Confronting interacting dark radiation scenarios with cosmological data
本文系统研究五种相互作用暗辐射对宇宙学观测的影响，通过修改玻尔兹曼层级方程进行描述，并利用Planck 2018和BAO数据进行MCMC分析，发现对DR耦合无显著限制但略偏好类流体极限。
2023-07-02 astro-ph.CO hep-ph
Confronting Tracker Field Quintessence with Data
我们用观测数据来对抗追踪者场的精髓。本文考虑的势能包括$V(ϕ)\proptoϕ^{-α}$、$\exp(M_{p}/ϕ)$、$\exp(M_{p}/ϕ)-1$、$\exp(βM_{p}/ϕ)$和$\exp(γM_{p}/ϕ)-1$，数据来自最近的SN Ia、CMB和BAO观测。严格的参数约束。通过与信息判据下的宇宙学常数的比较，发现具有$\exp(M_{p}/ϕ)$、$\exp(M_{p}/ϕ)-1$和$\exp(γM_{p}/ϕ)-1$势的模型不被现有数据支持.
2011-08-05 astro-ph.CO
Dark Radiation Confronting LHC in Z' Models
最近的宇宙学数据支持在三个活跃的中微子和光子之外的额外的相对论自由度，通常被称为“暗辐射”。涉及TeV尺度Z'规范玻色子的SM的扩展一般包含超弱相互作用的轻右手中微子，它们可以构成这种暗辐射。在这封信中，我们面对的E6 Z'模型的参数的要求，以考虑目前的暗辐射的证据与已经存在的限制，从寻找新的中性规范玻色子在LHC7。
2012-10-23 astro-ph.CO hep-ph
The pre-inflationary dynamics of loop quantum cosmology: Confronting quantum gravity with observations
利用圈量子引力的技术，宇宙学扰动的标准理论最近被推广到包括普朗克时代。我们现在应用这一框架来探索前通货膨胀的动态。该框架使我们能够分离和解决真正的trans-Planckian困难，为理论和观测提供有趣的教训。具体来说，对于一个大类的初始条件的反弹，我们导致了自洽的扩展膨胀的范例超过11个数量级的密度和曲率，从大反弹的开始慢卷。此外，对于一个狭窄的初始条件窗口，有偏离标准的范式，与新的效果-如修改的张量标量功率谱和张量谱指数的比值之间的一致性关系，以及一个新的来源的非高斯性-这可能会扩展到宇宙学观测的早期宇宙的深普朗克制度。
2013-04-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Hot gas halos around disk galaxies: Confronting cosmological simulations with observations
盘状星系形成的模型通常预测在低红移的大质量螺旋周围存在着一个扩展的热气体吸积库。作为这些模型的测试，我们使用两个巨大的，静态的边缘上的螺旋NGC 5746和NGC 5170的X射线和H-α数据，以调查任何热气体在其晕的数量和起源。与我们先前的说法相反，钱德拉分析NGC 5746，采用最近的校准数据，没有显示任何明显的证据，扩散X射线发射光盘外，与3西格玛上限的晕X射线光度为4 e39 erg/s。对质量较小的NGC 5170的相同研究也未能检测到任何平面外的X射线发射。通过提取热晕属性的盘星系形成的宇宙学流体动力学模拟，我们比较这些结果的期望宇宙学吸积的热气螺旋。对于银河系大小的星系，这些高分辨率的模拟预测热晕X射线光度比Toft等人（2002）报告的结果低约2倍。我们发现新的模拟预测与我们对NGC 5746和NGC 5170的观测约束一致，同时也证实了迄今为止在更活跃的恒星形成螺旋周围检测到的热气体通常可能与盘中的恒星活动有关。静止的盘星系在高质量端的观测结果仍然提供了强大的约束理论预测，因此，在盘星系形成和演化的数值研究假设的输入物理。
2009-03-04 astro-ph.CO
Cosmological perturbations in \bar{QCD}- inflation. Estimates confronting the observations, including BICEP2
我们讨论了早期宇宙学的一个新的方案，当暴胀德西特阶段动态涌现。这种真正的量子效应是膨胀宇宙中尺度为${Λ_{\overline{\mathrm{QCD}}}} \sim 10^{17} $ GeV的强耦合类QCD规范理论中拓扑非平凡扇区动力学的结果。在这个${\overline{\mathrm{QCD}}}$ -暴胀框架中，暴胀子是一个辅助的非传播场，类似于已知在拓扑有序的凝聚态系统中出现的有效场。${\overline{\mathrm{QCD}}}$ -暴胀框架中的e折叠数由暴胀时刻的规范耦合常数决定，估计为$N_{\rm inf}\sim α^{-2}(H_0)\sim 10^2$。我们分析了在这个框架中的状态方程在膨胀结束时的规范动力学和面对我们的估计与观察。我们预测的张量倾斜，$n_t \simeq -0.02$，运行的张量倾斜$α_t= {\partial n_t}/{\partial \ln k}\sim α^4(H_0)\sim 10^{-4}$和运行的光谱指数$α_s= {\partial n_s}/{\partial \ln k}\sim α^4(H_0)\sim 10^{-4}$在相同的规范耦合常数$α(H_0)$，这是固定在我们的框架由最近的BICEP 2测量的张量分数$r\simeq 0.2$。
2014-07-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Confronting phantom inflation with Planck data
最新的Planck结果与基于慢滚近似的标准正常暴胀理论预测的理论预期非常一致，其中假设状态方程为$ω\geq-1$。在这项工作中，我们研究幻影暴胀（$ω<-1$）作为一个替代的宇宙学模型内的慢爬升近似使用两个混合的通货膨胀领域。我们进行链蒙特卡罗分析，以确定使用普朗克数据的宇宙学参数的后验分布和最佳拟合值，并表明目前的CMB数据不区分正常和幻影膨胀。有趣的是，与正常充盈不同，体模诱导充盈中的$ω$在充盈期间非常缓慢地远离$-1$。此外，在对比的标准正常的通货膨胀，只有上限张量标量比$r$是可能的，我们得到了两个混合领域在幻影的情况下的上限和下限。最后，我们讨论了未来的高精度偏振测量的前景，并表明，它可能是建立一个模型的优势超过其他。
2018-09-25 astro-ph.CO
Cosmic dipole tensions: confronting the cosmic microwave background with infrared and radio populations of cosmological sources
研究通过分析不同数据集间的偶极子张力，发现Planck与CatWISE存在显著矛盾，而RACS与两者存在系统差异，需约10^6个无线电源才能达到5σ显著性。
2026-05-01 astro-ph.CO
Low-ionization Metal Absorption at $0.7 \lesssim z \lesssim 2$ Confronting Cosmological Simulations with Observations
Technion – Israel Institute of Technology（以色列理工学院）
研究通过观测金属吸收线与IllustrisTNG模拟对比，检验当前星系形成模型对CGM和IGM吸收特征的模拟能力，发现UVB模型在低等离子体吸收中表现更佳。
2026-04-16 astro-ph.CO
Confronting sound speed resonance with pulsar timing arrays
本研究利用NANOGrav 15年、PPTA DR3和EPTA DR2联合数据，验证声速共振机制可解释脉冲星计时阵列探测到的随机引力波背景，并给出振荡频率与起始时间范围。
2023-09-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The trouble with Hubble: Local versus global expansion rates in inhomogeneous cosmological simulations with numerical relativity
在一个完全非均匀的，各向异性的宇宙学模拟中，通过求解爱因斯坦方程与数值相对论，我们发现一个有效的哈勃参数的本地测量相差不到1%的全球价值相比。这种变化与牛顿引力的预测一致。我们分析了与1a型超新星调查相当的尺度上的平均局部膨胀率，发现局部方差无法解决\citet{riess2018b}和\citet{planck2018a}测量之间的紧张关系。
2018-09-07 astro-ph.CO gr-qc
Scalar-tensor cosmologies with dust matter in the general relativity limit
本文在一般标量-张量引力理论的框架下，考虑了当普通尘埃物质的能量密度超过标量势的能量密度时，在Jordan标架中任意耦合函数的平坦Friedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker宇宙学模型.受宇宙学观测的启发，我们在接近所谓的广义相对论极限的范围内采用了一种近似方案。随后的标量场和哈勃参数的非线性近似方程可以在宇宙学时间内解析求解。这使我们能够区分渐近收敛于广义相对论的理论，并得出一些关于这个极限附近的宇宙动力学的含义。
2011-12-22 astro-ph.CO gr-qc
Confronting Dark Energy Models using Galaxy Cluster Number Counts
计算了12种不同加速宇宙学情景下团簇大小晕的质量函数及其红移分布，并与传统的平坦$Λ$ CDM模型的预言进行了比较。与$Λ$ CDM的比较通过两步过程进行。首先，我们利用Ia型SNe、CMB位移参数和BAO，通过最新宇宙学数据的联合分析，确定了所有模型的自由参数。除了受膜世界启发的宇宙学外，我们发现，其余模型的哈勃关系近似地再现了$Λ$ CDM的结果，具有相同的统计置信度。其次，为了尝试区分不同的暗能量模型从$Λ$ CDM的期望，我们分析预测的集群大小晕红移分布的基础上，两个未来的集群调查：（i）X射线调查的基础上{ \tt eROSITA}卫星，和（ii）Sunayev-Zeldovich调查的基础上南极望远镜。结果发现，在12个暗能量模型中，有8个模型的预言与$Λ$ CDM宇宙学模型的预言有明显的区别，而4个模型的预言与$Λ$ CDM模型的预言在统计上是等价的.目前的分析表明，这种技术似乎是非常有竞争力的独立测试探测宇宙的后期演化和相关的暗能量效应。
2010-09-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Confronting Cold Dark Matter Predictions with Observed Galaxy Rotations
速度函数（VF）所捕获的星系旋转的丰富统计数据为星系重子物理和暗物质（DM）的性质提供了宝贵的约束。然而，将观测到的星系旋转与宇宙学模型进行比较容易产生微妙的警告，很容易导致误解。我们的分析揭示了在视线投影中观察到的~5000个星系旋转与基于标准宇宙学模型（LCDM）的千禧年模拟质量分辨率（HI线为基础的圆速度高于~50 km/s）的预测之间的完全统计一致性。解释，HI Parkes全天巡天（HIPASS）中的HI线宽与S3-SAX中的一致，S3-SAX是千禧年模拟的后处理半分析模型。以前发现的VF异常可以归因于（1）千禧年模拟的质量限制，（2）HIPASS中混乱的源，（3）光学微弱源的不准确倾斜测量，以及（4）缺乏气体的早期星系的不可探测性。这些问题可以通过使用线宽源计数而不是VF来比较观测和模型来绕过。我们调查，如果以及如何这样的源计数可以约束DM的温度。
2013-08-22 astro-ph.CO astro-ph.IM
Ricci-Cubic Holographic Dark Energy: Confronting Observations, Stability and the Cosmic Coincidence Problem
Jadavpur University（贾达普大学）；Asutosh College（阿苏托什学院）
利用多种观测数据约束Ricci-三次全息暗能量模型参数，通过MCMC贝叶斯推断和机器学习分析，发现该模型部分缓解哈勃张力并显著改善宇宙巧合问题。
2026-06-01 astro-ph.CO gr-qc
Testing General Relativity with Current Cosmological Data
对广义相对论的偏离，例如可能导致宇宙加速的偏离，将影响大尺度结构的生长和光被该结构偏转。我们澄清了文献中出现的几种不同的模型无关的偏离广义相对论的方法之间的关系，设计了一个翻译表。我们研究目前的限制，这种偏差，使用弱引力透镜数据的CFHTLS和COSMOS调查，宇宙微波背景辐射数据的WMAP 5，和超新星距离数据的Union 2。马尔可夫链蒙特卡罗似然分析的参数在不同的红移范围内产生的一致性与广义相对论在95%的置信水平。
2010-06-10 astro-ph.CO gr-qc
Machian Gravity: Confronting Galaxy Cluster Mass Profiles
Oridigm Inc.（奥里迪格姆公司）
本文提出基于麦克斯韦原理的引力理论，用于解释星系团的质量剖面，无需额外暗物质成分。
2026-02-21 astro-ph.CO astro-ph.GA
Testing General Relativity with Cosmological Large Scale Structure
本文探讨了用宇宙学大尺度结构的观测来检验爱因斯坦方程的可能性。我首先指出，我们还没有在只涉及均匀和各向同性宇宙的观测中检验方程。然后，我用几个例子来说明，当考虑能量动量张量和度规的涨落时，我们如何做得更好。这是说明与星系数计数，强度映射和宇宙剪切，三个例子，绝不是详尽无遗。
2022-04-12 astro-ph.CO gr-qc
Testing General Relativity from Curvature & Energy contents at Cosmological scale
在这项工作中，我们研究什么是宇宙学的含义，允许几何曲率密度的行为独立于能量密度的内容。利用普朗克任务从CMB中提取的全部数据，结合BAO和SNIa测量，我们推导出，根据这种方法，宇宙学参数的新约束。特别是，我们确定的曲率暗能量简并的行为时，允许一个不同的状态方程为后者。我们还研究了这种方法是否可以弥合最近发现的哈勃参数值之间的差距，从CMB确定的和从本地宇宙测量
2017-09-29 astro-ph.CO gr-qc
Confronting the Galactic Center Gamma Ray Excess With a Light Scalar Dark Matter
费米大面积望远镜观测到来自银河系中心的伽马射线发射光谱过量。这些数据表明，质量在31-40 GeV范围内的轻暗物质（DM）候选者，主要衰变为$b\bar b$最终状态，可以解释所观察到的光子能量的存在。我们试图在超对称逆跷跷板模型（SISM）中通过超中微子DM湮灭为费米子对来解释这一观察到的现象。这个模型也可以解释微小的非零中微子质量满足现有的中微子振荡数据。我们表明，在这个模型中的希格斯门DM是在完美的协议，除了满足所有其他现有的对撞机，宇宙学和低能实验的限制，与这个新的解释。
2015-01-26 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
The two-mode puzzle: Confronting self-interacting neutrinos with the full shape of the galaxy power spectrum
针对自相互作用中微子延迟自由流动场景的CMB数据拟合矛盾，研究利用星系功率谱全形状给出独立约束，发现数据略偏好该场景且结果稳健，推动相关粒子模型探索。
2023-11-14 astro-ph.CO hep-ph
Whispers from the dark side: Confronting light new physics with NANOGrav data
NANOGrav合作最近在脉冲星计时数据中观察到了引力波背景（GWB）的第一个证据。在这里，我们探讨的可能性，这GWB是由于新的物理，并表明，信号可以很好地适应峰值光谱一样，预计从相变（PT）或从轴子粒子（ALP）在早期宇宙的动力学。我们发现，一个很好的拟合的数据是获得一个非常强的PT在1兆电子伏至10兆电子伏左右的温度。对于ALP解释的最佳拟合得到的衰变常数为$F \approx 5\times 10^{17}$ GeV和$2\times 10^{-13}$ eV的轴子质量。我们还说明了PTAs的能力，以约束这些模型的参数空间，并获得的限制，这已经是可比的其他宇宙学界限。
2020-09-24 astro-ph.CO hep-ph
Einstein's Universe: Cosmological structure formation in numerical relativity
我们进行大规模的宇宙学模拟，直接通过数值相对论求解爱因斯坦方程。从宇宙微波背景采样的初始条件开始，我们跟踪宇宙网的出现，而不需要背景宇宙学。我们测量了物质主导宇宙中大尺度结构对平均量演化的反作用。虽然我们的结果是初步的，我们发现全球的逆反应能量密度是$10^{-8}$的顺序相比，在我们的模拟物质的能量密度，因此不太可能解释加速膨胀根据我们的假设。在我们选择的规范中，在宇宙均匀性尺度（$100-180\,h^{-1}$ Mpc）以上的采样尺度，我们发现局部空间曲率的$2-3\%$变化。
2019-02-25 astro-ph.CO gr-qc
A Zero-Parameter Extension of General Relativity with Varying Cosmological Constant
本文给出了广义相对论的一个新的推广，它比广义相对论加上一个宇宙学常数具有更大的约束，并且少了一个自由参数。这是通过将宇宙学常数的动力学编码在挠率张量中，使其具有一致的时空变化来实现的。我们证明了这一机制，通过添加一个“准拓扑”项的爱因斯坦行动，自然实现了动态扭转与自动满足的比安奇身份。此外，相对于这个动力学$Λ$的作用量的变化将它固定在其他变量上，因此提供了一个比具有宇宙学常数的广义相对论更少自由度的场景。一旦引入物质，至少在均匀和各向同性的约化中，$Λ$由模型的场含量唯一地确定。我们使用Palatini制定GR明确的建设和描述这个新的理论的显着性能。我们还强调了一些可能的扩展理论。一篇配套论文[1]探讨了宇宙学中的弗里德曼-罗伯逊-沃克约化，未来的工作将研究太阳系对该理论的检验。
2019-10-04 astro-ph.CO gr-qc
On the necessity of the revisions for the cosmological matter perturbations from the general relativity
用于物质微扰的微分方程通常是由膨胀宇宙中的牛顿引力和欧拉方程导出的。本文通过对$Λ$ CDM模型的度规微扰理论的显式计算，精确地导出了方程组的广义相对论修正，并证明了由牛顿引力和欧拉方程导出的微分方程组在非相对论物质占优时代以后的小尺度区域是成立的。但在辐射占优时期，改正量是不可忽略的。
2011-06-01 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological perturbations in a family of deformations of general relativity
我们研究线性宇宙学扰动在以前介绍的家庭变形的广义相对论的特点是没有新的自由度。这类理论中的均匀和各向同性背景是未修改的，并且由通常的弗里德曼方程描述。对宇宙学扰动理论进行了修正，使相应的形变参量具有长度维。标量型引力扰动可以用与物质扰动相关的相对论势来描述，就像在广义相对论中一样。一个微分方程系统描述的发展，这一潜力和应力-能量密度扰动得到。我们发现，标量扰动的演变与修改后的有效时间相关的声速，这与广义相对论的情况下，不消失，即使在物质占主导地位的阶段进行。在一个广泛的范围内的长度参数的值控制的变形，一个特定的过渡，从制度的修正重力的广义相对论的标量扰动的演变发生在辐射统治。在这种情况下，辐射和暗物质扰动的功率谱在跃迁前进入哈勃半径的同向运动空间尺度上受到抑制。我们估计了这种抑制不会导致可观察后果的变形参数的界限。在暴胀阶段的标量扰动的演变被修改，但非常轻微，在暴胀过程中产生的原始频谱是没有显着不同的广义相对论中获得的。
2010-06-07 astro-ph.CO gr-qc
A kinetic theory of diffusion in general relativity with cosmological scalar field
提出了一个描述广义相对论中粒子扩散动力学的新模型。粒子系统的演化由切向时空丛上的无摩擦Fokker-Planck方程描述。结果表明，该物质模型的能量动量张量不是无发散的，这使得耦合Fokker-Planck方程和Einstein方程是不一致的。这个问题可以通过假设时空中存在附加物质场或修改爱因斯坦方程来解决。详细研究了在爱因斯坦方程的左边加入宇宙学标量场项的情况。对于最简单的宇宙学模型，即平坦的Robertson-Walker时空，我们证明了，依赖于宇宙学标量场的初始值（它可以与当前观测到的宇宙学常数值相一致），在有限时间内无限膨胀或奇点的形成将在未来发生.与标准的无扩散情形相反，当宇宙学常数的当前值适当小但为正时，未来坍缩成奇点也会发生。
2012-05-15 astro-ph.CO gr-qc
Study of General Relativity and $f(R)$ Modified Gravity with Cosmological Constant for Einstein and Jordan Frames
本文研究了度量形式下一类修正引力理论中暴胀的玩具模型。我们不采用标准的方法--假设一个非线性拉格朗日$f(R)$在约当坐标系中--而是从爱因斯坦坐标系中的一个简单的π ^2势出发，研究前一个图中相应的$f(R)$。这种方法产生了大量的新信息，即一个自终止的线性拉格朗日的暴胀解决方案，一个强大的标准，这种理论的稳定性，一个动态的有效潜力的Ricci标量$R$，增加了一个特设的宇宙学常数在爱因斯坦框架导致热力学解释这个物理系统，这使得进一步了解其（Meta）的稳定性和演化。
2020-11-04 astro-ph.CO gr-qc
Confronting dark energy in Harada's Conformal Killing Gravity with observational data
本研究结合 DESI DR1、Planck CMB 和 Pantheon+ SN Ia 数据，评估原田共形 Killing 引力模型中的两个暗能量方案，发现两者均被排除，且模型与 ΛCDM 无统计差异，哈勃张力仍未解决。
2025-11-13 astro-ph.CO gr-qc
Scalar-tensor cosmologies with a potential in the general relativity limit: time evolution
本文在具有任意耦合函数和势的广义Jordan引力标张量理论框架下，研究了Friedmann-Lematre-Robertson-Walker平直宇宙学模型.对于宇宙学能量密度的标量势占主导地位的普通物质的能量密度的时代，我们使用的非线性近似的解耦标量场方程的制度接近所谓的极限的广义相对论的地方弱场约束得到满足。我们给出了宇宙时间的解，特别注意渐近接近广义相对论的模型类。后者可以归入两种类型：（i）指数收敛，（ii）围绕广义相对论的阻尼振荡。作为一个例子，我们提出一个振荡的暗能量。
2010-06-07 astro-ph.CO gr-qc
Cosmology using numerical relativity
本文综述了数值相对论在宇宙学动态强引力环境中的应用，介绍了求解宇宙学时空的方法，按宇宙历史组织现有研究，并展望了未来方向。
2025-06-23 astro-ph.CO gr-qc
Phenomenology of Dark Matter via a Bimetric Extension of General Relativity
本文提出了一个相对论性暗物质模型，它在宇宙学尺度上再现了协和宇宙学模型$Λ$ -冷暗物质（$Λ$ -CDM），在星系尺度上再现了修正牛顿动力学（MOND）的唯象.为了实现这一点，我们假设了一种非标准形式的暗物质，它由两种不同的粒子组成，通过广义相对论的双度规扩展与引力耦合，并通过这些粒子质量产生的内部矢量场（“引力光子”）连接在一起。我们证明了这种暗物质在一阶宇宙学扰动水平上的行为类似于普通的冷暗物质，而纯宇宙学常数则起着暗能量的作用。MOND方程在非相对论极限下通过普通物质的引力场中暗物质介质的引力极化机制而出现。最后，我们表明，该模型在太阳系中是可行的，因为它预测相同的参数化后牛顿参数作为广义相对论。
2015-05-20 astro-ph.CO gr-qc
Confronting missing observations with probability weights: Fourier space and generalised formalism
由于仪器的限制，其性质因情况而异，光谱星系红移调查通常不会收集潜在目标群体中所有星系的红移。特别有问题的是这种不完整性和真正的宇宙学信号之间的纠缠，这是因为在星系密度较高的区域，成功观测的比例通常较低。其结果是一个虚构的星系团的抑制，如果不适当的纠正，可以严重影响宇宙学参数的推断。该领域的最新发展表明，在存在缺失观测值的情况下，可以通过用其被瞄准的逆概率对每对进行加权来获得2点关联函数的无偏估计。在这项工作中，我们扩大了概率权重的概念，通过发展一个更成熟的统计形式主义，这为我们提供了更深入的了解他们的基本属性。我们利用这个新的角度来处理估计逆概率的问题，具体来说，我们讨论了如何有效地确定从一个有限的实现的目标集的权重，以及如何准确地建模所产生的采样效果。这使我们能够得到一个逆概率为基础的估计功率谱，这是这项工作的主要结果，而且还提高了鲁棒性和计算效率的现有的配置空间估计。最后，我们提出了一种策略，进一步扩展逆概率的概念，提供了传统的遗漏观测对策可以包括在这个更一般的图片的例子。在这项工作中讨论的不同的模型和加权方案的有效性证明了使用实现一个理想化的简单的调查策略。
2019-12-18 astro-ph.CO
Metastability in Emergent Dark Energy: A New Framework Confronting Cosmological Observations
College of Physics, Hebei Normal University（河北师范大学物理学院）；School of Physics and Optoelectronic, Yangtze University（长江大学物理与光电工程学院）；Liaoning Key Laboratory of Cosmology and Astrophysics, College of Sciences, Northeastern University（东北大学理学院）；Korea Astronomy and Space Science Institute（韩国天文学与空间科学研究所）；University of Science and Technology（科学技术大学）；National Centre for Nuclear Research（波兰国家核研究中心）
提出亚稳态涌现暗能量（MEDE）模型，通过双曲正切暗能量状态方程引入两个自由参数，利用Planck CMB、DESI DR2 BAO和Ia型超新星数据约束，发现与宇宙学常数的显著偏离，且模型优于ΛCDM。
2026-06-04 astro-ph.CO
Using cosmological perturbation theory to distinguish between General Relativity and Unimodular Gravity
幺模引力理论是替代广义相对论的最古老的几何引力理论之一。本质上，它是基于爱因斯坦-希尔伯特拉格朗日与一个额外的限制行列式的度量。可以明确地表明，在存在宇宙学常数的情况下，单模引力可以被改写为广义相对论。这一事实导致了许多关于这两种理论在经典和量子水平上的等价性的讨论。在这里，我们提出了一个分析的重点是经典标量扰动周围的宇宙学背景。讨论的情况下，引入了一个非最小的耦合标量场。我们的结果表明，等价性在微扰水平上没有得到完全验证。
2023-01-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Testing General Relativity at Cosmological Scales: Implementation and Parameter Correlations
在宇宙学尺度上检验广义相对论已经成为一种可能和及时的努力，这不仅是由于宇宙加速的紧迫问题，而且也是由于对广义相对论的某些扩展的提议，这些扩展将在大尺度的距离上表现出来。在这里，我们分析修改后的重力增长参数和一些核心的宇宙学参数之间的相关性，使用最新的宇宙学数据集，包括改进的宇宙演化巡天3D弱透镜。我们提供了参数化的修正生长方程及其演化。我们实现了已知的功能和分箱方法，并提出了一种新的混合方法来发展的红移（时间）和规模的修改后的重力参数。混合参数化结合了一个装箱红移的依赖性和平滑的尺度演变，避免了跳跃的物质功率谱。为了测试当前和未来数据与广义相对论的一致性而开发的形式主义在我们公开提供的软件包中实现，并称为ISiTGR（测试广义相对论的集成软件），用于公开可用的软件包CosmoMC和CAMB的一组集成的修改模块，包括Ho等人的综合Sachs-Wolfe-星系交叉相关模块的修改版本和改进的HST的新弱透镜似然模块，COSMOS弱透镜层析成像数据。我们得到了参数约束和相关系数，发现所有演化方法的修正重力参数与σ_8显著相关，与Ω_m轻度相关。在混合法和分箱法中，σ_8和修正重力参数之间的简并性对于函数形式和某些特定的分箱都是显著的，这表明在使用未来的高精度数据时需要考虑这些简并性。
2011-12-23 astro-ph.CO gr-qc
Extending cosmological tests of General Relativity with the Square Kilometre Array
广义相对论（GR）在宇宙学尺度上的测试仍处于起步阶段，但即将进行的实验有望在广泛的距离尺度和红移范围内大大提高其精度。其中一个实验，平方公里阵列（SKA），将进行几次广泛和深入的调查，解决和未解决的中性氢（HI）21厘米线发射星系，映射了相当大一部分的天空从$0 \le z \lesssim 6$。我目前预测的能力，一套可能的SKA HI调查，以检测偏离GR重建宇宙膨胀和增长的历史。SKA第一阶段强度测绘巡天可以实现$fσ_8$到$z\approx 1$的低于1%的测量，SKA 1-MID波段2巡天到$z \lesssim 0.6$能够在修正重力参数的限制方面超过当代光谱星系巡天，如DESI和欧几里得，如果前景污染等挑战可以有效解决的话。一个更未来的第二阶段的$\sim10^9$光谱星系红移的HI调查将能够检测到一个$\sim 2\%$修改的泊松方程出$z\approx 2$。
2016-01-22 astro-ph.CO gr-qc
The H0 trouble: Confronting Non-thermal Dark Matter and Phantom Cosmology with the CMB, BAO, and Type Ia Supernovae data
本文通过CMB与BAO数据的蒙特卡洛分析，检验幻影宇宙学辅助的非热暗物质产生能否缓解哈勃张力，发现其最高仅支持H0=70.5且相对论性暗物质占比不超过1%。
2023-11-22 astro-ph.CO
Gauge/frame invariant variables for the numerical relativity study of cosmological spacetimes
本文针对宇宙学时空数值相对论模拟中的规范问题提出了解决方案，通过引入规范/标架不变变量，并在收缩时空的数值实现中验证了该方法，确保物理结果独立于场方程表述与规范选择。
2023-04-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Tests of General Relativity with Future Tomographic Surveys
未来的弱透镜巡天将绘制出物质扰动和引力势的演化图，从而在宇宙尺度上对广义相对论进行新的检验。他们将探讨物质超密度，局部曲率和牛顿势之间的关系。这些关系可以在其他引力理论中或通过大质量中微子或外来暗能量流体的影响进行修改。我们引入两个函数的时间和规模占任何这样的修改的线性制度。我们使用主成分分析，找到这些功能的宇宙学数据将约束的本征模。约束模式的数量给出了一个独立于模型的预测，即有多少描述偏离广义相对论的参数可以被约束，以及$w(z)$。模式的尺度和时间依赖性告诉我们哪些理论模型将得到更好的检验。
2009-12-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraint on the cosmological f(R) model from the multipole power spectrum of the SDSS luminous red galaxy sample and prospects for a future redshift survey
可行的f（R）模型的约束条件进行了调查，面对的多极功率谱的发光的红色星系样本的斯隆数字巡天数据发布7的理论预测。我们得到了宇宙学大尺度结构尺度上f（R）模型的康普顿波长参数的一个约束。本文还探讨了用未来的红移测量来约束康普顿波长参数的前景。证明了红移空间扭曲对于在宇宙学尺度上检验引力理论的有用性。
2010-04-19 astro-ph.CO
A numerical relativity scheme for cosmological simulations
涉及完全协变引力动力学的宇宙学模拟可能被证明与理解相对论/非线性特征相关，因此，可以更好地利用即将到来的大尺度结构调查数据。本文提出了一种新的广义相对论的3+1积分方案，其中物质扇区包含一个最小耦合的理想流场。原始的特点是，我们完全消除了流体成分，通过约束方程，从而保持与一组无约束的发展方程的其余领域。这一方法不限制时滞函数和位移矢量，因而适用于任意规范，也适用于任意状态方程。这个方案的一个重要优点是，它允许定义和通过适应宇宙学背景下的鲁棒性测试，至少在无压完美流体物质的情况下，这是一个相关的晚期宇宙学。
2017-11-13 astro-ph.CO gr-qc physics.comp-ph
Dark-energy dependent test of general relativity at cosmological scales
$Λ$ CDM框架提供了一个非常好的描述我们的宇宙与一个非常少的自由参数，可以确定高精度从目前可用的数据。然而，这并不意味着相关的物理量，如宇宙的曲率，已经被直接测量。同样，广义相对论也是假设的，但没有经过检验。在背景水平上检验广义相对论与宇宙学的相关性，包括验证它的能量含量与空间曲率之间的关系。使用扩展的牛顿公式，我们提出了一种方法，这种关系可以被测试。利用最近对宇宙微波背景辐射、重子声学振荡和超新星哈勃图的测量，我们证明了广义相对论的预言在标准$Λ$ CDM假设的框架下得到了很好的验证，即能量含量仅由物质和暗能量组成，其形式为宇宙学常数或等效的真空贡献.然而，暗流体的实际状态方程不能直接从宇宙学观测中获得。我们发现放松暗能量的状态方程打开了一个很大的可能性区域，揭示了宇宙曲率和总能量含量之间的一种新型简并。
2015-02-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Generation of Cosmological Flows in General Relativity (Features and Properties of Integrable Singularities)
我们讨论了广义相对论中奇点问题的地位，并认为物理解必须完全无奇点的要求可能过于强烈。作为一个例子，我们考虑的可积奇点的属性，并表明它们代表的光视界分离的T-区域的黑洞和白洞。把天体物理学上的黑洞和白洞联系起来，它们就引出了一个产生新宇宙的自然机制。在有利的条件下，新的宇宙也将包含黑洞，反过来，黑洞将产生另一代宇宙。在这种情况下，宇宙进化树将继续增长，形成“超宇宙”。这种情况本质上不同于其他已知的机制，如反弹，从“无”中诞生，婴儿宇宙场景等。
2012-11-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Resolving Cosmological Singularities
我们发现一个简单的修改的纵向模式在广义相对论，其中包括限制曲率的想法。在这种情况下，收缩的弗里德曼和卡斯纳宇宙中的奇点被避免了，相反，宇宙有一个规则的反弹，它发生在与极限曲率的平方根成反比的时间内。除了反弹，对广义相对论的修正可以忽略不计。此外，对广义相对论的非奇异修正为暗物质免费提供了一个现实的候选者。
2016-12-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Conformal Transformations and Cosmological Perturbations in New General Relativity
在最一般的宇称保持 New General Relativity 模型中研究共形变换并应用于宇宙学微扰分析，发现多数特例在 Minkowski 时空附近存在强耦合问题，而最一般的三参数情形行为稳健，单参数 New GR 情形则无此不连续性且无可观测偏离。
2024-03-24 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Satellites around massive galaxies since z$\sim$2: confronting the Millennium simulation with observations
小合并被假定为最有可能的演化路径，以产生在z $\sim$ 2以来的大质量星系中观察到的大小和质量的增加。在这封信中，我们直接测试这一假设，比较宇宙学模拟中大质量星系周围卫星的数量与观测结果。我们使用国家的最先进的，可用的，千禧年I和II模拟和相关的半分析星系目录，探索时间演化的大规模星系的卫星，卫星的数量，每个星系，卫星位于从宿主星系的投影距离，以及宿主星系和它们的卫星之间的质量比的部分。这里考虑的三个虚拟星系目录，过度生产的卫星星系的比例由一个因素范围在1.5和6之间，取决于时代，而平均投影距离和卫星质量比主机质量更接近数据。半分析样本中较大的卫星拉力可能表明，在以前的流体动力学模拟中发现的尺寸演变是由于与真实宇宙相比有更多的卫星坠落而造成的。这些结果建议修改的物理成分实施的半分析模型，以调和观测和计算的星系与卫星的分数，并最终，它会留下一些空间，以其他机制解释星系大小的增长无关的小合并。
2012-05-16 astro-ph.CO
Biases on cosmological parameters by general relativity effects
如果忽略视界尺度上星系功率谱的广义相对论修正，可能会导致宇宙学参数测量值的偏差。在本文中，我们研究了广义相对论效应对非标准宇宙学的影响，如与时间相关的暗能量状态方程的情况下，与暗能量和暗物质流体之间的耦合或与非高斯性。然后，我们探讨广义相对论修正是否会影响未来的约束宇宙学参数的情况下，一个恒定的暗能量状态方程和非高斯性。我们发现，功率谱的相对论修正预计不会影响宇宙学参数的预见误差，也不会引起大的偏差。
2011-12-08 astro-ph.CO
Testing General Relativity in Cosmology
本文综述了在宇宙学尺度上检验广义相对论的最新进展和结果。在过去的二十年里，这门学科以解决宇宙加速和与之相关的暗能量问题为目标，得到了迅速的发展。然而，随着精密宇宙学的出现，它本身也成为了一个在宇宙尺度上检验引力物理的积极努力。我们概述了宇宙学探测重力，形式主义和参数化测试偏离GR在宇宙尺度，选定的修改后的重力（MG）理论，引力筛选机制，并为这些测试开发的计算机代码。然后，我们提供了最近的宇宙学约束MG参数和选定的MG模型的摘要。我们补充这些宇宙学的限制，从最近的二元中子星合并事件的影响总结。接下来，我们总结了MG参数预测与天体物理系统，将占主导地位的不确定性的一些结果。该评论旨在提供一个主题的全貌，并为有兴趣加入该领域的学生和研究人员提供一个切入点。它也可以作为一个快速参考最近的结果和限制测试重力在宇宙尺度。
2018-12-31 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Cosmological Constant Implementing Mach Principle in General Relativity
我们认为，对物理概念的操作意义的关注对广义相对论的产生起了推动作用。因此，我们着重讨论了该理论中引力耦合常数作为一个通过实验得到的量纲常数的运算定义。然而，由于所有可用的实验仅局部地提供该常数的值，因此该耦合常数仅在局部区域中可操作地有意义。关于这一点，为了得到GR的大尺度扩展，我们用一个共形不变模型代替它，然后，通过打破共形对称性，通过挑选出一个特定的共形框架，其特征在于宇宙的大尺度特性，减少这个模型的宇宙尺度的理论。最后，我们得到了爱因斯坦在历史上为宇宙尺度（GR加上宇宙学常数）提出的同样的场方程，这是他努力使GR与马赫原理一致的结果。然而，我们声明，在这种替代方法中获得的场方程不携带爱因斯坦提出的场方程与马赫原理一致的问题（即，de Sitter解的存在性），并且也可以被认为在Sciama视图中与该原理兼容。
2016-09-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological perturbation of Unimodular Gravity and General Relativity are identical
单模引力（UG）是广义相对论（GR）的一个限制版本，其中度规的行列式是一个固定的函数，场方程由完整的爱因斯坦方程的无迹部分给出。UG和GR中的背景方程是相同的。最近有人提出，在UG中宇宙微波背景（CMB）温度涨落的一阶贡献与GR不同。本文计算了UG中的一阶微扰方程，证明了UG中的Sachs-Wolfe效应在规范不变变量意义下与GR完全相同，并证明了UG中Mukhnanov-Sasaki变量的二阶微扰方程，唯一的区别是由于对度规行列式的约束而导致的规范选择。因此，UG和GR在大尺度CMB数据中是相同的和不可区分的。
2015-11-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
How to optimally parametrize deviations from General Relativity in the evolution of cosmological perturbations
下一代弱透镜巡天将通过一系列的时期追踪大尺度扰动的增长，为在宇宙尺度上检验广义相对论（GR）提供了机会。我们详细回顾了MGCAMB中使用的参数化来描述替代引力理论和广义暗能量模型中预期的修改后的增长。我们强调了它的优势并研究了几个理论方面。特别是，我们表明，同一组方程可以始终使用超地平线和地平线下的线性尺度。我们还强调数据的敏感性，规模依赖的功能的增长模式，并建议使用主成分分析收敛到一个实际的参数集，这是最有可能检测偏离GR。与其他参数化的连接也进行了讨论。
2011-06-13 astro-ph.CO
Ambiguous Tests of General Relativity on Cosmological Scales
有许多方法可以在线性尺度上测试广义相对论（GR），使用参数化框架来修改宇宙学扰动理论。它有时被认为是任何给定的参数化的细节是不重要的，如果一个人使用它作为一个诊断偏离GR。在这个简短的报告中，我们认为，这是不一定如此。首先，我们表明，采用替代组合的修改场方程显着改变的约束，得到的。此外，我们表明，使用参数化与自由度不足显着收紧明显的理论约束。从根本上说，我们认为，几乎从来没有适当的考虑修改的扰动爱因斯坦方程作为约束的有效引力常量，例如，在相同的意义上，太阳系的约束。唯一一致的修改要么是那些几乎完全自由的修改，如分解方法，要么是那些直接映射到理论空间的特定部分的修改。
2012-04-06 astro-ph.CO
A systematic approach to generalisations of General Relativity and their cosmological implications
一个世纪前，爱因斯坦提出了他优雅而精细的广义相对论，迄今为止，这一理论经受住了大量的经验检验，取得了显著的成功。尽管爱因斯坦的理论取得了巨大的胜利，但现代宇宙学和粒子物理学的顽强挑战激发了对更广泛的时空理论的探索。尽管爱因斯坦根据时空曲率对引力的解释被普遍接受，但将几何概念赋予引力是模糊的，因为广义相对论允许三种完全不同但等价的方法，爱因斯坦的解释只是其中之一。然而，从场论的角度来看，洛伦兹不变的无质量自旋2粒子的相容理论的构建唯一地导致了广义相对论。保持洛伦兹不变性意味着任何对广义相对论的修改都将不可避免地在引力扇区中引入额外的传播自由度。采用这种观点，我们将回顾最近的进展，在建设一致的场论的基础上额外的标量，矢量和张量场的引力。在这个概念框架内，我们将讨论与伽利略理论，拉格朗日密度由Horndeski构建和超越，扩展到DHOST相互作用，或包含广义Proca场及其扩展，或几个Proca场，以及双引力理论和标量矢量张量理论。我们将回顾他们的成立动机，不同的配方，并在这些类的理论与他们的经验可行性内获得的基本结果。
2018-07-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
