Teaching cosmology with special relativity: Piecewise inertial frames as a model for cosmic expansion
本文提出了一个简单的模型，再现了狭义相对论的框架内的现代宇宙学的关键概念，在一个适合本科或高中设置的水平。该模型包括宇宙膨胀的普遍尺度因子，哈勃关系，星系之间的适当距离和相关的衰退速度，共动坐标，角和光度的距离，和宇宙尺度因子和宇宙学红移之间的关系。它允许教学讨论的作用，超光速衰退速度的星系，适用性的特殊相对论多普勒公式来描述宇宙学红移，和能量守恒的红移光子的有效性。这个模型可以被看作是米尔恩宇宙的玩具版。
2018-11-23 astro-ph.CO gr-qc
Cosmic expansion beyond $Λ$CDM: Investigating power-law and logarithmic corrections
本文通过引入哈勃参数的幂律与对数修正替代ΛCDM模型，结合CC、Pantheon+和BAO数据研究宇宙膨胀动力学，验证了修正模型能有效拟合观测数据并描述宇宙加速膨胀。
2024-01-31 astro-ph.CO gr-qc
Dark Before Light: Testing the Cosmic Expansion History through the Cosmic Microwave Background
宇宙膨胀的历史从广义上说是从辐射主导的时代到物质主导的时代再到加速的、暗能量主导的时代。我们研究在早期宇宙中是否可能存在间歇性的加速周期--在大爆炸核合成（BBN）和重组之间以及更远的地方。我们确定标准图像是非常可靠的：宇宙微波背景中各向异性的观测排除了1 \leq z \lesssim 10 ^5（对应于5 \times 10 ^{-4}\{\rm eV} \leq T \lesssim 25\{\rm eV}）之间任何额外的加速膨胀期。
2010-09-17 astro-ph.CO
Gravitational entropy of cosmic expansion
我们应用最近的建议，定义“引力熵”的非微扰广义相对论的框架内的宇宙空洞的膨胀。通过考虑CDM空隙配置兼容的基本观测约束，我们表明，这种熵的增长从后通货膨胀的条件对最终的渐近值在一个晚的时间完全非线性制度所描述的勒梅特-托尔曼-邦迪（LTB）尘埃模型。如果我们假设一个与$Λ$ -CDM背景模型一致的正宇宙学常数，则会发生定性的类似行为。然而，$Λ$项引入了对熵增长的显著抑制，以快得多的速率达到终端平衡值。
2014-08-13 astro-ph.CO gr-qc
Cosmic expansion and growth histories in Galileon scalar-tensor models of dark energy
我们研究模型的晚期宇宙加速的标量张量理论推广到包括一定类的非线性导数相互作用的标量场。非线性效应在短距离内抑制标量介导力，以通过太阳系的重力测试。结果发现，直到今天的膨胀历史几乎是不可区分的$Λ$ CDM模型或一些（幻影）暗能量模型，但宇宙的命运显然取决于模型参数。计算了物质密度扰动的增长指数，表明它过去的渐近值为9/16，而今天的值小到0.4。
2010-05-29 astro-ph.CO gr-qc
Four hints and test candidates of the local cosmic expansion
宇宙在短距离尺度上的膨胀是研究暗能量的新前沿。双星系统中多余的轨道衰变可能与局部宇宙膨胀的加速有关，称为宇宙阻力。对两个独立的双星（PSR B1534+12和PSR B1913+16）的现代观测支持了这一解释，并导致了具有粘性均匀性的尺度无关膨胀，其中双星系统的膨胀率小于哈勃常数。本文展示了额外的证据双星（PSR J1012-5307和PSR J1906+0746），支持宇宙拖曳图片。常规模式的总距平约为$3.6\,σ$，包括两个已报道的证据双星。此外，还计算了NS-NS双星和NS-WD双星典型模型的宇宙阻力观测范围。在这个区域，列出了六个测试候选者，并预测了过量轨道衰变。
2022-11-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmic expansion from boson and fermion fields
本文包括在分析一个行动，描述玻色子和费米子场最低限度地耦合到重力和一个共同的物质场。场的自相互作用势不是先验选择的，而是从Noether对称性方法中选择的。诺特形式的势允许玻色子场扮演暗能量和物质的角色，而费米子场则扮演标准物质的角色。与诺特对称性相关的运动常数和循环变量允许场方程的完全积分，其解产生一个具有交替加速和减速膨胀周期的宇宙。
2013-10-13 astro-ph.CO gr-qc
Differential cosmic expansion and the Hubble flow anisotropy
在$10-100~h^{-1}$ Mpc尺度上的宇宙由空隙、细丝、薄片和星系团结组成的宇宙网所支配。这些结构以不同的方式参与宇宙的全球膨胀：从非膨胀的星系团到高于平均膨胀率的空洞。本文用4534个星系和星系团的COMPOSITE样本描述了哈勃膨胀各向异性。我们主要讨论局域群静止坐标系中的偶极和四极。两者都有统计学意义上的振幅。这些各向异性，以及它们的红移依赖性，不能仅仅用Friedmann-Lemaintre-Robertson-Walker（FLRW）模型中的局域群的增强来解释，该模型在宇宙微波背景（CMB）辐射的静止坐标系中各向同性膨胀。我们用非均匀的Szekeres模型模拟宇宙的局部膨胀，这种模型在$> 100~h^{-1}$ Mpc尺度上与标准的FLRW模型相匹配，但在小尺度上表现出非运动学的相对论微分膨胀。我们限制模型与所观察到的CMB温度各向异性是一致的，同时拟合的红移变化的哈勃膨胀偶极子。我们包括的功能，以占本地虚空和“大吸引力”。虽然这自然地解释了哈勃膨胀和CMB偶极子，但模拟的四极子比观测到的要小。进一步改进以结合额外的结构可以改善这一点。这将使一些大角度CMB异常的假设，未能处理背景几何的相对论微分膨胀，一个自然的特点，解决爱因斯坦的方程不包括在目前的宇宙学标准模型的测试。
2016-06-06 astro-ph.CO gr-qc
On the sensitivity of weak gravitational lensing to the cosmic expansion function
本文分析了宇宙剪切功率谱对宇宙膨胀函数的泛函导数，发现膨胀函数的相对变化会被放大2-6倍，且经验确定膨胀函数的当前不确定性会导致功率谱约10%的相对不确定性。
2023-12-21 astro-ph.CO
Is the present cosmic expansion decelerating?
我们使用低红移SNIa和BAO数据，通过在$z=0$进行线性展开，直接重建最近时间的减速参数$q(z)$，从而探测最近的宇宙膨胀。我们的结果表明，观测似乎有利于目前宇宙加速的减缓。仅使用非常低红移的SNIa数据，例如，那些在$z<0.1$或$0.2$中的数据，我们发现我们的宇宙可能已经进入了一个减速膨胀的时代，因为正的$q(0)$似乎是有利的。这一结果进一步支持了不同的方法，旨在重建整个红移区域的$q(z)$。因此，宇宙加速膨胀可能只是一个短暂的现象。
2010-12-14 astro-ph.CO
On the Emergence of Accelerating Cosmic Expansion in f(R) Theories of Gravity
我们认为宇宙学模型的引力$f(R)$理论，使用自上而下和自下而上的建设。自上而下的模型是基于罗伯逊-沃克几何，自下而上的结构是通过将受扰动的闵可夫斯基空间的亚视界大小的区域拼凑在一起来构建的。我们的结果表明，这些理论并没有提供一个理论上有吸引力的替代标准的广义相对论宇宙学。我们发现，只有$f(R)$理论，可以承认一个观测上可行的弱场极限具有大规模的扩展，是观测上无法区分的弗里德曼解的广义相对论与$Λ$。这样的理论并不能减轻与$Λ$相关的任何困难，而且在不同时破坏牛顿对小尺度引力的近似的情况下，也不能在宇宙膨胀中产生任何新的行为。
2015-05-29 astro-ph.CO gr-qc
A combined measurement of cosmic growth and expansion from clusters of galaxies, the CMB and galaxy clustering
结合ROSAT全天巡天和钱德拉X射线天文台的星系团数据、威尔金森微波各向异性探测器的宇宙微波背景数据以及WiggleZ暗能量巡天、6度场星系巡天和斯隆数字巡天III的星系团数据，我们检验了广义相对论（GR）预言的宇宙结构增长的一致性以及由宇宙学常数加冷暗物质范式（LCDM）预言的宇宙膨胀历史。这三个独立的，充分研究的平均能量密度的演变和它的波动的测量的组合是能够打破模型参数之间的强退化。我们用物质功率谱σ_8和宇宙生长指数γ的归一化来模拟宇宙生长的关键特性，用平均物质密度Omega_m、哈勃常数H_0和一个与暗能量状态方程w相当的运动学参数来模拟宇宙膨胀的关键特性。对于空间平坦的几何形状，w=-1，并考虑系统的不确定性，我们得到sigma_8=0.785+-0.019和gamma=0.570+0.064-0.063（在68.3%的置信水平）。允许w和gamma变化，我们发现w=-0.950+0.069-0.070和gamma=0.533+-0.080。为了进一步加强对展开参数的限制，我们还包括超新星，造父变星和重子声学振荡数据。对于w=-1，我们有gamma=0.616+-0.061。对于具有自由w的最一般的模型，我们测得膨胀参数为Omega_m=0.278+0.012-0.011，H_0=70.0+-1.3 km s^-1 Mpc^-1，w=-0.987+0.054-0.053，…
2013-03-27 astro-ph.CO gr-qc
Cosmic expansion history analysis with Hubble parametrization in $Q^{n}$ gravity
本文提出受 $Λ$CDM 启发的 Hubble 参数化，结合 Hubble、SNe 与 BAO 数据约束 $Q^n$ 引力模型，发现不同 $n$ 值下均预测晚期加速膨胀。
2024-01-18 astro-ph.CO gr-qc
Cosmic expansion histories in massive bigravity with symmetric matter coupling
我们研究了宇宙膨胀的历史，大规模的双引力与一个可行的物质耦合，平等对待这两个度量。我们推导出有效度规的弗里德曼方程，通过该方程物质耦合到两个度规，并研究其解决方案。对于某些参数的选择，背景宇宙学与LCDM是相同的。更一般的参数产生动态的暗能量，它仍然可以与膨胀历史的观测结果相一致。我们研究感兴趣的具体参数的选择，包括极小模型，最大对称模型，和一个候选的部分无质量理论。
2015-01-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Searching for signals of inhomogeneity using multiple probes of the cosmic expansion rate H(z)
有人认为，宇宙计时器产生的空间平均膨胀率的估计，即使在一个宇宙，是不是很好地描述了全球FLRW模型-只要宇宙是统计均匀和各向同性的一个足够小的均匀性尺度。另一方面，基于红移漂移观测的膨胀率测量一般不会产生空间平均膨胀率的估计-但在宇宙被大尺度上的单个FLRW模型很好地描述的情况下，它会。因此，基于宇宙计时器的膨胀率测量值与红移漂移之间的不一致是不可忽略的宇宙反反应的预期信号。
2021-05-25 astro-ph.CO
Cosmic expansion parametrization: Implication for curvature and $\text{H}_{0}$ tension
我们提出了一个解析的参数化的同动距离和哈勃参数来研究超越香草$Λ$ CDM模型的宇宙膨胀历史。参数化的推广足以包括空间曲率的贡献，并捕捉更高的红移行为。通过这种参数化，我们研究了宇宙的晚期行为，并对哈勃参数等宇宙学参数进行了约束（$H_{0}$），物质能量密度参数（$Ω_{m0}$），空间曲率能量密度参数（$Ω_{k0}$）和重子物质能量密度参数（$Ω_{b0}$）使用不同的组合数据，如CMB（宇宙微波背景）、BAO（重子声学振荡）和SN（Ia型超新星的万神殿样本）。我们还严格地研究了哈勃张力的框架内的晚时间修改的标准$Λ$ CDM模型。发现宇宙膨胀的后期时间修正可以解决CMB $\&$ SHOES（对$H_{0}$的局域距离阶梯观测）、CMB+BAO $\&$ SHOES和CMB+SN $\&$ SHOES之间的哈勃张力，但后期时间修正不能解决CMB+BAO+SN与SHOES之间的哈勃张力。这意味着CMB、BAO和SN数据的组合对$H_{0}$（即使有不同的$Ω_{k0}$）和其他背景宇宙学参数施加了足够强的约束，因此添加来自SHOES（或类似的其他局部距离观测）的$H_{0}$先验值不会显著地将$H_{0}$值拉向相应的SHOES值。
2022-02-07 astro-ph.CO gr-qc
Probing the anisotropic expansion history of the universe with cosmic microwave background
我们提出了一个简单的技术来检测任何各向异性膨胀阶段的宇宙历史开始从膨胀阶段的表面最后散射的CMBR数据。我们使用的属性，在宇宙中的任何各向异性膨胀会变形的原始密度扰动的形状，这种变形可以检测到在CMBR的超视界波动的形状分析。利用这种分析，我们得到了对宇宙任何以前的各向异性膨胀的约束小于约35%。
2011-11-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Generalizing the Cosmic Energy Equation
我们将宇宙能量方程推广到大质量粒子通过形式为phi（a，r）的修正引力势相互作用的情况，该引力势可以通过膨胀因子a（t）明确地依赖于宇宙学时间。利用粒子动力学的非相对论近似，我们导出了具有重整化引力常量的Friedmann方程形式的宇宙膨胀方程。推广的Layzer-Irvine宇宙能量方程和相关的宇宙维里定理被应用到最近提出的一些修正的牛顿引力暗物质粒子之间的相互作用。我们还提请注意的可能性，宇宙能量方程可能被用来探测宇宙的膨胀历史，从而抛出的暗物质和暗能量的性质光。
2010-11-19 astro-ph.CO gr-qc
Rapidly Descending Dark Energy and the End of Cosmic Expansion
如果暗能量是一种由标量场$ϕ$驱动的精粹形式，它沿着一个单调递减的势$V(ϕ)$向下演化，这个势足够低于零，宇宙注定要经历一系列平滑的转变。目前观察到的加速膨胀将停止;此后不久，膨胀将完全结束;宇宙将进入缓慢收缩的阶段。在本文中，我们考虑如何短的剩余期间的膨胀可以给目前的观测约束暗能量。我们还讨论了这种情况如何自然地符合循环宇宙学和最近关于量子引力的猜想。
2022-03-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A Generalization of Gauge Symmetry, Fourth-Order Gauge Field Equations and Accelerated Cosmic-Expansion
通常规范对称性的推广导致四阶规范场方程，这意味着一个新的不依赖于距离的恒定力。与新的$U_1$规范对称性相关的力在重子之间是排斥的。这样一个基于重子电荷守恒的恒定力给出了在重子星系主导的宇宙的可观测部分中加速宇宙膨胀的场论理解。在符合所有的守恒定律和已知的力量，一个简单的旋转的宇宙“哑铃模型”进行了简要的讨论。
2014-02-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The role of quantum expansion in cosmic evolution
一个量子膨胀参数，类似于宇宙学中的哈勃参数，被定义为一个自由粒子量子波函数。通过把宇宙看作一个初始的单高斯量子波包，其质量为现今可观测宇宙的质量，其大小为普朗克时的普朗克长度，证明了这个量子膨胀参数在现今时期有一个与哈勃常数同量级的值.这一巧合表明，在传统的广义相对论宇宙学中研究这种类型的量子波膨胀的影响，并在这里提出一个示例模型来说明这一点。使用标准爱因斯坦-德西特宇宙学（$Ω$ m = 1），发现宇宙加速（又名暗能量）在宇宙历史中自然产生。宇宙从减速转变为加速的时间（观测上比现在早7 Gyr）产生了一个代表宇宙在普朗克时间和现在年龄的波包质量值。这个相同的质量可以用来获得宇宙膨胀率与z的关系曲线。这条曲线与观测数据吻合得很好。该模型还被用来获得通货膨胀的膨胀系数的估计。
2012-02-26 astro-ph.CO gr-qc quant-ph
Archimedean-type force in a cosmic dark fluid: II. Qualitative and numerical study of a multistage Universe expansion
在这（第二）部分的工作中，我们提出的数值和定性分析的结果，基于一个新的模型的阿基米德型之间的相互作用暗物质和暗能量。阿基米德型力与暗能量压力的四个梯度成线性关系，在宇宙暗流体中起着能量再分配的自调节作用。由于阿基米德型相互作用，宇宙演化具有多阶段性。根据模型引导参数的值的选择，宇宙的膨胀被证明是永久加速的，周期性的或准周期性的减速/加速时期的有限数量。我们区分的模型，这可以明确的特点是在早期宇宙的膨胀，后期的加速膨胀和非奇异行为的中间时代，并将它们分类的过渡点的数量。当加速参数改变符号时，过渡点出现，提供了宇宙历史的加速和减速膨胀时期的自然划分。通过对与暗能量压力演化关键方程相关联的动力学系统的瞬时相图的定性分析，提出了数值计算的策略和结果。
2011-02-04 astro-ph.CO gr-qc
Effects of nonlinear inhomogeneity on the cosmic expansion with numerical relativity
我们构建了一个三维的，完全相对论性的数值模型的宇宙充满了非均匀的无压流体，从初始数据，代表扰动的爱因斯坦-德西特模型。然后，我们测量偏离的平均膨胀率相对于这个均匀和各向同性的参考模型，比较本地量的线性微扰理论的预测。我们发现，崩溃扰动达到转折点早于预期从参考球形礼帽崩溃模型和局部偏差的膨胀率从均匀的可以高达$28\%$在欠密度，初始密度对比度为$10^{-2}$。然后，我们研究，第一次，确切的行为的逆反应项${\cal Q}_{\cal D}$。我们发现，对于初始扰动的小值，这一项表现出一个$1/a$标度，它是负的线性增长的绝对值较大的扰动振幅，从而有助于整体减速的膨胀。另一方面，它的大小即使对于相对大的扰动也保持很小。
2016-10-08 astro-ph.CO gr-qc
Reconstructing teleparallel gravity with cosmic structure growth and expansion rate data
在这项工作中，我们使用一个组合的方法，哈勃参数数据与红移空间畸变$(fσ_8)$数据，这两者一起被用来重建远程平行重力（TG）拉格朗日通过高斯过程（GP）。所采用的哈勃数据主要来自宇宙计时器，而对于Ia型超新星数据，我们使用最新的联合校准万神殿汇编。此外，我们考虑两个主要的GP协方差函数，即平方指数和柯西内核，以显示一致性（在1 $σ$的不确定性）。本工作的核心成果是从GP重建的哈勃和增长数据的TG拉格朗日的数值重建。我们采用数据集和内核的不同可能组合来说明这方面的任何电势差。我们表明，非平凡的宇宙学超越$Λ$ CDM属于不确定性的重建增长数据，因此，这表明没有显着偏离和谐宇宙学模型。
2021-06-17 astro-ph.CO gr-qc
Constraining the expansion history of the universe from the red shift evolution of cosmic shear
我们提出了一个定量分析的约束条件的总状态方程参数，可以得到从测量宇宙剪切的红移演化。我们比较的约束，可以从测量的自旋两个角多极矩的宇宙剪切的宇宙剪切的二维和三维功率谱所产生的。我们发现，如果宇宙剪切的多极矩测量足够准确的几个红移的约束条件下的暗能量状态方程参数显着改善相比，可以从其他测量。
2010-08-16 astro-ph.CO
The evidence of cosmic acceleration and observational constraints
直接比较Ia型超新星观测数据的膨胀率与强能量条件或宇宙加速不存在的零假设所设定的膨胀率下限，我们发现$3σ$是宇宙加速的直接证据，$Rh=ct$模型被Ia型超新星观测数据强烈地排除了。利用31个宇宙计时器数据和6个Ia型超新星膨胀率数据点，用高斯过程方法重建了宇宙膨胀率和减速参数，得到了宇宙加速的直接证据，并发现了宇宙膨胀从加速到减速的跃迁红移$3σ$。用高斯过程方法从宇宙计时器数据中推导出哈勃常数为$H_0=67.46\pm4.75$ Km/s/Mpc。为了理解宇宙加速和暗能量的性质，我们将两种不同的双参数模型拟合到观测数据上，发现Pantheon汇编的全距离模量数据和压缩膨胀率数据对模型参数的约束非常相似，并且推导出的哈勃常数与普朗克2018年的结果一致。我们的研究结果证实，6压缩膨胀率数据可以取代完整的1048距离模量数据从万神殿汇编。结合宇宙计时器数据和Pantheon汇编，拟合一个简单的$q(z)$模型，得到了跃迁红移$z_t=0.61_{-0.16}^{+0.24}$，其结果与用高斯过程重建得到的结果一致.节录。
2020-06-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A Measurement of the Cosmic Expansion Within our Lifetime
宇宙学中最令人兴奋的未来观测将以实时监测宇宙膨胀为特色，这与以往任何尝试都不同。这项活动将揭示宇宙中各种成分的关键物理特性，也许还能回答一个更简单的问题，即宇宙膨胀是否在加速。当然，对这个问题的明确的是/否回答将极大地影响宇宙学，但也会影响粒子物理学的标准模型。在这里，我们以一种直截了当的方式讨论如何理解这场运动所寻求的所谓“红移漂移”，以及如果答案是“是”，为什么它的测量将有助于我们改进标准模型参数。另一方面，一个‘不’的答案可能更具革命性，因为它可能为我们当前宇宙学模型中的几个长期存在的问题和不一致性提供解决方案。例如，零红移漂移的结果将使对宇宙学常数的需要变得多余，并使暴胀完全多余。
2021-12-22 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Unveiling the Effects of Coupling Extended Proca-Nuevo Gravity on Cosmic Expansion with Recent Observations
本文研究耦合扩展 Proca-Nuevo 引力，利用 DESI、CCh、GRBs 和 SNeIa 等观测给出最高 3σ 约束，并通过 BAO 与 q 参数分析表明该无幽灵理论可解释晚期加速且符合精质行为。
2024-11-26 astro-ph.CO gr-qc
Testing Einstein Gravity with Cosmic Growth and Expansion
我们使用膨胀和结构增长的宇宙学观测来检验爱因斯坦引力，包括超新星（Union 2.1），CMB（WMAP 7），弱透镜（CFHTLS）和星系特有速度（WiggleZ）的最新数据。我们将广义泊松方程的修正引力参数与背景演化的有效状态方程同时拟合，探索协方差和模型依赖性。结果表明，广义相对论对组合数据有较好的拟合。使用Pad{é}近似形式的重力偏差准确地捕捉到了像$f(R)$和DGP引力理论的时间和尺度依赖性，并公平地加权了高红移和低红移探测器。对于目前的观测，宇宙的生长和膨胀可以同时拟合，精度几乎没有下降，同时消除了保持一个方面固定的偏差的可能性。
2012-06-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Machine Learning Cosmic Expansion History
我们首次使用机器学习技术，根据30个宇宙计时器来研究宇宙的背景演化。从7种机器学习算法中，利用测试集上均方误差最小化的原则，我们发现贝叶斯岭回归是从宇宙天文钟中提取信息的最佳方法。通过使用幂律多项式展开，我们从机器学习中获得了第一个哈勃常数估计$H_0=65.95^{+6.98}_{-6.36}$ km s $^{-1}$ Mpc $^{-1}$。从机器学习的角度来看，我们可以排除大量包含$H_0$的物理参数个数大于3的宇宙学模型。非常重要和有趣的是，我们发现，3个具体的宇宙学模型的参数空间都可以明显压缩，考虑到他们的解释和推广能力。
2017-12-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmic Parallax as a probe of late time anisotropic expansion
宇宙视差是由各向异性膨胀引起的在宇宙学距离上的源对之间的角间距的变化。像盖亚这样精确的天体测量实验可以观察到宇宙视差，或者对宇宙视差施加限制。各向异性宇宙学模型的例子是偏心观测者的勒梅特-托尔曼-邦迪空洞模型（引入来解释观测到的加速而不需要暗能量）和比安奇度量。如果暗能量有一个各向异性的状态方程，就像最近提出的那样，那么在$z \lesssim 1$处可能会出现实质性的各向异性，并逃脱宇宙微波背景的严格约束。在本文中，我们表明此类模型可能会受到盖亚卫星或升级的未来任务的约束。
2009-09-01 astro-ph.CO
Cosmokinetics: A joint analysis of Standard Candles, Rulers and Cosmic Clocks
我们用运动学方法研究宇宙的加速膨胀。在这种情况下，我们以模型无关的方式参数化减速参数q（z）。假设三个简单的参数化，我们重建q（z）。我们结合最新的宇宙学数据进行了联合分析，这些数据包括标准烛光（超新星联盟2样本）、标准标尺（CMB/BAO）、宇宙钟（被动演化星系的年龄）和哈勃（H（z））数据。我们的结果支持宇宙加速膨胀。
2012-01-02 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on anisotropic cosmic expansion from supernovae
我们通过估计Ia型超新星（SN Ia）哈勃图在低红移（z<0.2）的半球各向异性来检验宇宙膨胀的各向同性。我们比较最适合的哈勃图对半球和搜索的最大不对称的方向。对于一个各向同性的宇宙，我们预期只有一个小的不对称性，由于噪音和附近结构的存在。这个检验不依赖于假设的宇宙内容、假设的引力模型或宇宙的空间曲率。由于大尺度结构的可能的波动的预期进行评估的Λ冷暗物质（ΛCDM）模型，并比较超新星的数据从宪法设置为四个不同的光变曲线拟合，从而允许系统的影响进行研究。哈勃膨胀的半球形不对称性的预期数量级与观察到的数量级一致。哈勃不对称的方向是在95%的置信水平（CL）下建立的。使用MLCS 2k 2和SALT II光变曲线拟合器。在（l，b）~（-35°，-19 °）方向膨胀率最大，这与其他研究报道的方向一致。它的幅度与ΛCDM模型的预期并不矛盾。测得的哈勃各向异性为ΔH/H ~ 0.026。95% C. L。膨胀不对称性ΔH/H<0.038。
2013-05-03 astro-ph.CO gr-qc
Cosmic Expansion in Extended Quasidilaton Massive Gravity
质量引力的准引力理论提供了一个物理上定义明确的引力子质量不为零的引力理论。我们提出了一套完整的动力学方程的宇宙膨胀的历史，有效的辐射统治，物质统治，和一个晚时间的自加速时代的引力子质量。自洽解的存在限制了准膨胀子场的振幅和引力子质量以及其他模型参数。我们指出，引力波的有效质量可以显着大于引力子的质量，打开一个单一的理论可以解释这两个宇宙膨胀的后期加速和结构生长的修改，导致抑制大角度相关观察到的宇宙微波背景的可能性。
2019-10-02 astro-ph.CO
Can noncommutative effects account for the present speed up of the cosmic expansion?
在本文中，我们调查到何种程度的非交换性，一个内在的量子性质，可能会影响弗里德曼-罗伯逊-沃克宇宙动力学在后期/大尺度。对我们的目的来说，在相空间中探索宇宙模型的渐近性质就足够了。我们在模型中构建非对易性的方法是基于参考方法[Phys. Rev. Lett. { \bf 88}（2002）161301]，并且可以概括为以下步骤：i）对于具有平坦空间部分的Friedmann-Robertson-Walker时空，从Einstein-Hilbert作用量（加上自相互作用标量场作用量）导出哈密顿量，ii）应用正则量子化配方，i.例如，minisuperspace变量被提升为算子，WDW方程用这些变量来表示，iii）minisuperspace中的非对易性是通过用WDW方程中的Moyal星积替换标准函数积来实现的，最后，iv）半经典宇宙学方程是通过将WKB近似应用于（等价的）修正的Hamilton-Jacobi方程来获得的。事实上，我们证明，这里考虑的那种非对易效应，可以是那些负责目前的宇宙膨胀加速。
2011-08-09 astro-ph.CO gr-qc
Cosmic constraint on massive neutrinos in viable f(R) gravity with producing LCDM background expansion
最近发现了几个宇宙观测之间的紧张关系，例如不同的宇宙观测表明$H_{0}$（或$σ_{8}$）的值不一致。在$Λ$ CDM中引入大量中微子可能会解决紧张局势。本文研究了由$f(R)$引力产生的大质量中微子$Λ$ CDM背景展开。我们拟合了当前的观测数据：Planck-2015 CMB，RSD，BAO和SNIa，以约束可行的$f(R)$理论中中微子的质量。在95%置信水平下的约束结果为：活跃中微子的$Σm_ν<0.202$ eV，无菌中微子的$m_{ν, sterile}^{eff}<0.757$ eV和$N_{eff}<3.22$.对于中微子质量的影响，在95%置信水平下，两种情况下模型参数的约束结果分别为$f_{R0}\times 10^{-6}> -1.89$和$f_{R0}\times 10^{-6}> -2.02$.结果还表明，冷暗物质密度、物质辐射相等时的宇宙学量、中微子密度和氦中重子质量分数等参数的拟合值与中微子的性质密切相关。最后，约束结果表明，在可行的$f(R)$模型中，$H_0$的直接测量值和CMB测量值之间的张力比基本的$Λ$ CDM模型中的张力稍弱。
2016-12-11 astro-ph.CO gr-qc
The WiggleZ Dark Energy Survey: measuring the cosmic expansion history using the Alcock-Paczynski test and distant supernovae
天文观测表明，今天的宇宙是由未知物理来源的暗能量主导的。在许多模型中最值得注意的结果之一是，暗能量应该会导致宇宙加速膨胀：但膨胀率作为时间的函数已被证明非常难以直接测量。我们提出了一个新的宇宙膨胀的历史相结合的遥远的超新星观测与WiggleZ暗能量调查中的大规模星系集群的几何分析，使用Alcock Paczynski测试来测量标准球的失真。我们的结果构成了哈勃膨胀率作为时间函数的鲁棒和非参数测量，我们在红移范围0.1 < z < 0.9内的四个箱中以10-15%的精度测量。我们证明了宇宙膨胀正在加速，以一种独立于宇宙模型参数化的方式（尽管在我们的数据分析中假设宇宙是均匀的）。此外，我们发现这种膨胀历史与宇宙学常数暗能量是一致的。
2011-08-12 astro-ph.CO
Delineating cosmic expansion history with recent supernova data: A Bayesian model-independent approach
宇宙膨胀率的边际似然性使用最近的397颗超新星的“宪法”数据进行了评估，从而更新了一些以前的作品中的结果。即使开始时有一个非常强的先验概率，有利于加速膨胀，我们最终与一个边际似然减速参数$q_0$在空间平坦的情况下，峰值约为零。这与宪法数据的其他一些分析是一致的。它还发现，新的数据显着约束的宇宙膨胀率相比，以前的分析。在这里，我们再次采用与模型无关的方法，在该方法中，比例因子被扩展为关于当前历元的时间上的泰勒级数;出于实用目的，在不同的试验中，它被截断为各种阶数的多项式。虽然不能把这样得到的多项式模型，在本文中，我们评估总的似然（贝叶斯证据），他们找到多项式的顺序具有最大的可能性。使用宪法数据的分析表明，最大的可能性发生在四阶多项式，其值为$\approx 0.77 \times 10^{-102}$。有人认为，这个值，我们称之为模型独立的方法的可能性，可用于校准现实模型的性能。
2009-11-11 astro-ph.CO gr-qc physics.data-an
Interpretations of cosmic expansion: anchoring conceptions and misconceptions
在本科或高中阶段教授宇宙学需要简化和类比，这不可避免地会使教师接触到至少一种对膨胀宇宙的教学解释。到目前为止，最流行的解释认为，在膨胀的宇宙中，星系是静止的，而空间本身会膨胀，从而导致宇宙膨胀的特征是距离不断增加。另一种相对论爆炸解释把宇宙膨胀看作是（相对论）星系运动的一种模式。本文的目的是讨论两个竞争的解释，从潜在的学生的先入之见的角度来看，同时考虑到有益的锚定概念和潜在的有害的先入之见，可能会导致误解。
2020-08-18 astro-ph.CO physics.ed-ph
Testing $Λ$CDM with ANN-Reconstructed Expansion History from Cosmic Chronometers
Faculty of Symbiotic Systems Science, Fukushima University（共生系统科学学院，福岛大学）
本文提出基于ANN的非参数方法重构晚期宇宙膨胀，利用最新宇宙钟数据重建Hubble参数，验证了该方法在ΛCDM模型预测内的可靠性。
2026-10-02 astro-ph.CO
Particle Production by Time-Varying Dark Energy and the End of Cosmic Expansion
Princeton University（普林斯顿大学）
研究探讨了时间变化暗能量通过五维标量场部分转化为粒子的过程，分析了热摩擦对暗能量来源识别的影响，并指出热摩擦延长了加速膨胀期，延迟了宇宙膨胀结束的检测挑战，同时提出了通过热暗辐射检测的替代方法。
2026-05-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Model Independent Tests of Cosmic Growth vs Expansion
我们使用高斯过程映射宇宙的膨胀历史，在一个独立的方式从联盟2.1超新星数据，然后应用这些重建的结果来解决的增长历史。通过比较BOSS和WiggleZ的大尺度结构数据，我们研究是否增长是完全由膨胀决定的，与测得的重力增长指数测试重力，而不假设一个模型的暗能量。进一步的模型独立的分析寻找红移依赖的偏差的增长从广义相对论解决方案，而不假设的增长指数的形式。这两种方法都给出了与广义相对论一致的结果。
2013-01-30 astro-ph.CO
Constraining the swiss-cheese IR-fixed point cosmology with cosmic expansion
在最近的一项研究中，有人提出，最近宇宙进入宇宙加速时代是每个星系和星系团中存在小的反重力源的结果。特别是，一个瑞士奶酪宇宙学模型，相对论集成的贡献，所有这些反重力源在银河系尺度上已被构造假设存在一个红外固定点的尺度相关的宇宙学常数。导出的宇宙学展开为微调和符合问题提供了解释。目前的工作放宽了以前的假设运行的宇宙学常数，并允许一个通用的缩放周围的红外固定点。我们的分析表明，为了产生与最佳$Λ$ CDM模型一致的宇宙演化，宇宙学常数的IR运行与IR不动点的存在是一致的。
2021-07-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Late time cosmology with LISA: probing the cosmic expansion with massive black hole binary mergers as standard sirens
本文总结了LISA任务的潜力，约束宇宙的膨胀历史，使用大规模黑洞二进制合并作为引力波标准警报。在简要回顾了标准海妖的概念之后，简要介绍了文献[1]的分析和方法，说明了如何利用LISA作为宇宙学探测器，并对文献[1]中的一些结果进行了评述。[1，2]的方法来估计LISA在约束宇宙学参数方面的能力。
2016-12-08 astro-ph.CO
Cosmic Growth and Expansion Conjoined
膨胀历史和增长历史的宇宙学测量已经成熟，两者一起提供了对广义相对论的重要检验。我们认为他们的联合进化轨迹，这表明，在区分宇宙学相对于考虑他们单独或孤立的红移的优势。特别是，联合比较放松了形状退化，这使得$fσ_8(z)$曲线难以与整体增长幅度分开。联合方法进一步帮助可视化哪些红移范围的组合提供最清晰的区分。我们研究了标准的暗能量宇宙学，修正的引力，和“口吃”的增长，每一个都显示出不同的签名。
2016-10-17 astro-ph.CO
Cosmological constraints from a joint analysis of cosmic growth and expansion
结合对宇宙膨胀历史和宇宙结构增长率的测量是区分不同宇宙学框架和检验引力的关键。最近，Linder（2017）提出了一个新的图来研究这两个量的联合演化轨迹。在这封信中，我们收集了最新的宇宙增长和膨胀率数据集，以提供该图上最先进的观测约束。通过对这两个探测器进行联合统计分析，我们测试了标准的$Λ$ CDM模型，证实了普朗克任务的宇宙微波背景预测和低红移（$z<2$）的宇宙生长测量之间存在轻微的紧张关系。然后，我们测试替代模型允许一个单一的宇宙学参数的变化在同一时间。特别是，我们发现一个更大的增长指数比广义相对论（$γ=0.65^{+0.05}_{-0.04}$）预测的。然而，总中微子质量为$0.26\pm0.10$ eV的标准模型也提供了对当前数据的类似准确描述。通过模拟与下一代暗能量任务预测相一致的额外数据集，我们表明$z>1$的增长率约束对于区分替代模型至关重要。
2017-07-24 astro-ph.CO
Cosmic expansion history from SNe Ia data via information field theory -- the charm code
我们提出的魅力（宇宙历史不可知论重建方法），一种新的推理算法，重建编码在哈勃参数$H(z)$从超新星Ia数据的宇宙膨胀历史。该方法的新颖之处在于信息场论的使用，统计场论，是非常适合的最佳信号恢复算法的建设。魅力算法非参数化地推断出$s(a)=\ln(ρ(a)/ρ_{\mathrm{crit}0})$，即确定$H(z)$的密度演化，而不假设$ρ(a)$的解析形式，而仅假设其具有比例因子$a=(1+z)^{-1}$的平滑性。从数据中恢复信号$s(a)$的推理问题是制定在一个完全贝叶斯的方式。详细地说，我们将信号重写为背景宇宙学和扰动的总和。这使我们能够确定的最大后验估计的信号的迭代维纳滤波器的方法。应用魅力的Union 2.1超新星编译，我们已经恢复了宇宙膨胀的历史，是完全兼容的标准$Λ$ CDM宇宙膨胀的历史与普朗克任务的结果一致的参数值。
2016-12-19 astro-ph.CO
Emergence and Expansion of Cosmic Space as due to the Quest for Holographic Equipartition
全息原理的一种可能的解释是，在空间的主体区域中的自由度的数目与在边界表面上的自由度的数目相等。我们知道，在任何静态时空的等势面上，这样一个等式都是以均分定律N_{bulk} = N_{sur}的形式保持的。在宇宙学的背景下，德西特宇宙服从同样的全息均分。我认为，表面自由度和空间区域中的体自由度之间的差异（已经出现）通过一个简单的方程dV/dt =（N_{sur} - N_{bulk}）驱动宇宙的加速膨胀，其中V是普朗克单位的哈勃体积，t是普朗克单位的宇宙时间。这个方程再现了宇宙的标准演化。这种方法提供了一个新的范式来研究空间和宇宙学的出现，并具有深远的影响。
2012-06-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Calibrating the cosmic distance scale ladder: the role of the sound horizon scale and the local expansion rate as distance anchors
我们利用独立于宇宙模型的宇宙膨胀历史的测量提供了一个宇宙距离阶梯。它们是Ia型超新星，被用作标准烛光（红移在0.01和1.3之间）和重子声学振荡（红移在0.1和0.8之间）作为标准标尺。我们以两种方式校准（锚定）阶梯：首先使用本地$H_0$值作为$z$ = 0的锚定（有效地校准标准烛光），其次使用宇宙微波背景推断的声音地平线尺度作为锚定（给出标准标尺长度）作为反距离阶梯。这两种方法是一致的，但在扩展历史$H(z)$的不确定性较小，如果使用的声音地平线尺度。我们目前的推断值的辐射阻力$r_d$，不依赖于假设的早期膨胀的历史，也不对宇宙微波背景测量，但对宇宙距离阶梯和重子声学振荡测量的声音地平线。我们还提出了推导出的值$H_0$从反距离阶梯，我们表明，他们是非常好的协议与外推值在$Λ$ CDM模型从普朗克宇宙微波背景数据。
2015-02-07 astro-ph.CO
The Cosmic Expansion History from Line-Intensity Mapping
University of Barcelona（巴塞罗那大学）；Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)（加泰罗尼亚空间研究学院）；University of Toronto（多伦多大学）；Ben-Gurion University（本-古里安大学）
利用线强度测绘技术，通过测量BAO尺度来约束宇宙膨胀率，以解决哈勃张力并测试暗物质、暗能量和引力理论。
2026-01-19 astro-ph.CO
Testing inhomogeneous cosmography in our cosmic neighborhood using CosmicFlows-4
收敛的三阶一般宇宙膨胀的光度距离检查使用几个版本的半现实模型，我们当地的宇宙邻居，基于公开可用的密度和速度场的CosmicFlows-4。这项研究支持了早期的发现，即一般宇宙学膨胀在令人惊讶的低红移处发散，通常在z = 0.1之前。通过基于一个现实的观察者在一个数据知情的宇宙环境中，结果强调，收敛必须是一个核心问题时，应用一般宇宙学扩展。通过显示运动学参数的全天空地图，该研究还强调了我们在仅仅依赖标准FLRW宇宙学时丢失的大量信息。收敛性差并不一定会使通过将数据拟合到一般宇宙学展开而提取的信息变得毫无意义。相反，它要求谨慎解释这些信息，特别是关于拟合系数的物理意义，它们探测的物理尺度和拟合引入的隐式平滑。
2025-10-31 astro-ph.CO
Quantum Particle Production Effects on Cosmic Expansion
宇宙时空中的量子场由于与膨胀背景的相互作用，可以经历粒子的产生。这种效应与极早期宇宙的模型特别相关，因为通过这一过程产生的能量密度可能会对宇宙膨胀产生反作用。然而，由于反作用计算所施加的几个技术障碍，这些方案尚未得到充分探讨。在这项工作中，我们回顾了宇宙学量子粒子生产的基础知识，并展示了一个数值算法来解决粒子生产占主导地位的制度的反反应问题。作为一个例子，我们计算了一个大质量的量子化标量场对宇宙学反弹场景的影响，明确表明量子粒子的产生可以导致收缩阶段在辐射紧缩中结束，或者可以延迟反弹。最后，我们讨论了量子粒子的产生/湮灭的反弹和早期宇宙的暴胀模型的相关性。
2018-11-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial magnetic field from non-inflationary cosmic expansion in Horava-Lifshitz gravity
宇宙中大尺度磁场的起源是现代宇宙学中最大的谜团之一。基于Horava最近提出的幂次计数引力重整化理论，提出了一种产生大尺度磁场的新机制。与广义相对论中的通常情况相反，在这个理论中，麦克斯韦作用量的U（1）规范对称性允许项在紫外区破坏共形不变性。此外，对于高频模式，理论固有的各向异性标度不可避免地使声音视界远离哈勃视界。因此，早期宇宙的非暴胀宇宙膨胀自然会产生超视界的磁场量子涨落。专门考虑的情况下，动力学临界指数$z=3$，我们显示了一组明确的参数，其中（一）产生的磁场的振幅是足够大的种子发电机机制;（二）宇宙膨胀的反反应是足够小的;和（三）高能量色散关系是一致的，与最近的观测极限MAGIC和费米。
2009-12-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Nonlinear growth and amplification of phase-transition gravitational waves induced by cosmic expansion
School of Physics and Astronomy, Monash University（莫纳什大学物理与天文学院）；School of Physics, Anhui University（安徽大学物理学院）
通过首个三维流体动力学模拟，发现宇宙膨胀在慢速相变中通过增强成核率并诱导非线性增长，将引力波能量分数放大10到100倍，对弱相变尤为显著。
2026-07-01 astro-ph.CO hep-ph
