扰动，以确定一个子类，其中引力波以光速传播，并澄清张量和标量扰动的鬼/梯度不稳定性的情况下的条件。我们还调查的条件下，一个物质场可以始终耦合到这些理论，而不引入不必要的额外的自由度。
2023-01-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Disformal invariance of second order scalar-tensor theories
Horndeski作用量是最一般的一个，它涉及一个度规和一个标量场，导致四维中的二阶场方程。作为著名的标量-张量理论的自然延伸，它的结构和性质值得沿着在后者背景下积累的经验来分析。在这里，我们认为，非正式的变换，Horndeski理论，一个类似的作用，共形变换的标量张量理论一拉布朗-迪克。
2014-05-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Alleviating $H_0$ tension in scalar-tensor and bi-scalar-tensor theories
该研究探讨标量-张量和双标量-张量修正引力理论，通过平移对称摩擦项或幻影暗能量机制缓解 $H_0$ 张力，为宇宙学难题提供解决方案。
2023-08-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Bound from the Neutron Star Merger GW170817 in scalar-tensor and $F(R)$ gravity theories
我们考虑标量张量理论和$F(R)$引力理论中宇宙引力波的演化作为修正引力的典型模型。虽然传播速度没有从光速改变，但当我们将这些修改的引力理论中的传播与$Λ$ CDM模型中的传播进行比较时，传播相位发生了变化。相位变化可能在未来的观测中被发现。
2018-01-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Exact Scalar-Tensor Cosmological Solutions via Noether Symmetry
本文研究了广义标量张量Brans-Dicke型宇宙学模型的Noether对称性，在该模型中我们分别考虑了标量场与Ricci标量和标量场与动能的显式耦合.我们还把标量场的自相互作用势包含在引力作用量中。从引力宇宙学拉氏量对给定矢量场的李导数为零的条件出发，得到了描述空间平坦的充满标量场的Friedman-Robertson-Walker宇宙时间演化的三个宇宙学解.详细研究的解决方案的宇宙学性质，它表明，它们可以描述各种各样的宇宙学演化，包括模型，经历了从减速到加速阶段的平稳过渡。
2015-12-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
An issue with the classification of the scalar-tensor theories of gravity
在参考书目中，关于引力理论的分类，出现了一些混乱，包括标量-张量理论和广义相对论，其中的标量场与物质的耦合是最小的还是非最小的。高阶导数的Horndeski和超越Horndeski的理论乍一看并不像标量张量理论，但这只会增加混乱。更复杂的是，讨论不同的共形框架的物理等价性，其中一个给定的标量-张量理论可以制定，使得更难实现正确的分类。在本文中，我们提出了一个明确的标识标量张量理论的具体标准，并讨论其影响的共形变换问题。目前的讨论进行不仅教学，而且科学的兴趣，因为一个不正确的分类作为标量张量理论的引力可能会导致概念问题，从而误解其物理含义。
2020-03-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Exact Scalar-Tensor Cosmological Models
标量-张量引力理论是标准广义相对论的重要扩展，它可以解释宇宙最初的暴胀演化，以及后来的加速膨胀。本文研究标量-张量引力理论的宇宙学解，其中标量场$ϕ$通过任意函数（$F(ϕ$）与几何耦合。标量场的动能以及它的自相互作用势$V(ϕ)$也包含在引力作用量中。在标量-张量引力框架下，利用标准的数学方法、李群方法和Noether对称性技巧，我们得到了描述平坦Friedman-Robertson-Walker宇宙时间演化的引力场方程的几个精确解.所得到的解可以描述宇宙膨胀过程中的加速和减速阶段。
2016-12-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Extended Scalar-Tensor Theories of Gravity
我们研究新的一致的标量张量引力理论最近推出的Langlois和Noui与潜在的有趣的宇宙学应用。我们推导出一个主要的约束，防止传播的一个额外的危险模式与高阶运动方程的存在条件。然后，我们分类最一般的，一致的标量张量理论，在标量场的二阶导数最多是二次的。此外，我们调查这些理论和（超越）Horndeski通过共形和非形式变换之间的可能联系。最后，我们指出，这些理论可以与新的运营商在有效场论的暗能量，这可能会打开新的可能性，测试暗能量模型在未来的调查。
2016-04-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Self-accelerating universe in scalar-tensor theories after GW170817
最近同时探测到引力波和中子星合并产生的伽马射线暴，这就要求引力速度等于光速，从而大大缩小了可行的标量张量理论的空间。幸存下来的理论属于退化高阶标量张量理论。我们研究这些理论是否适合作为暗能量的候选者。我们发现，在物质主导的宇宙中的标度解，导致德西特解决方案在后期没有宇宙学常数，实现自加速。我们评估了自加速解周围的准静态扰动，并表明来自天体物理对象和引力波的严格约束可以得到满足，留下有趣的可能性来测试这些理论的宇宙学观测。
2018-04-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological bounces and Lorentzian wormholes in Galileon theories with an extra scalar field
我们研究是否有可能设计一个“经典的”空间平坦的弹跳宇宙学或静态的，球对称的渐近平坦的洛伦兹虫洞在立方伽利略理论与一个额外的标量场相互作用。我们发现，弹跳模型总是受到梯度不稳定性的困扰，而虫洞背景中总是有鬼。
2017-01-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Conformal-Frame (In)dependence of Cosmological Observations in Scalar-Tensor Theory
给出了标量-张量引力中Jordan框架和Einstein框架中变量的对应关系，并考虑了宇宙学观测量的框架依赖性。特别是，我们表明，宇宙学观测值/关系（红移，光度距离，温度各向异性）是框架无关的。我们还研究了曲率微扰的标架依赖性，发现当微扰是绝热的且物质与Brans-Dicke标量之间的熵微扰为零时，曲率微扰是共形不变的。本文还讨论了两种框架中曲率摄动的各种定义之间的关系，阐明了等价的条件。
2013-10-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Degenerate higher order scalar-tensor theories beyond Horndeski up to cubic order
我们提出了所有的标量张量拉格朗日量是立方的二阶导数的标量场，并退化，从而避免Ostrogradsky不稳定性。由于约束的存在，它们传播不超过三个自由度，尽管具有更高阶的运动方程。我们还确定了可行的组合，以前确定的二次退化拉格朗日和新建立的三次。最后，我们研究新的理论是否连接到已知的标量张量理论，如Horndeski和超越Horndeski，通过共形或非形式变换。
2016-12-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Degenerate higher order scalar-tensor theories beyond Horndeski and disformal transformations
我们考虑所有退化标量张量理论，二次依赖于二阶导数的标量场，我们已经确定在以前的工作。这些理论，其退化一般确保没有Ostrogradski不稳定性，包括四次Horndenski拉格朗日以及其四次扩展超越Horndeski，但也有其他家庭的拉格朗日。我们研究了所有这些理论如何在一般的共形-非形式变换下变换，并发现它们可以分为三个主要的类，这些类在这些变换下是稳定的。这导致了一个完整的分类模共形-非形式变换。最后，我们指出这些高阶理论包括拟引力和一些特殊的测时理论。它们还包含一些理论，这些理论与我们所知的已经研究过的理论，甚至与领域的重新定义都不相符。
2016-02-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Extended vector-tensor theories
近年来，许多文献提出了弯曲时空中质量矢量理论的几种推广。在本文中，我们考虑最一般的向量张量理论，包含多达两个关于度量和向量场的导数。通过施加一个退化条件的拉格朗日的上下文中的ADM分解的时空，以消除一个不需要的模式，我们构建了一类新的大规模的矢量理论，其中5个自由度可以传播，对应于三个大规模的矢量模式和两个无质量的张量模式。我们发现，广义Proca和超越广义Proca理论的四次拉格朗日，这应该包括在这个制定，是退化的理论，即使在弯曲的时空。最后，引入新的度量变换和向量场变换，我们研究了这样得到的理论在这种变换下的性质。
2017-04-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Effective Field Theory of Large Scale Structure in modified gravity and application to Degenerate Higher-Order Scalar-Tensor theories
在修正引力中，单圈物质功率谱呈现出在简并高阶标量张量理论框架下的紫外发散。为了解决这个问题，我们将大尺度结构的有效场论推广到修正引力理论。我们发现，新的counterterterms出现和renormalize的紫外线发散作为一个自然的后果，在修改后的泊松方程的非线性。重整化单圈物质功率谱可以用来检验修正的引力理论。
2022-10-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Transient weak gravity in scalar-tensor theories
在标量张量理论中，由于正的汤川力，亚视界扰动一般比非耦合模型增长得更快。在这种情况下，聚集的数量会比标准宇宙学模型中的大，加剧了观测到的$σ_8$参数的张力。在这里，我们表明，而不是在一些简单的情况下，共形耦合的暗能量可以获得一个瞬态制度的负汤川力，而不引入鬼或其他不稳定性。
2020-03-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Shaken, not stirred: kinetic mixing in scalar-tensor theories of gravity
度规自由度和标量自由度之间的动力学混合是当代标量-张量理论的一个重要组成部分。这通常使得很难理解它们的物理内容，特别是当存在导数混合时，就像Horndeski作用的情况一样。在这项工作中，我们开发了一种方法，允许写一个Ricci曲率自由标量场方程，并讨论了一些这样的改写的稳定性问题的研究中存在的物质，爱因斯坦框架的存在和推广的非正式屏蔽机制的优点。对于四次Horndeski理论，这样的过程通常会留下一个剩余的曲率耦合，由Weyl张量给出。这就产生了一个二元分类的标量张量理论到搅拌理论，其中曲率可以取代，和动摇的理论，其中剩余耦合曲率仍然存在。值得注意的是，我们发现广义DBI Galileons属于第一类。最后，我们讨论动力学混合五次理论的非线性混合项出现，并在最近提出的理论超越Horndeski显示一种新的形式的动力学混合，其中的场方程是来源于衍生物的能量动量张量。
2015-04-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Scalar-Vector-Tensor Gravity Theories
我们用含导数相互作用的二阶运动方程构造了相容的无鬼协变标量-矢量-张量引力理论。我们施加局部性，幺正性，洛伦兹不变性和伪黎曼几何的基本条款。在张量扇区中，我们要求非同态不变性，而我们允许矢量扇区是规范不变的或不是。由此产生的拉格朗日函数由这些领域之间的新的真正的耦合，每个领域最多有两个衍生物。它们在规范不变的情况下传播五个物理自由度，如果规范不变性被破坏，则传播六个物理自由度。在拉格朗日量的自由一般函数的相应极限中，恢复了广义Proca理论。这些标量-矢量-张量理论在宇宙学和天体物理学中有着重要的应用，其中包括暴胀和原初磁场的产生，新的黑洞和中子星解，暗物质和暗能量的产生。
2018-02-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Scalar-multi-tensorial equivalence for higher order $f\left( R,\nabla_μ R,\nabla_{μ_{1}}\nabla_{μ_{2}}R,...,\nabla_{μ_{1}}...\nabla_{μ_{n} }R\right)$ theories of gravity
证明了基于$R$的导数（即$f\left( R,\nabla R,...,\nabla^{n}R\right) $）的理论与标量多张量理论的等价性。分析是在度量和Palatini形式主义。证明了$f\left( R,\nabla R,...,\nabla^{n}R\right) $理论等价于标量多张量理论，类似于Brans-Dicke理论，其动力学项分别为度量形式和Palatini形式的$ω_{0}=0$和$ω_{0}= - \frac{3}{2}$.这个结果类似于$f(R)$理论的结果。值得强调的是，本文所得到的标量-多张量理论与Brans-Dicke理论的不同之处在于，多张量场的存在是Brans-Dicke理论所没有的。此外，建立了$f\left( R,\nabla R,...,\nabla^{n}R\right) $理论可写成标量-多张量理论的充分条件。最后，通过算例分析，比较了$f\left( R,\nabla R,...,\nabla^{n}R\right) $理论与$f\left( R,\Box R,...\Box^{n}R\right) $理论的异同。
2018-06-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Power spectrum of large-scale structure cosmological models in the framework of scalar-tensor theories
我们在标量-张量理论的框架下研究宇宙中大尺度结构的形成，作为广义相对论的替代。本文简要回顾了非最小耦合标量-张量理论的牛顿极限和适用于研究宇宙大尺度结构形成的$N$ -体系统的演化方程。我们计算了宇宙现阶段的功率谱，揭示了宇宙的大尺度结构如何依赖于标量场的贡献。
2010-02-26 astro-ph.CO
Inclusion of the first-order vector- and tensor-modes in the second-order gauge-invariant cosmological perturbation theory
在没有任何规范固定的情况下，给出了四维均匀各向同性宇宙中二阶宇宙学扰动的规范不变处理。在不忽略任何模式的情况下，我们导出了单一理想流体情况下的爱因斯坦方程。这些方程意味着任何类型的模式耦合的出现，由于爱因斯坦方程的二阶效应。
2009-01-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraining the cosmological evolution of scalar-tensor theories with local measurements of the time variation of G
我们确定的条件下，从月球激光测距对当地的引力常量的时间演化的约束可以外推施加约束的宇宙学引力常量的时间演化的标量张量理论的修改的引力。我们允许的可能性，标量张量理论是非线性的，并包含一个筛选机制。这导致了对Horndeski函数$|α_M|\lesssim 0.002$描述的宇宙学普朗克质量运行的强约束。我们发现，我们的假设是有效的大多数Vainshtein和动力学筛选模型，其中的移位对称性$ϕ\rightarrowϕ+ c$持有，但违反了一些变色龙和对称筛选模型，其中的宏观等效原理被打破。
2020-08-12 astro-ph.CO
