Cosmological Inhomogeneities with Bose-Einstein Condensate Dark Matter
当暗物质是一个经过玻色-爱因斯坦凝聚的标量场时，我们考虑了宇宙学扰动对暗物质能量密度的增长。我们在牛顿引力和广义相对论的框架内研究这些不均匀性，牛顿引力的计算和结果更加透明。我们采取的方向是推导解析表达式，可以在小压力极限下获得。在整个过程中，我们将我们的结果与标准宇宙学的结果进行比较，其中暗物质被假设为无压的，使用我们的分析表达式来展示精确的差异。我们发现，与标准宇宙学相比，玻色-爱因斯坦凝聚体暗物质导致了一个比例因子，引力势和密度对比度以更快的速度增加。
2012-01-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Evolving Dark Energy from the Back-Reaction of Cosmological Perturbations
McGill University（麦吉尔大学）
研究从宇宙学微扰反作用演化暗能量，通过解析计算与数值模拟结合，利用弗里德曼方程平均形式导出状态方程，发现不同处理方式下暗能量时间依赖性不同，其符号不变，对暗能量行为研究有重要意义。
2026-07-24 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Systematic error due to isotropic inhomogeneities
通常各向同性不均匀性的影响在宇宙学参数的确定中没有被认真考虑，因为哥白尼原理的声明是，我们不生活在宇宙中的特权域。但是哥白尼原理还没有得到足够精确的观测证实，我们的宇宙中可能存在不可忽略的大尺度各向同性不均匀性。本文研究了各向同性不均匀性对宇宙学参数确定的影响，并指出了非哥白尼各向同性不均匀性误导我们相信的可能性，例如，状态方程的幻影能量，$p=wρ$与$w<-1$，即使在$w=-1$是真值的情况下。
2015-05-11 astro-ph.CO gr-qc
Influence of Small-Scale Inhomogeneities on the Cosmological Consistency Tests
目前的宇宙学暗区（暗物质加上暗能量）正在挑战我们对宇宙中发生的物理过程的理解。最近，一些作者试图证伪这种暗物质-暗能量范式的基本假设。在这封信中，我们表明，过度简化的测量过程可能会产生假阳性的任何一致性测试的基础上，全球均匀和各向同性的LCDM模型和它的扩展历史的基础上的距离测量。特别是，当考虑到由于聚集物质或空隙引起的局部不均匀性效应时，似乎存在明显违反基本假设（“哥白尼原理”）的情况。相反，偏差的幅度也探测到的可靠性程度的现象学戴尔-罗德程序面临的预测与弱透镜的方法的准确性。最后，提出了一种新的方法来重建LCDM模型中的不均匀性效应，并讨论了如何区分不同宇宙学中的团簇效应（或空洞效应）的一些建议.
2012-07-20 astro-ph.CO gr-qc
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
On astrophysical explanations due to cosmological inhomogeneities for the observational acceleration
我们回顾了各种具有局部欠密区（局部空洞）的宇宙学模型和具有非均匀性反作用的平均模型，它们被用来解释（不假设正的宇宙学常数）SNIa星等-红移关系中出现的加速行为。为了澄清它们的真实性，我们考虑了它们与其它观测研究如CMB温度各向异性、重子声学振荡、运动学Sunyaev-Zeldovich效应等的一致性，结果发现，许多非均匀模型似乎被排除了，只有参数在窄范围内的模型有待检验，而且，除非我们假设很高的扰动振幅或引力能，否则平均模型不可能有加速膨胀，拟合的有效λ也没有观测到的加速度所必需的值。
2009-06-07 astro-ph.CO
Can we remove the systematic error due to isotropic inhomogeneities?
通常，我们假设，就我们在宇宙中的位置而言，不存在各向同性的不均匀性。这个假设还没有被观测证实足够的准确性，我们需要考虑的可能性是，在我们的宇宙中存在不可忽略的大尺度各向同性不均匀性。大尺度各向同性不均匀性的存在影响了宇宙学参数的确定。特别是，由于宇宙学参数的模糊性，仅从距离-红移关系，我们不能区分非均匀各向同性宇宙模型和均匀各向同性宇宙模型。本文考虑了距离-红移关系、宇宙微波背景辐射（CMBR）的涨落谱和重子声学振荡（BAO）的尺度三个观测量，并在两个宇宙模型中对这些观测量进行了比较;一种是非均匀各向同性单轴对称，另一种是暗能量不为宇宙学常数的均匀各向同性宇宙模型。我们证明，这两个宇宙模型不能预测所有三个观测值的相同的观测数据，但只有两个相同的三个观测值，只要扰动是绝热的。如果微扰是绝热的，原则上我们可以通过适当的三个观测量来区分非均匀各向同性宇宙和均匀各向同性宇宙。
2017-03-03 astro-ph.CO gr-qc
Constraining cosmological ultra-large scale structure using numerical relativity
宇宙暴胀是早期宇宙加速膨胀的一个阶段，它可以在与可观测宇宙相当或更大的距离尺度上产生大振幅的超大尺度不均匀性。最大角尺度上的宇宙微波背景（CMB）各向异性对这种不均匀性很敏感，可以用来限制超大尺度结构（ULSS）的存在。我们数值演化的非线性不均匀性，在充分的广义相对论的膨胀开始评估CMB四极约束的初始波动的幅度和可观测宇宙的大小相对于长度尺度表征的ULSS。为了获得一个统计上显着数量的模拟，我们采用了一个玩具模型，其中不均匀性注入沿一个首选的方向。我们计算的似然函数的CMB四极包括ULSS和标准的量子涨落在暴胀过程中产生的。我们计算后所观察到的CMB四极杆，发现当包括引力非线性，ULSS曲率扰动的顺序统一的数据是允许的，即使在长度尺度上不太大，比可观测宇宙的大小。我们的研究结果说明了数值相对论在约束早期宇宙学中的实用性和重要性。
2017-07-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological inhomogeneities, primordial black holes, and a hypothesis on the death of the universe
本文研究宇宙膨胀对黑洞等致密天体的影响，提出宇宙可能终结于“完全稀释”状态，并基于 Majumdar-Papapetrou 几何给出经典演化模型，同时讨论量子现象对宇宙最终命运的可能决定作用。
2024-10-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Calculation of distances in cosmological models with small-scale inhomogeneities and their use in observational cosmology: a review
宇宙不是完全均匀的。即使它在大尺度上足够均匀，但在小尺度上它是非常不均匀的，这对光的传播有影响，因此作为红移函数的距离在许多情况下是通过光的传播来定义的，可以不同于均匀的情况。简单的模型可以考虑到这一点。我回顾这个想法的历史，它的推广到各种各样的宇宙模型，简单模型的解析解，比较这种解决方案与精确解和数值模拟，应用，简单的解析近似的距离方程，以及（所有这些方面）的相关概念的“瑞士奶酪”宇宙。
2019-12-27 astro-ph.CO
Cosmological perturbations from an inhomogeneous phase transition
本文讨论了暴胀模型中产生度规扰动的一种机制。在退耦扇区中，光标量场的长波长不均匀性会引起低能有效作用量中耦合和质量的超视界涨落。宇宙学上的相变可能会在空间中不同时发生，但在不同的哈勃斑片中会有时间滞后，这是由长波长的不均匀性引起的。这里考虑了一个有趣的模型，其中宇宙学扰动可能在电弱相变中产生。结果表明，相变可能是非高斯性的一般来源。
2009-04-22 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Apparent versus true value of the cosmological constant
超新星观测强烈支持宇宙学常数的存在，但它的值，我们称之为表观的，通常是在假设宇宙可以用均匀模型精确描述的情况下确定的。即使在存在宇宙学常数的情况下，我们仍然不能排除存在一个小的局部不均匀性，它可能影响宇宙学常数的表观值。忽略不均匀性的存在实际上会引入对宇宙学数据的系统性误解，导致宇宙学常数的表观值和真实值之间的区别。但是，这种差异是可以区分的吗？最近，我们开始用ΛLTB解模拟局部不均匀性，并计算了宇宙学常数的表观值和真值之间的关系。在这篇文章中，我们再现了我们的模型的本质，强调其物理含义。
2012-11-06 astro-ph.CO gr-qc
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
Hubble tension and matter inhomogeneities: a theoretical perspective
本文从理论上研究局部密度扰动对哈勃张力的影响，通过含时空依赖势的扰动FLRW度量模拟局部空洞并计算受扰动光度距离，结果表明ΛCDM及Λ(ω)CDM均无法解决哈勃张力。
2023-08-08 astro-ph.CO
Apparent horizons of the Thakurta spacetime and the description of cosmological black holes
通过分析Thakurta度规视界的性质，讨论了它描述宇宙学黑洞的有效性.通过采用与Kodama时间相关联的Thakurta时空的优先叶理，我们证明了Thakurta视界确实是未来的外捕获视界。因此，各自的观察者将其视为宇宙学上的黑洞，与文献中的一些说法相反。
2021-12-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The effect of cosmic inhomogeneities on the average cosmological dynamics
一般认为，在足够大的尺度上，宇宙是一个均匀的、各向同性的、带有暗能量的FRW宇宙学。非线性宇宙不均匀性的形成是否对大尺度FLRW的平均动力学产生显著影响？作为一个答案，我们建议，如果在均匀设置的长度尺度比哈勃长度尺度小得多，由于平均超过不均匀性的反反应是可以忽略不计的。这一结果得到了宇宙学中平均化研究的不止一种方法的支持。即使没有一种方法足够严格和令人信服，他们都同意在真实宇宙中平均的影响很小。另一方面，也许可以公平地说，还没有明确的观测证据表明确实存在一个比哈勃尺度小得多的均匀尺度，或者说，如果今天的宇宙在大尺度上确实是均匀的。如果哥白尼原理可以在观测上成立，或者在理论上假设是有效的，这就为大尺度上的均匀性提供了强有力的证据。然而，即使这本身也没有说明同质性的尺度是什么。如果这个尺度与今天的哈勃半径相当，那么只有完全非微扰的分析才能确定或排除宇宙学反作用的重要性。这份简短的基本报告总结了上述推论所依据的一些最新理论发展。
2011-05-17 astro-ph.CO
Reevaluating the cosmological redshift: insights into inhomogeneities and irreversible processes
本研究采用协变方法重新计算宇宙学红移，指出仅在宇宙演化可逆时平均局部体积膨胀与背景膨胀一致，不可逆过程中熵产生等效于动力学暗能量，无需引入新物理。
2024-07-15 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological backreaction and the future evolution of an accelerating universe
我们调查的影响，由于不均匀性的逆反应对目前宇宙的演化在Buchert框架内。我们的分析表明，在宇宙事件视界的存在下，来自不均匀性的反作用如何导致宇宙当前的加速度在未来减慢，甚至在某些情况下导致未来减速时代的出现。
2013-06-12 astro-ph.CO
Do stochastic inhomogeneities affect dark-energy precision measurements?
通过最近提出的协变和规范不变的光锥平均方法，计算了宇宙学扰动随机背景对光度-红移关系的影响。由此产生的表达式是免费的紫外和红外发散，这意味着这样的扰动不能模仿相当大的一部分暗能量。不同的平均值被估计，并且取决于被平均的光度距离的特定函数。能量通量，在大z扰动的影响最小，提出了精确估计的暗能量参数的最佳选择。然而，其不可约（随机）方差导致Ω_Λ（z）的统计误差通常在几个百分比的范围内。
2012-12-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A statistical representation of the cosmological constant from finite size effects at the apparent horizon
本文用无质量玻色子（引力子）对宇宙学常数进行了统计描述。为此，我们使用我们最近的结果暗示一个非零温度${T_Λ}$的宇宙学常数。特别是，我们发现，一个非零的$T_Λ$允许我们描绘的宇宙学常数$Λ$组成的基本振荡的无质量玻色子的能量$\hbarω$通过玻色-爱因斯坦分布。在这种情况下，就像介质中的光子一样，这些无质量激发的有效相速度$v_g$不是由光速$c$给出的，而是由一个取决于宇宙中表观视界处量子数量的因子来抑制。我们发现了有关宇宙学常数、量子数$N$和引力子波长平均值$\overlineλ$的有趣公式。在这种情况下，我们研究的可能性，期待的引力子系统，因此获得的是非常接近的玻色-爱因斯坦凝聚体。最后，尝试用$N$和$\overlineλ$写出Friedmann平坦方程.
2016-06-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Entanglement inside the cosmological apparent horizon
量子纠缠和宇宙学时代之间的可能联系被认为是。特别是，假设两个纪元相互纠缠，通过测量纠缠度，可以恢复宇宙的动力学性质。特别是，暗能量的影响可能是由于状态之间的纠缠，因为负压在后期出现。在这个过程中，我们选择量子纠缠度作为衡量量子纠缠度的尺度，即量子纠缠度的负性。因此，当宇宙纪元纠缠在一起时，自然会发生反引力效应。因此，暗能量可以被看作是纠缠的直接结果。具体来说，我们的结果可以与观测数据进行比较。在这样做时，它是可能的，表明无压项恢复在某一时期主导的暗能量和统治的结构形成。
2014-05-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological constraints from HII starburst galaxy apparent magnitude and other cosmological measurements
我们使用HII星爆星系视星等测量来约束六个宇宙学模型中的宇宙学参数。联合分析HII星系，类星体的角尺寸，重子声学振荡的峰值长度尺度，和哈勃参数的测量结果在相对独立的模型和限制性的非相对论性物质密度参数$Ω_{\rm m_0}$和哈勃常数$H_0$的当前值的估计。这些估计有利于2.0 $σ$到3.4 $σ$（取决于宇宙学模型），比从局部膨胀率测量的低$H_0$。合并后的数据与暗能量是一个宇宙学常数和平坦的空间超曲面相一致，但并不强烈排除温和的暗能量动力学或稍微不平坦的空间几何形状。
2020-07-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Angular distribution of cosmological parameters as a probe of space-time inhomogeneities
本文发展了一种基于宇宙学参数在天空中的角分布来探测大尺度结构和宇宙加速度的不均匀性的方法。我们证明了这种方法的最大的Ia型超新星（SN）的数据集，迄今为止，由联合光曲线分析（JLA）合作汇编，因此，考虑影响光度距离的宇宙学参数。我们把超新星样本分成等表面积的像元，并估计出使每个像元中距离模的卡方拟合最小的宇宙学参数，从而产生宇宙学参数图$\{Ω_{M}, Ω_Λ, H_{0}\}.$。在采样差的像元中，测量到的波动主要是由于SN巡天的不均匀覆盖;相比之下，在良好采样的像素中，测量结果足够稳健，足以表明真实的波动。我们还测量各向异性的参数通过计算功率谱的相应地图的参数高达$\ell=3.$对于一个分析玩具模型的非均匀合奏的均匀像素，我们推导出反向反应项的减速参数由于整个天空的波动$H_{0}$和测量它是为了$10^{-3}$倍的相应平均在没有反向反应的像素。我们的结论是，考虑玩具模型，逆反应是不是一个可行的动力学机制，以模仿宇宙加速。
2016-07-12 astro-ph.CO
Scalar perturbations in cosmological models with quark nuggets
在本文中，我们考虑宇宙在其演化的后期阶段和内部的均匀性细胞。在这些尺度下，宇宙充满了不均匀分布的离散结构（星系，星系群和星系团）。假设有一小部分有色天体逃脱了强子化，以夸克胶子块（QNs）的形式存在，并考虑辐射的影响，我们研究了由于尘埃物质的不均匀性以及QNs和辐射的涨落引起的FRW度规的标量扰动.特别是，我们证明了非相对论性引力势的定义的尘埃状物质和QN的不均匀性/波动的分布。因此，QN可以分布在重子不均匀性周围（例如，星系），以这样的方式，它可以解决的问题，平坦的旋转曲线。我们还指出，辐射的涨落是由星系形式的不均匀性和夸克胶子块金的涨落引起的。因此，如果QN存在，CMB各向异性也应该包含来自QN的贡献。此外，辐射涨落的空间分布由引力势定义。所有这些结果在物理上看起来都是合理的。
2014-08-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
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
Non perturbative effects of primordial curvature perturbations on the apparent value of a cosmological constant
我们研究了由暴胀方案预测的原始曲率扰动和宇宙微波背景辐射约束的局部不均匀性对光度距离的影响。我们发现，起源于原初曲率扰动场的一个、两个或三个标准偏差峰的局部欠密度可以分别引起对$0.6%,1%,1.5%$量级的宇宙学常数值的修正.在我们即将进入的精确宇宙学时代，这些影响不容忽视。我们的结果可以被认为是一个上界的局部非线性结构，可以产生原始曲率扰动，并需要一个完全非微扰的相对论性处理的影响的ESTA组件。
2014-06-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Relativistic Cosmological Perturbation Theory and the Evolution of Small-Scale Inhomogeneities
它表明，一阶相对论微扰理论的开放，平坦或封闭的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker宇宙承认一个，只有一个，规范不变的量，它描述的扰动的能量密度，并成为等于通常的牛顿能量密度在非相对论性限制。粒子数密度的微扰也是如此。这些事实排除了以前理论中用来描述密度扰动的规范不变量的所有定义。利用这两个新的量，一个明显的协变和规范不变的宇宙学扰动理论，适用于非正压状态方程的压力，已经发展。新的理论是有效的所有尺度，因为度量梯度不发生在最终的发展方程。新理论有一个精确的非相对论性极限和一个与时间无关的牛顿势。通常的牛顿微扰理论不足以研究密度微扰的演化。在辐射主导的时代，粒子数密度的扰动与总能量密度的扰动引力耦合，而与粒子的性质无关。这意味着只有在物质和辐射解耦之后，结构才能开始形成。在物质和辐射密度的退耦之后，微扰非绝热地演化，即，它们与环境进行热交换。微扰的这种热损失可能会提高其质量的增长率，足以解释早期宇宙中的恒星形成，这是一种尚未理解的现象，如果没有冷暗物质存在的额外假设。这种理论观察是本文的主要结果。
2014-03-24 astro-ph.CO gr-qc
Phenomenological constraints on Lemaitre-Tolman-Bondi cosmological inhomogeneities from solar system dynamics
首先，我们解析地计算出在非均匀Lemaitre-Tolman-Bondi（LTB）模型的宇宙学潮汐效应引起的局部费米坐标系中运动的试验粒子轨道上的长期（即在一个轨道旋转上平均）扰动。LTB解决方案最近引起了人们的注意，除其他事项外，作为一种可能的解释所观察到的宇宙加速，而不诉诸暗能量。然后，我们用不同的太阳系数据唯象地约束了费米坐标系中LTB度规的参数K_1 = - \ddot R/R和K_2 = - \ddot R ^'/R^'。最近用天文历表估算的内行星近日点的标准牛顿/爱因斯坦岁差的修正值$Δ\dot\varpi$与我们的预测值相比，得出K_1 =（4+8）10^-26 s^-2，K_2 =（3+7）10^-23 s^-2。将卡西尼号上的地球-土星距离的残差与数值积分的LTB距离信号进行比较，可以得到K_1/2 = 10^-27 s^-2。根据对太阳系偏远地区彗星簇射的观测结果，奥尔特云中一个典型天体的轨道相对于普遍接受的牛顿图像的LTB畸变指向K_1/2 <= 10^-30-10^-32 s^-2。这些数字必须与从宇宙学数据中推断出的数量级为K1 \approx K2 = -4 10^-36 s^-2的数字进行比较。
2010-05-13 astro-ph.CO astro-ph.EP gr-qc
Large Scale Anomalies in the Microwave Background: Causation and Correlation
微波天空中大尺度异常的大多数处理都是后验的，具有不可量化的别处寻找效应。我们将这些与早期宇宙中特定不均匀性的物理模型进行对比，然后产生明显的异常。物理模型预测候选异常之间的相关性，以及极化和大尺度结构中的相应信号，从而减少宇宙方差的影响。我们计算与大规模的不均匀性的明显的空间曲率，并表明它通常是小的，允许自洽分析。专注于一个单一的大平面波的不均匀性，我们表明，这可以有助于低-l模式的对齐和奇偶不对称的功率谱和最佳拟合的不均匀性占了很大一部分的声称的奇偶不对称。我们认为，这种方法可以推广到提供一个更定量的评估在宇宙中潜在的大尺度异常。
2014-01-06 astro-ph.CO hep-th
Thermodynamics of cosmological horizons in $f(T)$ gravity
我们探讨了$f(T)$引力的平衡和非平衡描述的视视界的热力学。对于$f(T)$和$f(R)$引力，我们发现了相同的对偶平衡/非平衡公式。特别地，我们证明了在宇宙的表观视界内外温度相同的情况下，热力学第二定律可以得到满足。
2011-10-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological fluctuation growth in bimetric MOND
我在非相对论性物质的弱密度不均匀性的增长，在bimetric-MOND（BIMOND）宇宙学。我专注于双物质对称版本的BIMOND，并假设，平均而言，宇宙在两个扇区中对称分布。在完全对称的宇宙中，除了出现一个宇宙学常数--λ ~（a0/c）^2，MOND效应是不存在的。当两个扇区中不同的密度不均匀性出现和发展时，局部和宇宙的MOND效应就会出现。MOND后来在由纯物质主导的岛屿系统中采用了它的标准形式。推导了小尺度涨落增长的非相对论方程。方程组分裂成两个非耦合系统，一个是两个扇区波动的和，另一个是两个扇区波动的差。前者是严格由牛顿动力学。后者由MOND动力学控制，这需要更强的引力，即使是最小的扰动也是非线性的。这导致差异比总和增长得更快，导致物质-孪生物质分离。非线性也会导致不同尺度上的嵌套扰动之间的相互作用。由于物质和孪生物质（TM）在MOND体系中相互排斥，物质的不均匀性不仅通过自身的重力增长，而且还通过两侧的TM超密度来引导。重力和压强在MOND系统中的相对重要性也取决于扰动的强度。因此，宇宙结构的发展，在任何一个部门，都主要取决于两个初始波动谱：物质本身的波动谱和物质-TM差异的波动谱。我还讨论了宇宙学上的反作用的BIMOND效应，出现作为“幻影物质”造成的两个部门之间的不均匀性差异。
2010-08-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Hawking radiation from the cosmological horizon in a FRW universe
众所周知，在de-sitter时空的宇宙视界中存在着霍金辐射，de-sitter时空可以是FRW宇宙的一个特例。因此，在FRW宇宙中可能存在相应的霍金辐射。事实上，已经有几条线索表明，在FRW宇宙的视视界中存在着霍金辐射。然而，在我们的论文中，我们发现霍金辐射可能来自宇宙学视界。此外，我们还发现，在已有的工作中，来自FRW宇宙视视界的霍金辐射可以是我们结果的特例，条件是宇宙视界的变化率$\overset{.}{r}_{H}$为零.请注意，这个条件也与这些作品中从表观视界出发的基本可积条件一致。
2011-06-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Imitating accelerated expansion of the Universe by matter inhomogeneities - corrections of some misunderstandings
一些误解建模的明显加速膨胀的宇宙，并对“弱奇点”澄清：1。在Hirata和Seljak（HS）给出的减速参数的五种定义中，只有$q_1$是膨胀加减速的正确不变测度。在非均匀模型中，$q_3$和$q_4$与加速度无关。2. $q_4$定义中涉及的方向平均与观测天文学中所做的并不对应。3. HS的方程（38）将$q_4$与流动不变量连接起来，当应用于Lemartre-Tolman（L-T）模型的对称中心时，给出了自相矛盾的结果。确定$q_{3'}$的中间方程（31）是正确的，但是近似的，因此它不能用于确定减速参数的符号。即便如此，在L-T模型的对称中心，它对$q_{3'}(0)$的符号没有限制。4. Vanderveld { \it et al.}是一个中心质量密度的圆锥形轮廓--一个完全可以接受的配置。5.在L-T模型中，中心观测者的“逆问题”方程中的所谓“临界点”是视视界的一种表现--这是零λ L-T模型中过去光锥的一个共同特性，如果方程被正确积分，就完全可以处理。
2010-04-29 astro-ph.CO gr-qc
Friedmann equations of the fractal apparent horizon
本文构建新的分形 ΛCDM 模型，结合热力学第一定律推导 Friedmann 方程，并通过宇宙学数据拟合得出空间分形维数为 2、宇宙年龄为 13.91 Gyr。
2024-04-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Emergence of smooth distance and apparent magnitude in a lumpy Universe
对观测结果的标准解释，例如从明亮宇宙中的一个位置观测到的Ia型超新星的峰值视星等，是基于理想化的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克时空。由于不均匀性对该模型的所有可能的修正通常被忽略。本文利用最近在非均匀宇宙中对面积距离的简明推导结果，研究了Ia型超新星视星等的Hubble残差和Hubble残差。我们发现，在低的红移，背景FLRW时空模型的视星等收到的修正，由于相对速度扰动观测到的红移。我们展示了这种速度扰动如何有助于哈勃残差的方差，以及它如何影响哈勃流中Ia型超新星绝对星等的校准。我们还指出，它可以解决由重子声学振荡和局域测量确定哈勃率的矛盾。
2022-11-23 astro-ph.CO gr-qc
Response function of the large-scale structure of the universe to the small scale inhomogeneities
为了推断小尺度物理学对宇宙大尺度性质的影响，我们使用一系列宇宙学$N$ -自引力物质不均匀性的体模拟来测量，第一次，这样的系统的响应函数被定义为非线性功率谱相对于其线性对应物的函数导数。它的测量形状和振幅被发现是在很好的协议与微扰理论的预测，除了从小到大尺度扰动的耦合。后者被发现是显着阻尼，以下的洛伦兹形式。这些结果揭示了微扰理论计算的有效性，为解析模拟中小尺度效应的正则化提供了有用的指导。最重要的是，我们的结果表明，宇宙的大尺度结构的统计特性是显着不敏感的小尺度物理，天体物理或引力的细节，铺平了道路，推导出强大的估计理论不确定性的确定宇宙学参数从大规模的调查观测。
2016-09-20 astro-ph.CO
Constraining the Hubble parameter with the 21 cm brightness temperature signal in a universe with inhomogeneities
该研究在非均匀宇宙学模型中，利用Buchert平均形式论结合MCMC校准有效物质密度，发现不同哈勃常数值会导致21厘米亮度温度信号出现显著差异，为解决哈勃张力提供新视角。
2025-08-26 astro-ph.CO gr-qc
Unraveling Cosmological Anisotropies within Stochastic Gravitational Wave Backgrounds
本研究针对探测器灵敏度有限及天体物理前景干扰的难题，通过Fisher分析结合两类SGWB模板，论证了多个即将开展的引力波实验可有效探测宇宙学随机引力波背景的各向异性。
2023-07-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Signature of $f\left(R\right)$ gravity via Lemaître-Tolman-Bondi inhomogeneous perturbations
本研究基于LTB度规和线性微扰理论，对比$Λ$LTB模型与约旦框架下$f(R)$引力的非均匀宇宙模型，发现后者径向扰动存在类汤川贡献且无发散，为区分宇宙加速的成因提供了新途径。
2024-05-15 astro-ph.CO gr-qc
Constraining Cosmological Parameters From Statistical Superluminal Effects Without a Distance Ladder
Research Unit in Scientific Culture and Mediation - CERIST（科学文化与调解研究单位-CERIST）；Laboratoire de Physique Mathématique et Subatomique (LPMS)（数学与亚原子物理实验室(LPMS)）；University of Constantine 1（君士坦丁第一大学）
利用统计方法研究膨胀平坦FLRW宇宙中光源的表观超光速运动，通过共动距离显式纳入宇宙学效应，推导表观角速度的概率密度函数，并证明其分布对宇宙学参数Ω_{Λ,0}和H_0敏感，结合不同红移的测量可打破简并，提供宇宙学模型的运动学一致性检验。
2026-06-03 astro-ph.CO gr-qc
Stringent Restriction from the Growth of Large-Scale Structure on Apparent Acceleration in Inhomogeneous Cosmological Models
宇宙膨胀的探测器构成了支持或反驳可能的明显加速的论据的主要基础，这种加速是由于宇宙中不同的膨胀率，如非均匀宇宙学模型所描述的那样。在这封信中，我们提出了一个单独的论点的基础上，从分析的结果，在宇宙中的大尺度结构的增长率建模的非均匀宇宙学模型的Szekeres。我们使用的模型没有假设球对称或轴对称。我们发现，虽然Szekeres模型可以很好地适应所观察到的扩张历史没有$Λ$，他们未能产生所观察到的后期抑制的增长，除非$Λ$被添加到动态。超新星和生长因子数据的同时拟合表明，冷暗物质模型与宇宙学常数（$Λ$ CDM）提供的数据在99.65%的置信水平的一致性，而没有$Λ$的Szekeres模型只达到60.46%的水平。当数据集被单独考虑时，没有$Λ$的Szekeres与超新星数据的拟合效果和$Λ$ CDM一样好，但与生长数据的拟合效果非常差，只有31.31%的一致性水平，而$Λ$ CDM的一致性水平为99.99%。在没有$Λ$的非齐次模型中，这种晚期生长抑制的缺失被一个物理解释所巩固。
2014-01-27 astro-ph.CO gr-qc
Remarks on mechanical approach to observable Universe
我们认为宇宙深处的均匀细胞。在这些尺度下，宇宙充满了不均匀分布的离散结构（星系，星系群和星系团），这些结构扰动了背景弗里德曼模型。在这里，力学方法（Eingorn & Zhuk，2012）是描述不均匀性动力学的最合适的方法，它一方面由不均匀性的引力势定义，另一方面由宇宙的宇宙膨胀定义。在本文中，我们提出了额外的参数赞成这种方法。首先，我们估计均匀单元的大小。用统计物理学的标准方法，对银河系和仙女座星系，我们得到它是190 Mpc的量级，这与观测相当接近。然后，我们证明了非相对论近似（关于特殊速度）对$z \lesssim 10$是有效的，即从现在起大约130亿年。我们考虑标量扰动，并在$Λ$ CDM模型，证明主要方程。此外，我们证明，辐射可以自然地纳入我们的计划。这强调了我们方法的可行性。这种方法提供了一种可能性，分析不同的宇宙模型，并将它们与可观测的宇宙进行比较。例如，我们指出了空间平坦模型的一些有问题的方面。这样的模型需要一个相当特殊的不均匀分布，以获得在引力质量之外的任何点处的有限势。我们还批评了Schwarzschild-de Sitter解在宇宙学背景下描述测试体运动的应用。
2014-05-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological Evidence for Dark Axion-Dark Baryon Interactions from Apparent Phantom Crossing
University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学）；Simon Fraser University（西蒙菲莎大学）；Canadian Institute for Theoretical Astrophysics (CITA), University of Toronto（多伦多大学加拿大理论天体物理研究所）
研究暗轴子与暗重子相互作用，通过在玻尔兹曼代码中实现相关模型并与CMB、DESI DR₂ BAO和SNe Ia数据对比，发现最佳拟合模型改善了拟合，其暗物质质量演化呈现非单调变化，产生类似早期暗能量的能量注入但对降低当前张力作用有限。
2026-07-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Large-scale structure with superhorizon isocurvature dark energy
标准的宇宙学模型假设一个均匀和各向同性的宇宙作为大尺度上的背景时空，称为宇宙学原理。然而，一些观测表明，在大尺度下，宇宙可能是不均匀和各向异性的。在本文中，我们研究了一个在非常大的尺度上具有随机不均匀性和各向异性的宇宙模型，其动机是Nan等人的超曲率暗能量模型[Phys. Rev. D 99，103512（2019）]。在这个模型中，作者引入了一个在比当前视界尺度（超视界尺度）足够大的尺度上具有$\mathcal{O}(1)$不均匀性的标量场，并且标量场的势能解释了加速膨胀，与宇宙学原理略有偏差。我们的目的是澄清该模型中物质组分的大尺度结构（LSS）的理论预测。基于Nan和Yamamoto [Phys.Rev.D105，063518（2022）]关于超视界尺度涨落（超视界模）的工作，我们导出了LSS的微扰分量所服从的方程，作为宇宙学扰动理论的推广，求解该方程以发现暗能量不均匀性对LSS形成的影响.最后，我们通过比较由模型的数值解预测的$σ_8$与由Planck和SDSS等观测指示的$σ_8$，表明模型可以与观测一致。
2022-07-07 astro-ph.CO
Effects of inhomogeneities on the expansion of the Universe: a challenge to dark energy?
目前宇宙学的标准模型，即LambdaCDM模型，是基于爱因斯坦方程的齐次FLRW解，其中加入了一些微扰来解释大尺度下CMB的特征和结构形成。这个模型相当符合观测结果，假设宇宙95%的能量密度预算应该是未知的物理性质，即暗物质和暗能量。现在，宇宙学模型的目的不仅仅是再现观测结果，而且要对我们生活的宇宙进行物理理解。此外，即使同质性假设在大尺度上似乎或多或少是有效的，但它似乎与中间尺度（介于非线性结构形成的尺度和结构维里化的尺度之间）的观察相矛盾。这就是为什么在过去的十年里，形成了一个研究团体，其目的是寻找最好的方法来考虑宇宙中所见的不均匀性的影响，并构建精确的宇宙学模型，从而可能摆脱黑暗成分。这项工作仍处于初期阶段，目前正在取得可喜的成果。在文献中可以找到两种类型的方法：标量的空间平均和使用广义相对论的精确非齐次解。我们将在这里简要报告第二个。
2012-03-13 astro-ph.CO
Hubble tension and small-scale inhomogeneities on light propagation
Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas, Universidad Nacional de La Plata（拉普拉塔国立大学天文学与地球物理学学院）；Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)（国家科学研究委员会）；Instituto de Física, Universidade Federal da Bahia（巴伊亚联邦大学物理研究所）；Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Departamento de Física（布宜诺斯艾利斯大学理学院物理系）；CONICET - Universidad de Buenos Aires, Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA)（布宜诺斯艾利斯大学布宜诺斯艾利斯物理研究所）；Observatorio Nacional（国家天文台）
本文利用ZKDR近似研究小尺度不均匀性对光传播的影响，通过Pantheon+和H0LiCOW数据检验，发现该模型无法解决或缓解哈勃张量问题。
2026-06-23 astro-ph.CO
Taylor expansion of luminosity distance in Szekeres cosmological models: Effects of local structures evolution on cosmographic parameters
我们考虑了Szekeres宇宙学模型的Goode-Wainwright表示，并计算了光度距离的Taylor展开，以研究不均匀性对宇宙学参数的影响。没有作出特别的选择，为任意函数定义的度量，我们泰勒扩展到第二阶红移的家庭I和第三阶家庭II Szekeres度量的假设下，根据观察，当地的结构形成了。在一个保守的方式，我们也允许存在一个非零的宇宙学常数。
2014-10-30 astro-ph.CO
