Singularities and Cyclic Universes
考虑了基于变常数引力理论的循环宇宙和循环多重宇宙模型。
2017-08-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological models with interacting components and mass-varying neutrinos
分析了一个由重子、辐射、中微子、暗物质和暗能量组成的均匀各向同性空间平坦宇宙模型。我们推断暗能量(被认为表现为一个标量场)与暗物质相互作用(无论是通过Wetterich模型,还是通过Anderson和Carroll模型),并通过Brookfield等人提出的模型与中微子相互作用。后者被理解为具有质量变化行为。我们表明,对于一个非常软变化的领域,这两个相互作用的暗物质模型给出了相同的结果。这些模型再现了宇宙目前行为的预期红移表现。
2012-03-14 astro-ph.CO gr-qc
A homogeneous and isotropic universe must have a time varying light speed
本文提出了一个令人信服的论据,物理光速在弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克(FLRW)宇宙的变化与宇宙时间坐标“t”的FLRW。当FLRW的径向随动微分坐标被解释为物理的时,它必须是可变的,因此可以通过洛伦兹变换局部地变换为静止物理坐标的微分。因为FLRW微分径向距离具有时变系数a(t),所以为了获得短径向距离的静止坐标而对变换的微分进行积分需要光速c(t)与da/dt的平方根成比例。由于我们假设空间是均匀的,因此导出的c(t)是FLRW宇宙中所有点的物理光速。这影响了对所有对光速敏感的遥远现象的天文观测的解释。从FLRW的世界变换,有一个闵可夫斯基度量接近原点的物理半径的可见宇宙的所有点。为了得到c(t)的数值,广义相对论(GR)场方程通过使用可变的引力常量和静止质量来保持引力和粒子静止能量不变而得到扩展。这也使场方程的GR张量之间的比例常数保持恒定,并保持FLRW GR场方程中使用的理想流体的剩余应力-能量张量。同样地,狭义相对论和广义相对论都被扩展到包含可变光速。
2011-10-04 astro-ph.CO gr-qc physics.gen-ph
Misalignment mechanism for a mass-varying vector boson
针对矢量玻色子能量密度在宇宙膨胀中被指数抑制的问题,提出若矢量场从数值激增数个数量级的标量场获得质量即可补偿该抑制,使失配机制能在当前宇宙产生具有可观能量密度的相干矢量玻色子暗物质。
2023-09-08 astro-ph.CO hep-ph
General Dynamics of Varying-Alpha Universes
我们介绍和研究扩展的变化α理论的贝肯斯坦-山特维克-巴罗-Magueijo允许一个任意的耦合函数和自相互作用的理论中的潜在条款。我们研究了完整的演化方程,而不假设α的变化对膨胀标度因子和物质密度演化的影响可以忽略不计,这在早期的研究中是假设的。该模型的背景FRW宇宙学在零和非零的空间曲率的情况下进行了详细研究,使用动力系统技术,广泛的一类潜在的和耦合函数。所有的渐近行为被发现,连同一些新的解决方案。我们研究的情况下,电磁参数,zeta,是积极的和消极的,对应的非相对论性物质中的磁性和静电能占主导地位。特别是,我们调查的情况下,标量场驱动阿尔法变化具有指数和幂律自相互作用的潜力和行为的理论之间的耦合常数的物质和阿尔法变化不再是一个常数。
2013-11-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dynamics of Brans-Dicke cosmology with varying mass fermions
本文研究了具有与BD标量场耦合的费米子和自相互作用势的Brans-Dicke理论的宇宙动力学。得到了存在稳定的、代表宇宙后期加速膨胀的解的条件,即一旦存在,质量可变的费米子在宇宙演化过程中就不可能完全消失。结果表明,如果我们的研究仅限于正BD参数$ω$的理论,则晚期加速完全依赖于费米场的自相互作用。如果允许负的$ω$,则存在另外两类描述宇宙后期加速膨胀的稳定解。
2010-08-31 astro-ph.CO gr-qc
Revisiting the holographic dark energy in a non-flat universe: alternative model and cosmological parameter constraints
我们提出了一个非平坦宇宙中全息暗能量的替代模型。这个新模型与以前的模型不同之处在于,IR长度截止$L$被认为恰好是非平坦宇宙中的事件视界尺寸,这与平坦宇宙中全息暗能量的模型更加自然,并且在理论上/概念上一致。我们利用SNLS 3的Ia型超新星观测数据、6dF、SDSS-DR 7、BOSS-DR 11和WiggleZ的重子声学振荡数据、普朗克的宇宙微波背景数据和HST的哈勃常数测量数据对模型进行了约束。特别是,由于以往的研究表明超新星的色-光度参数$β$在宇宙演化过程中可能是变化的,因此我们在数据拟合中也考虑了SNLS 3中$β$随时间变化的情况。与恒定$β$情况相比,时变$β$情况使$χ^2$的值减小约35,并导致$β$在约5 $σ$水平偏离常数,与先前的研究很好地一致。对于全息暗能量的参数$c$,常数$β$拟合得到$c=0.65\pm 0.05$,而时变$β$拟合得到$c=0.72\pm 0.06$。此外,根据目前的数据,一个开放的宇宙(大约2 $σ$)更适合于这个模型。
2014-11-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Anisotropic Multiverse with Varying $c$, $G$ and Study of Thermodynamics
我们假设宇宙的各向异性模型在不同的光速$c$和不同的引力常量$G$理论的框架和研究不同类型的奇点。对于奇点模型,我们用宇宙时间来表示标度因子,并找到了可能的奇点的条件。对于未来的奇点,我们假设其形式为变化的光速和变化的引力常量。为了正则化大爆炸奇异性,我们假设了两种形式的尺度因子:正弦模型和正切模型。对于这两个模型,我们检验了零能条件和强能条件的有效性。从热力学第一定律出发,研究了$n$数宇宙(即,Multiverse),用于(i)不同的$c$,(ii)不同的$G$和(iii)不同的$c$和$G$模型。我们找到了各向异性多元宇宙模型中所有情况下的总熵。我们还发现了如果总熵是常数的多元宇宙的本质。
2021-05-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Nuclear Processes in Other Universes: Varying the Strength of the Weak Force
由于物理定律在时空的其他区域可能不同,我们考虑宇宙中的核过程,其中弱相互作用比观察到的强或弱。我们专注于大爆炸核合成(BBN)和恒星演化的物理学。对于足够无效的弱相互作用,中子在BBN期间不会衰变,重子与光子的比率$η$必须更小,以便质子能够存活而不被并入更大的核中。对于较强的弱相互作用,中子在BBN开始之前就衰变了,早期的宇宙几乎是纯氢的组成。然后,我们考虑恒星的结构和演化的不同核成分所造成的BBN,广泛的弱力强度,以及整个范围内的恒星质量为一个给定的宇宙。我们描绘了这个参数空间的范围,支持工作的恒星,随着确定的主导核反应在不同的制度。当弱力足够弱时,氘燃烧主导了恒星的能量产生,而质子-质子燃烧成氦-3主导了弱力比我们宇宙中强得多的区域。虽然这些宇宙中的恒星有些不同,但它们具有可比的表面温度,光度,半径和寿命,因此大部分这样的宇宙仍然可能适合居住。
2018-09-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Detailed investigation of the duration of inflation in loop quantum cosmology for a Bianchi-I universe with different inflaton potentials and initial conditions
在圈量子宇宙学背景的正确动力学上有着广泛的共识。在这篇文章中,我们通过改变我们认为是模型中最重要的“未知数”来系统地研究暴胀的持续时间:设置初始条件的方式,反弹时的剪切量和暴胀势的形状。
2017-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cross-correlation between cosmic microwave background lensing and galaxy intrinsic alignment as a contaminant to gravitational lensing cross-correlated probes of the universe
我们在这里介绍一个互相关项之间的CMB透镜和星系的内在排列,在此注明为$ϕI$。这种效应对宇宙微波背景辐射透镜效应和星系透镜效应之间的互相关起了污染作用。后一种互相关最近首次被探测到,随着星系和宇宙微波背景辐射巡天重叠区域的增加以及宇宙微波背景辐射偏振测量的重要性增加,测量结果将大大改善。这将成为研究宇宙结构和演化的强有力的探测器。的幅度的$ϕI$长期被发现是约15%的纯CMB透镜星系透镜组件,并采取行动,以减少其测量光谱的幅度。如果不加以缓解,光谱中的这种偏移将强烈影响其用于精确的宇宙学研究。我们还提出了一种方法来校准这个$ϕI$污染,通过使用一个缩放关系,允许一个减少的影响$ϕI$的一个因素,20或更多的所有红移箱,这将减少其幅度下降到检测限,在几乎所有的情况下。这将允许充分利用这个探测器进行精确的宇宙学研究。
2014-04-09 astro-ph.CO
Varying constants quantum cosmology
我们讨论的变物理常数理论的框架内,包括$Λ$ -项的minisuperspace模型。特别地,我们考虑了变化的光速(VSL)理论和变化的引力常量理论(VG)使用特定的ansätze常数的变化:$c(a) = c_0 a^n$和$G(a)=G_0 a^q$。我们发现,大多数不同的$c$和$G$ minisuperspace潜力的隧道类型,允许使用WKB近似的量子力学。使用这种方法,我们表明,隧道的宇宙“从无到有”($a=0)$弗里德曼几何的比例因子$a_t$的概率是大的增长$c$模型和强烈抑制减少$c$模型。对于$G$的变化,当$G$减小时隧穿概率较大,而当$G$增大时隧穿概率较小。一般来说,与标准物质含量(宇宙学项、尘埃、辐射)宇宙模型相比,变化的$c$和$G$都会改变隧穿的概率。
2015-01-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Varying alpha and cosmic acceleration in Brans-Dicke-BSBM theory: stability analysis and observational tests
本文将广义BSBM模型与Brans-Dicke宇宙学模型相结合,研究了精细结构常数变化与当前宇宙加速的理论框架。我们首先发展了一种数学形式来分析模型的稳定性。利用观测数据约束模型参数,对模型进行相空间分析,检测模型的吸引子解。然后,我们检查模型对观测数据,如观测哈勃参数数据集和类星体吸收光谱。结果证实了当前的宇宙加速,也预测了精细结构常数的变化。此外,高红移最佳拟合模型($z> 15$)的外推表明,宇宙早期精细结构常数的变化明显较大。
2012-10-09 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological constraints on time-varying cosmological terms: A study of FLRW universe models with $Λ(t)$CDM cosmology
本文研究幂律形式 $Λ(t)=Λ_0a(t)^{-α}$ 的 FLRW 宇宙模型,通过精确解、$H(z)$+SNe Ia 数据与 MCMC 约束参数,并验证其与观测一致。
2024-04-24 astro-ph.CO
The cosmological Mass Varying Neutrino model in the late universe
Evgeni Kharadze Georgian National Astrophysical Observatory(叶夫根尼·哈拉泽格鲁吉亚国家天文台)
该研究探讨了MaVaN模型在晚期宇宙中的应用,发现其在区分与ΛCDM模型时无显著优势,但能缓解H₀张力问题。
2026-03-09 astro-ph.CO
Can Dark Energy Emerge from a Varying $G$ and Spacetime Geometry?
宇宙的加速膨胀意味着存在一种被称为暗能量的能量贡献。这种暗能量与宇宙学标准模型中的宇宙学常数有关,其性质仍然未知。我们将讨论另一种引力模型,在这种模型中,由于爱因斯坦场方程中的引力常量$G$与时间有关,这种暗能量的贡献自然出现。通过这种修改,比安奇恒等式需要引入一个额外的张量场,以便满足通常的物质和辐射守恒方程。这个张量场的状态方程是使用额外的约束条件得到的,这些约束条件来自于这样的假设,即这个张量场表示对$G$变化的时空响应。我们还将提出这个模型的预测宇宙后期的数据,并表明,这个新的张量的能量贡献是能够解释宇宙的加速膨胀,而无需添加一个宇宙学常数。与许多其他引力强度不同的替代引力不同,预测的$G$演化也与当地观测结果一致,因此该模型不需要筛选。最后,我们将讨论这种方法可能对宇宙学和未来前景产生的其他影响。
2022-02-28 astro-ph.CO gr-qc
Mass varying neutrinos with different quintessence potentials
质量变化的中微子的情况下进行了分析,三个审判的精髓潜力(费雷拉乔伊斯,逆指数,解冻振荡)。中微子质量是通过汤川耦合到代表暗能量的标量场产生的。反指数和振荡势成功地产生中微子质量的范围$m \sim 10^{-2}-10^{-3}~$ eV,并产生电流暗能量密度的宇宙后期加速制度。取决于势的选择,加速可能发生在两个不同的区域:(1)不稳定区域,和(2)稳定区域。第一个不稳定状态是在宇宙经历了一阶跃迁并向新的稳定真空滚动之后。在这种情况下,假想的声速$c^2_s < 0$意味着中微子密度的波动越来越大(成团)。在第二种状态下,宇宙通过连续的跃迁平稳地改变其稳定状态。自从$c^2_s > 0$以来,中微子密度是稳定的。在所有情况下,预测的宇宙晚期加速度都渐近地非常接近于$Λ$ CDM模型。进一步扩展的理论修改中微子部门的标准模型,并纳入通货膨胀进行了讨论。它还表明,在稳定的制度,中微子质量是由最小的热力学势,树级动力学的标量场是强大的单圈玻色子和费米子修正的潜力。
2021-04-01 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Phantom crossing and quintessence limit in extended nonlinear massive gravity
本文研究了在广义变质量非线性质量引力支配下的宇宙演化,其中引力子质量被提升为标量场。我们发现,无论是在平坦宇宙还是在开放宇宙中,这种动力学都可以导致引力子质量的变化在后期趋于零,这为引力子的巨大约束观测值提供了一个自然的解释。尽管这种情况对标准精髓的限制,但在早期和中期,它会产生一个动态性质的有效暗能量部分,它也可以处于幻影状态,它总是自然地退出,逃离大撕裂。有趣的是,虽然大质量引力的动机是为了获得IR修正,但它在宇宙学框架中的变质量扩展却导致了早期和中期的修正。
2013-03-07 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological constraints on mass-varying dark matter
本研究探讨暗物质质量随时间变化的模型,利用最新宇宙微波背景和弱透镜数据约束转变红移,发现ACT数据对该模型有轻微偏好。
2025-02-18 astro-ph.CO gr-qc
A Generalized Theory of Varying Alpha
在本文中,我们制定了一个推广的简单的Bekenstein-Sandvik-Barrow-Magueijo(BSBM)理论的变化的α,允许耦合常数,ω,相应的标量场的依赖于α。我们关注的情况下,ω是指数在ω和发现发生在物质主导和暗能量主导的宇宙学的后期行为。我们还考虑了宇宙背景膨胀尺度因子与宇宙时间的任意幂成比例演化的情况。我们发现的条件下,精细结构的“常数”随时间的推移而增加,在BSBM理论,并建立一个宇宙无毛行为加速宇宙。我们还发现的条件下,精细结构的“常数”可以随着时间的推移而减少,并比较整个家庭的模型与天文数据从类星体的吸收光谱。
2011-12-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Regularization of the big bang singularity with a time varying equation of state $w > 1$
我们研究宇宙的经典动力学,通过大爆炸奇点经历从收缩到膨胀的过渡。动力学由一组物理量的微分方程系统描述,例如比例因子$a$、哈勃参数$H$、状态方程参数$w$和密度参数$Ω$。动力系统的解在大爆炸时有一个奇点。我们研究的解决方案,如果可以正则化的奇异性的意义上,他们是否有独特的分支扩展通过奇异性。特别地,我们考虑的模型中,收缩宇宙是由一个标量场与时变状态方程$w$,它接近一个常数$w_c$附近的奇异性。我们证明了,对于$w_c > 1$,解决方案是正规化的,只有一个离散的一组$w_c$值,满足互质数条件。我们的结果意味着,除非状态方程被极其精细地调整,否则通过大爆炸奇点的弹跳宇宙的演化不具有连续的经典极限。
2015-04-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Phantom dark energy with varying-mass dark matter particles: acceleration and cosmic coincidence problem
我们在幻影宇宙学的框架下研究了几种不同质量的暗物质粒子模型。我们研究是否存在晚期宇宙学解,对应于一个加速的宇宙,并拥有相同数量级的暗能量和暗物质密度。施加指数或幂律的潜力和指数或幂律的质量依赖性,我们得出结论,重合问题不能解决,甚至减轻。因此,如果将暗能量归因于幻影范式,则变质量暗物质模型无法满足导致其构建的基本要求。
2009-04-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Varying Newton's constant: a cure for gravitational maladies?
本文提出缓慢变化的牛顿引力常数可解释从行星到宇宙尺度的多种引力现象,无需暗物质或暗能量,并可能影响短距离或量子引力尺度。
2024-11-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Varying-G Cosmology with Type Ia Supernovae
Ia型超新星的观测结果比预期的要暗,因为它们的红移导致了宇宙正在加速膨胀的结论。被广泛接受的假设是,这种加速是由一个宇宙学常数引起的,或者更一般地说,是由弥漫在宇宙中的某种暗能量场引起的。这一假说对物理学提出了如此严峻的挑战,以至于人们有动力去探索其他的解释。在这篇论文中,我们探讨了Ia型超新星的数据是否可以用一个几乎和宇宙学常数一样古老的观点来解释,即引力的强度在宇宙时间尺度上是变化的。这个主题是一个理想的一个调查的本科物理专业,因为整个链的推理,从模型到数据分析是在数学和概念的复杂性,一个积极的本科生。
2010-07-08 astro-ph.CO
Varying constants driven baryogenesis
我们在三种不同的变常数理论框架下研究了早期宇宙中的自发重子生成现象。我们用动态的标量场代替常数,使其扮演介子的角色。我们首先得到的结果重子驱动的变化的引力常量,$G$,在以前的文献中,然后挑战的问题,为不同的精细结构常数$α$模型,以及为不同的光速$c$模型。我们表明,在这些框架中的重子熵比,$η_B \sim 8.6 \cdot 10^{-11}$,目前的观测值,可以得到大的动力学常数模型的参数集以及去耦温度,和特征截止长度尺度。
2019-03-24 astro-ph.CO gr-qc hep-th