Classical and quantum LTB model for the non-marginal case
我们扩展的经典和量子处理的Lemaitre-Tolman-Bondi（LTB）模型的非边际的情况下（定义的事实，即壳的尘埃云开始在无穷远的非零速度）。我们提出了经典的规范形式主义，并特别小心的行动中的边界项地址。给出了尘埃时间与Killing时间的一般关系。采用晶格正则化，然后我们推导和讨论特定的因子排序的精确解的所有量子约束。
2009-10-05 gr-qc hep-th
Averaged Lemaître-Tolman-Bondi dynamics
我们认为宇宙学的反反应效应在Buchert的平均形式主义的基础上明确的解决方案的Lemaintre-Tolman-Bondi（LTB）动力学是线性的LTB曲率参数，并有一个不均匀的爆炸时间。体积哈勃率被发现的体积比例因子，这代表了一个推导的最简单的唯象解决方案的Buchert的方程，其中的分数密度对应于平均曲率和运动学反作用明确确定的参数的基础LTB解决方案的边界处的平均体积。这种结构代表了一个完全可解的玩具模型，但它并不能充分描述我们的“真实”宇宙。
2016-12-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
On matching LTB and Vaidya spacetimes through a null hypersurface
在这项工作中，匹配的LTB内部解决方案代表尘埃物质的Vaidya外部解决方案描述零流体通过零超曲面进行了研究。不同的情况下，其中一个是能够顺利地匹配这两个解决方案的爱因斯坦方程沿零超曲面进行了讨论。
2009-07-05 gr-qc
Luminosity distance-redshift relation for the LTB solution near the center
出于反问题的Lemaitre-Tolman-Bondi尘埃解决方案，在该问题中的光度距离函数$D_L(z)$作为输入选择一个特定的模型，我们计算的功能$D_L(z)$的LTB解决方案的三阶$z$。为了进行繁琐的计算，我们引入了一种新的方便形式的LTB解决方案，其中的解决方案是明确的和统一的。利用这种形式的LTB解，我们得到了具有充分一般性的光度距离函数。我们特别发现，该功能完全符合一个均匀的和各向同性的尘埃解决方案，直到二阶，如果我们要求的解决方案是经常在中心。
2007-07-02 astro-ph gr-qc
Non-singular quantum gravitational dynamics of an LTB dust shell model: the role of quantization prescriptions
我们研究了具有均匀尘埃密度的Lemaintre-Tolman-Bondi时空中最外层尘埃壳层在圈量子引力激励下采用不同量子化策略时圈量子化的一些结果。先前的工作已经处理了循环量子化这个模型，采用holonomies和三元组，以下的标准循环量子宇宙学的程序。在这项工作中，我们比较这种量子化与其中使用的完整性和规范协变通量。虽然这两种量子化方案解决了中心奇点，但它们导致了不同的质量间隙，在该质量间隙处形成了捕获表面。当尘埃壳层的密度处于普朗克区域时，这个与外部广义Vaidya时空相匹配的捕获面消失了。我们发现，量子化的基础上的完整性和规范协变通量一般的结果在一个不对称的演化的尘埃壳层中，与白洞的有效质量所看到的外部观察者是$2/π$的一个黑洞。这种有效的质量差异的结果，在两个量子化的前和后反弹制度的经典极限的差异。这个独特的特征排除了在规范协变通量修正的情况下任何黑洞-白洞孪生的形成，这与使用完整性和三元组的量子化相反，其中引力坍缩总是导致黑洞-白洞孪生。另一个显著的区别是，对于基于完整性和规范协变通量的量子化，在非奇异坍缩过程中，可能会出现只有黑洞而没有白洞的情况。
2021-07-13 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational entropies in LTB dust models
我们考虑了一般的Lemaitre-Tolman-Bondi（LTB）尘埃模型来探测Clifton，Ellis和Tavakol（CET）以及Hosoya和Buchert（HB）的引力熵提议。我们还考虑一个合适的准本地标量加权平均的基础上的HB建议的变体。我们表明，所有建议的熵增长的条件是直接相关的能量密度和哈勃标量的类似波动的负相关性。虽然这种相关性是在本地评估的CET建议，它必须在一个非本地域依赖的方式评估的两个HB建议。通过在相关的渐近极限看这些条件的履行，我们能够提供一个良好的接地定性描述的全时间演化和径向渐近缩放的三个熵在通用模型。对于这三种方案，我们得到了以下严格的分析结果：（i）当密度增长模占优势时，熵增长;（ii）所有不断膨胀的双曲模型在其演化后期都达到一个稳定的终端平衡，其特征是熵极大值的非齐次性;（iii）具有衰减模式和坍缩椭圆模型的区域表现出与熵最小值相关的不稳定平衡（iv）在奇点附近，CET熵发散，而HB熵收敛;（v）CET熵收敛于所有模型的径向渐近范围内，而HB熵仅收敛于模型渐近FLRW背景。事实上，不同的独立建议在一般的LTB模型中产生相当相似的熵产生，时间演化和径向标度条件，这似乎表明他们共同的“引力熵”概念可能是一个理论上可靠的概念，适用于更一般的时空。
2014-03-04 gr-qc
Back-reaction and effective acceleration in generic LTB dust models
我们提供了一个彻底的检查的条件存在的反反应和“有效”的加速度（在布歇特的平均形式主义的背景下）在经常通用的球对称Lemaitre-Tolman-Bondi（LTB）灰尘模型。通过考虑任意球形共动域，我们严格验证这些条件的履行表示在每个域的边界处进行评估的合适的标量变量。有效减速必然发生在所有的域中：（a）收敛到FLRW背景的模型的渐近径向范围，（b）非真空双曲模型的渐近时间范围，（c）LTB自相似解和（d）同时大爆炸附近。加速域被证明存在于下列情况下：（i）中央真空区，（ii）中央（非真空）密度空洞，（iii）收敛到FLRW背景的模型的中间径向范围，（iv）收敛到闵可夫斯基真空的模型的渐近径向范围和（v）附近和/或相交的非同时大爆炸域。所有这些场景都发生在双曲模型与负平均和局部空间曲率，虽然场景（iv）和（v）也可能在低密度区域的一类椭圆模型，其中局部空间曲率是负的，但其平均值是正的。发现有效减速参数的粗略数值估计在-0.003和-0.5之间。虽然在收敛到爱因斯坦德西特背景的模型中和在经历引力坍缩的区域中不能排除加速区域的存在，但这种情况的条件非常严格。所得结果可为更一般的非球模型中的反作用和平均效应提供重要的理论线索。
2011-10-13 gr-qc
On spherical dust fluctuations: the exact vs. the perturbative approach
本文研究了LTB尘埃模型（有无$Λ$）的动力学与两种常见的宇宙学形式：基于度规的宇宙学扰动理论（CPT）和协变规范不变（GIC）微扰中尘埃微扰动力学之间的关系.为此目的，我们重铸的LTB模型的演变的协变和规范不变形式主义的本地和非本地的“精确波动“的Friedmann-Lematre-Robertson-Walker（FLRW）的背景下定义的协变标量的适当平均。我们研究这些波动的性质，它可以被定义为一个封闭的共动域或渐近域扩展到整个时间片。特别地，非局部密度波动为“密度对比度“的概念提供了协变和精确的定义。我们表明，在它们的线性制度，这些LTB精确的波动（本地和非本地）是完全等价于传统的宇宙学扰动在CPT的同步共动规范和GIC扰动。作为一个直接的后果，我们展示了一个简单的形式的空间曲率扰动的时间不变性。本文的工作可能为广义相对论中尘埃源动力学的精确方法和微扰方法（线性或非线性）之间提供重要的理论联系。
2015-02-09 astro-ph.CO gr-qc
Light propagation in linearly perturbed $Λ$LTB models
我们应用一个通用的形式主义的光传播的线性扰动球对称尘埃模型，包括一个宇宙学常数。对于中心世界线上的同动观测者，我们导出了测地偏差方程，并进行了适当的球谐分解。这使得抽象的规范不变的扰动变量映射到众所周知的数量从弱引力透镜一样收敛或宇宙剪切。由此产生的一组微分方程可以有效地解决由格林函数的方法，导致线的视线积分源的扰动变量上的向后光锥。由此产生的透镜观测量的球谐系数和剪切场被分解成它的E-和B-模式。这项工作的结果是一个必不可少的工具，从线性结构的形成，以测试哥白尼原理与多个宇宙学探测器的目的的球对称尘埃模型的分析添加信息。
2017-09-14 gr-qc
On spatial volume averaging in Lema\^ıtre--Tolman--Bondi dust models. Part I: back reaction, spacial curvature and binding energy
我们提供了一个全面的分析研究（严格的和定性的）的存在条件的一个积极的运动学反反应项$\QQ>0$，在布歇特的标量平均形式主义适用于球对称的Lemaintre-Tolman-Bondi（LTB）尘埃的解决方案，其中平均域作为球形共动区域包含一个对称中心的背景下。为了研究$\QQ\geq 0$的存在条件，我们引入了适当的体积和准局域平均泛函，并在此过程中，我们还探讨了各种LTB构型的反反应、空间曲率和结合能之间的关系.反作用项对于所有具有负空间曲率的“双曲”正则域都是正的，无论是在全径向范围内还是在径向渐近范围内。这个结果也是有效的，如果这些域包含一个内部的“椭圆”区域，正曲率进行局部塌陷。对于正空间曲率渐近减小的某些情况，正反作用的条件仍然可以满足，但似乎更具限制性。由于$\QQ>0$是一个积极的“有效”的加速，将模仿暗能量的效果（在布歇特的形式主义的背景下）的必要条件，我们研究这个问题在LTB模型在后续文件（第二部分）。
2009-12-21 astro-ph gr-qc hep-th
Averaging in cosmology based on Cartan scalars
我们提出了一种新的方法，平均在广义相对论和宇宙学。在简单回顾了最初从等价问题中得到的理论之后，我们考虑了两种基于Cartan标量处理平均的方法。我们将该理论应用于两个不同的LTB模型。在第一个例子中，关联项表现为正的宇宙学常数，在第二个例子中，前导关联项表现为空间曲率。我们还证明了线性化单色引力波平均的非平凡性。
2014-05-22 gr-qc
Averaging in LRS class II spacetimes
我们推广Buchert的平均方程[将军Rel。重力32，105（2000）; Gen. Rel.重力33，1381（2001）]的LRS II类尘埃模型，在这个意义上，所有的爱因斯坦方程的平均，而不仅仅是痕迹的一部分。我们推导出相应的平均方程，并研究了近似LTB模型中膨胀标量和剪切标量的反作用。最后，我们提出了一种方法来关闭的平均方程组。
2014-12-22 gr-qc
Study of Generalized Lema\^ıtre-Tolman-Bondi Spacetime in Palatini $f(R)$ Gravity
本文旨在分析Palatini $f(R)$引力作用下耗散尘埃的LTB时空的推广.我们探讨了修改后的场方程，运动学变量和质量函数在这种情况下。我们构造Bianchi身份使用的剪切，膨胀和曲率标量的背景下Palatini $f(R)$重力守恒和微分方程。在此框架下，我们计算了黎曼张量正交分解的标量函数。这些标量函数被称为结构标量，已经用修正的场方程在LTB时空中进行了探索。本文用两种子情形讨论了LTB时空的对称性质。我们发现，广义LTB时空的性质与LTB和获得的结构标量在这两种情况下，有一个类似的依赖于材料的配置文件，即使在Palatini重力。
2021-12-20 gr-qc
A new approach for doing theoretical and numeric work with Lemaitre-Tolman-Bondi dust models
引入准局部积分标量变量研究球对称Lemaitre-Tolman-Bondi（LTB）尘埃模型。除了提供一个协变量，理论上有吸引力，这些模型的参数的解释，这些变量使我们能够研究其动力学（在其充分的一般性）的流体流动演化方程，可以处理简单的数值技术，并具有显着的潜力天体物理学和宇宙学的应用。这些演化方程也可以理解的规范不变和协变形式主义的框架内的FLRW背景上的球形非线性扰动。协变时间分裂与新的变量导致，在一个自然的方式，改写已知的解析解的初始值框架内，其中协变标量给出了简单的标度律。通过使用这种重新参数化的解析解，我们重新审视，并提供了一个替代的前景已经在文献中处理的各种理论问题：正则性条件，欧米茄参数，以及拟合给定的LTB模型的密度或速度的径向分布在不同的宇宙时间。其他理论问题和数值应用将在单独的文章中进行研究。
2010-02-01 astro-ph.CO gr-qc
Geometric and physical properties of closed ever expanding dust models
目前的观测表明，我们的宇宙与一个小的正空间曲率并不矛盾，这种曲率可以与具有“封闭”标准拓扑的静止框架相关联。我们研究一个玩具模型概括的$Λ$ CDM模型的形式不断扩大Lemaitre-Tolman-Bondi（LTB）模型与积极的空间曲率。众所周知，这样的模型与$Λ=0$表现出薄层分布的转折值的区域距离，必须通过以色列-Lanczos形式主义的研究。我们发现，这种分布源表现出非物理行为的大宇宙时间和它的存在可以检测到观测。然而，这些非物理特征总是可以通过假设$Λ>0$来避免。虽然这些LTB模型是非常简化的，我们相信，这些结果提供了一个简单的参数，有利于假设一个非零的正宇宙学常数的宇宙学模型。
2018-04-18 gr-qc
Spherically symmetric gravitational collapse of a dust cloud in third order Lovelock Gravity
考虑无宇宙学常数的LTB型三阶Lovelock引力时空，研究了非相干尘埃云的球对称引力坍缩，给出了分别对应于双曲型、抛物型和椭圆型的LTB型解.注意高阶曲率修正的贡献对奇点的性质有着深远的影响，时空的整体结构与类似的广义相对论情况相比发生了巨大的变化。有趣的是，高阶Lovelock项的存在导致了在7D时空中形成质量、裸和类时奇点，这在广义相对论中是不允许的。此外，我们还指出，在7D情况下，裸奇点可能是引力弱的，因此可能不会对宇宙监督假说构成严重威胁，而在$D\geq8$非均匀坍缩中，裸奇点则严重违反了宇宙监督假说.
2011-07-14 gr-qc
A loop quantization of the marginally bound Lemaître-Tolman-Bondi dust model
University of Warsaw（华沙大学）
该研究通过回路量子方法对边缘束缚LTB模型进行量化，揭示了在普朗克能量密度处的反弹现象，并比较了回路量子引力与传统量化方法的准确性。
2026-08-07 gr-qc
A novel approach to the dynamics of Szekeres dust models
我们获得一个优雅的和有用的描述Szekeres尘埃模型的动力学（在其充分的一般性）通过“准本地”标量变量构造合适的积分分布，可以被解释为加权适当的体积平均的本地协变标量。就这些变量而言，场方程和基本物理量和几何量在形式上与球对称LTB尘埃模型中相应的表达式相同。由于我们可以将每个Szekeres模型映射到唯一的LTB模型，因此对后者模型有效的严格结果可以很容易地推广到非球形Szekeres几何。新的变量自然会导致一个初始值的制定，其中所有标量表示为标度律在其值在一个任意的初始空间切片。这些变量也产生一个显着的简化数值计算工作，因为流体流动演化方程成为一个系统的自治常微分方程进行代数约束，包含信息的偏离球对称。作为如何应用这种形式主义的一个例子，我们表明，球对称性是稳定的，对小的偶极类扰动。这种新的方法的动态的Szekeres解决方案有一个巨大的潜力，用于处理各种各样的理论问题，并构建非球形模型的宇宙学不均匀性，以适应观测数据。
2012-03-08 gr-qc
Adiabatic models of the cosmological radiative era
我们考虑一个推广的Lemaitre-Tolman-Bondi（LTB）的解决方案，通过保持LTB度量，但取代其尘埃物质源的不完美流体与各向异性压力$Π_{ab} $。假设总物质能量密度$ρ$是静止质量项$\rhom$加上辐射$\rhor=3p$密度之和，其中$p$是各向同性压力，爱因斯坦方程完全积分，而不必对$Π_{ab} $的形式进行任何先前的假设。三个特殊的情况下的利益：通常的LTB尘埃解决方案（尘埃限制），一类FLRW宇宙学（均匀的限制）和Vaydia解决方案（真空限制）。初始条件提供了合适的平均值和对比度函数的初始密度的$\rhom, \rhor$和三维Ricci标量沿任意初始表面$t=t_i$。我们认为模型的来源是一个相互作用的辐射物质混合物在局部热平衡，必须符合因果扩展不可逆热力学（因此$Π_{ab} $是剪切粘度）。假设与小的初始密度和曲率对比度的近平衡条件下，该模型的演变是定性类似的物质加上辐射FLRW背景上的绝热扰动。我们表明，初始条件存在，导致物理上一致的模型，但仅适用于完整的扩展不可逆热力学输运方程。这些相互作用的混合物提供了一个合理的近似耗散的“紧耦合”特性的辐射物质混合物在辐射前去耦时代。
2002-04-16 gr-qc
Photon surface extensions in general spherical dust collapse
School of Science and Technology, Mathematics Division, Università di Camerino（卡梅里诺大学理学院数学系）；Osservatorio Astronomico di Brera, INAF（布雷拉天文台，意大利国家天体物理研究所）
将球对称尘埃塌缩中光子曲面的分析推广到一般非边缘束缚情况，推导光子曲面方程并证明外部光子球r=3M的唯一物理扩展为零超曲面，且光子曲面到达中心奇点当且仅当奇点裸露。
2026-09-24 gr-qc
Quasi-local variables and inhomogeneous cosmological sources with spherical symmetry
我们研究了一个大类的非均匀球对称时空，推广的勒梅特-托尔曼-邦迪尘埃解决方案，非零压力（“LTB时空”）。局部协变LTB对象可以表示为满足等价Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）标量演化方程的协变准局部（QL）标量的扰动。因此，这些时空的动力学可以被严格地描述为非线性的，规范不变和协变扰动的正式FLRW背景下给出的QL标量。由于LTB时空与各种各样的“状态方程”和理论假设兼容，它们为理想化但完全非线性条件下的宇宙学源的数值模型提供了一个理想的框架。作为一个说明性的例子，我们简要地研究了一个黑洞的形成在一个不断扩大的Chaubergin气体宇宙。
2008-10-07 gr-qc
What is dust? - Physical foundations of the averaging problem in cosmology
本文从物理学的角度评述了非均匀宇宙学的粗粒化和平均化问题，以及它们对平均宇宙演化的反作用。一个特别的重点是放在比较不同的平均空间均匀性的概念，并对观测结果的解释。其中的物理问题，我们考虑的是：平均哥白尼原则的性质，马赫原理的作用，问题的准本地引力能和不同的角色的时空，空间和零锥平均。的观测解释的时间逃逸的情况下，宇宙学平均的其他方法进行了比较，并讨论了悬而未决的问题。
2011-06-09 astro-ph.CO gr-qc
Evolution of radial profiles in regular Lemaitre-Tolman-Bondi dust models
我们进行了全面和严格的分析研究的径向配置文件的协变标量在定期勒梅特-托尔曼-邦迪尘埃模型的演变。我们特别考虑了“轮廓倒置”现象，其中密度、空间曲率或膨胀标量的初始团块轮廓可能会演变成空隙轮廓（反之亦然）。以前的工作在文献中的模型与密度空剖面和/或允许密度剖面反演给出了全面的推广，与一些错误的结果得到纠正。我们严格证明，如果假设没有壳交叉的演变，那么只有“丛空”反演可以发生在密度分布，只有在双曲线模型或负空间曲率的区域。空间曲率的配置文件遵循类似的模式的密度，与“丛空”反转只可能为双曲线模型或区域。然而，扩展标量的轮廓限制较少，轮廓反转必然发生在椭圆模型中。我们还研究了特殊的LTB配置中的径向轮廓：封闭的椭圆模型，同时大爆炸奇点的模型，以及由膨胀的双曲背景包围的局部塌陷椭圆区域。我们获得的一般分析语句允许设置正确的初始条件，以构建完全正则的LTB模型，对所有标量的轮廓及其时间演化具有任何特定的定性要求。所提出的结果可以是非常有用的，在指导未来的数值计算工作，这些模型，并在修订以前的分析工作，其所有的应用。
2010-06-09 astro-ph.CO gr-qc
New variables for the Lema\^ıtre-Tolman-Bondi dust solutions
我们重新检查的Lemâitre-Tolman-Bondi（LTB）解决方案与尘埃源承认对称中心。我们考虑作为自由参数的解决方案的初始值函数：$Y_i$，$ρ_i$和$\Ri$，通过限制曲率半径，$Y\equiv \sqrt{g_{θθ}}$，静止质量密度，$ρ$，和三维Ricci标量的静止框架，$\R$，到一个任意的正则柯西超曲面，$\Ti$，标记为常数宇宙时间（$t=t_i$）。使用$Y_i$固定的径向坐标和拓扑结构（同胚类）的$\Ti$，并缩放的一维尺度因子$y=Y/Y_i$的时间演化，我们表明，动力学，正则性条件和几何特征的模型是由$ρ_i$，$\Ri$和适当构造的体积平均值和对比度函数中定义的不变标量表示的$\Ti$。这些量导致初始条件的直接表征，根据$\Ti$的不均匀性的性质，作为对称中心周围的密度和/或曲率超密度（"团块“）和欠密度（”空隙“）。一般来说，只有具有初始密度和曲率块的模型在没有壳交叉奇点的情况下演化，尽管与同时大爆炸相关的特殊初始条件允许初始密度和曲率空洞的规则演化。发现特定的限制，以便$t>t_i$的定期演变是可能的初始空隙。为在构建LTB模型时使用新变量以及绘制所有相关量提供了逐步指南。
2001-05-23 astro-ph gr-qc
Initial value formalism for dust collapse
利用广义相对论的3 + 1形式，我们建立了一个充满尘埃的球对称度规，证明了度规系数完全由时空中的物质分布决定。此外，度量描述了不均匀的灰尘区域和真空区域在一个单一的坐标补丁，从而减轻了需要复杂的匹配方案的接口。这样，该系统被建立为一个初边值问题，这对它的数值演化有很多好处。我们证明了度量的尘埃部分等价于坐标变换下的Lemaitre-Tolman-Bondi（LTB）度量类。在这个坐标系中，壳交叉奇点（SCS）表现为流体冲击波，因此，我们讨论了通过从经典流体动力学借用方法形成的初始点的壳交叉的动态扩展的可能性。本文填补了空白，在目前的文献中与这些崩溃模型充分发展的形式主义非常详细。此外，应用程序提供了本模型的好处的例子。
2007-08-17 gr-qc
Quasi-local variables in spherical symmetry: numerical applications to dark matter and dark energy sources
一个数值方法被认为是球对称时空，推广勒梅特-托尔曼-邦迪尘埃解决方案，非零压力（“LTB时空”）。我们引入准局部（QL）变量，这些变量是协变的LTB对象，满足Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）宇宙学演化方程。我们严格证明，从QL标量的局部协变标量的相对偏差是非线性的，规范不变和协变扰动FLRW形式的“背景”的QL标量。LTB时空的动力学完全由QL标量和这些精确微扰决定。由于LTB时空与各种各样的“状态方程”兼容，无论是单一流体还是混合物，在FLRW框架（或线性扰动）中，大量已知的暗物质和暗能量源的解决方案可以在理想化但非平凡的非均匀条件下容易地进行检查。坐标的选择和初始条件推导出的微扰方程的数值处理，使我们能够研究在各种现象，如引力坍缩，非本地效应，空洞形成，暗物质和暗能量耦合和粒子创建的非线性效应。特别是，嵌入的非均匀区域可以通过一个合适的FLRW解决方案的平滑匹配，从而推广了牛顿的“礼帽”模型，广泛用于天体物理学文献。作为应用的形式主义的例子，我们研究数值的形成中的一个黑洞在一个不断扩大的Chaubergin气体FLRW宇宙，以及密度团块和空洞的冷暗物质和暗能量的交互式混合物的演变。
2008-12-23 astro-ph gr-qc hep-ph
Quasi-local variables, non-linear perturbations and back-reaction in spherically symmetric spacetimes
我们引入一个准局部积分泛函和标量准局部变量来研究一类球对称非齐次时空，推广了Lemaitre-Tolman-Bondi（LTB）尘埃解（“LTB”时空）。通过使用这些变量，我们可以将流体流动演化方程转化为Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）宇宙学的非线性、协变、规范不变扰动的演化方程。在线性极限下，我们得到了长波近似下同步规范中的球微扰。形式主义有一个显着的潜力，宇宙学的应用，因为它允许一个检查各种各样的来源与不同的“状态方程”，推广已知的FLRW解决方案，理想化，但非平凡和非线性非均匀条件。准局部泛函可以被重新表述为加权的真体积平均分布，其权重因子由与准局部质能函数相关的标量不变量给出。在Buchert的适当平均形式主义中出现的反反应项可以表示为平均和准局部能量密度波动之间的差异。通过比较这个平均值与加权准本地的，我们可以定义一个结合能泛函的空间梯度的平均和准本地变量中出现的反反应条款。
2008-09-19 gr-qc
Radial asymptotics of Lemaitre-Tolman-Bondi dust models
我们研究了球对称Lemaitre-Tolman-Bondi尘埃模型的径向渐近行为，通过观察它们沿径向射线的协变标量，这些标量是由适当长度$\ell$参数化的类空测地线，与4-速度和SO（3）轨道正交。通过引入准局部标量定义为积分函数沿射线，我们得到了一个完整的和协变表示的模型，导致初始值参数化，其中所有标量可以由标度律依赖于两个度量尺度因子和两个基本的初始值函数。考虑规则的“开放”的LTB模型，其空间切片允许一个发散的$\ell$，我们提供的条件，径向坐标，使其渐近极限对应的极限为$\ell\to\infty$。“渐近状态”然后定义为这个极限，连同渐近级数展开，评估所有度量函数，协变标量（本地和准本地）和它们的波动。通过考察不同的初始条件，我们研究并分类了具有对称中心的抛物型、双曲型和开椭圆型模型的渐近态。我们证明，在径向方向上，模型可以渐近于以下时空中的任何一个：具有零或负空间曲率的FLRW尘埃宇宙学、Minkowski平坦空间（包括Milne空间）的部分、Schwarzschild-Kruskal流形的部分或自相似尘埃解。
2010-06-09 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological Backreaction in Spherical and Plane Symmetric Dust-Filled Space-Times
我们研究的实施Buchert的和绿色和Wald的平均形式主义在精确的球对称和平面对称的充满灰尘的宇宙模型。我们发现，给定一个宇宙时空，布歇特的平均计划给出了一个忠实的方式来解释大规模的空间膨胀，明确的条款，精确量化的行为预期从弗里德曼方程的均匀和各向同性的宇宙模型的偏差。另一方面，格林和瓦尔德形式主义似乎没有给出任何关于给定非均匀时空的大尺度性质的信息。相反，这种形式主义的目的是计算周围的一个给定的“背景”的几何形状的短波长波动的反向反应的影响。我们发现，在这种方法中推断的空间膨胀是完全依赖于这个背景的选择，这是不是唯一指定的任何给定的非均匀时空，并从小尺度结构的“反作用”在我们研究的每一种情况下消失。这似乎限制了格林和瓦尔德的形式主义在研究真实宇宙中大尺度膨胀的适用性，而真实宇宙也没有预先定义的背景。需要进一步的研究，以提高这些平均形式主义的评价和比较，并确定是否存在同样的困难，在不太理想化的时空几何。
2019-09-19 astro-ph.CO gr-qc
The averaging problem on the past null cone in inhomogeneous dust cosmologies
宇宙学模型通常忽略小尺度下时空流形的复杂性质，以假设理想化的广义相对论解来描述宇宙的平均动力学。虽然这些解决方案在解释数据方面非常成功，但它们在宇宙学中引入了许多难题，因此它们的基本假设很重要。在本文中，我们超越了通常的宇宙学假设，并提出了一个形式主义的平均本地广义相对论时空观察者的过去零锥：我们制定的平均性能的光阵面，因为它们从宇宙发射器传播到观察者。能量-动量张量由一个无旋尘埃源和一个宇宙学常数组成--与晚期宇宙时代的$Λ$ CDM模型中的组件相同--但度规解并不被\emph{a priori}约束为局部均匀或各向同性。这通常使大尺度动力学通过\emph{backreaction}效应偏离简单的Friedmann-Lematre-Robertson-Walker解。我们的形式主义量化这种偏离通过一个完全协变系统的面积平均方程的光阵面传播到一个观察者，它可以直接应用于分析和数值研究的宇宙观测。为此，我们制定了可观测量，包括有效角直径距离和宇宙学红移漂移的光阵面平均值，我们还讨论了这些观测量的反反应效应。
2022-12-28 gr-qc
Quasi-local photon surfaces in general spherically symmetric spacetimes
基于一般球对称时空中余维2曲面的几何性质，给出了光子球和光子曲面的准定域定义。这个新定义是克劳德尔、维尔巴德拉和埃利斯的定义的推广，但没有提到时空中的任何脐超曲面。新的定义有效地排除了光子表面，它与引力无关。将该定义应用于引力坍缩的Lemaitre-Tolman-Bondi（LTB）模型，可归结为一个二阶微分方程问题。我们发现尘球边界上的能量平衡可以为该方程提供一个合适的边界条件。在此基础上，我们得到了Oppenheimer-Snyder（OS）模型的光子表面解析解和LTB模型的边界有界坍缩的合理数值解。有趣的是，在OS模型中，我们发现光子表面出现的时间与事件视界出现的时间差主要由系统的总质量决定，而与系统的引力场大小和强度无关。
2021-04-18 gr-qc
Gauge-Invariant Average of Einstein Equations for finite Volumes
为了研究宇宙学的反向反应，需要一个渐进的过程。在这项工作中，协变和规范不变的平均形式主义有限体积将开发。这种平均将应用于爱因斯坦方程的标量部分。为此目的，尘埃作为一个物理实验室将被耦合到重力系统。目标是研究从均匀宇宙的偏离以及这种偏离对我们宇宙动力学的影响。物理观测者的领域被包括在所研究的系统中，并用于构建一个参考系，以执行平均没有正式的规范固定。导出的方程解决了反作用是否与规范有关的问题。
2014-10-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
On average properties of inhomogeneous fluids in general relativity III: general fluid cosmologies
我们调查有效的方程的空间平均部分的非均匀宇宙学的体积膨胀充满了任意流体的时空。这项工作是一个后续行动，以前的研究集中在无旋尘埃模型（纸一）和无旋完美流体（纸二）在流正交叶理的时空。它通过考虑任意的叶理、任意的倾斜和移位，以及考虑带有涡度的倾斜流体流动，来补充它们。对于第一个研究，空间平均域的传播被选择为遵循流体的一致性，这避免了所获得的平均系统中的非物理依赖性。我们提出了两种不同的平均计划和相应的系统的平均演化方程提供推广的论文I和II。第一个保留了在文献中发现的其他几个推广中使用的平均算子。我们广泛地讨论这些形式主义的关系，并指出限制，特别是关于休息质量守恒的平均域。我们随后介绍的替代平均方案遵循论文I和II的精神，并侧重于流体流动和相关的1+3螺纹全等，与3+1叶理共同使用，构建平均表面。这导致紧凑的平均方程的宇宙学反反应项的数量最少。我们强调，这个系统变得特别透明时，适用于一个自然类的叶理有恒定的流体适当的时间片。
2020-03-13 astro-ph.CO gr-qc
Example of an inhomogeneous cosmological model in the context of backreaction
在这篇文章中，我们提出了一个非均匀宇宙模型的例子，这是灵感来自线性微扰论。该模型的度规可以描述为具有周期性分布的尘埃超密度的Einstein-de Sitter背景。该模型的建设，使应用程序的Green-Wald平均计划和Buchert平均技术同时进行。我们比较所考虑的模型的角直径距离函数的角直径距离对应的平均时空的Green-Wald和Buchert框架分别。
2016-12-12 gr-qc
A possible solution to the Hubble constant discrepancy -- Cosmology where the local volume expansion is driven by the domain average density
哈勃常数问题是不同尺度下对哈勃常数的不同测量之间的差异。我们表明，这个问题可以解决在非均匀宇宙中的微扰理论的广义相对论框架内，在$t=\mbox{const.}$超曲面的有限的局部区域的空间平均程序的帮助下。本文提出的想法是独特的，因为它具有以下所有属性。a）它是基于广义相对论微扰理论，只考虑普通尘埃物质。不需要任何奇怪的物质或能量成分。b）在有限域上采用空间不变平均方法是必要的。c）关键是线性微扰理论中不均匀性的一阶效应。不需要非线性效应。
2019-06-04 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational backreaction in cosmological spacetimes
我们发展了一种新的形式主义的宇宙学背景下的引力反作用的治疗。该方法的灵感来自非平衡统计力学中的投影技术。我们采用组平均相对于各向同性组的均匀和各向同性时空（而不是空间平均）的行动，以定义有效的FRW变量的一般时空。使用哈密顿形式主义的引力完美的流体，我们得到一组方程的演化的有效变量，这些方程将反反应的影响的不均匀性。专门充满灰尘的时空，我们发现制度，导致一个封闭的一组反反应方程，我们解决小的不均匀性。然后，我们研究的情况下，大的不均匀性的建议，逆反应可以导致加速膨胀。特别是，我们确定的引力状态空间的区域，对应于有效的宇宙加速度。必要条件是：（i）对应于同动观测器的同余的强展开，以及（ii）出现在有效方程中的耗散变量的大负值（即有效的“反耗散”）。
2009-04-05 gr-qc
