Non-linear curvature inhomogeneities and backreaction for relativistic viscous fluids
由相对论粘性流体引起的非微扰曲率不均匀性在大尺度极限下不守恒。然而，当体积粘度是等离子体的总能量密度（或非本征曲率的迹线）的函数时，相关的演化方程发展出进一步的对称性，防止曲率扰动的非线性增长。在这种情况下，完全非齐次演化可以在梯度展开中求解到首阶。在大尺度上，加速度和曲率的不均匀性都由体粘滞系数决定。相反，剪切粘度不影响曲率的演变，也不产生任何加速度。这里分析的曲率模式不依赖于时间超曲面的选择，是不变的微扰制度中的无穷小坐标变换。
2015-07-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Back Reaction Inhomogeneities in Cosmological Parameter Evolution via Noncommutative Fluid
本文讨论了宇宙学中的反反应效应，（á la Buchert et.等人），由流体中的非对易几何效应引起。我们已经使用了推广的非对易流体模型的行动制定，我们提出了较早。我们表明，非对易效应，根据其性质，可以发挥（运动学）暗物质或宇宙学常数的作用。
2018-10-09 gr-qc hep-th
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
Apparent Dark-Energy Evolution from Cosmic Inhomogeneities
University of Oxford（牛津大学）
研究通过三种方法表明，宇宙不均质性可能使暗能量演变与观测数据一致，暗示宇宙常数主导的宇宙模型。
2026-01-28 astro-ph.CO gr-qc
Corrections to the apparent value of the cosmological constant due to local inhomogeneities
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。我们建立了计算宇宙学常数表观值修正的理论框架，通过用$ΛLTB$解模拟局域不均匀性。我们的假设是在一个球对称的不均匀物质分布的中心，对应于有效地计算我们周围的大尺度不均匀性的贡献，我们预计这将是主要的，因为其他观测支持我们周围的宇宙的高水平的各向同性。通过执行一个本地泰勒展开，我们分析的独立自由度的数量，确定的局部形状的不均匀性，并考虑中心平滑的问题，显示如何相同的校正可以对应于不同的不均匀性配置文件。与以前尝试使用大空隙模型拟合数据相反，我们的方法是相当普遍的。对宇宙学常数的表观值的修正实际上存在于任何大小的局部不均匀性中，在理论上和观测上都应该适当地加以考虑。
2011-10-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Generation of primordial cosmological density inhomogeneities with scale invariant power spectrum during the standard radiation dominated expansion of the universe
宇宙等离子体中存在的原始密度不均匀性在退耦瞬间的最显著特征是它们在宇宙学上大的同动波长的模范围$k \ll H_{eq}$上的标度不变功率谱${\cal P}(k) \sim k$。我们在实空间中，在他们的关联函数在两个点的特点。我们发现，在宇宙学上大的共同运动距离$r \gg H^{-1}_{eq}$的原始不均匀性（反）相关的$f(r) \sim - r^{-4}$。根据这一观察，我们重新审视了标准宇宙学中所谓的{ \it结构起源问题}。我们的结论与目前对这一问题的看法相矛盾。
2008-10-23 astro-ph gr-qc hep-th
Construction of the cosmological model with periodically distributed inhomogeneities with growing amplitude
我们构造了Einstein-de Sitter背景下的宇宙学扰动理论的一个近似解，直到四阶微扰。这可以通过对度规施加特定的对称条件来完成，由此得出，模型密度形成无限的立方晶格。我们表明，微扰的解决方案，这种方式可以解释为精确的解决方案，爱因斯坦方程的尘埃一样的能量动量张量。在我们的模型中，似乎在大尺度上平均的物理量与相应的爱因斯坦-德西特预测重叠，而局部观测值可能与背景观测值有显著差异。作为一个例子，我们详细分析的行为的本地和全球测量的哈勃常数，这是很重要的，在当前的哈勃张力问题的背景下。
2020-05-13 gr-qc
Impact of small scale inhomogeneities on observations of standard candles
我们研究了小尺度不均匀性对标准烛光观测的影响，如Ia型超新星（SNe）观测。小尺度不均匀性的存在可能会导致SNe观测与其他具有较大直径源的观测（如宇宙微波背景（CMB）观测）之间的紧张关系。为了澄清小尺度不均匀性的影响，我们使用的Dyer-Roeder方法。我们确定了作为红移$z$的函数的光滑性参数$α(z)$，以补偿SNe的宇宙学参数与CMB的宇宙学参数的偏差。给出了满足$0\leqα(z)\leq1$的平滑参数$α(z)$可以补偿的偏差范围。我们的结果表明，张力可以通过光滑度参数给出小尺度不均匀性的信息。
2014-09-11 astro-ph.CO gr-qc
Physical causes of energy-density inhomogenization and stability of energy-density homogeneity in relativistic self--gravitating fluids
我们确定的因素负责的外观的能量密度不均匀性在自引力流体，并描述这些因素的演变，从最初的均匀分布。研究表明，外尔张量和/或压力的局部各向异性和/或耗散通量的特定组合会导致能量密度不均匀性的形成。不同的情况下进行了详细的分析，并在耗散流体的特殊情况下，松弛过程的作用，以及非局部效应。
2011-09-27 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
Cosmic Inhomogeneities and the Average Cosmological Dynamics
如果广义相对论（GR）描述了宇宙的膨胀，观测到的宇宙加速意味着“暗能量”的存在。然而，虽然宇宙在大尺度上平均均匀，但在较小尺度上是不均匀的。当GR支配着\emph{in}均匀宇宙的动力学时，平均的\emph{homogeneous}宇宙服从修正的爱因斯坦方程。这种变化能解释加速吗？对于一个简单的通用模型与现实的初始条件，我们的答案是“否”。平均效应对宇宙动力学的影响可以忽略不计。
2008-11-01 astro-ph gr-qc hep-th
Mimicking the cosmological constant for more than one observable with large scale inhomogeneities
假设反演问题（IP）定义为不同宇宙学模型下宇宙学观测量的低红移展开式中各项的精确匹配，在没有宇宙学常数的LTB空间和一般$ΛCDM $模型下，我们求解了$D_L(z)$的IP和中心观测者的红移球壳质量密度$mn(z)$.我们表明，IP的解决方案是唯一的，对应于一个物质密度分布，这是不光滑的中心，可以达到相同的结论，扩大自洽的任何顺序的所有相关的数量。与单个可观测反演问题的情况相反，当将两个函数$k(r)$或$t^b(r)$中的一个设置为零时，不可能求解$mn(z)$和$D_L(z)$两者的IP（LTB对$Λ$ CDM），甚至允许不平滑的物质轮廓。我们的结论是一般性的，因为它们完全是基于直接比较红移空间中的物理观测量，而不依赖于任何特殊的解释或限制的功能定义的LTB模型。
2010-11-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Big Bounce and inhomogeneities
本文以含引力波的真空宇宙时空（Gowdy时空）量子化为例，用圈量子宇宙学方法研究了非均匀宇宙的动力学.在有效层面进行的分析显示：（一）初始大爆炸奇点被取代（如在均匀宇宙模型的情况下）由一个大反弹，加入确定性的两个大宇宙，（ii）在反弹的宇宙大小至少是相同的数量级的背景均匀宇宙，（iii）为每一个引力波模式，当不均匀性强烈地支配反弹动力学时，在非常早和非常晚的时间处的幅度的差异具有消失的统计平均值，而当动力学处于近真空状态时，该平均值为正，从而统计上放大了不均匀性。
2009-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
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
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
Einstein-Vlasov Calculations of Structure Formation
我们研究了膨胀宇宙中的小不均匀性的动力学坍缩，形成束缚结构使用完整的解决方案的Einstein-Vlasov（N体）方程。我们比较这些标准的牛顿N-体的解决方案，使用相对于基准观察员，以约束相对论效应定义的数量。我们专注于简化的初始条件，包含一个有限的范围内的长度尺度，但不同的不均匀性从小幅度，牛顿和广义相对论计算同意得很好，大幅度，其中背景度量接收一阶修正。对于大的不均匀性，我们发现，超密度的崩溃往往发生在牛顿计算相对于完全广义相对论的。即使在这种极端的状态下，在大引力势和速度区域之外的时空演化差异也很小。对于标准的宇宙学值，我们证实了牛顿N体模拟的鲁棒性，以模拟大尺度扰动和相关的宇宙方差的局部膨胀率。
2019-11-22 astro-ph.CO gr-qc
Hamilton-Jacobi Equation for Brans-Dicke Theory and Its Long-wavelength Solution
利用长波长近似求解了Brans-Dicke理论的Hamilton-Jacobi方程。我们研究了尘埃流体和宇宙学常数情况下的非均匀性的非线性演化。在尘埃流体的情况下，时空的不均匀性增加了。在宇宙学常数不变的情况下，不均匀性衰减，这与宇宙无毛猜想是一致的。密度微扰和引力常量的不均匀性与时空的不均匀性表现相似。
1995-09-06 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
Fully-relativistic evolution of vacuum tensor inhomogeneities during inflation
University of Cambridge（剑桥大学）
本文提出了一种全相对论模拟中第一阶暴胀张量扰动初始化和提取的方法，并验证了其在非线性引力耦合下的有效性。
2024-12-27 gr-qc
General relativistic density perturbations
我们研究了一个广义相对论机制，在该机制中，尖峰在早期宇宙中产生物质超密度。当宇宙流体倾斜时，这种倾斜提供了另一种产生物质不均匀性的机制。我们数值研究的倾斜的符号变化的影响，当有一个尖峰，但倾斜不改变符号，当尖峰和倾斜的符号变化一致。我们发现倾斜在产生物质不均匀性中起着主要作用，它通过创造局部密度过高和密度过低来实现。我们讨论了这项工作的物理意义。
2013-11-08 gr-qc
Inhomogeneity of Spatial Curvature for Inflation
我们研究了初始空间曲率的不均匀性如何影响封闭宇宙中暴胀的发生。考虑一个包含辐射和宇宙学常数的宇宙学模型。为了处理封闭宇宙中的非均匀性，我们改进了长波近似，使得非小空间曲率在最低阶是可处理的。使用改进的计划，我们展示了如何大的不均匀性的空间曲率防止通货膨胀的发生。
1996-06-07 gr-qc
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
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
Quasiadiabatic modes from viscous inhomogeneities
相对论等离子体的粘性不均匀性决定了另一类熵模式，其振幅必须足够小，因为曲率扰动被观察到主要是绝热和高斯在大尺度上。当粘性系数仅依赖于流体的能量密度时，相应的曲率起伏几乎是绝热的。在规范不变的微扰膨胀解决问题后，通过调查粘性系数的空间变化引起的非线性曲率不均匀性，在非微扰水平重复相同的分析。结果表明，与真正的绝热解相比，准绝热模被抑制。由于其巨大的张量标量比的准绝热模式不能取代传统的绝热范式，因此，最终，目前的研究结果似乎排除了成功的加速动力学完全基于相对论粘性流体的可能性。如果占主导地位的绝热模式不受背景的粘性的一个足够小的部分的熵波动的粘性起源不能事先排除。
2016-02-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic Acceleration Driven by Mirage Inhomogeneities
本文介绍了一个基于非均匀D3膜在AdS_5 × S_5块体中运动的宇宙学模型。虽然在体中没有特殊的点，但膜宇宙有一个中心，并且围绕中心是各向同性的，模型具有加速膨胀，其有效宇宙学常数与到中心的距离成反比，这为现今宇宙学常数的小提供了一个可能的几何起源。此外，如果我们的模型被认为是早期加速的替代方案，它表明，早期加速阶段结束于一个尘埃占主导地位的FRW均匀宇宙。因此，中微子驱动的加速为膜宇宙的最终状态提供了一种暗物质成分。我们最后表明，该模型满足目前的约束不均匀性。
2006-02-02 astro-ph gr-qc hep-th
Exact nonlinear inhomogeneities in $Λ$CDM cosmology
在星系巡天和其他观测达到前所未有的天空覆盖率和精度的时候，研究广义相对论非线性动力学对结构生长和观测的影响似乎是及时的。解析非均匀宇宙学模型是在简化的背景下研究和理解这些效应的不可或缺的方法。在本文中，我们开发了精确的非均匀解的广义相对论与无压物质（尘埃，描述冷暗物质）和宇宙学常数$Λ$，它可以用来模拟一个任意的初始物质分布沿一条视线。特别地，我们考虑了具有$Λ$的第二类Szekeres模型，并将其动力学分解为平坦的$Λ$ CDM背景和精确的非线性不均匀性，得到了几个新的结果。一个单一的度量函数$Z$描述了与背景的偏差。我们表明，$F$，时间依赖的部分$Z$，满足熟悉的线性微分方程的$δ$，一阶密度扰动的尘埃，通常的增长和衰减模式。在小扰动的极限下，$δ\approx F$如预期的那样，以及不均匀性的增长与标准扰动理论完全一致。我们提供了精确的非线性$δ$和我们的模型中的增长因子的解析表达式。对于过密度的情况下，我们发现，根据初始条件，增长模式可能会或可能不会导致一个煎饼奇点，类似于泽尔多维奇煎饼。这与$Λ=0$纯爱因斯坦-德-西特背景形成对比，其中，在共动（拉格朗日）坐标中的任何给定点处，煎饼总是会发生。
2011-06-23 astro-ph.CO gr-qc
Backreaction of inhomogeneities on the expansion: the evolution of cosmological parameters
平均和演化不均匀性是非交换操作。这意味着平均模型与标准弗里德曼-勒梅特宇宙学之间存在偏差。我们量化这些偏差，编码在一个反反应参数，在牛顿宇宙学的框架。我们采用欧拉和拉格朗日方法的引力不稳定性的线性理论，以及球对称和平面对称的解决方案作为参考标准。我们提出了一个模型的演化的空间域的平均特性的通用初始条件，其中包含的球形礼帽模型和平面崩溃模型作为精确的子情况。一个核心的结果是，在足够大的域上计算的逆反应项本身很小，但是，它的存在仍然可以使平均域上的宇宙学参数远离标准模型的全局值。我们量化这些参数的变化，在初始数据的波动，来自初始冷暗物质密度波动的功率谱。例如，在今天半径为100 Mpc的区域中，最初的一个西格玛波动，密度参数偏离其均匀值15%;三个西格玛波动导致偏差大于100%。
2000-05-04 astro-ph 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
Spherical Curvature Inhomogeneities in String Cosmology
我们研究弦宇宙学中非线性球对称不均匀性的演化。不同的空间曲率的弗里德曼解决方案相匹配的解决方案，描述的非线性密度和曲率不均匀性的演变。研究了束缚和非束缚非均匀性的演化。本文在弦宇宙学的背景下讨论了原初黑洞的形成问题，并确定了大爆炸前和大爆炸后黑洞演化的模式。
1997-10-02 astro-ph gr-qc hep-th
Amplification of Cosmological Inhomogeneities by the QCD Transition
宇宙学QCD跃迁影响原始密度扰动。如果QCD跃迁是一阶跃迁，则声速在跃迁过程中消失，密度扰动自由下降。对于尺度低于哈勃半径的过渡的原始哈里森-泽尔多维奇频谱的密度波动发展大的峰值和下降。对于强子-光子-轻子流体和冷的暗物质，这些峰值都随着波数的增加而增加。在地平线尺度上，增强很小。这本身并不会导致在QCD跃迁时形成黑洞。强子-光子-轻子流体中的峰在中微子退耦过程中消失。对于在QCD跃迁处动力学解耦的冷暗物质（例如，轴子或原始黑洞），这些峰值导致质量$10^{-20} M_\odot< M_{\rm clump} < 10^{-10} M_\odot$的CDM团块的形成。
1998-11-06 astro-ph gr-qc hep-ph
A discrete model of the effects of inhomogeneities on the cosmological redshift
Instituto de Fisica, Universidad de Antioquia（安蒂奥基亚大学物理研究所）
该研究构建离散模型，将非均匀性建模为传播路径上的独立离散随机变量，用矩生成函数计算红移累积效应的概率分布，发现分布离散度与共动距离平方根成正比，探讨其对宇宙学参数估计的影响并给出相关示例。
2026-11-09 gr-qc
Comparing Fully General Relativistic and Newtonian Calculations of Structure Formation
在研究宇宙结构形成的标准方法中，宇宙的整体膨胀被假设为均匀的，不均匀性的引力效应完全编码在牛顿势中。一个持续争论的话题是，这在多大程度上完全抓住了广义相对论所规定的动力学，特别是在精确宇宙学时代。为了定量评估这一点，我们直接比较标准的N-体牛顿计算爱因斯坦方程的完整数值解，冷物质与不同大小的初始不均匀性的尺度可比的哈勃视界。我们分析了密度，光度距离，和其他数量的定义相对于基准观察员的演变的差异。这是通过重建牛顿量所决定的有效时空和物质场，并注意区分数值分辨率的影响来实现的。我们发现，完全广义相对论和牛顿计算显示出良好的协议，甚至进入非线性政权。它们只在弱引力假设失效的区域有显著的不同，这是在考虑扰动超过标准值的极端情况时出现的。
2018-02-09 astro-ph.CO gr-qc
On primordial cosmological density fluctuations in the Einstein-Cartan gravity and COBE data
研究了Einstein-Cartan引力场中理想流体的协变和规范不变流体流方法中的宇宙学密度涨落，并导出了相应的Raychaudhuri型二阶非齐次耦合微分演化方程.在弱相互作用尺度下，自旋的量子涨落触发了原初密度的不均匀性。这些不均匀性，然后精确地演变到测量值COBE任务在解耦的规模。
1998-11-25 astro-ph gr-qc hep-ph
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
Relativistic cosmological perturbation scheme on a general background: scalar perturbations for irrotational dust
在标准的微扰方法和N体模拟中，不均匀性被描述为在预定义的背景宇宙学上演化，通常被认为是爱因斯坦场方程的各向同性解（Friedmann-Lemaintre-Robertson-Walker（FLRW）宇宙学）。为了使物理意义，这种背景宇宙学必须提供一个合理的描述，有效的，即空间平均，结构不均匀性的演变，也在非线性制度。基于以下认识：（i）物质和几何形状的非均匀分布的平均值一般不是由广义相对论的均匀解给出的，以及（ii）FLRW宇宙学类在相关情况下不仅局部而且全局引力不稳定，我们在这里发展了一种微扰方法，它描述了在一般背景下的非均匀性的演化，该背景是由空间平均演化定义的方程这种物理背景与结构的形成相互作用。我们推导和讨论所产生的扰动方案的物质模型“无旋尘埃”的拉格朗日图片，限制我们的注意力标量扰动。
2012-05-10 gr-qc
Cosmological hydrodynamics with relativistic pressure and velocity
我们提出了流体动力学方程与相对论性的压力和速度在弱引力的存在下，在宇宙学的背景。以前我们一直导出Minkowski背景下的弱引力下的狭义相对论流体力学方程。对于相对论性的压力和速度，人们不能通过闵可夫斯基背景下的方程的简单变换导出宇宙学的对应物。在这里，我们提出一个适当的推导。指出相对论压力和速度在引力透镜中的潜在重要性。
2018-10-27 astro-ph.CO gr-qc
On the potential for inhomogeneities to mimic an evolving dark energy
The University of Chicago（芝加哥大学）
本研究利用数值相对论模拟和射线追踪，探讨宇宙不均匀性是否可能导致暗能量状态方程呈现表观演化，并发现少数观测者可能推断出与DESI一致的参数。
2026-06-03 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational backreaction in cosmological spacetimes
我们发展了一种新的形式主义的宇宙学背景下的引力反作用的治疗。该方法的灵感来自非平衡统计力学中的投影技术。我们采用组平均相对于各向同性组的均匀和各向同性时空（而不是空间平均）的行动，以定义有效的FRW变量的一般时空。使用哈密顿形式主义的引力完美的流体，我们得到一组方程的演化的有效变量，这些方程将反反应的影响的不均匀性。专门充满灰尘的时空，我们发现制度，导致一个封闭的一组反反应方程，我们解决小的不均匀性。然后，我们研究的情况下，大的不均匀性的建议，逆反应可以导致加速膨胀。特别是，我们确定的引力状态空间的区域，对应于有效的宇宙加速度。必要条件是：（i）对应于同动观测器的同余的强展开，以及（ii）出现在有效方程中的耗散变量的大负值（即有效的“反耗散”）。
2009-04-05 gr-qc
The Effect of Inhomogeneities on the Luminosity Distance-Redshift Relation: is Dark Energy Necessary in a Perturbed Universe?
光度距离红移关系是现代宇宙学的基本工具之一。考虑到微扰理论中高达二阶的宇宙学不均匀性的存在，我们计算了受微扰的扁平物质主导宇宙中的光度距离-红移关系。利用光度距离-红移关系进行的宇宙学观测告诉我们，宇宙目前正经历一个加速膨胀的阶段。这似乎需要一种神秘的具有负压的暗能量成分。我们的研究结果表明，一旦考虑现实的非均匀宇宙，对暗能量流体的需求可能会受到挑战，加速膨胀可能与物质主导的宇宙一致。
2005-03-15 astro-ph gr-qc hep-ph
Emergence of a Cosmological Constant in Anisotropic Fluid Cosmology
我们调查各向异性流体宇宙学的时空度量的情况下，反反应在一个本地的，时间依赖的方式存在的不均匀性。我们导出了描述Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）大尺度宇宙演化的爱因斯坦场方程在局域不均匀性和含时反作用存在下的精确解.我们使用我们的推导来解决宇宙学常数的问题。通过在$100 \ \text{Mpc}$数量级的空间尺度上对反反应项进行平均，一个宇宙学常数出现了，在这个数量级上，我们的宇宙开始显得均匀和各向同性。我们发现，“出现”的宇宙学常数的数量级同意与天体物理观测，并在一个自然的方式与重子物质密度。因此，在我们的框架中不存在巧合问题。
2020-12-15 gr-qc hep-th
Generating matter inhomogeneities in general relativity
在这封信中，我们讨论了一种自然的广义相对论机制，它会导致不均匀性，从而在早期宇宙中产生物质扰动。我们专注于尖峰，不完整的尖峰和经常出现的尖峰，自然发生在一般宇宙模型的初始振荡制度。特别是，我们明确地表明，尖峰发生在一类G_2模型导致的不均匀性，由于引力不稳定性，留下小的残留印记的形式的物质扰动。来自循环尖峰的剩余物质超密度不是局部的，而是形成于表面。我们讨论了残余物质印记的潜在物理后果及其对随后形成的大尺度结构的可能影响。
2012-05-10 gr-qc
Embedding black holes and other inhomogeneities in the universe in various theories of gravity: a short review
对具有事件视界的稳态黑洞，给出了经典黑洞力学和热力学的公式。宇宙学感兴趣的引力替代理论包含一个内置的依赖于时间的宇宙学“常数”，并且黑洞不是静止的。现实的黑洞无论如何都是动态的，因为它们与天体物理环境相互作用，或者在更基本的层面上，因为霍金辐射的反作用。在这些情况下，目的论的事件视界概念就失效了，而用明显视界或陷阱视界来代替。即使作为玩具模型，嵌入宇宙学“背景”和其他非均匀宇宙中的黑洞也构成了各种引力理论的一类有趣的解。我们讨论了已知的现象学的表观和捕获地平线在这些几何形状，专注于球对称的非均匀宇宙。
2018-10-09 gr-qc
Newtonian, post-Newtonian and Relativistic Cosmological Perturbation Theory
牛顿宇宙学扰动方程对全非线性阶有效，在文献中是众所周知的。假设没有transverse-tracefree部分的度量，我们提出了广义相对论对应有效的全非线性阶。在不考虑切片（时间规范）条件的情况下，给出了相对论方程。这些方程确实有适当的牛顿极限和第一后牛顿极限。我们还提出了牛顿流体动力学方程中的相对论压力修正项。
2015-09-15 astro-ph.CO gr-qc
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
A covariant and gauge invariant formulation of the cosmological "backreaction"
利用我们最近提出的定义规范不变的平均值，我们给出了一个一般的协变制定所谓的宇宙学的“反反应”。我们有效的协变方程使我们能够以明确的规范不变形式描述经典或量子不均匀性影响宇宙平均演化的方式。
2010-02-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A Space-Time Fluid (Unabridged)
Fermi National Accelerator Laboratory（费米国家加速实验室）
本文通过将时空几何表述为流体，提出了一种描述宇宙不均匀性演化的非微扰协变方法，并展示了其在超视界尺度上的应用。
2026-01-13 gr-qc physics.gen-ph
Relativistic rotation curve for cosmological structures
本文利用宇宙学背景下球形结构的广义相对论精确模型，提出了一种计算这种宇宙学结构中测试粒子测地线的算法，以获得恒星或星系的速度分布。这样得到的旋转曲线是基于密度分布的，与任何质量定义无关，而质量定义在广义相对论中并不唯一。然后，它示出，这种广义相对论旋转曲线的玩具模型和NFW密度分布几乎相同的相应的牛顿的，虽然广义相对论的质量可能是完全不同的。
2014-08-24 astro-ph.CO gr-qc
A new framework for analyzing the effects of small scale inhomogeneities in cosmology
我们开发了一个新的，数学上精确的框架，用于处理发生在小尺度上的非线性现象的影响，在广义相对论。我们的方法是适应伯内特的制定的“短波近似”，我们概括分析物质的不均匀性以及引力辐射的影响。我们的框架要求度量接近“背景度量”，但允许在小尺度上任意大的应力能量波动。我们证明，在我们的框架内，如果物质的应力-能量张量满足弱能量条件（即，在所有帧中能量密度为正），那么小尺度不均匀性对背景度规的动力学的唯一影响是提供一个“有效应力-能量张量”，该张量是无迹的，并且具有正的能量密度--对应于引力辐射的存在。特别是，由小尺度不均匀性产生的非线性效应不能模拟暗能量的效应。我们还发展了“微扰理论”的背景度量。我们推导出一个方程的“长波长部分”的领先的阶偏差的度量从背景度量，其中包含通常的条款发生在线性微扰理论加上额外的贡献，从小尺度的不均匀性。在各种假设的情况下，关于引力辐射和非相对论行为的物质，我们认为，“短波长”的偏离度规从背景度规附近的一个点$x$应该准确地描述牛顿引力，考虑到只有躺在一个“均匀的长度尺度”的$x$的物质。最后，我们认为，我们的框架应该提供一个准确的描述实际的宇宙。
2011-04-08 astro-ph.CO gr-qc
Unified description of galactic dynamics and the cosmological constant
我们探讨了一个双流体宇宙模型的现象学，其中的广义相对论（GR）的场方程是由重子和冷暗物质。我们发现，该模型允许一个统一的描述小规模和大规模，晚时间宇宙动力学。具体来说，在静态制度，我们恢复平坦的银河系旋转曲线，要求的物质密度分布的规模为$1/r^2$。同样的行为描述了小宇宙尺度下物质的不均匀性分布。这将星系动力学追溯到结构形成。在大的宇宙学尺度下，我们专注于时空几何对物质不均匀性的反作用效应。我们发现，一个宇宙学常数与观察到的数量级，出现平均的反反应项的空间尺度上的顺序为100兆秒差距，它是在一个自然的方式有关的物质分布。这为宇宙学常数和符合问题提供了一个解决方案，并表明在宇宙学中小尺度和大尺度行为之间存在着一种有趣的联系。
2021-01-22 gr-qc
The Poisson equation at second order in relativistic cosmology
计算了宇宙学扰动理论中二阶曲率微扰与物质密度衬度之间的相对论约束方程。这个相对论性的“二阶泊松方程”是在一个规范的流体动力学不均匀性完全符合他们的牛顿对应的一个完美的流体常数状态方程。我们利用这个约束在广义相对论的框架下，在密度对比中引入原初非高斯性。然后，我们推导出的表达式，可用作初始条件的N体代码的结构形成，探测原始的非高斯性的统计演变的物质密度场的可观察到的签名。
2013-07-17 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
Singularity avoidance in the hybrid quantization of the Gowdy model
圈量子宇宙学中最引人注目的现象之一是，至少对于均匀宇宙学模型来说，大爆炸被大反弹所取代，大反弹将我们的宇宙与之前的分支连接起来，而不通过宇宙学奇点。这项工作的目标是研究在圈量子宇宙学中奇异性的存在，包括不均匀性，并检查在纯均匀设置中获得的行为是否继续有效。基于这个目标，我们将注意力集中在具有线偏振引力波的三环面Gowdy宇宙学上，并利用有效动力学进行分析。对于这个模型，我们证明了所有潜在的宇宙学奇异点都被避免了，从而将奇异点解析的结果推广到了这种具有不均匀性的情况。我们还表明，如果在（比安奇背景）量反弹发生，不均匀性增加的反弹相对于其对应的均匀的情况下，该体积的值。
2013-10-15 gr-qc
Mimicking Dark Energy with the backreactions of gigaparsec inhomogeneities
空间平均和时间演化是广义相对论中的非交换操作，这对FLRW模型的可靠性提出了质疑。宇宙不均匀性引起的反反应的重要性的长期存在的问题是解决一个玩具模型假设在原始的密度扰动谱和一个简单的CDM宇宙学的峰值。初始哈勃大小的不均匀性的反作用确定在一个完全相对论的框架，从一系列的模拟使用BSSN形式主义的数值相对论。在FLRW图像中，这些逆反应可以有效地描述为两个所谓的形态子标量场，其中一个在后期的作用就像一个微小的宇宙学常数。初始密度对比范围从$10^{-2}$到$10^{-4}$，分别在$z\sim 45 $和$z\sim 1000$之间的哈勃半径范围内，即同步移动的千兆秒差距尺度，模拟了一个暗能量（DE）成分，当外推到今天时，它可以达到$Ω_{\mathrm{DE}} \approx 0.7$。类似的效果是不排除较低的密度对比度，但我们的结果，然后强烈污染的数值噪声，因此几乎不可靠。这种情况下的一个潜在的可检测的签名是一个幻影状的状态方程$w< -1$，在红移$z\gtrsim 4$的密度对比度$10^{-2}$最初，慢慢放宽到$w \approx -1$今天。这类新的场景将把暗能量的微调和巧合问题送回原始功率谱增强的起源机制，可能是在暴胀的背景下。
2017-02-22 astro-ph.CO gr-qc
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
