Effective field theory of modified gravity with two scalar fields: dark energy and dark matter
我们提出了一个基于两个标量自由度的讨论暗能量和暗物质宇宙学的框架。采用宇宙学扰动的有效场论。一个单一的规范选择呈现的暗能量领域的引力部门，我们采用了一个通用的拉格朗日依赖于三维几何标量产生的ADM分解。我们添加到这个暗能量相关的引力扇区的标量场$ϕ$和它的动能$X$作为暗物质变量。与单场情形相比，我们发现，为了使线性宇宙学扰动的运动方程保持在二阶，还需要满足一些附加的条件。对于这样一个二阶多场理论，我们推导出的条件下，鬼和拉普拉斯不稳定性的标量和张量扰动缺席。我们将我们的一般结果与暗能量的Horndeski理论和暗物质描述的k-本质拉格朗日$P(ϕ,X)$的框架中出现的模型。在亚视界尺度准静态近似下，我们导出了这种非流体暗物质与引力扇区之间的有效耦合。通过考虑纯动力学拉格朗日$P(X)$作为一个特殊的情况下，验证了形式主义再现引力耦合的完美流体暗物质。
2014-03-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark energy and a new realization of the matter Lagrangian
School of Physics, Damghan University（达姆甘大学物理学院）
本文提出了一种新的物质拉格朗日量实现，将暗能量建模为非标准热力学量的组合，并通过观测数据验证了该模型的宇宙学影响和预测。
2026-01-25 astro-ph.CO gr-qc
Lagrangian perturbations theory : Third-order solution for general dark energy models
研究了具有常数状态方程ω的一般暗能量模型的拉格朗日微扰理论，导出了最快增长模解的拟合形式，直至三阶.这些拟合形式与数值计算相比误差小于%。在适当的初始条件下，通过对增长模解的正确考虑，对Einstein-de Sitter和开放宇宙的解进行了修正，并与一般的暗能量模型进行了比较.尽管这些拟合形式仅限于常数状态方程模型，但可以通过在具有常数ω的模型之间进行插值来将这些拟合形式应用于时变ω。这些拟合形式可用于两点关联函数的正确预测，并可对不同的暗能量模型给出正确的预测。
2014-03-10 astro-ph.CO gr-qc
Lagrangian Perturbation Theory : Exact One-Loop Power Spectrum in General Dark Energy Models
最近，我们发现用标准微扰理论对一般暗能量模型的单圈物质功率谱的EdS假设的修正是不可忽略的\cite{LPB} .因此，我们调查同样的问题，通过获得精确的位移矢量和内核的一般暗能量模型的拉格朗日微扰理论（LPT）的三阶。利用这些精确解，我们研究了$Λ$ CDM模型中的单圈物质功率谱，与$k = 0.1 \rm{h\, Mpc}^{-1}$模型的EdS假设相比，得到了约0.2（0.18）%的误差修正.若考虑总物质功率谱，则对同一模的修正仅为0.05（0.03）%。这说明EdS假设是LPT理论中$Λ$ CDM模型的一个很好的近似。然而，人们可以使用这种方法的一般模型的EdS假设是不适当的。
2014-08-01 astro-ph.CO
Interacting dark sector: Lagrangian formulation based on two canonical scalar fields
本文从拉格朗日描述出发，详细研究了基于两个正则标量场的相互作用宇宙模型。与其他更唯象的方法相反，非相对论性物质和暗能量是宇宙学的完美流体，并且在连续性方程的水平上手工添加源项，在爱因斯坦的理论中，我们将主导宇宙演化的暗区建模为两个最小耦合的标量场，其中第一种是暗物质，第二种是暗能量。我们计算了减速参数和距离模量与红移的关系，并证明了该模型能够解释当前的宇宙加速。我们发现，负的耦合常数意味着两个显著的特征，这两个特征包括本工作中所研究的模型的两个鲁棒预测，它们是：a）瞬态加速阶段，和b）坍缩宇宙，或者换句话说，初始膨胀之后是收缩，最终导致大坍缩。
2021-09-08 astro-ph.CO gr-qc
Redshift-space distortion from dynamical dark energy with time-dependent Lagrangian perturbation theory
我们应用拉格朗日微扰理论与时间相关的增长函数在第二和第三阶微扰的目的是模拟动力学暗能量的红移空间扭曲的影响。我们的基准星系红移调查是仿照即将到来的SKA和DESI红移调查。我们包括普朗克CMB先验和线性偏置参数的20\%的不确定性，结合未知的仪器噪声。边缘化后的结果表明，对密度参数的约束可能优于$\sim$ 1，而对$w_0$和$w_{\rm a}$的约束可能分别优于$\sim 5\%$和$\sim 60\%$，这与以前的工作一致.然而，包含时间相关的增长函数将改变非线性功率谱多达$\sim$ 10\%。随着精度的提高，包含时间相关的增长函数变得至关重要。
2018-10-28 astro-ph.CO
On dark energy models of single scalar field
在本文中，我们重新讨论了基于单标量场的动力学暗能量模型的建立。通过对弯曲时空中的高阶导数施加一个简并条件，可以选择没有鬼模的模型，并且状态方程能够平滑地穿过宇宙学常数边界，动态地违反零能量条件。一般来说，这类暗能量模型的拉格朗日量与二阶导数呈线性关系。它的行为像一个不完美的流体，因此它的宇宙学扰动理论需要推广。我们还研究了具有显式退化拉格朗日量的模型，并证明了其状态方程可以越过-1而没有任何不稳定性。
2012-03-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
How to accomplish inflation and a constant dark energy density
一般认为引力多重场论的拉格朗日量包含了标量场的运动项之和。然而，我们建议在这里的拉格朗日包含的不是总和，但商的动力学条款。通过这种新的变化，我们发现暴胀宇宙可以用两个标量来获得，而不需要慢滚近似。另一方面，在不需要爱因斯坦宇宙学常数的情况下，也可以用两个标量来获得恒定的暗能量密度。
2022-03-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Tracing the Cosmic Web substructure with Lagrangian submanifold
提出了一种新的计算范式，用于分析宇宙学冷暗物质模拟中的宇宙网亚结构。我们引入了一个新的数据场-触发场-它承载着关于宇宙结构形成的历史和动力学的丰富信息。触发器场是拉格朗日空间中的有序数据集，其表示由N体模拟中的计算粒子表示的每个无碰撞流体元素的基本体积的由内而外符号反转的圈数。这个场是使用拉格朗日子流形计算的，即由模拟粒子的三个拉格朗日坐标和三个欧拉坐标形成的六维空间中的三维暗物质片。它表明，非常丰富的子结构的暗物质晕和空区可以可靠和明确地恢复从触发场。
2014-09-26 astro-ph.CO
Reconstruction of a kinetic k--essence Lagrangian from a modified of dark energy equation of state
本文研究了一个纯动力学k-本质的拉格朗日密度，它模拟了Cooray和Huterer提出的四个参数化状态方程所描述的暗能量的行为。J. { \bf 513} L95，1999），Zhang \& Wu（Mod.Phys.Lett. A { \bf 27} 1250030，2012），Linder（Phys. Rev. Lett. { \bf 90} 091301，2003），Efstathiou（Mon.没有罗伊{ \bf 310} 842，2000）和Feng \& Lu（J. Cosmol.太空船。Phys. { \bf 1111} 034，2011）中所描述的方法。这种重建使用de Putter \& Linder（Astropart.\）概述的方法进行。物理学\ { \bf 28} 263，2007），这使得可以数值地求解将k-本质的拉格朗日密度与给定的状态方程（EoS）相关联的方程。最后，我们讨论了观测约束的模型的基础上586 SNIa数据点的损失数据集编制的Ganeshalingam等人。不是罗伊。{ \bf 433} 2240，2013）。
2018-04-08 astro-ph.CO gr-qc
Post-Newtonian effects in compact binaries with a dark matter spike: A Lagrangian approach
本研究应用拉格朗日方法分析了带有暗物质尖峰的致密双星系统的后牛顿演化，发现LISA空间天文台可探测到质量比为$10^5$的黑洞双星系统在1PN和2.5PN效应及相对论动力学摩擦下产生的修正引力波信号。
2024-11-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Evolving Ultralight Scalars into Non-Linearity with Lagrangian Perturbation Theory
许多高能物理学的模型都认为宇宙学的暗区不仅仅由一个粒子组成，而是由一系列质量按几何分布的超轻标量粒子组成。为了研究低浓度超轻轴子（也称为模糊）暗物质的潜在特征，我们通过区分不同暗物质种类的轨迹来修改拉格朗日微扰理论（LPT）。我们进一步调整LPT包括量子压力的影响，这是必要的，以产生正确的初始条件，超轻轴子模拟。基于LPT，我们的修改后的计划是非常有效的大尺度上，它可以扩展到任意数量的粒子种类在非常小的计算成本。这允许在混合暗物质模型中计算自洽的初始条件。此外，我们发现，壳交叉延迟超轻粒子和从LPT提取的变形张量可以用来确定的范围内的红移和标度的模糊暗物质的马德隆形式主义是一个可靠的近似。
2020-04-17 astro-ph.CO
Distinguishability of scalar field models of dark energy with time variable equation of state parameter
分析了利用现有观测资料区分不同拉格朗日量和时变状态方程参数的暗能量标量场模型的可能性。考虑了以Klein-Gordon或Dirac-Born-Infeld Lagrangians为暗能量的标量场和状态参数单调递增和单调递减的多分量宇宙学模型。得出结论，标量场模型的暗能量与减少和增加的EoS参数应区分在未来的观测数据的精度水平。标量场的拉氏量可以通过预期的观测数据（Planck，SDSS等）来区分。在EoS参数减小的情况下，但在EoS参数增加的情况下，实际上是不可区分的。
2011-04-12 astro-ph.CO
Dark Energy and Modified Gravity in Degenerate Higher-Order Scalar-Tensor (DHOST) theories: a review
本文回顾标量张量理论的特点是拉格朗日，尽管存在二阶导数，包含一个单一的标量自由度。这些理论被称为退化高阶标量张量（DHOST）理论，包括Horndeski和Beyond Horndeski理论。他们传播一个单一的标量模式作为其拉格朗日简并的结果，因此，不会受到Ostrodradsky不稳定性的困扰。它们在二阶导数中被完全分类到立方阶。对它们的唯象结果的研究限制了与观测相容的DHOST理论的子类。在宇宙学中，这些理论可以用暗能量和修正引力的统一有效方法来描述。本文还讨论了DHOST理论中的紧凑对象。
2018-11-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The Hubble Tension, The $M$ Crisis of Late Time $H(z)$ Deformation Models and the Reconstruction of Quintessence Lagrangians
我们提出了一个详细的和教学分析最近的宇宙学数据，包括CMB，BAO，SnIa和最近的本地测量的$H_0$。因此，我们获得了对标准暗能量参数化的参数的约束，包括$ΛCDM$和$H(z)$变形模型，如$wCDM$（暗能量的恒定状态方程$w$）和CPL模型（对应于不断发展的暗能量状态方程参数$w(z) = w_0 + w_a \frac{z}{1+z}$）。拟合的参数包括暗物质密度$Ω_{0m}$、SnIa绝对星等$M$、哈勃常数$H_0$和暗能量参数（例如，用于$wCDM$的$w$）。考虑的所有模型导致PDMATHAMT的最佳拟合值与Cepheid校准品获得的局部测定值（PDMATHAMT张力）不一致。然后，我们使用最佳拟合的暗能量参数来重建能够再现这些最佳拟合参数化的精髓拉格朗日。由于最佳拟合暗能量状态方程参数$w(z)$的晚期幻影行为，重建的精粹模型具有负动力学项，因此受到不稳定性的困扰。
2021-09-13 astro-ph.CO
Dark Mass Creation During EWPT Via Dark Energy Interaction
我们添加暗物质暗能量条款与一个与暗物质场相互作用的精髓场MSSM EW拉格朗日先前用于计算的磁场在EWPT期间创建。从期望值的精髓领域，我们估计暗物质质量的参数在以前的工作中使用的暗物质-暗能量相互作用。
2014-02-13 astro-ph.CO hep-ph
Quantifying distortions of the Lagrangian dark-matter mesh in cosmology
我们研究了位移场的拉格朗日散度，这可以说是一个比宇宙学大尺度结构的拉格朗日描述中的密度更自然的对象。这个量，我们记为λ，量化了宇宙中最初均匀的暗物质粒子晶格的拉伸和扭曲。密度编码类似的信息，但对应关系有微妙之处。它比超密度δ更好地对应于对数密度A。在δ中，我们发现在许多情况下偏度进一步增加3。Bernardeau发现的基于局部球坍缩（SC）的拟合给出了一个计算粒子行为的公式，该公式工作得很好，比在一阶或二阶（2LPT）应用拉格朗日微扰理论（LPT）更好。在2LPT中，初始和最终的双折射之间存在近似抛物线的关系，这可能会在深空中产生过密度，因此应谨慎使用低红移，高分辨率的2LPT实现。SC拟合在预测流交叉之前的最大值方面表现出色;然后，对于形成晕的粒子，最大值就像瀑布一样骤降到-3。这给出了一种产生N粒子实现的新方法。与LPT实现相比，这种SC实现给出了减少的流交叉，以及与全重力结果的更好的视觉和1点PDF对应。LPT，另一方面，预测大规模的流动和大规模的功率谱振幅更好，除非经验修正添加到SC公式。
2012-09-18 astro-ph.CO
Lagrangian Statistics of Dark Halos in a LCDM Cosmology
给出了拉格朗日空间中暗物质晕的新的统计性质。通过对一系列N体模拟中形成束缚晕的暗物质粒子的追踪，定量测量了束缚晕惯性张量与局域潮汐张量的相关性，并研究了相关强度与束缚晕球度、局域密度和滤波尺度的关系.结果表明，大多数的原晕表现出强相关的两个张量提供的潮汐场是平滑的原晕的质量尺度。相关强度被发现增加原晕的球度增加，原晕的质量增加，并作为本地密度变得接近临界值，delta_{ec}。研究还发现，在欧拉空间中，两个张量之间的相关性非常弱的特殊原晕往往会获得更高的比角动量，这与线性潮汐力矩理论是一致的。根据我们的研究结果，这是有趣的推测，低表面亮度星系在目前的时代对应于特殊的原晕具有极端的低球度的惯性张量与本地潮汐张量弱相关的假设。
2009-10-25 astro-ph.CO
Redshift space distortions in Lagrangian space and the linear large scale velocity field of dark matter
本文研究了Lagrangian空间中的红移空间畸变与暗物质线性速度场，通过传递函数进行线性建模并分析单极-四极比率，发现Lagrangian方法使宇宙线性增长率$f$的误差改善3倍且无需非线性建模。
2025-02-04 astro-ph.CO
A novel two-field pure K-essence for inflation, dark matter, dark energy and black holes
本文提出一种新型双场纯K-essence理论，其拉格朗日量仅依赖两个标量场的动能商，可统一描述暴胀、暗物质、暗能量，并简化黑洞解的求解。
2024-02-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Origami constraints on the initial-conditions arrangement of dark-matter caustics and streams
在冷暗物质宇宙中，宇宙结构的形成过程大致类似于折纸。暗物质占据了一个由自由降落观测者组成的三维“片”，在六维速度-位置相空间中不相交。在早期，这张纸是平的，就像一张折纸纸，也就是说速度基本上为零，但随着时间的推移，这张纸折叠起来形成了宇宙结构。本文进一步说明了这种类比，并澄清了焦散线和流的拉格朗日定义：焦散线是在这个初始片中的二维表面，沿着它折叠，将拉格朗日空间细分为一组三维区域，即流。这篇论文的主要科学结论是，溪流可能只有两种颜色，没有两个相邻的溪流（即苛性表面两侧的溪流）颜色相同。这两种颜色对应于局部拉格朗日体积的正宇称和负宇称。这是对拉格朗日空间中流的连通性和排列的严格限制，因为任意多的颜色可能需要对三维区域的一般排列进行着色。这个流的两个着色性的后果从图论，我们解释。然后，使用N体模拟，我们测试这些焦散如何对应于拉格朗日空间的晕，细丝和墙壁的边界。我们还测试如何以及外部焦散对应的泽尔多维奇近似预测。
2012-08-17 astro-ph.CO
Unified Model of k-Inflation, Dark Matter & Dark Energy
我们提出了一个\textit{k} -本质模型，其中一个单一的标量场是负责宇宙的早期膨胀通过\textit{k} -通货膨胀的过程，并在适当的后续阶段作为暗物质和暗能量。拉格朗日量包含标量场的势以及非正则动力学项，并且具有已被广泛用作\textit{k} -本质拉格朗日量的$F(X)V(ϕ)$的形式。在暴胀期结束后，模型可以近似为纯粹的动力学\textit{k} -本质，在后期产生暗物质和暗能量。我们将展示如何使用观测结果来约束这个模型的参数。
2009-11-27 astro-ph.CO
Generalization of Abelian Gauge Symmetry and the Dark Matter and Energy Problem
提出了规范对称性群的交换推广。得到了两参数两连通交换李群族。推导了虚电荷和负能量密度电磁场（暗光子）存在的必要性。当整体拉格朗日量表示可见扇区和隐藏扇区的两个相同拉格朗日量的和或差时（即未破缺的副本）的可能性被扩展对称性排除。这两类场的区别在于，其中一类场的电流项和电磁动力学项在拉格朗日量中符号相同，而另一类场的电流项和电磁动力学项符号相反。因此，与一般情况相反，虚电荷相吸，异电荷相斥。一些宇宙学问题的建议假说进行了讨论。携带虚电荷的粒子（“配子”）被认为是暗物质的候选者。这样的物质在大尺度上是假想带电的，因为暗原子会携带非补偿电荷。因此，在宇宙学尺度上存在着具有负能量密度的（暗）电磁场（法拉达宇宙学思想的复兴）。这导致了这样的假设，即宇宙的现代状态是由具有负能量密度的暗光子主导的辐射，这是观测到的晚期宇宙加速的来源。这为作为重整化真空能量的宇宙学常数的小值提供了一个解释。
2010-11-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Perfect fluid in Lagrangian formulation due to generalized three-form field
研究了理想流体在非正则三型场作用下的拉格朗日方程。通过与k-本质标量场的比较，得到了能量密度、压强和四个速度等热力学量。状态方程参数为零的广义三态场实现了非相对论性物质，而k-本质标量场不可能实现。我们还发现可能产生非绝热压力扰动。由于三种形式的场，理想流体的流体动力学对应于粒子数不守恒的系统。我们认为，这三种形式的场来代表暗物质是有趣的经典相互作用理论之间的暗物质和暗能量。
2017-07-19 astro-ph.CO gr-qc
Essential Building Blocks of Dark Energy
我们提出了一个最小的描述单场暗能量/修改后的重力有效场论形式主义的宇宙学扰动，其中包括大多数现有的模型。我们从一个一般的拉格朗日量开始，给出了一个任意函数的流逝和外在和内在的曲率张量的时间超曲面在酉规范，即选择作为时间切片的均匀标量场超曲面。专注于线性扰动，我们确定了7个拉格朗日算子，导致运动方程包含最多两个（空间或时间）的衍生物，背景演变被确定的时间依赖系数，只有三个这些运营商。然后，我们建立了一个字典，将任何现有或未来的模型，其拉格朗日可以用上述形式写入我们的参数化框架。作为一个例子，我们研究Horndeski的或广义Galileon理论，并表明，它们可以描述，线性顺序，只有六个上述七个运营商。值得注意的是，这意味着线性扰动的动力学可以比Horndeski的动力学更一般，同时保持二阶。最后，为了与观测联系起来，我们提供了牛顿规范中的整个线性扰动方程组，准静态近似中的有效牛顿常数和两个引力势的比值，根据我们的拉格朗日量的随时间变化的系数。
2013-09-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark Side of the Standard Model: Dormant New Physics Awaken
我们发现，非微扰物理的标准模型希格斯拉格朗日提供了一个暗物质的候选人，“休眠skyrmion在标准模型“，相同类型的skyrmion，孤子，在强子物理。在标准模型中，它是由另一个非微扰的物体稳定的，这是一个隐藏的局部对称性的动力学规范玻色子，它也是ρ介子的类似物。
2017-05-11 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Interacting ultralight dark matter and dark energy and fits to cosmological data in a field theory approach
本文提出包含两个自旋为零的场及相互作用项的拉格朗日模型来描述暗物质与暗能量，利用多个宇宙学数据集约束参数，发现该模型能缓解哈勃张力并解决 $S_8$ 张力。
2024-09-26 astro-ph.CO hep-ph
General formulation of cosmological perturbations in scalar-tensor dark energy coupled to dark matter
对于耦合到冷暗物质（CDM）的标量场$ϕ$，我们提供了一个研究各向同性宇宙学背景和微扰动力学的一般框架。暗能量部分由Horndeski拉格朗日函数描述，引力波的速度与光速相等，而CDM被处理为一种完美的流体，其特征在于数密度$n_c$和四速度$u_c^μ$。对于一个非常一般的相互作用拉格朗日$f(n_c, ϕ, X, Z)$，其中$f$依赖于$n_c$，$ϕ$，$X=-\partial^μ ϕ\partial_μ ϕ/2$，和$Z=u_c^μ \partial_μ ϕ$，我们推导出完整的线性微扰运动方程，而不固定任何规范条件。为了实现用于成功结构形成的消失的CDM声速，相互作用函数需要具有$f=-f_1(ϕ, X, Z)n_c+f_2(ϕ, X, Z)$的形式。采用准静态近似的模式内的声音视界深处，我们得到的有效引力耦合的CDM和重子密度扰动以及引力和弱透镜势的解析公式。我们应用我们的一般公式，几个相互作用的理论，并表明，在许多情况下，CDM的引力耦合周围的准deSitter背景可以小于牛顿常数$G$由于在$f_2$的$Z$依赖引起的动量转移。
2020-11-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Comments on Unified dark energy and dark matter from a scalar field different from quintessence
在C. Gao，M. Kunz，A. Liddle和D. Parkinson [arXiv：0912.0949]，在包含非拉格朗日类型的标量场的理论中探索了暗物质和暗能量的统一。这种标量场不同于经典的标量场，它可以从L.P.Chimento和M. Forte [arXiv：0706.4142]
2010-08-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Lagrangian formulation for an extended cosmological equation-of-state
我们表明，扩展的宇宙学状态方程的状态方程，最近应用到恒星建模，是一个可行的暗能量模型与标准标量势一致。此外，我们找到了一个拉格朗日公式的基础上的一个典型的标量场与适当的自相互作用势。最后，我们拟合的标量位数值与具体的功能，以及在文献中研究。我们的结果可能会感兴趣的模型建设者和粒子物理学家。
2020-12-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Time-dependent diffusive interactions between dark matter and dark energy in the context of $k-$essence cosmology
我们研究了暗物质和暗能量之间依赖于时间的扩散相互作用的情况，并表明这样的模型可以容纳在超新星Ia（SNe Ia）观测的光度距离-红移数据的观测。我们从观测数据中得到了该模型中不同相关参数的约束条件。我们考虑由具有常势$V(ϕ) = V$的$L = V(ϕ)F(X)$的$k-$本质拉氏量驱动的均匀标量场$ϕ(t)$，来描述该模型中的暗能量动力学。利用从SNe Ia（JLA）数据分析中提取的FRW标度因子、状态方程和暗流体总能量密度的时间行为，我们得到了$k-$本质标量场的时间依赖性，并重建了$k-$本质拉格朗日量中函数$F(X)$的形式。
2020-06-09 astro-ph.CO gr-qc
Extended logotropic fluids as unified dark energy models
我们在这里研究扩展类的logotropic流体\textit{unified dark energy models}。在Anton-Schmidt方案的假设下，我们认为宇宙服从单一流体，其压力通过对数状态方程演化。这个结果与各向同性应力下的晶体类似。因此，我们调查的热力学和动力学的后果整合的声速，以获得压力的密度，导致扩展版本的Anton-Schmidt宇宙流体。在这幅图中，我们得到了在红外区域扩展Anton-Schmidt压力的重要结果。低能情况与宇宙在没有任何宇宙学常数的情况下加速有关。因此，我们推导出我们的流体的拉格朗日$\mathcal{L}=\mathcal{L}(X)$的有效表示，仅取决于动力学项$X$。我们分析了相对论和非相对论的限制。在非相对论极限下，我们用密度$ρ$和标量场$\vartheta$构造了哈密顿量和拉格朗日量，而在相对论极限下，我们找不到拉格朗日量的解析表达式，因此，在无旋理想流体的假设下，我们得到了作为$ρ$的函数的势.我们证明了该模型是\emph{logotropic dark energy models}的自然推广。最后，我们分析了一类带有一个额外参数$β$的广义Chaubergin气体模型。有趣的是，我们发现，这种情况下的拉格朗日和纯logotropic一个重合的非相对论制度。
2019-01-04 astro-ph.CO gr-qc
The phase-space structure of nearby dark matter as constrained by the SDSS
先前使用数值模拟的研究表明，宇宙网的形状可以通过研究拉格朗日位移场来描述。我们扩展了这些分析，表明它现在是可能的拉格朗日描述的宇宙结构在附近的宇宙的基础上大尺度结构的观测。最近贝叶斯大规模的初始条件推断的基础上，我们提出了一个宇宙学分析的暗物质分布及其演变，被称为暗物质相空间片，在附近的宇宙探测斯隆数字巡天主要星系样本。我们认为它的拉伸和折叠使用四面体镶嵌的拉格朗日晶格。该方法提供了非常准确的估计附近的密度和速度场，即使在低星系密度的地区。它还测量了物质流的数量，以及流体元素的变形和宇称反转，这在以前被认为是无法使用观测的。我们通过显示附近宇宙中已知物体的相空间结构来说明这种方法，例如斯隆长城，后发座星系团和牧夫座空洞。我们解剖宇宙结构分为四个不同的组成部分（空隙，片，丝，和集群），使用拉格朗日分类器DIVA，ORIGAMI，和一个新的计划，我们介绍和调用LICH。由于这些分类器使用的信息而不是纯粹的局部密度，所识别的结构明确携带有关其形成历史的物理信息。在星系巡天中揭示暗物质的相空间结构为观测数据和理论模型的新对抗开辟了道路。我们已经公开了我们的数据产品。
2017-06-27 astro-ph.CO
Unifying Dark Matter and Dark Energy with non-Canonical Scalars
具有拉格朗日${\cal L} = X^α- V(ϕ)$的非正则标量场具有吸引人的性质，即对于大的$α$值，声速$c_s^{2} = (2\,α- 1)^{-1}$可以非常小。这使得一个非正则场能够聚集在一起，并在小尺度上表现得像热/冷暗物质。我们证明，简单的潜力，包括$V = V_0\coth^2ϕ$和Starobinsky型潜力可以统一暗物质和暗能量。级联的暗能量，其中潜在的级联在一系列离散的步骤中降低值，也可以作为一个统一的模型工作。在所有这些模型中，动力学项$X^α$扮演着暗物质的角色，而势项$V(ϕ)$扮演着暗能量的角色。
2018-04-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The effective field theory of inflation/dark energy and the Horndeski theory
宇宙学扰动的有效场论（EFT）是处理暴胀和暗能量的低能自由度的有用框架。本文从酉规范中最一般的作用量出发，对修正引力理论的EFT进行了综述，其中包括Arnowitt-Deser-Misner（ADM）形式中出现的时滞函数和三维几何标量。将扰动的作用量展开到二阶，并施加消除二阶以上空间导数的条件，得到了曲率扰动和单标量自由度引力波的拉格朗日量.由此产生的二阶拉格朗日用于计算在通货膨胀过程中产生的标量和张量功率谱。我们还表明，最一般的标量张量理论与二阶运动方程-Horndeski理论-属于我们的一般EFT框架的行动，并在Horndeski理论的背景运动方程可以方便地表示在三个EFT参数。最后，我们研究了基于Horndeski理论的暗能量模型的物质密度扰动方程和有效引力耦合，以使模型与大尺度结构和弱透镜效应的观测相对应。
2014-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Energy Regulation with Approximate Emergent Conformal Symmetry
在标量-张量引力的框架下，提出了一种能使真空能量弛豫的宇宙势。在具有近似共形对称性的标量场演化阶段，我们得到了一组将暗能量调节到共形反常参数量级的宇宙学方程。通过宇宙势的作用，物质拉格朗日量中可能产生的真空能量对相位中的暗能量没有贡献。
2013-08-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
New Scalar Field Quartessence
我们提出了一个宇宙学的方案，涉及标量场，$φ$，这是暗物质以及暗能量的来源。除了$φ$之外，我们设想的场论的拉格朗日量还包含第二个场$χ$，为了简单起见，假设它也是一个标量。对于固定的$χ$值，势项在$φ$的大正值处指数衰减。虽然$φ$不与标准模型场耦合，但$χ$被假定与它们耦合，并且$χ$的格林函数依赖于膨胀宇宙中的宇宙学红移。我们假设，在拉格朗日耦合$χ$到$φ$的项是这样的，在红移$z$大于某个临界红移$z_c$，$φ$被困在$φ=0$附近，并且描述大质量标量粒子的$φ$关于$φ=0$的振荡产生暗物质。当红移低于$z_c$时，场$φ$不再被困在原点附近，并开始向大的场值“滚动”。$φ$的同质成分出现，充当暗能量。在过密区域（例如星系和星系团）内，$χ$的红移会停止，因此只要$z_c$小于星系尺度结构与哈勃流解耦时的红移，$φ$就会被困在$φ=0$附近。因此，目前，$φ$既描述了暗能量又描述了暗物质。
2019-02-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark Energy and Dark Matter from Yang-Mills Condensate and the Peccei-Quinn mechanism
我们分析了冷轴子暗物质与暗胶子凝聚弱耦合的模型，再现了暗能量。我们首先回顾了如何使用泛函重整化群方法来恢复暗能量的行为，并将我们的研究建立在非微扰确定的有效拉格朗日量的性质上。然后，在$G_{SM}\times SU(2)_{D}\times U(1)_{PQ}$的背景下，我们考虑YMC与QCD轴子的相互作用。我们预测，在宇宙学时间内，暗能量密度将转移到暗物质密度，这可以在下一代致力于暗能量测量的实验中进行测试。
2016-11-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Thawing k-essence dark energy in the PAge space
广泛的一类暗能量模型可以写成k-本质的形式，其拉格朗日密度是标量场$ϕ$及其动能$X\equiv \frac{1}{2}\partial^μϕ\partial_μϕ$的二元函数。在解冻的情况下，只有当哈勃摩擦力下降到宇宙晚期的质量尺度以下时，标量场才变得动态。解冻k-本质暗能量模型可以通过从随机矩阵\cite{thaws}生成其拉格朗日密度的泰勒展开系数来随机采样。文献\cite{thaws}指出，解冻k-本质模型的有效状态方程参数$(w_0, w_a)$的非均匀分布可以用来改善模型选择的统计性。本工作研究的统计解冻k-本质的宇宙年龄（PAge）\cite{PAge}参数化的一个更一般的框架。对于固定的物质分数$Ω_m$，随机解冻k-本质模型在PAge参数空间中的窄带中聚集，提供了强的理论先验。模拟了中国空间站望远镜光学巡天的宇宙剪切功率谱数据，并比较了有和没有解冻k-本质理论先验的Fisher预报。对于一个最佳的层析成像分箱计划，理论先验提高了一个因素的$3.3$在PAge空间的品质因数。
2022-04-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Unified Dark Energy and Dark Matter from Dynamical Space Time
提出了一种基于动力学时空理论的暗物质和暗能量的统一。通过引入动态时空矢量场$χ_μ$作为Lagrange乘子，实现了能量动量张量$T^{μν}_{(χ)}$的守恒。该拉格朗日公式推广了“来自不同于quintessence的标量场的统一暗能量和暗物质”[Phys.RevD 81，043520（2010）]，其没有考虑拉格朗日公式。这种推广允许以前发现的解决方案，但除此之外，也非奇异弹跳解决方案，迅速接近$Λ$ CDM模型。动力学时间矢量场与$Λ$ CDM解的宇宙时间完全一致，并且在弹跳非奇异解的弹跳附近区域相对于宇宙时间有轻微的偏移（进展较慢）。此外，我们还引入了一些指数势，它们可以进入$T^{μν}_{(χ)}$应力能量张量或直接耦合到测度$\sqrt{-g}$，给出了DE和DM之间可能的相互作用，可以解释重合问题.
2018-06-26 astro-ph.CO gr-qc
Perturbed dark energy: classical scalar field versus tachyon
用规范不变方法研究了具有非相对论物质和最小耦合标量场的二分量模型中标量线性扰动的演化，其中标量场的势是在常数暗能量状态方程参数$w$或绝热声速$c_a^2$等于零的情况下构造的.数值解表明，这种场在亚视界尺度上几乎是平滑的。但它们会导致非相对论性物质密度扰动和引力势衰减的尺度相关抑制，这可用于暗能量模型的选择。我们讨论了两种类型的拉格朗日：经典和快子。结果表明，具有$w=const$的场几乎是不可分辨的，而对于具有$c_a^2=0$的场，由拉格朗日量形状引起的暗能量有效声速$c_s^2$的差异对扰动的演化有显著影响.我们也提出了这两个组件的传递函数。
2009-09-17 astro-ph.CO
Dark Energy and Dark Matter From Hidden Symmetry of Gravity Model with a Non-Riemannian Volume Form
我们证明了暗能量和暗物质可以同时用普通爱因斯坦引力与单个标量场的相互作用来描述，只要标量场的拉格朗日量以对称的方式耦合到两种不同的时空体积形式（协变积分测度密度）在时空流形上-一个标准黎曼由相关黎曼度量的行列式的平方根和另一个非黎曼体积给出-形式独立的黎曼度量，定义在辅助反对称张量规范场的最大秩。对后一个辅助规范场的运动方程进行积分，会产生一个先验的任意积分常数，它扮演着动态产生的宇宙学常数或暗能量的角色。此外，上述修改后的标量场的作用原来拥有一个隐藏的诺特对称性，其相关的守恒电流描述了一个无压的“尘埃”流体，我们可以确定与暗物质完全解耦的暗能量。由这类模型得到的暗能量和暗物质的形式对标量场拉格朗日量的具体形式不敏感。通过添加适当的微扰，打破了上述隐藏的对称性，并与此同时，它耦合暗物质和暗能量，我们还提出了一种方法，以获得不断增长的暗能量在目前的宇宙的时代没有演化病理。
2015-09-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Effective action approach to cosmological perturbations in dark energy and modified gravity
根据即将到来的观测，模拟暗能量和修正引力模型的扰动已成为一个重要的研究课题。我们发展了一种有效的作用量来构造扰动广义引力场方程中的扰动暗能量动量张量的分量，对于线性化的扰动，δ G_{μν} = 8πGδ T_{μν} + δ U_{μν}.我们的方法不需要知识的拉格朗日密度的黑暗部门提供，只有其字段内容。该方法是基于这样一个事实，即它是唯一需要指定的扰动拉格朗日二次和耦合的空间截面的全局统计各向同性的假设，以表明该模型可以完全指定在有限数量的背景相关函数。我们提出了我们的形式主义在一个坐标独立的方式，并提供了显式公式的扰动守恒方程和组件的δ U_{μν}两个显式的一般例子：（i）暗扇区不包含额外的字段，L = L（g_{μν}）和（ii）暗扇区包含一个标量场和它的一阶导数L = L（g_{μν}，\nabla_μ）。我们讨论了如何可以应用到修改后的重力模型的度量，曲率张量，高导数的标量场和矢量场的衍生物。
2012-06-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark energy with a gradient coupling to the dark matter fluid: cosmological dynamics and structure formation
我们考虑了暗能量与暗物质相互作用的标量场模型，通过与标量场的四阶导数的收缩和暗物质流体的四阶速度成比例的耦合。耦合实现在拉格朗日水平采用标量流体理论的形式主义，它使用一致的拉格朗日相对论流体的方法来描述暗物质。这个框架产生了完全协变的场方程，我们可以从中推导出明确的宇宙学方程在背景和线性扰动水平。背景演化的详细分析应用动力系统技术，使我们能够找到完整的渐近行为的宇宙给定的任何一组模型参数和初始条件。此外，我们研究线性宇宙学扰动调查宇宙结构的增长准静态近似。我们发现，这些相互作用的暗能量模型引起了有趣的唯象动力学，包括晚时间从暗物质到暗能量统治，物质和加速标度解和动力学跨越的幻影障碍。此外，我们得到了可能的偏离标准$Λ$ CDM行为的线性扰动水平，这对结构形成的动力学有影响，并可能提供特征观测签名。
2017-07-28 astro-ph.CO gr-qc
A fully Lagrangian, non-parametric bias model for dark-matter halos
我们提出了一个非参数拉格朗日偏置模型，并在$z=0.5$的AbacusSummit模拟中使用质量加权晕场在场水平上拟合晕和质量密度的比率。不同于微扰晕偏置模型广泛用于解释所观察到的大尺度结构跟踪星系，我们发现一个非负的晕质量比，在初始拉格朗日空间的线性过密度$δ_1$单调增加。然而，偏置扩展不保证晕圈计数的非负性，并且可能在负的过密度下给出上升的晕圈数计数。晕-质量比的形状不太可能用$δ_1$和其他量的多项式来描述。特别是对于具有$6\times10^{12}\ h^{-1}\ M_\odot$的大质量光环，光环与质量比在$δ_1>0$开始飙升，这与偏差扩展的预测有很大不同。我们发现，对于晕质量，我们认为（$M>3\times10^{11}\ h^{-1}\ M_\odot$）作为$δ_1$和它的局部导数$\nabla^2δ_1$的函数的非参数晕质量比可以恢复晕功率谱到子百分比水平的波数$k=0.01-0.1\ h\ {\rm Mpc}^{-1}$给定一个适当的平滑尺度过滤初始密度场，即使我们不直接拟合的功率谱。然而，有轻微的依赖性的恢复晕功率谱的平滑尺度和其他输入参数。在$k<0.01\ h\ {\rm Mpc}^{-1}$和大规模晕与$M>6\times10^{12}\ h^{-1}\ M_\odot$，我们的非参数模型导致几个百分点的高估晕功率谱，表明需要更大或多个平滑尺度。…
2022-01-17 astro-ph.CO
Bootstrapping Lagrangian Perturbation Theory for the Large Scale Structure
本文提出一种模型无关的拉格朗日微扰理论方法，基于对称性推导暗物质位移场至六阶，适用于多种宇宙学模型，为宇宙学分析奠定基础。
2024-05-24 astro-ph.CO
Clustering GCG: a viable option for unified dark matter-dark energy?
我们研究了成簇的广义Chaubergin气体（GCG）作为暗物质-暗能量统一的可能候选者。通过在原K-本质拉格朗日量中引入高阶导数算子，可以得到GCG流体的声速消失（$c_{s}^2 = 0$）。本文研究了GCG+重子流体中密度涨落在线性区的演化。利用SNIa、$H(z)$、BAO以及$fσ_{8}$测量的最新数据获得了对模型的观测约束。允许参数值的物质功率谱表现良好，没有任何非物理特征。
2014-10-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Lagrangian theory of structure formation in relativistic cosmology II: average properties of a generic evolution model
研究了一般非均匀宇宙学模型的运动学和动力学性质，空间平均相对于自由落体（广义基本）观察员，物质模型无旋尘埃。转述以前的牛顿的调查，我们提出了一个相对论性的概括的反反应模型的基础上体积平均的相对论性Zeldovich近似。在这个模型中，我们调查的宇宙学参数的演变，因为它们被定义在一个平均的非均匀宇宙学的运动学的反反应的效果，我们表明，反反应模型之间的正交对称性之间的插值覆盖的子情况下的平面对称的解决方案，Lemaitre-Tolman-Bondi解决方案和Szekeres解决方案。因此，我们得到了一个强大的模型，奠定了基础，定量解决曲率不均匀性，因为它们将被解释为暗能量或暗物质在准牛顿宇宙学。本模型，具有有限的架构，由于假定FLRW背景，然而，能够取代1/4的所需量的暗能量域的直径为200 Mpc的典型（一西格玛）波动的CDM初始功率谱。然而，该模型远远不能在更大的尺度上（空间上）解释暗能量，其中对400 Mpc域的6%的影响可以追溯到今天的平均负内禀曲率。的定量结果的一个缺点是，时代时，反作用是有效的大尺度上，并导致体积加速在于未来的事实。我们讨论这个问题的初始光谱，暗物质的问题，巧合的问题，以及事实上，大规模的暗能量是对过去的光锥（而不是空间）的影响，我们指出未来研究的关键要素。
2013-06-11 astro-ph.CO gr-qc
Unified Dark Matter scalar field models with fast transition
我们研究了统一暗物质（UDM）标量场模型的一般性质，该模型采用具有非正则动力学项的拉格朗日函数，专门寻找能够在早期爱因斯坦-德西特CDM类时代和后期暗能量类阶段之间产生快速转变的模型，类似于JCAP 1001（2010）014中的正压流体UDM模型。然而，虽然背景演化在两种情况下可能非常相似，但扰动在流体模型中是自然绝热的，而在标量场情况下，它们必然是非绝热的。本文提出的构建UDM拉格朗日函数的新方法可以避免困扰许多UDM模型的参数微调的共同问题。我们分析了模型中扰动的性质，重点讨论了有效声速和Jeans长度的演化。有了这个洞察力，我们可以对模型的参数设置理论约束，预测模型可行的充分条件。我们的模型的一个有趣的特点是，可以被解释为w_{DE}可以<-1，而不违反零能量条件。
2011-02-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cold dark matter protohalo structure around collapse: Lagrangian cosmological perturbation theory versus Vlasov simulations
本文用最高 10 阶 LPT 与 ColDICE 高分辨率 Vlasov 模拟比较多正弦波冷暗物质原晕在壳穿越前后的结构，验证高阶 LPT 对密度、速度、焦散和涡量的预测能力及局限。
2023-08-15 astro-ph.CO gr-qc
Scalar Field, Four Dimensional Spacetime Volume and the Holographic Dark Energy
我们研究了与四维时空体积一致的标量场的宇宙演化。给出了标量场拉格朗日量的一种特殊形式，提出了一种新的全息暗能量模型。暗能量的能量密度与宇宙零超曲面半径的平方成正比，这是宇宙的一个新的红外截止。我们发现这个全息暗能量属于幻影暗能量的一些适当的参数，以解释目前的宇宙加速。
2011-09-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The features of the Cosmic Web unveiled by the flip-flop field
只有在暗物质的理论框架中才能理解宇宙中观察到的结构。N体模拟对于分析暗物质网的形成和演化是必不可少的。在大多数研究中，使用了两个基本场-密度场和速度场。然而，暗物质提供了两个额外的领域，这是唯一的无碰撞介质。它们是欧拉空间中的多流场和拉格朗日空间中的触发场。触发器字段表示每个无碰撞流体元素的基本体积的符号反转的数量。这个场可以通过在模拟的每个时间步长对每个粒子处的雅可比矩阵的符号反转进行计数来估计。雅可比矩阵通过拉格朗日子流形的数值微分来计算，即，由三个拉格朗日坐标和三个欧拉坐标构成的六维空间中的三维暗物质层。我们提出了从z = 50到现在的时间z = 0的翻转场的演变的统计研究的结果。一些统计特征表明，从z = 30到现在，触发场的模式保持非常稳定。因此，在z = 0时计算的翻转场存储了大量关于暗物质网的动力学历史的信息。特别是，触发器最有趣的特性之一是保存暗物质晕合并历史信息的独特能力。
2016-09-27 astro-ph.CO
The spatial and velocity bias of linear density peaks and proto-haloes in the Lambda cold dark matter cosmology
我们使用高分辨率的N体模拟来研究LCDM宇宙学中冷暗物质晕的拉格朗日偏差。我们的分析集中在“原晕”，我们确定在模拟初始条件下的粒子的子集属于个人红移零晕。然后计算了原晕的数密度场和速度散度场，并估算了它们的自谱密度。我们还测量了与线性物质分布相对应的交叉谱密度。我们用我们的结果来测试拉格朗日偏差模型提出的Desjacques和Sheth这是基于一个特定的高度的局部密度最大值的晕形成的假设。我们的比较验证了预测的函数形式的密度和速度场的偏差的尺度依赖性。我们还表明，偏差系数准确预测的速度发散。相反，密度偏置参数的理论值作为晕质量的函数与数值计算结果并不精确匹配。这可能是由于模型中将维力化晕与给定高度的密度峰值联系起来的简单假设。我们还检测到明显的随机性的拉格朗日密度偏差，即使在非常大的尺度。这些不包括在模型中的领先顺序，但对应于更高阶的校正。
2012-02-15 astro-ph.CO
Dark Energy in light of Multi-Messenger Gravitational-Wave astronomy
引力波为研究暗能量和引力的基本性质提供了新的工具。我们回顾了不同的方式，全球变暖可用于测试重力和模型晚时间宇宙加速。广义相对论之外的基于拉格朗日的引力理论被分为那些打破基本假设的理论，包括附加场和大质量引力子。除了基于拉格朗日的理论，我们提出的有效理论的DE和$μ$ - $Σ$参数化作为宇宙引力的一般描述。多信使GW探测可用于测量宇宙膨胀（标准警报），提供对DE状态方程的独立测试并测量哈勃参数。引力的几个关键测试涉及到GW的宇宙学传播，包括异常GW速度，大质量引力子激发，洛伦兹违反色散关系，修改GW光度距离和额外的偏振，这也可能引起GW振荡。我们总结了目前的限制和它们对DE模型的影响，包括那些所产生的二进制中子星合并GW 170817。LIGO-Virgo探测器的设计灵敏度升级以及LISA或爱因斯坦望远镜等下一代设施将在未来二十年内显着改善这些限制。
2018-12-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
