Constraining cosmic curvature by using age of galaxies and gravitational lenses
我们使用两种模型无关的方法来约束宇宙的曲率。在第一种方法中，我们利用哈勃参数和星系年龄的横向同动距离的观测结果，研究了曲率参数（$Ω_k^0$）随红移的演化。其次，我们还使用了一种基于引力透镜类星体平均像分离统计的间接方法。这种方法的基础是，在封闭、开放或平坦宇宙中，透镜图像的平均图像分离将分别与源红移呈现正、负或零相关。为了平滑这两种方法中使用的数据集，我们使用非参数方法，即高斯过程（GP）。最后，从第一种方法出发，我们得到了一个假定的平坦宇宙的$Ω_k^0= 0.025\pm0.57$，而宇宙曲率在整个红移区$0<z<1.37$保持不变，这表明宇宙可能是均匀的。此外，这两种方法的综合结果表明，宇宙是边缘封闭的。然而，可以在$3σ$级并入平坦的宇宙。
2017-03-16 astro-ph.CO
Curvature Constraints from the Causal Entropic Principle
目前的宇宙学观测表明，人们倾向于选择一个比传统粒子物理学所能解释的小得多的宇宙学常数。因果熵原理（Bousso，{ \it et al}.）通过计算因果菱形中产生的熵，提供了另一种方法来预测我们观测到的宇宙学常数值。我们已经扩展了这项工作，使用因果熵原理来预测“多重宇宙”中的首选曲率。我们已经发现，大于$ρ_k = 40ρ_m$的值不受欢迎超过99.99%，并且对于开放宇宙，峰值在$ρ_Λ = 7.9 \times 10^{-123}$和$ρ_k =4.3 ρ_m$处。对于只允许正曲率或正负曲率的宇宙，我们发现曲率和暗能量之间的相关性，导致优选值的扩展区域。我们的宇宙被发现是不利的，在一定程度上取决于曲率的先验。我们还提供了一个比较以前的人择约束开放的宇宙，并讨论这项工作的未来方向。
2009-02-06 astro-ph.CO
Testing flatness of the universe with probes of cosmic distances and growth
当使用距离测量来探测空间曲率时，曲率和距离-红移关系中的暗能量之间的几何简并通常需要对暗能量演化做出强有力的假设，或者在更独立于模型的方法中牺牲精度。测量线性增长的微扰的红移演化可以打破几何简并性，提供精确且与模型无关的曲率约束。未来的超新星、宇宙微波背景辐射和星团数据有可能测量出精确度为σ（Omega_K）=0.002的曲率，而不需要指定特定的暗能量现象。结合距离测量，在低红移的增长函数的演变提供了最强的曲率约束，如果高红移宇宙是很好地近似为纯粹的物质占主导地位。然而，在早期的暗能量或大质量中微子的存在下，曲率的精度由于额外的简并而降低，并且相对于重组的生长函数的精确归一化对于获得精确的约束是重要的。距离和增长的曲率限制与文献中提出的曲率估计的其他方法相比是有利的，提供了更高的准确性或更大的自由度，不受暗能量建模假设的影响，并且由于使用了独立的数据集而具有互补性。模型无关的曲率估计是至关重要的测试膨胀和获得无偏约束的暗能量参数。
2009-08-03 astro-ph.CO
Constraining the spatial curvature of the local Universe with deep learning
本文利用深度学习校准的161个强引力透镜系统，通过距离求和规则在三种透镜模型下约束宇宙曲率，发现不同模型给出平坦、闭合及近零曲率的结果，并表明标准SIS模型不足以描述透镜星系质量轮廓。
2023-09-20 astro-ph.CO
In Defense of an Accelerating Universe: Model Insensitivity of the Hubble Diagram
尼尔森、古凡蒂和萨卡尔最近发表的一篇论文认为，宇宙加速的证据是微不足道的，一个滑行的宇宙--米尔恩宇宙--几乎也符合哈勃图中相同的超新星数据。米尔恩宇宙具有负的空间曲率。尽管如此，我们确认米尔恩模型拟合数据以及LCDM。我们表明，这个意想不到的结果指出，在哈勃图的弱点，而不是在LCDM的缺陷。哈勃图似乎对空间曲率不敏感。在这里，我们以比例因子与宇宙学时间的关系图展示了数据和两个模型。这个图对空间曲率非常敏感，因为对于曲率0，+1，-1的每一个，都应用了三个独特的变换之一来从哈勃图进行变换。虽然米尔恩负曲率在哈勃图中并不重要，但在比例因子图中却至关重要。由于宇宙微波背景辐射的精确观测表明空间是平坦的，我们发现当SNe数据、LCDM模型和Milne模型被绘制成标度因子与宇宙学时间的关系时，两条曲线的分离度比噪声高2 σ--是哈勃图中噪声分离度的10倍。转换后的数据与LCDM模型的拟合在95%的置信水平上证实了宇宙正在加速，米尔恩惯性宇宙被排除在外。
2017-05-30 astro-ph.CO
Slow decay of cosmic magnetic fields superadiabatically in curvature-torsion scales
最近Barrow和Tsagas [Phys Rev D 77：107302，（2008）]已经表明，在广义相对论（GR）的背景下，在曲率尺度上的FRW宇宙中，宇宙学磁场的缓慢衰减为$B\sim{a^{-1}}$。这有助于宇宙磁场的放大。本文从有挠时空中的发电机方程出发，得到了de Sitter宇宙中Riemann-Cartan时空曲率-挠率尺度上磁场的自然慢衰减。在这种情况下，磁场和曲率尺度之间的比例常数就是当前宇宙中的挠率。因此，B场变为$B\sim{\frac{η}{H_{0}}Ta^{-1}}$，其中T是扭转矢量模，$H_{0}$是哈勃常数，$η$是扩散尺度。
2014-01-24 astro-ph.CO
Quintessential Isocurvature in Separate Universe Simulations
在一个具有经典等曲率的宇宙中，或者在暗能量中的扰动独立于通常的曲率扰动，结构的形成被定性地改变。曲率和等曲率这两个独立场的存在使得物质扰动的增长率依赖于它们的初始条件。精华扰动导致它们的生长依赖于规模。我们为这个宇宙学进行了第一次独立的宇宙模拟。我们表明，功率谱响应和晕偏置依赖于规模和初始条件，并且存在的isocurvature模式改变这些量的映射晕自动和交叉功率谱，和挤压限制双谱。我们比较了几种模型的偏差，发现合理的协议与一个自由参数的功率谱响应模型和一个模型，适合两个独立的偏差参数的曲率和isocurvature源波动。我们还验证了模拟纯等曲率和纯曲率模式的响应可以线性组合，以再现不同比例的等曲率和曲率的响应。这使得我们的结果可以用来预测的光环功率谱和随机性与任意大规模的曲率和等曲率功率谱。在附录中，我们研究了在通货膨胀过程中产生的精华isocurvature和表明，通常需要一个修改后的动力学项，以产生可观察到的isocurvature模式在一个领域与$w_Q\approx -1$。
2019-07-21 astro-ph.CO
Simultaneous measurements on cosmic curvature and opacity using latest HII regions and $H(z)$ observations
本文提出一种模型无关方法，利用HII星系和哈勃参数观测同时测量宇宙曲率与不透明度，发现二者存在强简并性，并在1σ置信水平下支持略微不透明且平坦的宇宙。
2024-01-07 astro-ph.CO
Dark sector interactions and the curvature of the Universe in light of Planck's 2018 data
利用最新的宇宙微波背景（CMB）、Ia型超新星（SNe）和SH0ES哈勃参数测量结果，研究了一类相互作用暗能量（iDE）模型的观测可行性.我们的分析探讨了非零空间曲率的假设，相互作用参数$α$和当前的膨胀率$H_0$之间的相关性，并更新了\cite{micol}中报道的结果。最初，假设一个空间平坦的宇宙，结果表明，我们的联合分析的最佳拟合显然有利于积极的相互作用，即，从暗物质到暗能量的能量通量，具有$α\approx 0.2$，而非相互作用的情况下，$α= 0$，被排除了超过$3σ$的置信水平。另一方面，考虑到一个非零的空间曲率，我们发现一个轻微的偏好为负值的曲率参数，这似乎放松的参数$α$和$H_0$之间的相关性，以及$H_0$和规范化的物质功率谱的尺度为8 $h^{-1}$百万分之一秒（$σ_8$）。最后，我们讨论了在联合分析中考虑SH $0$ ES先验对$H_0$的影响，发现这样的选择并没有显著改变标准宇宙学预测，但对iDE模型的结果有显着的影响。
2021-02-19 astro-ph.CO
CMB Constraints on Quantized Spatial Curvature $Ω_K$ in globally CPT-symmetric universes
本研究通过数值求解结合辐射各向异性与高阶 Boltzmann 项的宇宙学微扰方程，计算了全局 CPT 对称宇宙中的离散波矢量，并利用 Planck 2018 数据约束 CMB 功率谱，得出了空间曲率 $Ω_K$ 的离散允许值。
2025-09-12 astro-ph.CO
On the question of measuring spatial curvature in an inhomogeneous universe
时空的曲率，无论是在拓扑意义上，还是在超视界大小的斑块上的平均值，通常都等同于弗里德曼方程中出现的整体曲率项。然而，一般来说，宇宙是不均匀的，引力是一个非线性理论，因此任何曲率扰动都违反了FLRW模型的假设;在恒定时间表面上平均的局部曲率不一定会再现全局对称性的观测效果。此外，常时超曲面的曲率不是一个可观测的量，只能间接推断。在这里，我们研究的曲率模式的行为的非均匀时空的超曲面非微扰在数值相对论设置，以及如何与观察者推断的曲率对应。我们还注意到，在这一点上的意见变得敏感的曲率来源的不均匀性推断的平均性能的影响，发现一般协议与过去的文献。
2021-04-16 astro-ph.CO gr-qc
Avoiding recollapse in an open-AdS universe via a self-tuning-like mechanism
School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）
本文研究开放FLRW宇宙在负宇宙常数下能否避免AdS型宇宙的再坍缩，通过幂律实现Fab-Four理论，发现标量场可补偿负Λ，使宇宙趋向曲率主导的线性膨胀阶段。
2026-07-31 astro-ph.CO
Little Rip, Pseudo Rip and bounce cosmology from generalized equation of state in the Universe with spatial curvature
该研究在含空间曲率的FRW度规下，结合粘性流体的广义状态方程分析LR、PR及反弹宇宙模型的发生条件，推导曲率解析表达式，探讨宇宙渐近情形并提出适用于含粘性加速宇宙的Darboux变换方法。
2023-05-04 astro-ph.CO gr-qc
What the small angle CMB really tells us about the curvature of the Universe
众所周知，对宇宙微波背景（CMB）的观测对宇宙的空间曲率k非常敏感。在这里我们发现，实际上受到小角度波动严格限制的是最后散射表面附近的空间曲率，如果我们允许k是位置的函数，而不是处处取一个常数，那么在我们自己的区域内，相当大的空间曲率是允许的。这个结果对于试图解释没有暗能量的超新星观测的巨空模型是有意义的。我们发现，具有均匀大爆炸的空洞模型可以与观测到的小角度CMB相容，但前提是它们存在于正弯曲的宇宙中。然而，为了与H_0的局部测量兼容，我们发现需要径向变化的爆炸时间。
2011-07-22 astro-ph.CO gr-qc
Curvature from strong gravitational lensing: a spatially closed Universe or systematics?
对空间曲率的模型无关约束不仅与宇宙演化和暗能量性质等重要问题密切相关，而且还提供了对哥白尼基本原理有效性的检验。本文利用Friedmann-Lemattre-Robertson-Walker度规中的距离和规则，对最近的Ia型超新星和强引力透镜（SGL）观测中的空间曲率进行了与模型无关的测量.我们发现，一个空间封闭的宇宙是首选。此外，通过考虑不同类型的速度色散和子样本，我们研究了可能影响SGL观测的空间曲率的模型无关估计的可能因素。这表明，从不同的调查的观测数据的组合可能会导致一个系统的偏差和空间平坦的宇宙和SGL观测之间的紧张关系得到缓解时，仅从斯隆透镜ACS调查的子样本被使用或更复杂的处理被认为是透镜的密度轮廓。
2018-01-24 astro-ph.CO gr-qc
Separate Universes beyond General Relativity
我们建立了纯粹的几何或基于度量的标准的有效性的单独的宇宙anoderma，在这种情况下，小尺度观测量的演化在一个长波长的扰动是不可区分的，从一个单独的弗里德曼-罗伯逊-沃克宇宙学在他们的角度平均。为了能够确定的本地体积膨胀和曲率在长波长的扰动与那些分离的宇宙，我们表明，流逝扰动的振幅必须远远小于曲率潜力的时间切片，与爱因斯坦张量。将爱因斯坦张量解释为有效应力能量张量，条件是有效应力能量与建立局部展开的自由下落的同步观测者同步运动，使得局部曲率守恒。通过在宇宙学模拟中匹配这些同步观测者的膨胀历史，即使在修正引力理论的非线性区域，人们也可以建立和测试一致性关系。
2017-02-20 astro-ph.CO
Milliarcsecond compact structure in radio quasars and the geometry of the universe
本文利用最近编辑的120个中光度类星体（ILQSO）的单频VLBI观测数据，提出了一种改进的模型无关方法来探测宇宙曲率参数$Ω_k$，并首次测量了红移达到$z\sim 3.0$的遥远过去的宇宙曲率。与其他方法相比，该方法在此红移范围内具有更高的精度。更重要的是，我们的结果表明，测量的$Ω_k$与零宇宙曲率非常一致，这意味着没有明显偏离平坦宇宙。最后，我们探讨了在未来的VLBI观测中使用类星体以更高的精度测试$Ω_k$的可能性。结果表明，我们的方法可以提供一个可靠的和严格的约束，在250个观测良好的射电类星体的情况下，可以期望以$Ω_k$的精度建立零宇宙曲率。
2019-01-11 astro-ph.CO
Model-independent Estimations for the Cosmic Curvature from the Latest Strong Gravitational Lensing Systems
与模型无关的宇宙空间曲率测量是宇宙学中的一个重要问题，它与宇宙时空几何的性质有关。本文根据Friedmann-Lema{xntre}-Robertson-Walker度规中的距离和规则，提出了利用强引力透镜（SGL）系统的距离比测量，结合Ia型超新星的观测距离，直接估算空间曲率，而不需要对引力理论和宇宙内容作任何假设.然而，以前的研究表明，一个空间封闭的宇宙是强烈的首选。本文利用最新的SGL数据重新估计了宇宙曲率。此外，可能的因素，如从不同的调查和透镜星系的恒星质量的SGL数据的组合，这可能会影响估计的空间曲率，在我们的分析中考虑。我们发现，除了只考虑来自斯隆透镜ACS调查的SGL系统的情况外，最新的观测结果在非常高的置信水平上一直支持空间平坦的宇宙。这表明，越来越多的测量强透镜事件可能会显着减少宇宙曲率的估计偏差。
2019-12-04 astro-ph.CO
Peculiar velocities in Friedmann universes with nonzero spatial curvature
本文将宇宙学奇特速度的线性研究扩展至非零空间曲率的Friedmann宇宙，利用相对论微扰理论推导了速度演化公式，发现相对论分析支持更强的线性增长率，且正曲率下增长更快，负曲率下增长更慢。
2024-08-26 astro-ph.CO gr-qc
Non-vacuum relativistic extensions of MOND using metric theories of gravity with curvature-matter couplings and their applications to the accelerated expansion of the Universe without dark components
我们讨论的优势，使用度量理论的重力曲率物质耦合，以构建一个相对论性的概括的最简单的版本的修正牛顿动力学（MOND），其中塔利-费舍尔标度是有效的各种各样的天体物理对象。我们表明，这些建议是有效的，在最弱的扰动阶的轨道的大质量和无质量的粒子（光子）。这些结构可以分为局部和非局部曲率物质耦合引力度规理论。使用最简单的两个本地建设在FLRW宇宙的尘埃，我们表明，有没有必要引入暗物质和暗能量组件到弗里德曼方程，以占Ia型超新星观测的加速宇宙在目前的时代。
2021-01-19 astro-ph.CO gr-qc
The Cosmological Constant as a Function of Extrinsic Curvature and Spatial Curvature
本文假设当宇宙膨胀时，宇宙学常数也会发生变化。一般认为，宇宙学常数是尺度因子和哈勃常数的函数。根据ADM公式，对于FRW度量，非固有曲率$I$等于$-6H^{2}$，空间曲率$R$等于$6k/a^{2}$。因此我们假设宇宙学常数是外曲率和空间曲率的函数。我们在这些模型中研究了FRW宇宙的宇宙学演化。最后我们研究了两个能很好地拟合观测数据的特殊的暗能量模型。实际上，不变的宇宙学常数并不是必需的。如果宇宙膨胀时，宇宙学常数变化缓慢，并逐渐趋于常数，那么暗能量的观测数据也可以用这种理论很好地拟合。
2010-08-01 astro-ph.CO hep-th
Delicate curvature bounces in the no-boundary wave function and in the late universe
本文结合真空能量衰变与闭合宇宙几何，构造无边界瞬子以描述早期及未来曲率反弹，并分析其发生条件、量子偏离与波函数权重。
2025-01-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Effect of the spatial curvature of the Universe on the form of the gravitational potential
在宇宙屏蔽方法中，我们得到了由物质以离散源的形式分布在开放和封闭宇宙中产生的与速度无关的引力势的精确公式。这些公式表明，宇宙的空间曲率对势和力的形式有很大影响。在开放宇宙中，引力在宇宙学距离处经历指数抑制，而在封闭宇宙中，由单个质量引起的力在相对于该质量的对跖点处等于零。导出的公式适用于天体运动的研究（例如，星系）在开放和封闭的宇宙，并模拟大尺度结构的形成。
2019-07-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
An Infinite Number of Closed FLRW Universes for Any Value of the Spatial Curvature
Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）宇宙学模型是基于物质和能量分布的大尺度均匀性和各向同性假设。它们通常被视为具有简单连通的空间截面;它们在正曲率情况下具有有限体积，而在零曲率和负曲率情况下具有无限体积。我想提醒大家注意存在着无数的模型，它们都是基于这些相同的度量，但具有紧凑的、有限的体积、多连通的空间部分。一些观察的影响简要地提到。
2011-12-20 astro-ph.CO gr-qc
Adiabatic Ekpyrosis: Scale-Invariant Curvature Perturbations from a Single Scalar Field in a Contracting Universe
宇宙可以通过经历超慢（ekpyrotic）收缩的阶段变得平坦和光滑，这是一个单一的正则标量场和传统的广义相对论可以实现的条件。然而，有人认为，产生标度不变的密度扰动，需要至少两个标量场和一个两步过程，首先产生熵波动，然后将它们转化为曲率扰动。在本文中，我们确定了一个漏洞的论点，并介绍了一个ekpyrotic模型的基础上，一个单一的，规范的标量场，产生近尺度不变的曲率波动，通过一个纯粹的“绝热机制”，其中的背景演变是一个动态吸引子。由此产生的光谱可以是略带红色的，具有独特的非高斯波动。
2010-01-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Cosmology of the very early universe
我们研究宇宙的宇宙学解的非常早期的宇宙开始在普朗克尺度的宇宙包含辐射，曲率和，作为一个简化的可能的标量场势，一个宇宙学常数项。这些解是一个非相对论性物质、曲率和宇宙学常数的后暴胀宇宙的著名结果的自然对应。与通常认为暴胀的产生与初始曲率无关相反，我们证明了在正曲率的情况下，宇宙再次坍缩成大坍缩，而不允许宇宙学项占主导地位并产生暴胀。宇宙学常数有一个临界值，它将暴胀允许的区域和暴胀不可能发生的区域区分开来。也可以有游荡的解决方案，其中比例因子保持几乎恒定的增长，以产生通货膨胀（或减少到大紧缩）后，一段时间，这取决于能量的量以上（或以下）的临界能量。在临界能量下，解渐近地接近于一个特定的标度因子值（爱因斯坦的静态前暴胀宇宙）。宇宙学项消失或变为负值的情况下也进行了研究，提供了一个完整的讨论弗里德曼模型。
2008-04-14 astro-ph.CO gr-qc
Theories with limited extrinsic curvature and a nonsingular anisotropic universe
我们提出了一类理论，可以限制标量构造的外在曲率。应用于宇宙学，这个框架允许我们不仅控制哈勃参数，而且各向异性没有奥斯特罗格拉茨基鬼的问题，这是在形成鲜明对比的情况下，限制时空曲率标量。我们的理论可以被看作是模仿和cuscuton理论（从而澄清他们的关系），这是已知的拥有一个结构，只限制在均匀和各向同性背景的哈勃参数的推广。作为我们的框架的应用程序，我们构建了一个模型，其中各向异性和哈勃参数保持有限的在任何阶段的对角Bianchi I型设置中的宇宙演化。宇宙从一个恒定的各向异性阶段开始，在低能量下恢复爱因斯坦引力。我们还表明，宇宙学的解决方案是稳定的，对广泛的一类扰动波数，虽然不稳定性可能仍然是任意的初始条件。
2020-10-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological solutions with gravitational particle production and non-zero curvature
在具有非零空间曲率的均匀各向同性宇宙中，我们考虑引力粒子产生在宇宙动力学中的作用。我们表明，在这样的背景下，宇宙的动力学的特征在于一个单一的非线性微分方程，这是显着依赖于粒子的创建速度，其解决方案可以在早期的曲率效应占主导地位。对于不同的粒子产生率，我们应用奇异性测试，以找到背景动力学的解析解。我们描述了开放和封闭宇宙的宇宙学解决方案的行为。我们还展示了如何曲率的影响可以产生的存在下，第二个完美的流体与适当的状态方程。通过将该结果与临界点的分析相结合，我们发现我们的考虑可以与前通货膨胀时代联系起来。具体来说，我们发现，为负的空间曲率的米尔恩时空的小变化导致德西特宇宙。
2017-05-04 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Non-parametric spatial curvature inference using late-universe cosmological probes
在尽可能少的假设条件下，对空间曲率参数$Ω_{\rm K}$进行高保真度约束的推断，在宇宙学中具有根本的重要性。我们提出了一种方法来非参数推断$Ω_{\rm K}$从晚宇宙探测器单独。利用高斯过程（GP）重建膨胀历史，结合宇宙天文台（CC）和Ia型超新星（SNe~Ia）的观测数据，推导出膨胀历史中曲率、边缘化、CC和SNe~Ia数据的校正以及GP超参数的约束条件。对$Ω_{\rm K}$的约束是免费的参数模型假设的扩展历史，是不敏感的CC和SNe~Ia数据的整体校准（只敏感的相对距离和扩展速率）。将这种方法应用于\textit{Pantheon} SNe~Ia和最新的CC汇编，我们发现了$Ω_{\rm K} = -0.03 \pm 0.26$，与$\mathcal{O}(10^{-1})$水平的空间平坦性一致，并且独立于任何早期宇宙探测器。将我们的方法应用于未来的重子声学振荡和SNe~Ia数据从即将到来的第四阶段调查，我们预测的能力，以限制$Ω_{\rm K}$在$\mathcal{O}(10^{-2})$水平。
2021-04-06 astro-ph.CO gr-qc
Geometrical order-of-magnitude estimates for spatial curvature in realistic models of the Universe
本文所表达的思想基于Jürgen Ehlers于2007年7月在德国Golm的Albert-Einstein研究所发表的评论。本文的主要目的是证明，在合理的几何标量的数量级估计，空间曲率的相关性，在现实的宇宙模型，描述的结构形成的动力学，因为时代的物质辐射去耦。我们介绍这些估计与评论使用的准牛顿度量形式在这种情况下。
2009-05-31 astro-ph.CO gr-qc math-ph
Dynamo action at recombination epoch of open Friedmann universe spatial sections
Chicone等人[Comm Math Phys（1997）]通过分析频谱运动学磁发电机研究了快速发电机的存在性。在谱的实非退化分支中，运动发电机算子位于具有常负曲率的紧致黎曼二维空间上。在这里，Marklund和Clarkson [MNRAS（2005）]的推广，广义相对论GR-MHD发电机方程，包括平均场发电机。在动力学螺旋度不存在的情况下，绝热常数$γ={1/2}$和空间截面负黎曼曲率的引力坍缩增强了发电机效应$\frac{δB}{B}=2.6\times 10^{-1}$。线性发电机效应分解为曲率的临界时间。在复合时，COBE温度各向异性，意味着磁场增长率为$λ{\approx{10}^{-9}yr^{-1}}$。这就限制了曲率，直到复合磁场通过发电机作用被放大到当前值$B_{0}=10^{-9}G$。目前，负曲率已变为常数，这一结果在宇宙学中是有效的。由于负曲率是非常数的，因此绕过了Hilbert定理，该定理禁止负常曲率曲面嵌入$\textbf{R}^{3}$。
2010-02-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Observable relics of the simple harmonic universe
我们分析了观测信号所产生的宇宙学时代对应的简谐宇宙，其中包括正曲率，负宇宙学常数，和一个或多个奇异物质源与$-1 < w = p/ρ\leq -1/3$，然后可能演变或隧道到一个膨胀和热大爆炸阶段。这类模型特有的遗迹包括$Ω_k < 0$的空间曲率，由于残余奇异物质的存在而对暗能量扇区的修改，以及宇宙学常数最终可能为负的可能性。我们回顾了普朗克和其他宇宙学数据集的相关参数的约束，重点是奇异物质和曲率的作用，我们发现，虽然与$w \approx -1$源往往收紧$Ω_k$的约束，与$w = -1/3$的物质可以解耦曲率的膨胀历史。对于暗能量扇区包含负的宇宙学常数的情况，我们使用实验数据来找到宇宙膨胀寿命的相关下限。
2019-12-17 astro-ph.CO hep-th
Cosmological backreaction within the Szekeres model and emergence of spatial curvature
本文讨论了Szekeres模型中的逆反应现象。宇宙学反反应描述了宇宙的平均整体演化如何偏离弗里德曼演化。分析是基于一个单一的宇宙学环境的模型和全球合奏的Szekeres模型（瑞士奶酪型和聚苯乙烯泡沫塑料型）。结果表明，宇宙结构的非线性增长与空间曲率$Ω_{\cal R}$（在FLRW极限$Ω_{\cal R} \to Ω_k$）的增长有关。如果在全球尺度上求平均，结果取决于假设的宇宙全球模型。在具有固定背景的Swiss-Cheese模型中，体积平均值遵循背景的演变，并且全局空间曲率平均为零（背景模型是空间平坦的$Λ$ CDM模型）。在没有固定背景的聚苯乙烯泡沫塑料型模型中，平均演化偏离了空间平坦的$Λ$ CDM模型，平均空间曲率从CMB处的$Ω_{\cal R} =0 $演化到$z =0$处的$Ω_{\cal R} \sim 0.1$。如果聚苯乙烯泡沫塑料模型正确地捕捉到了真实宇宙的演化特征，那么人们应该期待在我们的宇宙中，空间曲率应该建立起来（宇宙结构的局部增长），其平均全球平均值应该偏离零（反反应）。因此，本文预言低红移宇宙在空间上不应该是平坦的（即$Ω_k \ne 0$，即使在早期宇宙$Ω_k = 0$中也是如此），因此在分析低$z$宇宙学数据时，应该把$Ω_k$作为一个自由参数，独立于CMB约束。
2017-06-13 astro-ph.CO gr-qc
Bouncing Universe from Nothing
我们找到了一类均匀和各向同性的宇宙，其中最初膨胀的宇宙停止膨胀，经历收缩，然后再次膨胀（“反弹”），在爱因斯坦引力的框架下，具有一个真正的标量场，而不违反零能量条件，也没有遇到任何奇点的解决方案。弹跳宇宙的两个基本要素是正的空间曲率和标量势，标量势在大的场值下变得更平坦。取决于初始条件，正曲率或负势停止宇宙膨胀并开始收缩阶段。平坦的电势在触发反弹中起着至关重要的作用。在反弹之后，平坦的势自然允许宇宙进入慢卷膨胀状态，从而使反弹的宇宙与观测相容。如果随后的暴胀的e折叠刚好足够，那么在未来的观测中可能会发现正的空间曲率。我们的方案很好地符合宇宙从无到有的创造，这导致了具有正曲率的均匀和各向同性的宇宙。作为该机制的一个变体，我们还找到了代表循环宇宙的解决方案。
2019-06-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Non-Minimal Coupling of the Higgs Boson to Curvature in an Inflationary Universe
在$10^{10}$ GeV附近没有新的物理现象的情况下，电弱真空充其量是亚稳态的。这对高尺度暴胀模型来说是一个重大挑战，因为在宇宙早期快速膨胀期间，似乎很难理解如果暴胀发生在$10^{10}$ GeV以上的尺度上，希格斯真空如何不会衰变到理论中真正的低真空，并带来灾难性的后果。在本文中，我们表明，非最小耦合的希格斯玻色子玻色子曲率可以解决这个问题，通过产生直接耦合的希格斯玻色子玻色子的暴胀势，从而稳定的电弱真空。对于特定的希格斯场初始条件及其非最小耦合，暴胀可以在暴胀过程中将希格斯场迅速驱动到电弱真空。
2017-01-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Density Perturbations and Primordial Non-Gaussianities in a Closed Universe
宇宙的空间曲率尚不为人所知。尽管目前宇宙非常接近于基本平坦，并且大多数曲率的特征似乎已经被暴胀所稀释，但如果暴胀期间e折叠的数量接近解释视界问题所需的最小值，宇宙的曲率可能会在宇宙微波背景（CMB）中留下可以观察到的印记，特别是在大角度下。受量子宇宙学一般结果的启发，利用有效场论技术，我们发展了一种解析计算封闭宇宙密度扰动功率谱的一般方法。根据哈密顿形式主义，我们确定相应的Bunch-Davis真空，找到两点函数和更高的解析表达式，扩展的$S^3$谐波。特别是，我们专注于可观察到的非高斯性的潜在影响。我们考虑立方相互作用以及更高的导数的探索的结果的声音$c_s\neq 1$的速度。对于大的多极曲率的影响是可以忽略的，并再现已知的结果为平坦的情况。然而，它们偏离了相对小的多极子的平坦空间结果。在该极限中，非高斯性可能导致$f_{\rm NL}$的潜在可观察值。特别是，我们发现在$f_{\rm NL}$中的条款是不存在的平坦空间的情况下，这是重要的，在大尺度上，可以观察到，即使一个长期的通货膨胀稀释的曲率。我们将我们的结果与文献中以前的讨论进行比较。
2021-12-22 astro-ph.CO hep-th
Mimetic gravity: mimicking the dynamics of the primeval universe in the context of loop quantum cosmology
模拟重力可以被描述为一种能够模拟关于宇宙动力学的不同进化场景的公式。尽管它最初的目标是产生一个类似于标准宇宙学中暗成分所预期的演化，但最近与圈量子宇宙学的联系也可能提供有趣的结果。在这项工作中，我们重新解释了背后的物理曲率潜力的拟引力描述圈量子宇宙学。此外，我们还测试了我们的配方的希格斯型场的兼容性，证明了模仿曲率潜力可以模仿希格斯暴胀模型的动力学。此外，我们讨论了可能出现的情况下，从物质和拟态曲率之间的关系，并在一定范围内，描述其他作者获得的原始宇宙动力学的结果。
2019-04-09 astro-ph.CO gr-qc
Signatures of the Very Early Universe: Inflation, Spatial Curvature and Large Scale Anomalies
一个短暂的暴胀阶段可能不会抹去原始宇宙的所有痕迹。相关的观测量包括空间曲率和微波背景或大尺度结构中的“异常”。现在的曲率$Ω_{K,0}$反映了初始曲率$Ω_{K,\mathrm{start}}$，而异常的角度大小取决于$k_\mathrm{start}$，即暴胀开始时的共动视界大小。我们估计后验的$Ω_{K,\mathrm{start}}$和$k_\mathrm{start}$使用当前的数据和模拟，并表明，如果任何一个量被测量到有一个非零值，都有可能是可观察的。从$Ω_{K,\mathrm{start}}$和$k_\mathrm{start}$到现在观测值的映射强烈依赖于原始状态方程;对于给定的$Ω_{K,\mathrm{start}}$，$Ω_{K,0}$跨越十个数量级，而一个简单而一般的关系将$Ω_{K,0}$和$k_\mathrm{start}$联系起来。我们表明，$Ω_{K,0}$目前的界限意味着，如果$k_\mathrm{start}$是可测量的，曲率已经很小的通货膨胀开始时。最后，由于能量密度在暴胀过程中变化缓慢，原初引力波的约束要求在一个短暂的暴胀阶段之前有一个非平凡的暴胀前阶段，这对$Ω_{K,\mathrm{start}}$的期望值有关键的影响。
2015-06-24 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Revealing the effects of curvature on the cosmological models
在本文中，我们考虑增加曲率的影响，在扩展的宇宙学涉及一个自由变化的中微子部门和不同的参数化的暗能量（DE）。我们利用普朗克2018年宇宙微波背景温度和偏振数据，重子声学振荡和万神殿Ia型超新星数据。我们的主要结果是，根据目前的天文数据，非平坦宇宙不能被丢弃，因为我们在这项工作中探索的大多数DE宇宙学中发现了封闭宇宙的迹象。另一方面，强迫宇宙是平坦的可以显着偏离DE分量的状态方程及其动力学性质的约束。
2023-01-19 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on cosmic curvature from cosmic chronometer and quasar observations
我们考虑了哈勃参数的宇宙计时器（CC）数据，X射线和紫外线发射的类星体（QSO）光度数据，以及2018年普朗克任务（PL 18）和SH 0 ES观测（SHOES）的哈勃参数现值的最新测量，以约束宇宙曲率密度参数的现值。我们考虑了三种暗能量模型：$Λ$ CDM模型，wCDM模型和CPL参数化。在所有这三个模型中，我们发现物质-能量密度参数$Ω_{\rm m0}$的值比从普朗克2018年CMB观测任务中获得的值更高。此外，我们发现了一个非平坦和封闭的宇宙在0.5 $σ$到3 $σ$的置信水平的证据。在不同的数据集组合下，分别用$Λ$ CDM模型、wCDM模型和CPL参数化方法得到的宇宙平均值与平坦宇宙的距离分别为2 ~ 3 $σ$、1 ~ 1.5 $σ$和0.5 ~ 1 $σ$。与$Λ$ CDM模型相比，在动力学暗能量模型中，非零宇宙曲率的证据较少。这意味着宇宙曲率非零的证据取决于暗能量状态方程的行为。由于宇宙曲率的值退化到暗能量的状态方程，我们还考虑了一个模型无关的分析，以约束宇宙曲率使用高斯过程回归分析和人工神经网络分析相结合。在模型独立的分析中，我们也发现了一个封闭宇宙的证据，平坦宇宙几乎是1 $σ$。因此，无论是依赖模型还是独立模型的分析，都倾向于从CC、类星体和$H_0$观测的组合中得到一个封闭的宇宙。
2023-03-28 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational Tensor and Acoustic Waves in A Radiation Dominated Universe: Weyl Curvature and Polarization Patterns
我们提供的证据表明，在一个4D辐射占主导地位的宇宙，与状态方程$w=1/3$的引力辐射，由两个组件：螺旋度-2引力子和无质量标量声波。在物理基础上，我们期望外尔张量分量的齐次解是其非齐次对应项的一个很好的近似，只要观测者位于宇宙学引力辐射的孤立天体物理源的远区。我们明确地表明，这些均匀和非均匀的解决方案都收到的贡献规范不变张量{ \it和}的两个Barthorn（声学）标量。因此，这些外尔张量计算的比较，使我们不仅可以识别，在高频极限，相应的引力张量和标量辐射，而且它们的振荡偏振模式。
2021-06-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
On a model of variable curvature that mimics the observed Universe acceleration
本文提出一种晚期可变曲率的改进FLRW模型，通过MCMC拟合宇宙计时器和Ia型超新星数据，表明其可无需暗能量而再现宇宙加速，并与ΛCDM约束相容。
2025-02-17 astro-ph.CO gr-qc
Cosmology Intertwined IV: The Age of the Universe and its Curvature
宇宙曲率的精确测量对于宇宙学来说是至关重要的，因为它不仅可以证实原始暴胀的范式，而且还有助于区分不同的早期宇宙情景。最近的观测结果，虽然与空间平坦的标准$Λ$冷暗物质（$Λ$ CDM）模型基本一致，但显示出的张力仍然允许（在某些情况下，甚至暗示）与平坦宇宙有百分之几的偏差。特别是，普朗克宇宙微波背景功率谱，假设标称似然，更喜欢一个封闭的宇宙在99%以上的置信水平。虽然新的物理学可能正在发挥作用，但这种异常可能是未解决的系统误差或只是统计波动的结果。然而，由于正曲率允许宇宙的年龄更大，因此准确确定最古老天体的年龄为确认或伪造当前平坦的$Λ$ CDM模型提供了确凿的证据。
2020-10-13 astro-ph.CO hep-ph
How Flat is Our Universe Really?
距离测量没有提供独立于关于暗能量的假设的曲率约束，这就提出了一个问题，如果我们不做这样的假设，我们的宇宙有多平坦？考虑到暗能量状态方程的一般演化，其中20个自由参数被允许穿过幻影分界线w（z）=-1，我们表明，虽然确实有可能将宇宙微波背景中的第一个峰值与非平坦模型和任意的哈勃常数H_0相匹配，仅WMAP 7和超新星全谱数据就意味着-0.12 < Ω_k < 0.01（2σ）。如果我们添加一个H_0先验，这将显著收紧到Ω_k = 0.002 \pm 0.009。这些构成了最保守的和模型无关的约束曲率可用的今天，并说明了曲率动力学退化被打破了当前的数据，发挥了关键作用的集成萨克斯沃尔夫效应，而不是距离表面的最后散射。如果我们在暗能量上强加一个经典先验（-1 \leq w（z）\leq 1），那么仅仅WMAP 7和超新星的数据就迫使宇宙接近平坦：Ω_k = 0.013 \pm 0.012。最后，考虑到曲率，我们发现所有的数据集都符合Harrison-Zel'dovich谱指数，n_s = 1，在2σ，说明早期和晚期宇宙约束之间的相互作用。
2013-02-28 astro-ph.CO gr-qc
Einstein's Other Gravity and the Acceleration of the Universe
时空曲率在广义相对论中起着主要作用，但爱因斯坦后来考虑了一个以挠率为中心量的理论。正如爱因斯坦-希尔伯特作用量在里奇曲率标量R中可以推广到f（R）引力一样，我们考虑将平行引力或挠标量T引力推广到f（T）理论。场方程自然是二阶的，避免了病态，并且可以产生具有独特特征的宇宙加速。
2010-08-26 astro-ph.CO gr-qc
Quantum Structure of Spacetime and Its Entropy in a Cyclic Universe with Negative Curvature II: Data Analysis and Results
在本文的第一部分中，我们证明了Friedmann方程和吉布斯-迪昂关系确定了哈勃函数的一种一般形式，称为模型E，它预言了一种动态的暗能量和暗物质，其状态方程分别为w_0=-1和w_M=0。我们将暗能量和暗物质等同于空间。广义相对论断言空间是引力场。我们提出空间具有特定的量子结构：纠缠的空间量子形成暗能量，非纠缠的空间量子形成暗物质。我们分别从量子熵的概率分布p和q确定暗物质和暗能量是由Fisher信息度规产生的引力场。这个时空量子结构模型确定了暗能量和暗物质动力学项的具体形式，并预言了一个新的“剩余”物质项的存在，其状态方程为w_r=-1/3。该项在具有负曲率k=-1的哈勃函数中扮演曲率项的角色。它与Robertson-Walker度规中的曲率项的一致性预示了一个正的当前曲率密度Ω_{c，0}，它对宇宙学参数施加了约束。在这项工作中，我们测试这些预测适合哈勃数据和角直径距离数据。拟合证实了所有的预测，并支持我们的时空量子结构模型。
2018-11-20 astro-ph.CO gr-qc
Spatial Curvature Falsifies Eternal Inflation
暴胀产生了大尺度的宇宙学密度扰动，其特征是在局部平坦的背景上呈现各向同性、均匀和高斯随机分布。即使在一个平坦的宇宙中，在一个哈勃体积内测量的空间曲率也会受到长波长扰动的影响，并且通常不会为零。这些微扰决定了宇宙微波背景（CMB）的温度涨落，其值为O（10^-5）。因此，CMB温度图中的低-l多极矩预测了测量的空间曲率Ω_k的值。在此基础上，我们认为，|Ω_k|> 10^-4将以高置信度排除我们过去的慢卷永恒暴胀，而Ω_k <-10 ^-4（这是正曲率，是一个局部封闭的宇宙）的测量也排除了假真空永恒暴胀，置信度相同。换句话说，负曲率（一个局部开放的宇宙）与假真空永恒暴胀相一致，但与慢卷永恒暴胀不一致，而正曲率则证伪了两者。在不久的将来，实验将大大提高Ω_k测量的灵敏度，并对这些预言进行严格的检验。
2012-02-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Waiting for Inflation: A New Initial State for the Universe
本文提出暴胀前宇宙的滞留初始态，以解决奇点问题，在保持零能量条件下过渡至暴胀，并探讨其可观测曲率及量子引力中的实现。
2023-10-09 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Early-universe cosmology in Einstein-scalar-Gauss-Bonnet gravity
理论论证和宇宙学观测表明，爱因斯坦的广义相对论需要在高能状态下进行修正。广义相对论的最有动机的高曲率扩展之一是爱因斯坦-标量-高斯-邦纳引力，其中一个标量场耦合到二次曲率不变量。这个理论的灵感来自于一个有效的弦理论模型，它的预测在高曲率区域--比如黑洞的内部和早期宇宙--与爱因斯坦的理论有很大的不同，在那里它的目标是解决曲率奇点。在这项工作中，我们推导出爱因斯坦标量高斯-邦纳引力的二次和指数耦合函数，以及任何空间曲率的宇宙学解决方案。我们讨论已知的解决方案，并找到新的非奇异，通货膨胀，和弹跳的解决方案。我们研究了这些解的线性稳定性和鬼的情况下，发现所有上述的解决方案是不稳定的张量扰动。然后，我们引入一个简单的，二次潜力的标量场。在某些情况下，质量项的存在治愈了张量不稳定性。因此，所提出的模型是一个可行的和有吸引力的通货膨胀的候选人，其中的标量场是自然提供的引力部门。
2017-08-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraints on the curvature of the Universe and dynamical dark energy from the Full-shape and BAO data
我们提出了限制的$Λ$ CDM，$w_0$ CDM，和$w_0 w_a$ CDM模型的参数，从联合分析的全形状，重子声振荡（BAO），大爆炸核合成（BBN）和超新星的数据。我们的限制是完全独立的宇宙微波背景（CMB）各向异性的数据，但竞争对手的CMB的参数误差条的限制。我们发现空间曲率与平坦宇宙$Ω_k=-0.043_{-0.036}^{+0.036}$（$68\%$ C.L.）一致;暗能量状态方程参数$w_0$被测量为$w_0=-1.031_{-0.048}^{+0.052}$（$68\%$ C.L.），与宇宙常数一致这个结论也适用于时变的暗能量状态方程，我们发现了$w_0=-0.98_{-0.11}^{+0.099}$和$w_a=-0.33_{-0.48}^{+0.63}$（都在$68\%$ C.L.）。从分析中排除超新星数据并没有显著削弱我们的边界。这表明，使用一个单一的外部BBN先验，全形状和BAO数据可以提供强大的非最小宇宙学模型的CMB无关的约束。
2021-02-13 astro-ph.CO hep-ph
Observational constraints on the cosmological expansion rate and spatial curvature
过去几十年的观测表明，宇宙的膨胀正在加速。在宇宙学的标准模型中，这种加速膨胀被归因于以宇宙学常数形式存在的暗能量。然而，我们可以想象，暗能量呈现出温和的动力学（因此它的能量密度随时间而变化，而不是具有一个恒定的值），或者宇宙的加速膨胀是由暗能量以外的某种机制引起的。在这项工作中，我将调查这两种可能性，通过使用观测数据的动态暗能量以及宇宙学模型没有暗能量的简单模型的参数的约束。我发现，这些数据有利于标准模型，而留下一些空间的动态暗能量。标准模型还认为宇宙在大的空间尺度上是平坦的。用于测试暗能量动力学的相同观测数据可以用来约束宇宙的大尺度曲率，这些数据通常有利于空间平坦性，在某些数据组合中对空间曲率有一定的偏好。
2021-04-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Entropy, energy and temperature-length inequality for Friedmann universes
在本文中，我们继续研究我们修改的黑洞熵公式在膨胀时空中的物理后果。特别是，我们将新的公式应用于弗里德曼膨胀宇宙的零，负和正的空间曲率的表观视野。作为第一个结果，我们发现，除了静态爱因斯坦解，唯一的弗里德曼时空常数（零）内能是零空间曲率。这是因为在计算内能$U$时，非零哈勃流的贡献必须加到通常的Misner-Sharp能量上，对于零曲率时空，$U$的值为零。当存在曲率时，这一事实不成立。通过对自由能$F$的分析，得到了正确的结果：$F$只对处于等温平衡的物理系统是定态的，即一个deSitter膨胀宇宙.这个结果使我们能够追溯到一个物理上合理的假设，关于我们宇宙早期和晚期德西特阶段的起源。最后，我们推导出一个有趣的温度-长度不等式，类似于普通量子力学的时间-能量不确定性，但用温度代替时间坐标。值得注意的是，这种关系与引力常量$G$无关，因此也可以在非引力的背景下进行探索。
2016-03-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Geodesically Complete Curvature-Bounce Inflation
Arizona State University（亚利桑那州立大学）；Beyond Center for Fundamental Concepts in Science, Arizona State University（亚利桑那州立大学基础概念超越中心）
本文提出一个基于普通广义相对论的闭合宇宙模型，利用正真空偏移的标量场实现反弹与膨胀，满足NEC条件且产生与观测一致的膨胀特征。
2026-06-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Effective inhomogeneous inflation: curvature inhomogeneities of the Einstein vacuum
我们考虑空间平均的非均匀宇宙模型，并认为，已经在没有源，一个有效的标量场产生通过叶理和空间平均的非均匀几何曲率不变量的爱因斯坦真空。这个标量场（“形态子”）就像一个暴胀子，如果我们规定一个某种一般形式的势。我们表明，对于任何初始负的平均空间曲率，变形子被驱动通过一个膨胀阶段，并导致-平均-一个空间平坦，均匀和各向同性的宇宙模型，提供预热的初始条件，并通过相同的机制，一个可能的自然自我退出。
2011-06-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
