The Hawking Energy in a Perturbed Friedmann-Lemaître Universe
本文在受扰 Friedmann-Lemaître 宇宙中，将过去光锥球形截面的 Hawking 能量表示为规范不变微扰变量，连接准局域能量定义与宇宙观测，并计算其角功率谱。
2023-08-15 astro-ph.CO gr-qc
Vorticity survival in magnetised Friedmann universes
本文用广义相对论方法研究了宇宙辐射期和尘埃期弱宇宙磁场对线性转动扰动的影响。这包括普通的运动学涡度，以及宇宙介质密度分布中的涡状不均匀性。我们的研究证实，磁场可以产生这两种类型的扰动，并表明它们的存在也有助于宇宙旋转生存更长的时间。在协议与以前的牛顿的研究，我们发现，在尘埃时代的涡度衰减慢于非磁化宇宙学。在均分之前，磁效应更加明显，因为它有助于上述旋转失真保持恒定的大小。总的来说，磁化宇宙似乎比无磁宇宙提供了更好的宇宙涡旋生存环境。
2014-05-07 astro-ph.CO gr-qc
Lagrangian theory for cosmic structure formation with vorticity: Newtonian and post-Friedmann approximations
本文在牛顿引力理论的背景下，用相对论后弗里德曼方法研究了充满无压流体和宇宙学常数$Λ$的宇宙的非线性引力动力学。Milillo等人，D 92，023519（2015）.]。后弗里德曼近似方案基于时空度规和能量动量张量的$1/c$展开，并包含非线性牛顿宇宙学。在这里，我们建立了非线性后弗里德曼框架的拉格朗日坐标方法的结构形成。为此，我们首先确定一个拉格朗日规范，这是适合于将非零涡。我们分析我们的结果在两个限制：在领先的顺序，我们恢复完全非线性牛顿宇宙学方程的拉格朗日公式，我们提供了一个时空度量一致的广义相对论的角度来看。然后，我们线性化我们的表达式，并恢复相对论的结果在一阶宇宙学扰动理论。因此，引入的近似方案提供了一个统一的处理两个领先的秩序制度，从牛顿引力描述的小尺度到大的线性尺度，其中一阶相对论性宇宙学扰动理论给出了一个很好的描述结构的形成。
2016-10-23 astro-ph.CO gr-qc
Revisiting the Instability Problem of Interacting Dark Energy Model in the Parametrized Post-Friedmann Framework
暗能量可能以一种直接的、非引力的方式与暗物质相互作用，这有助于弥补一些理论缺陷。为了了解相互作用暗能量模型的性质，有必要对宇宙学扰动进行详细的研究。然而，由于对暗能量的压力扰动使用不当，早期的大尺度不稳定性偶尔会出现。近年来，参数化后弗里德曼方法被用于计算相互作用暗能量情形下的微扰方程。在此框架下，暗能量压力扰动被大尺度上的暗能量动量密度与其他分量的关系所取代。但本文指出，如果相互作用项与暗能量的速度扰动有关，则当暗能量$w$的状态方程参数接近于$-1$时，暗物质的密度扰动和物质功率谱将发散。本文提出了一种简单的参数化方法，它是一种更一般的形式，可以用来利用各种宇宙学数据研究暗物质与暗能量的相互作用。
2019-04-08 astro-ph.CO
Bianchi spacetimes as super-curvature modes around isotropic cosmologies
本文全面阐述了各向异性Bianchi模型可视为线性宇宙学微扰均匀极限的理论，发现近开放Friedmann空间的各向异性模型对应超曲率微扰，从而可通过扩展标准微扰理论计算各向异性对宇宙学可观测量的影响以约束大尺度各向异性。
2025-06-02 astro-ph.CO gr-qc
Approach to exact inflation in modified Friedmann equation
我们研究的暴胀宇宙模型的特点是一个单一的标量暴胀子场。这些模型的研究是基于两个动力学方程;一个对应于克莱因-戈登方程的暴胀场，和其他的，一个广义弗里德曼方程。在描述了模型的运动学和动力学之后，我们详细地确定了标量密度扰动和残余引力波。我们将这种方法应用于Friedmann-Chern-Simons模型和膜世界暴胀模型。
2012-12-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing the interaction between dark energy and dark matter with the parametrized post-Friedmann approach
在暗能量和暗物质之间可能存在某种直接的、非引力的耦合。这种可能性需要通过观测来认真检验，这就要求我们从膨胀历史和结构生长两个方面来理解这种情况。研究发现，在计算相互作用暗能量（IDE）宇宙学中的微扰时，在大多数情况下超视界尺度上的曲率微扰是发散的，这对IDE宇宙学来说是一个灾难。我们找到了解决这个问题的办法，那就是完全从暗能量的基本事实出发，建立一个有效的理论来处理暗能量扰动。该方案概括了非耦合暗能量的参数化后弗里德曼框架，可用于解决IDE宇宙学的不稳定性。IDE模式的整个参数空间从此可以通过观测数据来探索。因此，IDE情景可以通过使用PPF方法用当前和未来的观测数据进行检验或证伪。我们期待未来高精度的观测数据能为暗能量与暗物质之间是否存在直接耦合提供一定的答案。
2017-03-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Anisotropic Friedmann-Robertson-Walker universe from nonlinear massive gravity
在非线性质量引力场的范围内，我们研究了Bianchi I型宇宙演化方程的不动点。我们发现了一个新的吸引子解，其各向异性不为零，其物理度量是各向同性的，但Stuckelberg配置是各向异性的。因此，在背景水平上，该解描述了一个均匀和各向同性的宇宙，而统计各向异性预计来自扰动，被引力子质量的小抑制。
2012-10-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The general solution at large scale for second order perturbations in a scalar field dominated universe
本文考虑了一个应力-能含量为一个具有任意势的最小耦合标量场的平坦Friedmann-Lemaittre宇宙的二阶微扰。当扰动在超视界区域时，我们导出了这类模型的显式扰动爱因斯坦方程的通解。作为副产品，我们得到了一个新的守恒量的长波长微扰的一个单一的标量场在二阶。
2019-06-07 astro-ph.CO gr-qc
Gauge-invariant perturbations at a quantum gravity bounce
我们研究了在修正的Friedmann方程下的宇宙学场景中规范不变标量微扰的动力学，例如量子引力反弹宇宙学。我们在一个单独的宇宙近似下工作，该近似捕获了大于宇宙视界的波长;这种近似已成功地应用于圈量子宇宙学和群场论。我们考虑了两个常用来描述标量扰动的变量：均匀密度超曲面$ζ$上的曲率扰动和共动曲率扰动$\mathcal{R}$。对于广义相对论和圈内量子宇宙学中的标准宇宙学模型，这些量在超视界尺度上对于绝热扰动是守恒和相等的。在这里，我们表明，虽然这些声明可以扩展到一个更一般的形式修改后的弗里德曼方程类似于圈量子宇宙学，在其他情况下，如最简单的群场论反弹的情况下，$ζ$是保守的反弹，而$\mathcal{R}$不是。我们将我们的研究结果的基础上的一个单一的扰动变量，如Mukhanov-Sasaki方程的二阶方程的方法。
2023-01-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Growth of covariant perturbations in the contracting phase of a bouncing universe
在本文中，我们检查的有效性的线性扰动理论附近的反弹的协变分析。定义了一些线性参数来建立线性理论的条件。密度扰动和引力波的线性演化以前已经计算过。我们计算了剪切张量的矢量和标量诱导部分。对于类辐射和类尘埃单流体主导的塌缩Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker背景，证明了在反弹附近不满足线性条件。
2012-12-20 astro-ph.CO gr-qc
Full-sky weak lensing: a nonlinear post-Friedmann treatment
本研究利用后弗里德曼形式体系建立全天弱透镜模型，将约化剪切、会聚和旋转推导至 $1/c^4$ 阶，并分析破坏 Kaiser-Squires 关系的相对论与非线性效应。
2019-01-31 astro-ph.CO gr-qc
Inflationary Perturbations in Anisotropic, Shear-Free Universes
本文发展了一类各向异性无切变时空中宇宙学扰动的线性规范不变理论。在构建了一套明确的完整的本征函数的扰动可以扩展，我们确定了有效的自由度在一个通用的慢卷膨胀阶段。这些对应于各向异性等效的标准Mukhanov-Sasaki变量。相关的运动方程与在具有曲率的扰动弗里德曼-罗伯逊-沃克时空中发现的运动方程有着惊人的相似之处，除了拉普拉斯算子的谱，它表现出基本几何的特征频率。特别是，它被发现的扰动不能开发任意大的超哈勃模式。
2012-03-09 astro-ph.CO gr-qc
Dynamics of cosmological perturbations at first and second order
在本文中，我们给出了五个规范不变的系统的一阶和二阶标量扰动的平坦的Friedmann-Lemaittre宇宙的控制方程是最小的意义上，他们不包含多余的方程或变量。我们将变量归一化，使其无量纲，从而得到简单易用的方程组。我们比较了不同系统的性能和实用性。例如，他们作为一个起点，为两个基准问题在宇宙学扰动理论在二阶：绝热扰动超视界制度（长波限制）和扰动的$Λ$ CDM宇宙中找到明确的解决方案。然而，我们的框架具有更广泛的适用性，并作为该领域未来工作的参考。
2019-01-22 astro-ph.CO gr-qc
Fully nonlinear cosmological perturbations of multi-component fluid and field systems
我们提出了完全非线性和精确的宇宙学扰动方程中的流体和最小耦合标量场的多个组件的存在。我们忽略张量型扰动。在不考虑时间规范条件的情况下，给出了具有一般曲率和宇宙学常数的Friedmann背景下的方程。对于每个流体组分，我们忽略各向异性应力。然而，多分量性质在集体流体量中引入了各向异性应力。证明了零剪切规范和均匀膨胀规范条件下多重流体的牛顿极限，给出了零剪切规范中广义相对论压力存在时的牛顿流体动力学方程，给出了非相对论压力流体在CDM随动规范中的完全非线性方程和三阶微扰方程.
2015-11-03 astro-ph.CO gr-qc
Discrete Newtonian Cosmology: Perturbations
在以前的一篇论文中[arXiv：1308.1852]，我们展示了一个通过牛顿引力相互作用的离散粒子有限系统如何导致与广义相对论的无压弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克宇宙学模型完全相同的位似运动动力学方程，前提是粒子的分布服从中心构型方程。在本文中，我们表明，可以获得扰动这样的牛顿解，给出相同的线性化结构增长方程的广义相对论的情况下。我们还得到了Dmitriev-Zeldovich方程的子系统在这个离散的引力模型，并显示它如何导致的结论，空洞有一个明显的负质量。
2014-09-01 astro-ph.CO gr-qc
A simplified structure for the second order cosmological perturbation equations
随着对宇宙微波背景和星系大尺度分布的观测越来越精确，研究Friedmann-Lemaitre宇宙学的非线性扰动是必要的，而Friedmann-Lemaitre宇宙学方程是出了名的复杂。在本文中，我们提出了一个新的推导的控制方程的二阶扰动的框架内的度量为基础的方法是最小的，至于计算量和长度的表达式，和灵活的，至于选择的规范和应力-能量张量。由于它们的一般性和简单的结构，我们的方程提供了一个方便的起点，用于确定任何给定的应力-能量含量的FL宇宙学的非线性扰动的行为，使用泊松规范或均匀曲率规范。
2013-02-24 astro-ph.CO gr-qc
f(R) gravity on non-linear scales: The post-Friedmann expansion and the vector potential
许多修正的引力理论在宇宙学中被认为是宇宙加速膨胀的来源，线性微扰理论在最大尺度上有效，在许多这些模型中得到了检验。然而，更小的非线性尺度提供了更丰富的现象学来约束修正的引力理论。在这里，我们考虑$f(R)$引力的Hu-Sawicki形式，并应用后Friedmann方法导出非线性尺度的首阶方程，即在类牛顿区域有效的方程。我们在相干框架下再现了标量场、引力滑移和修正的泊松方程的标准方程。此外，我们推导出方程的领先阶修正的牛顿制度，矢量势。我们测量这个矢量势从$f(R)$ N-体模拟在红移0和1，两个值的$f_{R_0}$参数。我们发现，在小尺度下，$f(R)$引力在红移为零时的矢势比GR引力的矢势大近50%，但在较大尺度、较早时间和较小的$|f_{R_0}|=1.289\times10^{-5}$参数值时，矢势比GR引力的矢势小。与GR类似，这个矢势的小振幅表明牛顿近似对$f(R)$引力是高度精确的，而且$f(R)$引力的非线性宇宙学行为可以完全由标量势和$f(R)$场来描述。
2015-11-05 astro-ph.CO gr-qc
General Relativistic Evolution Equations for Density Perturbations in Closed, Flat and Open FLRW Universes
本文证明了York，Stewart和Walker关于对称空间二阶张量（如扰动度规张量和扰动Ricci张量）和空间流体速度矢量的分解定理，这意味着对于开放的，平坦的或封闭的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker宇宙，存在两个唯一的，独立的规范不变量来描述真实的，对能量密度和粒子数密度的物理扰动。利用这两个新的量，宇宙学的密度扰动和熵扰动的演化方程，适用于非正压状态方程的压力，推导。当且仅当粒子数密度对压强没有贡献时，密度扰动才以螺旋方式演化。局部密度扰动不会影响宇宙的整体膨胀。新的微扰论在非静态宇宙中有一个精确的非相对论极限。宇宙学的规范问题就这样解决了。
2021-03-07 astro-ph.CO gr-qc
Curvature and Entropy Perturbations in Generalized Gravity
研究了广义引力中的宇宙学扰动，其中Ricci标量场和标量场通过任意函数非极小耦合。在Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker背景下，通过对线性微扰理论的研究，将标量型微扰分解为曲率微扰和熵微扰，导出了它们的演化方程。然后，我们将这个框架应用于通货膨胀。我们考虑了广义慢滚条件和量子化初始条件。在此条件下，对两个特例进行了分析研究。一个例子是没有熵扰动的情况。另一个例子是一个模型，其熵扰动最初很大，但在穿过视界后显著衰减。
2009-05-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Fourth-order perturbative equations in Lagrangian perturbation theory for a cosmological dust fluid
本文导出了宇宙学尘埃流体的拉格朗日微扰论四阶微扰方程。这些方程是在Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker宇宙模型中牛顿宇宙学假设下导出的。即使在一阶微扰中考虑纵模，在三阶微扰中也会出现横模。此外，在这种情况下，六个横模方程和四个横模方程出现在四阶微扰。四阶摄动的应用导致了对大尺度结构的精确预测。
2012-10-31 astro-ph.CO
Manifestly Covariant Gauge-invariant Cosmological Perturbation Theory
它表明，一阶宇宙学扰动理论的开放，平坦和封闭的Friedmann-Lemaintre-Robertson-Walker宇宙承认一个，只有一个，规范不变的变量，它描述了扰动的能量密度，并成为等于通常的牛顿能量密度在非相对论性的限制。粒子数密度的微扰也是如此。利用这两个新变量，一个新的明显规范不变的宇宙学扰动理论已经发展起来。密度扰动非绝热地发展。总能量密度的扰动与粒子数密度的扰动引力耦合，而与粒子的性质无关。在第一级，宇宙的整体膨胀没有微扰的反作用。在辐射主导的时代，小尺度扰动的振荡幅度越来越大，而在较老的，不太精确的治疗，振荡扰动的幅度下降。这是一个全新的，显然是重要的结果，因为它使得解释和理解物质和辐射解耦后大质量恒星的形成成为可能。
2014-10-01 astro-ph.CO gr-qc
Newtonian limit of fully nonlinear cosmological perturbations in Einstein's gravity
我们证明，在无限光速极限（即，非相对论性和亚视界极限），在零剪切规范和均匀膨胀规范两种规范条件下的相对论性完全非线性宇宙学扰动方程精确地再现了宇宙学背景下的牛顿流体动力学微扰方程;因此，在同样的两种规范条件下，牛顿流体动力学微扰方程精确地恢复到闵可夫斯基背景下。
2013-07-01 astro-ph.CO gr-qc
Testing time-delayed cosmology
受原初暴胀时代提出的时间延迟宇宙学的启发，我们考虑了延迟弗里德曼方程在晚期宇宙中的应用，并探讨了它的一些可观察到的后果。我们研究了由延迟弗里德曼方程预测的背景演化，并确定了在此延迟背景中牛顿微扰的增长。我们揭示了时间延迟宇宙学的确凿印记，这些印记可以追溯到延迟微分方程中的衍生一般不连续性。我们表明，晚时间的宇宙延迟是统计上一致的哈勃膨胀率和增长数据。基于这些观测值，我们计算了一个非零的最佳估计的时间延迟参数，并发现贝叶斯证据并不强烈排除晚时间的时间延迟，但值得进一步研究。
2021-11-29 astro-ph.CO gr-qc
The missing link: a nonlinear post-Friedmann framework for small and large scales
我们提出了一个非线性后弗里德曼框架的结构形成，推广到宇宙学的弱场（后闵可夫斯基）近似，统一的小尺度和大尺度的治疗。我们考虑一个充满无压流体和宇宙学常数$Λ$的宇宙，引力理论是爱因斯坦的广义相对论，背景是标准的平坦$Λ$ CDM宇宙模型.我们将度规和能量动量张量展开为$1/c$的幂，保持物质密度和特有速度作为精确的基本变量。我们假设泊松规范，包括标量和张量模式到$1/c^4$阶和矢量模式到$1/c^5$项。通过重新定义的标量势的度量的贡献，在不同的订单，我们得到了一套完整的非线性方程，提供了一个统一的框架来研究结构的形成从小到超视界尺度，从非线性牛顿的线性相对论制度。我们明确地表明，我们的计划的有效性在两个限制：在领先的顺序，我们恢复完全非线性方程的牛顿宇宙学;线性化时，我们的方程成为一阶相对论微扰理论的标量和矢量模式的泊松规范。张量模式在我们考虑的$1/c^4$阶是非动力学的：它们是纯非线性的，描述了由标量和矢量变量的二次约束在该阶确定的空间切片的失真。我们的主要分析结果如下：（a）在首阶纯牛顿非线性能流源为标架拖曳的重力磁矢势;（b）在首阶牛顿区和线性相对论区，两个标量度规势是相同的，而广义相对论的非线性使它们不同。
2015-05-09 astro-ph.CO gr-qc
Linear Newtonian perturbation theory from the Schrödinger-Poisson equations
我们得到的耦合薛定谔-泊松方程的解决方案。这些解描述了在均匀膨胀的弗里德曼宇宙中冷暗物质密度扰动的演化。我们讨论了冷暗物质的无压流体，在一个波函数，一个经典的标量场，和量子标量场的描述之间的关系。我们确定的制度，在各种描述一致，他们不同。
2015-04-22 astro-ph.CO hep-ph
Scalar field perturbations in Horava-Lifshitz cosmology
本文研究了Horava-Lifshitz引力中标量场宇宙学的扰动，采用了最一般的设置，没有细致平衡，但具有可投射性条件。我们推导出广义Klein-Gordon方程，它是六阶空间导数。然后，我们研究了平坦背景中与引力耦合的标量场扰动。在亚视界区，度规场和标量场模式具有独立的振荡，除了特殊情况外，它们具有不同的频率和相位。在超视界尺度上，由单场驱动的慢卷暴胀过程中，扰动变为绝热的，并且同动曲率扰动是常数。
2010-04-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Theory of Cosmological Perturbations with Cuscuton
本文给出了曲率扰动的二次作用量$ζ$在库斯库顿引力框架下的首次推导。研究了在存在库斯库顿场的情况下，由正则单标量场引起的标量宇宙学扰动。我们确定$ζ$作为关于源场的共动曲率，并证明了它在超视界尺度上保持守恒特性。这一结果明确地证明了在Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker度规（FLRW）周围的引力的库斯库顿修正是无鬼的。我们还研究了其他不稳定性的cuscuton模型的潜在发展。我们发现，在一个大类的这些模型，没有通用的不稳定性问题。然而，根据慢滚参数的细节，特定的模型可能会显示梯度不稳定性。
2017-04-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Perturbations of Cosmological and Black Hole Solutions in Massive gravity and Bi-gravity
研究了一类球对称解在质量引力和双引力中的扰动。对于我们感兴趣的特定类解，背景运动方程可简化为一组具有宇宙学常数的爱因斯坦方程。因此，这类解包括了广义相对论中所有的球对称解，例如弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克解和史瓦西解，尽管理论中的双参数单参数族也允许这样一类解。我们发现，这类解的扰动的运动方程也减少到扰动爱因斯坦方程在一阶和二阶。因此，解的稳定性与广义相对论中相应解的稳定性一致。特别是，这些解决方案不遭受非线性不稳定性，经常出现在其他宇宙学解决方案在大质量引力和双引力。
2015-09-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial power spectra for scalar perturbations in loop quantum cosmology
本文给出了圈量子宇宙学中暴胀情形下小标量微扰的功率谱。本文考虑了耦合到有质量标量场的具有平坦空间截面的Friedmann-Robertson-Walker时空的混合量子化方法。我们研究的标量扰动的量子动力学的有效背景下，这种混合的方法。在我们的研究中，我们考虑不同阶数的绝热态。对于他们，我们发现，混合量化是在很好的协议与穿着度量方法的预测。我们还提出了一个初始真空态的微扰，并计算了原始和各向异性的功率谱，以定性地比较与目前的观测普朗克任务。我们发现，我们的真空状态是在很好的协议与他们，大尺度各向异性的功率谱的抑制。我们比较与其他选择已经在文献中研究。
2016-06-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
From kinetic gases to an exponentially expanding universe - The Finsler-Friedmann equation
ZARM, University of Bremen（不来梅大学ZARM）；Faculty of Mathematics and Computer Science, Transilvania University（特兰西瓦尼亚大学数学与计算机科学系）
本文通过将完整单粒子分布函数耦合至芬斯勒时空几何，发现高阶矩非平凡贡献引力场，并得到无需宇宙学常数的芬斯勒真空解，自然产生指数膨胀宇宙，其因果结构近似于FLRW几何。
2025-10-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Enhanced Inflation in the Dirac-Born-Infeld framework
我们考虑了在DBI情形下，不含宇宙学常数的平坦Friedmann-Robertson-Walker（FRW）时空的爱因斯坦方程。我们推导出的通货膨胀的情况下，通过应用对称变换，保持形式的弗里德曼和守恒方程。这些形式不变性变换生成由洛伦兹因子$\ga$参数化的对称群。通过在Friedmann方程中加入能量密度的协同效应，我们明确地得到了一个暴胀方案。对于洛伦兹因子为常数的情形，在慢滚假设下，我们得到了微扰的标量和张量功率谱及其比值在形式不变性对称群作用下的变换规律。在这种情况下，由于它的相关性的通货膨胀的范式，我们发现的一般解决方案的动力学方程的DBI场驱动的指数潜力，并显示了广泛的通货膨胀的解决方案。一般的解决方案可以分为三个子集，所有这些行为渐近作为一个幂律解决方案在早期和晚期。
2010-11-10 astro-ph.CO
Cosmological Perturbation Theory for streams of relativistic particles
在宇宙学扰动理论的框架下，详细讨论了描述相对论粒子流的运动方程及其性质。这些方程，在任何度量在线性和非线性制度，表达了物质和动量守恒。在这种情况下，我们扩展的绝热初始条件的设置-这是最初在共形牛顿规范-同步规范。然后推导并分析了一般摄动Friedmann-Lemaittre度规下的非线性运动方程的亚视界极限。我们特别表明，动量场$P_{i}(x)$总是潜在的线性政权，并保持在subhorizon尺度的非线性政权。最后，利用等效原理来突出这样一个方程组所满足的不变性，扩展了已知的非相对论粒子流，即扩展伽利略不变性。
2014-12-09 astro-ph.CO
