Solar System Constraints on a Cosmologically Viable $f(R)$ Theory
Yousef Bisabr
最近，一个模型$f(R)$理论提出了\cite{recent}，它是宇宙学上可行的，并与$Λ$ CDM不同。我们使用变色龙机制来研究模型在太阳系实验中的可行性。
Recently, a model $f(R)$ theory is proposed \cite{recent} which is cosmologically viable and distinguishable from $Λ$CDM. We use chameleon mechanism to investigate viability of the model in terms of Solar System experiments.
机构、总结、中文摘要均由AI分析而来，可能存在错误，请以论文正文为准。
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A New Class of Cosmologically `Viable' $f(R)$ Models
而不是假设一种形式的重力和需求宇宙学适合$ΛCDM$，一个潜在的“可行的”$f(R)$重力模型推导出假设一个替代模型的宇宙学。以“设计师”的方法，$f(R)$，一类新的解决方案，推导出线性惯性宇宙学中的比例因子随时间线性增加，在物质统治。作为结果给出了$f(R)$的导出形式。
Stability analysis for a cosmologically viable model of $f(R)$ gravity
本研究对一个特定的宇宙学上可行的 $f(R)$ 引力模型进行动态稳定性分析，发现其仅存在一个能解释当今宇宙加速的渐近稳定解。
Lanczos equation on light-like hypersurfaces in a cosmologically viable class of kinetic gravity braiding theories
我们讨论了一类标量-张量引力理论中零超曲面的连接条件，其中i）二阶动力学，ii）服从最近由引力波传播施加的约束，iii）允许宇宙学上可行的演化。这些要求选择具有线性动力学项依赖性和与曲率的标量场依赖性耦合的动力学重力编织模型。本文讨论了一个伪正交四元体及其允许的规范固定，其中一个零矢量作为法线，另一个零矢量横切超曲面。我们推导了Lanczos方程的2+1分解形式的推广，将分布源的能量密度、电流和各向同性压力与标量的横曲率和横导数的跳跃联系起来。此外，我们还讨论了标量结条件及其对分布源的影响。
Singularity-free and cosmologically viable Born-Infeld gravity with scalar matter
本文探讨了由单个无质量和有质量的标量场驱动的早期宇宙学，并在Eddington启发的Born-Infeld引力的背景下进行了讨论。我们证明了非奇异解的存在性弹跳和游荡型（取决于引力理论的参数，$ε$的符号）取代大爆炸奇点，并讨论了它们的性质。此外，在大质量的情况下，我们发现宇宙演化的一些新的特征取决于质量参数的值，包括在膨胀/收缩阶段的不对称性，或收缩阶段之间的连续过渡到膨胀一个通过中间游荡阶段。我们还提供了一个综合分析的宇宙计时器，标准蜡烛，BAO和CMB数据来约束模型，发现大致$\vert ε\vert \lesssim 5\cdot 10^{-8} \text{ m}^2$的模型是兼容的最新观测，同时成功地消除了大爆炸奇点。这个界限比目前文献中最严格的约束强几个数量级
Construction of cosmologically viable f(G) gravity models
我们推导出的条件下，f（G）的引力模型，其拉格朗日密度f的书面条款的高斯-邦纳项G，是宇宙学上可行的。最关键的条件是f对G的二阶导数f_GG必须是正的，这是保证后期de-Sitter解的稳定性以及标准辐射/物质支配时期的存在所必需的。我们提出了一些明确的f（G）模型，其中宇宙加速是由物质时代。我们发现，暗能量的状态方程可以在到达现在的宇宙之前穿过幻影鸿沟。可行的模型有渐近行为f_GG去+0时，|G|去无穷大，在这种情况下，发生快速振荡的扰动，除非这样的振荡自由度是抑制相对于一个均匀的模式在早期宇宙。我们还介绍了一种迭代方法，以避免与大质量的振荡模式的数值不稳定性。
Are f(R) dark energy models cosmologically viable ?
所有$f(R)$修正的引力理论都与其中物质与暗能量强耦合的精粹模型共形相同。这种耦合导致了与标准宇宙学完全不同的宇宙学演化。我们发现，在所有的$f(R)$理论，表现为一个权力的$R$在大或小的$R$（其中包括大多数提出的文献中）的比例因子在物质阶段的增长作为$t^{1/2}$，而不是标准的法律$t^{2/3}$。这种行为与宇宙学观测（例如WMAP）严重不一致，因此排除了这些模型，即使它们通过了超新星测试并可以逃脱局部引力约束。
Vacuum Structure of Cosmologically Viable Quadratic Modifications of Gravity that are Functions of the Gauss-Bonnet Invariant
我们进行了彻底的研究，最近提出的，可行的，二次修改的重力是高斯-邦纳不变量的函数的理论一致性，关于他们周围的真空，最大对称空间的常曲率扰动的稳定性。我们特别注意，特别是与传播自旋0快子模式的发生，并与引力子鬼的发展病理不稳定性的调查。后一种效应与已知的“里奇稳定性”问题有关，在$f(R)$理论中得到了很好的研究。在二次修改的重力，这是第一次讨论。特别注意到有效引力耦合的非负性要求，这保证了引力子不是负范数态。它表明，一些理论，通过宇宙学以及太阳系的测试，必须排除的基础上，这些病理不稳定性的不可避免的字符。
Cosmologically Viable Solutions in Geometric Modified Gravity
本文研究基于挠率或非度量性的远平行引力扩展模型，发现部分模型虽能复现宇宙晚期加速，但常因爱丁顿参数偏差违反太阳系约束，强调需在宇宙学与局域尺度统一检验修正引力理论。
Bimetric gravity is cosmologically viable
双度规理论描述了存在额外自旋2场时的引力相互作用。先前的工作表明，它的宇宙学解一般都受到不稳定性的困扰。我们表明，通过采取普朗克质量的第二度规，$M_f$，是小的，这些不稳定性可以被推回到不可观测的早期。在这个极限下，该理论接近广义相对论，而有效的宇宙学常数明显地由自旋2相互作用尺度决定。这提供了一个非常接近$Λ$ CDM的晚期膨胀历史，但具有宇宙学常数的技术自然值。我们发现，$M_f$应该不大于电弱标度，以使宇宙学扰动是稳定的大爆炸核合成。我们进一步表明，在这个限制的螺旋度-0模式不再是强耦合在低能量尺度。
Power-laws f(R) theories are cosmologically unacceptable
在最近的一篇论文[1]（PRL 98，131302，2007）中，我们已经证明了f（R）=R + mu R^{n}修正的引力暗能量模型在宇宙学上是不可行的，因为在加速阶段之前的物质时代，宇宙膨胀由sim t^{1/2}而不是sim t^{2/3}给出，其中a是标度因子，t是宇宙时间。Capozziello等人最近的一项工作[2]（PLB 639，135 - 143，2006）批评了我们的结果，提出了一些明显的反例来反驳我们在f（R）= mu R^{n}模型中的主张。我们在这里表明，这些特定的R^{n}模型可以产生一个类似t^{2/3}的膨胀，但这与后期的加速度无关。因此，尽管可以接受的f（R）暗能量模型可能存在，但Capozziello等人提出的R^{n}模型在宇宙学上是不可行的，证实了我们以前在参考文献[1]中的结果。
Cosmologically viable generalized Einstein-Aether theories
我们调查广义爱因斯坦-乙醚理论是兼容的普朗克宇宙微波背景（CMB）的温度各向异性，偏振和透镜数据。对于给定的暗能量状态方程$w_{\rm de}$，我们制定了一种设计方法，并研究了它们对宇宙微波背景温度各向异性和物质功率谱的影响。我们使用状态方程的方法参数化的扰动，并发现这种方法是特别有用的，在确定最合适的和数值上有效的参数，探索在马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）分析。我们发现数据约束模型与$w_{\rm de} = -1$是兼容的$Λ$ CDM。对于通过熵扰动避免引力波约束的$w_{\rm de} \not= -1$模型，我们将$w_{\rm de}$约束为$w_{\rm de } = -1.06^{+0.08}_{-0.03}$（CMB）和$w_{\rm de } =-1.04^{+0.05}_{-0.02}$（CMB+Lensing），在$68\%$ C.L.，并发现这些模型可以不同于$Λ$ CDM，但仍然与数据兼容。我们还发现，当面对数据时，这些模型可以改善$Λ$ CDM中的一些异常，例如分别在CMB温度各向异性和物质功率谱中出现低- $\ell$和高- $k$功率，但不能同时出现。我们还研究了$A_{\rm lens}$定量的异常透镜振幅，发现对于$w_{\rm de} = -1$模型，$A_{\rm lens} = 1.15^{+0.07}_{-0.08}$（CMB）和$…
Inflation with stable anisotropic hair: is it cosmologically viable?
最近提出了一个矢量场与暴胀子耦合的暴胀模型，并研究了Bianchi I型时空的唯象。结果发现，该模型证明了宇宙无毛定理的反例，因为存在一个稳定的各向异性暴胀不动点。然而，暴胀理论的一个伟大成就是，它解释了今天观测到的宇宙的平坦性和各向同性，而不需要特殊的初始条件。因此，任何可接受的通货膨胀模型都应该以令人满意的方式解释这些观察结果。为了检查模型是否满足这一要求，我们引入曲率的背景几何，并考虑轴对称时空的Bianchi型II，III和Kantowski-Sachs度规。我们表明，各向异性的Bianchi型I不动点是一个吸引子的整个家庭这样的时空。这个模型是预测性的，因为宇宙在很大范围的初始条件下经过几次e折叠后接近这个固定点。如果暴胀持续N个e倍，则暴胀结束时的曲率通常为exp（-2N）阶。另一方面，膨胀结束时膨胀率的各向异性虽然在1%的水平上很小，但非常重要。我们发现，在暴胀结束后，将有一个时期的各向同性持续约2N/3 e-倍。在此之后，剪切作为曲率缩放，并在暴胀结束后在N e折叠附近成为主导。对于再热温度的合理界限，暴胀过程中e折叠的最小数量，与超新星Ia数据的各向同性一致，位于区间（21，48）。因此，对我们的限制类时空所得到的结果表明，具有各向异性毛发的暴胀在宇宙学上是可行的。
Cosmologically viable non-polynomial quasi-topological gravity: explicit models, $Λ$CDM limit and observational constraints
本文研究了非多项式准拓扑引力在宇宙学中的影响，通过构建多项式、四次方、幂律等模型，展示不同函数形式导致的膨胀历史差异，并通过观测数据验证模型与ΛCDM的兼容性。
Viable Singularity-Free f(R) Gravity Without a Cosmological Constant
一些作者认为，自洽的$f(R)$重力模型不同于$Λ$ CDM几乎被排除在外。面对这样的说法，我们提出了一个特殊的双参数$f(R)$模型，它：（a）是宇宙学上可行的和区别于$Λ$ CDM;（b）是兼容的相对论恒星的存在;（c）是免费的里奇标量在宇宙学演化过程中的奇异性和（d）允许增加高曲率的修正，可能是相关的通货膨胀。
Mass-Gap Neutron Stars from Vector \texorpdfstring{$f(R)$}{f(R)} Gravity Inflationary Deformations
本文研究矢量 f(R) 引力暴胀形变模型下的中子星唯象学，通过求解 TOV 方程并对比多种状态方程与观测约束，发现 MPA1 状态方程最符合约束且其最大质量落入质量间隙区域。
Solar system constraints on f(G) gravity models
讨论了太阳系对f（G）引力模型的约束，其中f是Gauss-Bonnet项G的函数。我们专注于宇宙学上可行的f（G）模型，可以负责后期的宇宙加速。这些模型通常会对真空史瓦西解进行修正，修正形式为ψ *（r/rs）^p，其中ψ = H^2 rs^2 << 1，rs是太阳的史瓦西半径，H是今天的哈勃参数。我们通常估计修改广义相对论的强度，以便用一些实验来对抗模型，如光的偏转和近日点移动。我们证明了宇宙学上可行的f（G）模型在很宽的模型参数范围内可以与太阳系约束相一致。
Implications of non-analytical f(R) gravity at Solar-System scales
我们推导并分析了引力场的非解析拉格朗日量的弱场极限。在研究了模型的参数空间后，我们对表征这类理论的参数施加了约束，即我们建立了这种解决方案适用的有效范围，并通过与行星轨道的比较来细化约束。因此，我们认为这类模型在不同的天体物理尺度下都是可行的。
Conditions for the cosmological viability of f(R) dark energy models
我们推导出了拉格朗日密度f用Ricci标量R表示的暗能量模型在宇宙学上可行的条件。我们证明了f（R）模型的宇宙学行为可以通过研究（r，m）平面上的m（r）曲线的几何方法来理解，其中m= Rf_{,RR} / f_{,R}，r=- Rf_{,R} /f，其中f_{,R} =df/dR.在晚期加速之前存在一个以活性物质为主的时期，要求变量m满足条件m（r）approx+0，且在r approx-1时dm/dr>-1。对于可行的后期加速度的存在，我们需要（i）m=-r-1，（sqrt{3}-1）/2<m<1且dm/dr<-1或r=-2时0<m<1。这些条件确定了（r，m）空间中的两个区域，一个是物质纪元，另一个是加速度。只有具有连接这些区域并满足上述要求的m（r）曲线的模型才能产生可接受的宇宙学。f（R）=alpha R^{-n}和f=R+alpha R^{-n}类型的模型对于任何n>0和n<-1都不满足这些条件，因此在宇宙学上是不可接受的。对于文中讨论的许多其他例子，也可以得出类似的结论。在大多数情况下，标准物质纪元被尺度因子为a propto t^{1/2}的宇宙膨胀所取代。我们还发现，f（R）模型可以有一个强幻影吸引子，但在这种情况下，没有可接受的物质时代。
Combined Solar System and rotation curve constraints on MOND
修正的牛顿动力学（MOND）范式一般预测，系统所处的外部引力场可以对其内部动力学产生影响。在这次交流中，我们首先表明，这种外部场效应可以显着改善一些星系旋转曲线拟合通过降低预测的速度的外部部分的旋转曲线。在MOND的修正引力版本中，这种外场效应也出现在太阳系中，并导致了一个很好的方式来约束理论的过渡函数。对银河系自转曲线和太阳系约束的综合分析（由卡西尼号航天器提供）排除了几类流行的MOND转换函数，但留下了其他可行的。此外，我们表明，LISA探路者将无法改善目前的限制，这些仍然可行的过渡功能。
Solar system and equivalence principle constraints on f(R) gravity by chameleon approach
我们从太阳系实验结合违反等效原理的实验研究了f（R）暗能量模型的约束条件。当等效标量场自由度的质量在具有高密度的区域中较重时，球对称体具有薄壳，使得通过变色龙机制抑制第五力的有效耦合。本文对最近文献中提出的在R >> R_c中具有渐近形式f（R）=R-lambda R_c [1-（R_c/R）^{2n}]的宇宙学可行模型给出了实验界.从太阳系对后牛顿参数γ的约束，我们得到了n>0.5的界限，而从违反弱等价原理和强等价原理得到的约束给出了n>0.9的界限。这使得找到偏离LambdaCDM宇宙学模型的可能性。对于模型f（R）=R-lambda R_c（R/R_c）^p（0<p<1），最大的约束是p<10^{-10}，这表明该模型与LambdaCDM宇宙学很难区分.
Viable massive gravity without nonlinear screening
我们研究了在大质量引力投影下的宇宙学背景扰动的非线性效应，它允许在一个开放的FLRW宇宙中的自加速解。利用零曲率标度极限，我们导出了包含所有相关项的非线性方程组。我们发现标量引力子的解在所有尺度下都完全为零，这与先前研究中的线性微扰分析相一致。此外，由于下一级微扰对引力势的影响在视界内被强烈抑制。因此，在预测的大质量引力中，不再需要筛选机制来与太阳系实验保持一致。
Possible existence of viable models of bi-gravity with detectable graviton oscillations by gravitational wave detectors
我们在无鬼双引力理论的基础上讨论了引力子振荡。我们指出，这个理论具有一个自然的宇宙学背景解，它非常接近于广义相对论的情况。此外，引力子质量的有趣的参数范围，这可以通过引力波的观测来探索，并没有被太阳系测试的约束所排除。因此，引力子振荡与可能的反啁啾信号将是一个有趣的科学目标的KAGRA，先进的LIGO，先进的Virgo和GEO。
Solar system constraints on multi-field theories of modified dynamics
任何可行的修正牛顿动力学（MOND）理论，如修正引力理论，都可能需要除了通常的广义相对论张量场之外的场。对于这样的理论，MOND现象学来自于一个有效的第五种力，它可能与一个标量场有关。在这里，我认为这样的理论所施加的太阳系现象学的约束，主要是由没有显着偏离平方反比的吸引力在太阳系内，以及可检测的本地首选帧的影响。当前的多场论例子可以被构造成满足这些约束条件，这样的理论不可避免地导致外太阳系中的反常非平方反比力。
Cosmological implications of a viable non-analytical f(R) model
对爱因斯坦-希尔伯特作用量的幂律修正（指数严格在2和3之间）产生了一个扩展的引力理论，它与太阳系实验一致，并正确地再现了宇宙热历史的主要阶段。我们发现两个不同的限制模型的特征长度尺度：从太阳系测试的下限和上限，需要存在的物质主导的时代。我们还展示了如何扩展的框架可以容纳早期德西特阶段的存在。在特征长度尺度的允许范围内，膨胀率和暴胀能量尺度之间的关系被修正，得到的膨胀率值比标准图像小几个数量级。这一事实的观测含义是，在扩展框架中，张量与标量之比的值很小。原始张量模的抑制也意味着暴胀尺度可以根据当前的极限任意接近普朗克尺度。最后，讨论了引力波在Robertson-Walker背景下的传播。
K-mouflage gravity models that pass Solar System and cosmological constraints
我们表明，太阳系的测试可以放置非常强的约束K-mouflage模型的重力，这是耦合标量场模型与非平凡的动力学条款，屏幕的第五力在大的重力加速度的区域。特别是，月球异常近日点的边界对K-拉格朗日密度施加了严格的限制，当高阶算子在静态状态下的贡献足够小时，可以满足这一限制。太阳系中引力强度变化率的限制使耦合强度$β$小于$0.1$。这两个边界比卡西尼卫星和大爆炸核合成的结果施加了更严格的约束。尽管太阳系的限制，我们表明，这是可能的，以有趣的宇宙学预测构建可行的模型。特别是，相对于$Λ$ -CDM，这样的模型预测的物质和暗物质晕的数密度的集群的μ-水平的偏差。这使得这些模型具有预测性，并可由即将到来的观测任务进行测试。
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