Physical geometry of the quasispherical Szekeres models
准球面Szekeres度规是描述非均匀和各向异性宇宙学的爱因斯坦方程的精确解。虽然它的控制方程是众所周知的，但在模型的功能如何与其物理布局（包括结构的形状和相对位置）相关方面，还有一些微妙的、经常被忽视的细节。我们提出了一个说明性的概述准球形Szekeres模型，并显示了模型功能与物质的物理形状和分布。特别是，我们描述了一个壳旋转的效果，以前还没有完全理解。我们展示了这种效应与其他已知属性的关系，并列出了一些用于构建模型并准确描绘它们的数学工具。
2020-02-17 astro-ph.CO gr-qc
Redshift drift in axially symmetric quasi-spherical Szekeres models
在文献中已经提出了用爱因斯坦的广义相对论的精确解构建的非均匀宇宙模型，目的是在不需要任何暗能量成分的情况下再现宇宙学数据。除了大尺度非均匀模型外，Swiss-cheese模型也被研究。其中，瑞士奶酪的不均匀补丁模拟不同的特定Szekeres解决方案已被用于复制明显的调光的Ia型超新星（SNIa）。然而，这样的模型拟合SNIa数据的问题是完全退化的，我们需要其他的约束条件来充分表征它们。已知能够区分不同宇宙学模型的测试之一是红移漂移。这种漂移已经由不同的作者为Lemaintre-Tolman-Bondi（LTB）模型计算过。我们计算它在这里为一个特定的轴对称准球形Szekeres（QSS）瑞士奶酪先前已被证明重现到一个很好的精度SNIa数据，我们比较的结果漂移的$Λ$ CDM模型和一些LTB模型，可以在文献中找到。我们表明，这是他们之间的一个很好的结合。然后，我们讨论了模型的剩余自由度，并提出了一个完全约束它们的方法。
2012-10-14 astro-ph.CO gr-qc
Szekeres models: a covariant approach
我们利用1+1+2形式主义协变描述的非均匀和各向异性Szekeres模型。结果表明，\emph{average scale length}可以定义为满足二维运动方程的\emph{covariantly}，该方程由包含在尘埃云中的\emph{effective gravitational mass}（EGM）驱动。对EGM的贡献被编码为尘埃流体和自由引力场$E_{ab}$的能量密度。通过3个独立的\emph{Intrinsic Killing Vector Fields (IKVFs)}的存在证明了Szekeres模型的准对称性.此外，表观和绝对表观视界的概念进行了简要讨论，我们给出了另一种规范不变的形式来定义它们的类空同余的运动学变量。我们认为，建议的程序可以用来表达萨克斯的光学方程的协变形式和分析的对抗空间非均匀的无旋过密流体模型与观测数据。
2017-03-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Fully Characterizing Axially Symmetric Szekeres Models With Three Data Sets
在文献中，宇宙学常数为零的广义相对论的非齐次精确解被用来挑战ΛCDM模型。从单块Lemaintre-Tolman-Bondi（LTB）模型到轴对称准球Szekeres（QSS）Swiss-cheese模型，其中一些模型能够很好地再现宇宙学数据。文献中已经证明，具有中心观测器的零Λ-LTB模型可以由两个数据集完全确定。我们证明了一个轴对称的零Λ-QSS模型可以由三个数据集完全重建：计数，光度距离和红移漂移。这是未来演示的第一步，涉及五个数据集和最通用的Szekeres模型。
2012-12-14 astro-ph.CO gr-qc
Szekeres Universes with Homogeneous Scalar Fields
本文考虑了Szekeres宇宙度规中由均匀标量场描述的“暴胀子”的存在性。将引力场方程化为两类解，分别描述了均匀Kantowski-Sachs时空和空间曲率为常数的非均匀FLRW（-like）时空.与原始的Szekeres时空只包含无压物质的主要区别进行了讨论。通过研究场方程的临界点，我们研究了这两类解的稳定性。我们发现，存在稳定的解决方案，描述加速空间平坦FLRW几何。
2018-09-24 astro-ph.CO gr-qc math-ph
An effective $\boldsymbolΛ$-Szekeres modelling of the local Universe with Cosmicflows-4
University of Canterbury（坎特伯雷大学）；The University of Queensland（昆士兰大学）；Aix Marseille Universite, CNRS/IN2P3, CPPM（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心/欧洲核子研究组织，粒子物理中心）；Leibniz Institut fur Astrophysik Potsdam (AIP)（波茨坦阿基米德天体物理研究所）
本文利用Cosmicflows-4的数据，通过多结构Λ-塞克雷斯块的叠加模型，研究局部宇宙结构对宇宙学观测的影响，发现考虑局部结构会增加哈勃张力，使哈勃常数的最佳拟合值变化约0.5 km s⁻¹ Mpc⁻¹。
2026-05-01 astro-ph.CO gr-qc
Cosmography with $Λ$-Szekeres Models
University of Canterbury（坎特伯雷大学）；Queen Mary University of London（伦敦玛丽女王大学）；Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔研究所）
本文基于Λ-塞克雷斯模型，推导了到红移四阶的光度距离宇宙学，并研究了轴对称塞克雷斯模型的特殊情况，比较了合成观测者与宇宙学预测的差异。
2026-01-23 astro-ph.CO gr-qc
Calculating Observables in Inhomogeneous Cosmologies I: General Framework
我们列出了一个一般的框架计算变化的一组宇宙学观测值，过去的零锥的任意放置的观察者，在一个给定的任意非均匀度规。观测量包括红移、自行、面距和红移空间密度。特别感兴趣的是在球对称情况下为零的可观测量，例如自行。该算法是基于零测地线方程和测地线偏差方程，它是专门为创建一个实际的数值实现。该算法提供了一种跟踪哪些光线在连续时间将移动物体连接到观察者的方法。我们的算法适用于Szekeres度量的特定情况。一个数值实现已经创建和一些结果将在随后的文件。今后的工作将探讨各种可能性。
2017-08-03 astro-ph.CO gr-qc
Redshift and redshift-drift in $Λ= 0$ quasi-spherical Szekeres cosmological models and the effect of averaging
自加速膨胀的均匀宇宙模型提出以来，人们对Ia超新星变暗的其他解释也进行了探索，其中有一些是用爱因斯坦方程的精确$Λ= 0$解构造的非均匀模型。他们被用来作为一个补丁或建立瑞士奶酪模型。研究最多的模型是Lemaintre-Tolman-Bondi（LTB）模型。然而，由于这些模型在空间上是球形的，它们不能很好地再现表现出团簇、细丝和非球形空隙的大尺度结构。这就是为什么没有任何对称性的Szekeres模型最近开始发挥作用的原因。本文给出了最一般的无暗能量的准球Szekeres（QSS）模型的红移漂移计算公式和算法。我们将其应用到最近由Bolejko和Sussman提出的QSS模型（BSQSS模型）中，BSQSS模型平均了Alexander和合作者的LTB模型的密度分布，该模型能够在没有暗能量的情况下拟合大量的宇宙学数据。他们的结论是，他们的模型代表了对球形LTB模型所观察到的宇宙结构描述的显着改进。我们在这里表明，这个QSS模型被排除了一个负的宇宙学红移，即蓝移，这是没有观察到的宇宙。我们还计算了一个积极的红移和红移漂移的亚历山大等人。的模型，并比较这种红移漂移的$Λ$ CDM模型。我们的结论是，平均的非物理QSS模型的过程中，可以导致获得一个物理模型，能够再现我们所观察到的本地宇宙没有暗能量的需要，红移漂移可以区分这个模型和$Λ$ CDM模型。为了完整性，我们还计算了BSQSS模型的…
2014-03-20 astro-ph.CO
Redshift-drift as a test for discriminating between decelerating inhomogeneous and accelerating universe models
爱因斯坦方程的精确非齐次解已经在文献中被用来建立没有暗能量的宇宙学数据模型。然而，由于这些模型的自由度，有必要摆脱在区分它们和加速宇宙模型时经常表现出的简并性。我们给出了一个概述的红移漂移在非均匀宇宙学，并解释它如何服务于这一目的。拟合数据的一类模型是Szekeres Swiss-cheese类，其中非球对称空隙表现出约400 Mpc的典型尺寸。我们提出了我们的计算在这个模型中的红移漂移，并比较它与其他作者的替代方案所获得的结果。
2013-01-23 astro-ph.CO
Effect of inhomogeneities on high precision measurements of cosmological distances
我们研究了在精确的相对论性瑞士奶酪模型的宇宙中的距离测量的不均匀性的影响，专注于距离模量。该模型具有LCDM背景动力学，并且“洞”是由Szekeres度量描述的非对称结构。爱因斯坦方程的Szekeres精确解，这是不均匀和各向异性的，使我们能够捕捉潜在的相关影响光传播由于非平凡的演变结构在一个精确的框架。以不同方式穿过单个Szekeres结构的光束可以经历放大或缩小，这取决于特定的路径，并且我们探索了由于结构的时间演化而产生的小的附加效应。我们研究了不同红移的光源在不同Swiss-cheese结构中的$Δμ=μ_{LCDM}-μ_{SC}$的概率分布，其中光束通过大量具有随机碰撞参量的随机取向的孔。我们发现$Δμ$的色散$0.004\le σ_{Δμ} \le 0.008$ mag源的红移$1.0\le z \le 1.5$，这是小于本征色散，例如，大小的Ia型超新星。我们从瑞士奶酪结构中得到的分布形状是特殊的，因为它们并不像宇宙学模拟中的透镜分析那样总是向缩小侧倾斜，这反映了这些结构的局限性。这可能是由于爱因斯坦方程在整个时空拼接中的连续性，这就要求补偿过密壳层必须伴随着洞中的欠密空隙区域。探索这些结构的其他用途以规避这一限制并导致不同统计数据的可能性仍然是开放的。（节录）
2015-01-05 astro-ph.CO gr-qc
The effect of pressure gradients on luminosity distance - redshift relations
非均匀宇宙学模型在解释宇宙学观测方面取得了重大成功，而不需要暗能量。一般来说，这些模型意味着不均匀的物质分布改变了假设宇宙根据标准弗里德曼方程演化时被视为理所当然的可观察关系。此外，最近的研究表明，在宇宙演化的早期和晚期，都需要不均匀的物质和压力分布。在早期宇宙中，这些相关的压力梯度是充分描述空洞形成所必需的，而后期的压力梯度则阻止了异常奇点的出现。本文通过导出具有理想流体的球对称非均匀时空中的光度距离-红移关系，研究了压力梯度对宇宙学观测的影响。通过将其应用于能量密度分布的一个具体例子，并使用各种状态方程，我们能够明确地表明，压力梯度可能对宇宙学观测有不可否认的影响。特别是，我们表明，一个非零的压力梯度可以意味着显着不同的剩余哈勃图相比，当压力被忽略的$z\lesssim1$。因此，本文强调了在解释宇宙学观测时需要适当考虑压力梯度。
2010-01-07 astro-ph.CO gr-qc
The second-order luminosity-redshift relation in a generic inhomogeneous cosmology
在回顾了最近提出的“测地线光锥”规范中光度红移关系的一般非微扰表达式后，我们展示了如何将其转换为现象学上更方便的规范，从而更好地理解宇宙学扰动理论。特别地，我们提出了一个相当一般的微扰宇宙学的泊松规范的亮度红移关系的完整结果，直到二阶，假设可观的矢量和张量扰动只产生在二阶。这种关系为计算随机不均匀性对精确暗能量宇宙学的影响提供了一个基本要素，我们在最近的一封信中已经预料到了它的结果。更一般地说，它可以与沿着我们过去的光锥传播的类光信号所携带的任何物理信息联系起来。
2012-11-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Average luminosity distance in inhomogeneous universes
利用数值射线追踪方法，研究了非均匀宇宙中的平均距离模与均匀宇宙中的平均距离模的差异。平均是从一个固定的观察者的所有方向，而不是所有可能的观察者（宇宙），因此它更直接适用于我们的观察。与以前的研究不同，平均是精确的，非扰动的，包括所有可能的非线性效应。不均匀的宇宙由包含随机和简单的立方晶格的质量补偿空隙的Sweese-cheese模型表示。地球观测者处于具有爱因斯坦-德西特度规的均匀奶酪中.第一次，平均扩大到包括超新星内部的空隙，假设从任何共动体积的超新星发射的概率是成比例的静止mass在it. Despite众所周知的参数光子通量守恒，平均距离模量校正在低红移是不为零，由于奇特的速度。导出了最大可能平均修正与红移的关系式，并与数值计算结果吻合得很好。在随机和简单的立方空隙晶格中计算的实际平均校正严重阻尼低于预测的最大平均值。这可以追溯到来自观察者的相同红移的不同空洞的正面和背面的校正之间的抵消。在低红移的计算校正允许一个容易地预测的红移，在哈勃图中的平均波动低于所需的精度，并建议一种方法来提取背景哈勃常数从低红移数据，而不需要特殊的速度校正。
2010-02-18 astro-ph.CO
Spatial averaging and apparent acceleration in inhomogeneous spaces
作为解释宇宙加速的暗能量的替代，有人提出我们可能处于爱因斯坦场方程的勒梅特-托尔曼-邦迪（LTB）解所描述的非均匀各向同性宇宙的中心。为了检验这种可能性，有必要求解零测地线。本文首先详细推导了LTB模型中径向零测地线随红移变化的一组完全解析的微分方程。作为一个应用，我们使用这些方程表明，一个积极的平均加速度$a_D$在LTB模型通过空间平均可以与宇宙学观测不兼容。我们提供的例子，LTB模型与积极的$a_D$未能重现所观察到的光度距离$D_L(z)$。由于视宇宙加速度$a^{FLRW}$是通过将观测到的光度距离拟合到FLRW模型中得到的，我们得出结论，在一般情况下，LTB模型中正的$a_D$并不意味着正的$a^{FLRW}$。
2011-11-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Light-cone observations and cosmological models: implications for inhomogeneous models mimicking dark energy
宇宙学观测量被用来构建宇宙学模型。由于宇宙学观测仅限于光锥，因此固定数量的可观测量（即使测量到任意精度）在没有额外假设或考虑的情况下可能无法唯一确定宇宙学模型。构造一个球对称的，非均匀的宇宙学模型，精确地再现作为红移的函数的光度距离和光锥质量密度作为红移的$Λ$ CDM模型的函数的处方，以深入了解如何非均匀的宇宙学模型可能模仿暗能量模型。
2009-11-19 astro-ph.CO
Cosmic age test in inhomogeneous cosmological models mimicking $Λ$CDM on the light cone
利用$Λ$ CDM观测资料重建球对称非均匀Lemaitre-Tolman-Bondi（LTB）模式的可能性引起了广泛的关注。最近，重建了具有与$Λ$ CDM模型相同的亮度距离和光锥质量密度的LTB模型。在此模型中计算了我们所在位置的宇宙年龄，并由WMAP七年观测数据得到了年龄$t_{LTB}<11.7$ Gyr（2 $σ$置信水平）。这个结果与一些银河系的观测结果不一致。
2010-07-25 astro-ph.CO
Average luminosity distance in inhomogeneous universes
本文研究了由非均匀性引起的距离模的修正问题，该修正是从给定的观测者出发，在所有方向上平均的。的不均匀性被建模为质量补偿空隙在随机或规则晶格内的瑞士奶酪宇宙。空隙半径低于300兆秒差距被认为是，这是支持目前的红移调查和最近观察到的印记，这些空隙留下的CMB有限。通过数值射线追踪进行的所有方向的平均是非微扰的，包括空洞内的超新星。沿某一方向排列的空隙产生累积的引力透镜校正，该校正随空隙的数量而增加。即使在非随机化的简单立方空隙晶格中，这种校正也会被所有方向上的平均值所破坏。在低红移时，平均修正不为零，而是随着特殊的速度和红移而衰减。它的上限由最大平均校正提供，该最大平均校正假设不同空隙之间没有随机取消。它是由一个线性扰动公式，并考虑的空隙，是20%的校正对应的最大特有的速度。在随机和简单的立方空隙晶格计算的平均校正严重阻尼低于预测的最大后一个单一的空隙直径。这可以追溯到来自不同空洞的正面和背面的校正之间的抵消。所有这一切都意味着空洞无法模仿暗能量的效应，除非它们的半径和奇特速度比目前观察到的大得多。所得到的结果允许一个容易地预测的红移以上的方向平均波动在哈勃图低于所需的精度，并建议一种方法来提取背景哈勃常数从低的红移数据，而不需要纠正特殊的速度。
2010-03-25 astro-ph.CO
Cosmic Variance and the Inhomogeneous UV Luminosity Function of Galaxies During Reionization
本文利用 CoDa II 辐射流体动力学模拟研究再电离时期 UVLF 的时空不均匀性，解释其暗端变平并指出小体积观测的宇宙方差被既有方法低估2至4倍。
2023-08-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmic Acceleration from Causal Backreaction in a Smoothly Inhomogeneous Universe
提出了一种唯象形式，即宇宙的视加速度是由大尺度结构的形成产生的，从而消除了协调模型中宇宙学常数的符合和大小微调问题，以及动力学暗能量的潜在不稳定性问题.观察到的加速结果从无数的局部扰动的综合效果，由于个别维里化的系统，重叠在一起，在一个平滑的非均匀调整的FRW度量，在一个过程中，由因果流的不均匀性信息向外从每个聚集的系统。我们讨论了几个参数，从文献中声称放置急剧限制的强度后，backreaction相关的影响，并显示为什么这样的论点是不适用于物理现实的宇宙学分析。一个简单的参数化模型的选择，其中包括几个能够拟合的光度距离数据从Ia型超新星基本上以及最适合的平面$Λ$ CDM模型，而不诉诸于暗能量，任何修改重力，或当地的空白。同时，这些模型可以重现测量的宇宙学参数，如宇宙的年龄，空间平坦度所需的物质密度，现今的减速参数，以及宇宙微波背景的角度尺度，以合理接近其和谐值。最后，我们考虑潜在的观测签名，区分这种宇宙学形式主义从$Λ$ CDM或暗能量，以及可能的长期命运，这样一个宇宙的影响范围不断扩大，其日益叠加的扰动。
2012-06-12 astro-ph.CO gr-qc
A new method to determine large scale structure from the luminosity distance
光度距离可以用来确定观测者周围大尺度结构的性质。为此，我们开发了一种新的反演方法来映射亮度距离的LTB度量的基础上使用的爱因斯坦方程的精确解析解。这种方法的主要优点是一个改进的数值精度和稳定性，一个精确的分析设置的初始条件的微分方程，需要解决和有效性的任何符号的功能确定的LTB几何。由于微分方程具有完全解析的形式，该方法还简化了在数值解变得不稳定的视视界点附近红移展开的计算。我们通过反演超新星Ia光度距离函数来测试该方法，该函数对应于最佳拟合的$ΛCDM$模型。我们发现，只有一个有限的范围内的初始条件是兼容的观察，或从红色到蓝移的过渡可以发生在相对较低的红移。尽管没有宇宙学常数的LTB解已被证明与所有不同的可用观测数据集不相容，但这些研究通常拟合数据，假设不均匀性轮廓的特殊函数拟合，这通常仅取决于几个参数。相反，反演方法能够充分探索确定LTB解的函数的自由度。另一个重要的可能的应用不是关于LTB解决方案作为宇宙学模型，而是作为工具来研究位于宇宙非均匀区域的一般观测者所做的观测的影响，其中需要完全非微扰处理，包括爱因斯坦方程的精确解。
2013-12-23 astro-ph.CO gr-qc
Conditions for low-redshift positive apparent acceleration in smooth inhomogeneous models
已知光滑的LTB模型不可能具有正的视在中心加速度。利用定域泰勒展开方法研究了低红移条件，得到了由LTB空间中中心观测者的光度距离$D_L(z)$导出的表观负减速参数$q^{app}(z)$，证实了中心平滑意味着正的中心减速.由于观测数据仅在红移大于零时可用，因此我们找到了定义中心光滑LTB模型的参数的临界值，该模型在$z>0$处给出了正的表观加速度，提供了$q_0^{app},q_1^{app}$平面中条件的图形表示，它们分别是零和一阶项中心泰勒展开的$q^{app}(z)$。最后，我们推导出一个坐标无关的表达式的基础上的红移，而不是在径向坐标的相关函数的扩展的表观减速参数。我们计算$q^{app}(z)$与两种不同的方法来解决零测地线方程，一个是基于一个本地的中心展开的解决方案的宇宙时间和其他一个使用的广义共形时间的精确解析解。解在宇宙时间方面的展开对于需要类空超曲面中时空的叶理的其他应用也是非常有用的，例如空间平均，这在广义共形时间坐标方面使用解析解更难以研究。
2013-05-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark energy model with very large-scale inhomogeneity
我们考虑了一个基于超轻质量标量场的暗能量动力学模型。该模型可能会对宇宙微波背景（CMB）强度和光度距离的各向异性特性产生可观测的影响。我们将模型表述为超视界尺度的宇宙学扰动，聚焦于我们宇宙的局部区域。此外，我们还研究了非均匀暗能量的晚期演化特征。我们的数值解表明，该模型可以模仿标准的$Λ$ CDM宇宙学，同时包括空间依赖的暗能量与灵活的模型参数范围。我们把这些不均匀性的暗能量在非常大的尺度上与CMB各向异性的观察的振幅的约束。我们还讨论了它们对光度距离估计的影响。
2022-04-08 astro-ph.CO
Evolution of the AGN UV luminosity function from redshift 7.5
确定活动星系核在高红移处的紫外光度函数对于限制活动星系核对再电离的贡献和理解超大质量黑洞的生长具有重要意义。最近的光度函数的推断遭受不一致所产生的不均匀的选择和分析活动星系核数据。我们通过构建一个超过80，000个红移z=0至7.5的色选活动星系核样本来解决这个问题。虽然这个样本是由光谱红移和完整性估计的多个数据集，我们同质化这些数据集相同的宇宙学，内在活动星系核光谱，和星等系统。利用这个例子，我们推导出活动星系核的紫外光度函数从红移z=0到7.5。光度函数在所有红移处都具有双幂律形式。活动星系核光度函数的突变幅度$M_*$显示出从z=0.7时的$M_*\sim -24$到z=6时的$M_*\sim -29$的急剧增亮。从$z<2.2$处的$-1.7$到$z\simeq 6$处的$-2.4$，$β$的弱端斜率显著变陡。尽管如此，活动星系核对$z\sim 6$的氢光电离率的贡献是次要的（< 3%），尽管如果这些光度函数保持在$M_{1450}=-18$，它可以是不可忽略的（~10%）。在合理的假设下，活动星系核可以红移z=2.9，从而使HeII重新发光。在低红移（z<0.5）时，活动星系核产生的氢光电离率约为IGM中HI吸收线统计值的一半。我们对光度函数的全局分析也揭示了数据中重要的系统误差，特别是在z=2.2- 3.5处，为了改进我们的结果，需要在未来的活动星系核选择函数中解决和合…
2019-06-07 astro-ph.CO astro-ph.GA
Constraining smoothness parameter and the DD relation of Dyer-Roeder equation with supernovae
我们的真实宇宙是局部不均匀的。Dyer和Roeder引入了光滑性参数$α$来描述局域非均匀性对角直径距离的影响，得到了局域非均匀宇宙的角直径距离-红移近似关系（Dyer-Roeder方程）。此外，距离-对偶（DD）关系，$D_L(z)(1+z)^{-2}/D_A(z)=1$，应该对所有由黎曼几何描述的宇宙学模型有效，其中$D_L$和$D_A$分别是光度和角距离。因此，有必要检验Dyer-Roeder近似方程是否满足距离-对偶关系。本文利用Union2.1 SNe Ia数据约束光滑性参数$α$，检验Dyer-Roeder方程是否满足DD关系。利用$χ^2$最小化方法，我们得到了$1σ$上的$α=0.92_{-0.32}^{+0.08}$和$2σ$上的$0.92_{-0.65}^{+0.08}$，结果表明Dyer-Roeder方程与$1σ$上的DD关系具有很好的一致性.
2013-06-14 astro-ph.CO
Testing homogeneity with galaxy number counts : light-cone metric and general low-redshift expansion for a central observer in a matter dominated isotropic universe without cosmological constant
作为暗能量的另一种说法，有人认为我们可能处于爱因斯坦场方程的勒梅特-托尔曼-邦迪（LTB）解所描述的非均匀各向同性宇宙的中心。为了检验这一假设，我们计算了红移球壳质量的五阶解析公式。使用相同的分析方法，我们通过引入规范不变量$G(z)$来写出光锥中的度规，它与光度距离$D_L(z)$一起完全确定了LTB模型的光锥几何。
2009-12-09 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Can the cosmological constant be mimicked by smooth large-scale inhomogeneities for more than one observable?
作为暗能量的另一种说法，有人认为我们可能处于爱因斯坦场方程的勒梅特-托尔曼-邦迪（LTB）解所描述的非均匀各向同性宇宙的中心。为了检验这样一个假设，我们计算的低红移膨胀的光度距离$D_L(z)$和红移球壳质量密度$mn(z)$的中心观察者在LTB空间没有宇宙学常数，并显示他们如何不能拟合的观测隐含的$ΛCDM $模型，如果施加的条件，以避免一个弱的中心奇点，即如果物质分布是光滑的。我们的结论是有效的任何值的宇宙学常数，而不仅仅是$Ω_Λ>1/3$所暗示的$q^{app}_0$必须是积极的，在一个光滑的LTB空间的基础上，只考虑光度距离。光滑LTB物质主导模型的观测特征与$ΛCDM $模型的观测特征有着根本的不同，这不仅是因为它不可能再现负的表观中心减速$q^{app}_0$，而且是因为它们的时空几何结构存在更深的差异，这使得当考虑多个观测时不可能出现反演问题，并且出现在任何红移，而不仅仅是$z=0$。
2010-05-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Spectroscopic Signature of Variability in High-Redshift Quasars
利用来自SDSS混响映射计划的340个类星体样本（$1.62<z<3.30$）的16,421个光谱，我们分析了类星体光谱的变化。我们证实了内在的鲍德温效应和更亮意味着更蓝的趋势，其中发射线的强度和颜色与光度的变化。然后，我们创建一个复合差分光谱，捕捉类星体的变化作为光度变化的函数的波长依赖性。当使用1740 nm左右的带通来描述光度时，微分光谱在较长的波长处遵循幂律，在1700 nm处打破蓝向。然而，微分光谱的形状，幂律突破的位置，以及固有鲍德温效应的斜率都随着用来定义类星体光度变化的带通的选择而变化。我们建议，所观察到的行为可以解释由不均匀的吸积或超薄吸积盘模型，在吸积盘上的入射光的再处理延迟导致局部偏差的温度从薄盘模型。最后，我们量化的宇宙学研究的影响，由于在莱曼- $α$森林波长范围内的类星体光谱的变化。使用观测到的光谱特征来预测类星体的连续性间隔$1040 < λ< 1200$周期，我们发现，派生的光谱模板可以减少莱曼- $α$森林连续性水平的不确定性在个别时期从17.2%到7.7%，在SDSS流量校准的系统误差预计占主导地位的水平附近。
2018-10-25 astro-ph.CO astro-ph.GA
Angular distribution of cosmological parameters as a probe of inhomogeneities: a kinematic parametrisation
我们使用的光度距离的运动学parametrisation测量的角度分布在天空中的时间导数的比例因子，特别是哈勃参数H_0，减速参数q_0，和加加速度参数j_0。我们应用最近发表的一种方法，通过宇宙膨胀中的不均匀性来补充探测大尺度结构的不均匀性。这种参数化是独立的宇宙状态方程，这使得它足以测试宇宙加速替代宇宙学常数的解释。对于同质像素的非同质系综的相同分析玩具模型，我们推导出由于{H_0，q_0}的波动引起的j_0中的反反应项，并测量出它是在没有反反应的情况下像素上的相应平均值的10^{-2}倍。与使用Lambda CDM参数化的光度距离计算的结果一致，对q_0的逆反应效应保持在检测阈值以下。虽然对j_0的反反应效应大约是对q_0的10倍，但它也低于检测阈值。因此，在q_0和j_0中都不能观察到逆反应。
2016-07-12 astro-ph.CO
A new approach to the propagation of light-like signals in perturbed cosmological backgrounds
本文提出了一种新的方法来计算扰动FLRW几何中光线的偏转。我们利用测地线光锥（GLC）规范的零射线传播在恒定的角坐标无关的给定（非均匀和/或各向异性）的几何形状的属性。零测地线的引力偏转可以在任何其他规范中通过简单地用GLC角坐标表示给定规范的角坐标来获得。我们应用这种方法的标准泊松规范，包括标量扰动，并给出完整的结果偏转效果的观察方向和观察到的红移到二阶，并高达三阶的领先透镜项。我们还比较了我们的结果与那些目前在文献中，特别是，我们提供了一个新的非平凡的检查以前的结果的亮度redshft关系到二阶宇宙学扰动理论。
2015-07-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmic Reionization After Planck and Before JWST: An Analytic Approach
宇宙氢的再电离标志着宇宙结构形成历史上的一个关键时刻。在这里，我们提出了一个新的制定标准再电离方程的体积平均HII分数的演变，这是更符合公认的概念模型的不均匀星系际吸收。修订后的方程保留了经典计算的基本术语和简单性，但明确说明了光学厚“莱曼极限系统”的存在，已知该系统用于确定重叠后电离辐射的平均自由程。该方程的积分通过平滑地将这种过程的重叠前阶段与重叠后阶段联系起来，提供了再电离时间的更好表征。我们确认的有效性的准瞬时近似的预测再电离完成/维护，并讨论了新的见解宇宙再电离的来源，使用改进的形式主义。一个恒定的发射率到星系际介质（IGM）的3莱曼连续（LyC）光子每原子每陀螺仪导致再电离的历史，这是一致的一些观测约束的电离态的z=5-9宇宙和减少汤姆逊散射光学厚度最近报告的普朗克合作。虽然恒星形成星系可以主导再电离过程，如果逃逸到IGM的LyC光子的光度加权分数f_esc超过15%（对于M_lim=-13的星系UV光度函数的微弱星等截止值和xi_ion=10^{25.3} Hz/erg的每单位1500 AA光度的LyC光子产额，两个未知量f_esc_xi_ion的乘积不随红移而变化的简单模型不能再现在这些时期观察到的IGM的中性变化。
2017-10-20 astro-ph.CO astro-ph.GA
