Gravitational Slip in the Parameterized Post-Newtonian Cosmology
Queen Mary University of London（伦敦大学玛丽女王学院）；The University of Manchester（曼彻斯特大学）
该研究推导了弗里德曼宇宙学中不同尺度下与理论无关的引力滑移参数表达式，完善了PPNC框架的参数化，为无需预设特定引力理论的宇宙学观测建模提供支撑。
2025-10-06 astro-ph.CO gr-qc
Gauges and Cosmological Backreaction
我们提出了一种适用于一般时空和坐标的宇宙学空间平均的形式主义，并允许容易地纳入各种各样的物质来源。我们将这种形式主义应用于二阶扰动的Friedmann-LeMaitre-Robertson-Walker宇宙，并给出了在不固定规范下对背景的修正。然后，我们提出的修正，出现在一致曲率和共形牛顿规范。
2009-11-26 astro-ph.CO gr-qc
Parameterized Post-Newtonian Cosmology
爱因斯坦的引力理论已经在太阳系尺度和孤立的天体物理系统上进行了广泛的测试，使用了被称为参数化后牛顿（PPN）形式主义的微扰框架。这个框架是专为弱场和慢动作极限的重力，并可以用来约束一个大类的重力与从上述系统收集的数据的度量理论。考虑到未来的巡天有可能以高精度探测宇宙学尺度，构建一个类似的框架来将爱因斯坦的引力理论及其替代理论与宇宙学尺度的观测联系起来是一个当代感兴趣的话题。我们解决这个问题的方法是适应和扩展现有的PPN形式主义用于宇宙学。我们推导出一组方程，使用相同的参数来一致地模拟弱场和宇宙学。这使我们能够在宇宙学尺度上用四个时间函数来参数化一大类修正的引力理论和暗能量模型。这四个函数可以直接联系到宇宙的背景膨胀，一阶宇宙学扰动和弱场极限理论。它们还简化为太阳系尺度上的标准PPN参数。我们说明了如何暗能量模型和标量张量和矢量张量理论的引力适合这个框架，我们称之为“参数化后牛顿宇宙学”（PPNC）。
2017-02-22 astro-ph.CO gr-qc
Emergence of dynamical dark energy from polynomial $f(R)$ theory in Palatini formalism
我们在$f(R)= R+ γR^2+δR^3$修正的框架下考虑FRW宇宙学。帕拉蒂尼方法将其动力学简化为弗里德曼方程的简单推广。因此，我们研究了二维相空间中的动力学与一些细节。在爱因斯坦坐标系下对模型进行重新表述后，它简化为具有均匀标量场和消失动能项的FRW宇宙学模型。这个势决定了作为里奇标量函数的运行宇宙学常数项。结果得到了从协变理论出发的出射暗能量参数化。我们还研究了模型的奇异性，并证明了在爱因斯坦框架中一些不需要的奇异性消失了。
2017-07-06 astro-ph.CO gr-qc
Improved binary pulsar constraints on the parameterized post-Einsteinian framework
参数化的后爱因斯坦形式主义被发展来寻找广义相对论与引力波的一般偏差。在这里，我们提出了这个框架的约束条件，使用贝叶斯分析的一组二进制脉冲星观测。特别是，我们使用测量的开普勒和后开普勒参数的六个不同的二进制脉冲星系统，和马尔可夫链蒙特卡罗探测计算后验的参数化后爱因斯坦参数，并获得强大的约束。我们发现1-2个数量级的改进时，结合所有六个观测的约束强度，相对于可以实现时，只使用双二进制脉冲星。我们还发现，约束与二进制的组件质量的协方差是强大的。在这里导出的参数化后爱因斯坦框架上的界限可以用作将来用引力波观测对广义相对论进行贝叶斯检验的先验。
2020-05-07 astro-ph.CO gr-qc
Towards a fully consistent parameterization of modified gravity
当前和未来的宇宙学数据很有可能被用来在最大尺度上约束爱因斯坦的引力理论。为了能够以一种与模型无关的方式做到这一点，使用修正重力的一般参数化是有意义的。这种方法类似于在太阳系尺度上使用的参数化后牛顿（PPN）方法。一些这样的参数化已被提出，并已获得初步的约束。我们表明，大多数这样的参数化只完全适用于准静态制度。在更大的尺度上，它们无法封装目前正在考虑的典型模型的全部行为。我们建议，它可能会被捕获的附加参数化后弗里德曼（PPF）形式主义，通过对待他们类似于流体扰动。
2012-01-11 astro-ph.CO gr-qc
Revisited apparent horizon entropy and GSL in modified gravity
University of Kurdistan（库尔德斯坦大学）
提出修正引力中表观视界熵的通用形式，从修正弗里德曼方程导出包含积分项的熵公式，并应用于f(T)和f(R)引力模型，发现该熵可改善某些模型在晚期对广义第二定律的满足程度。
2026-06-08 astro-ph.CO gr-qc
Newtonian, Post Newtonian and Parameterized Post Newtonian limits of f(R, G) gravity
在考虑Ricci标量R和Gauss-Bonnet不变量G的解析函数的情况下，详细讨论了f（R，G）引力的弱场极限.具体来说，我们开发，在度量形式主义，牛顿，后牛顿和参数化后牛顿极限从一般f（R，G）拉格朗日。考虑了f（R）和f（G）引力的特殊情况。在f（R，G）引力的牛顿极限情况下，得到了用格林函数表示的一般解。
2013-11-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Holographik, the k-essential approach to interactive models with modified holographic Ricci dark energy
通过非正则动力学项的标量场驱动的统一模型，对冷暗物质与修正的全息Ricci暗能量相互作用模型进行标量表示。这些模型的应用程序的形式主义的异国情调的k-本质所产生的宇宙模型的全球性描述与两个相互作用的流体在黑暗的部门，在这些情况下，他们对应于通常的k-本质。该方法适用于Friedmann-Robertson-Walker几何中常势的情形。
2016-11-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The formalism of invariants in scalar-tensor and multiscalar-tensor theories of gravitation
本文简要地总结了无导数耦合的一般标量张量和多标量张量引力不变量的形式。通过重新标度规和重新参数化标量场，理论可以在不同的共形框架和参数化。由于这种变换的自由度，标量场本身并不具有独立的物理意义（在一般的参数化中）。然而，有标量场的函数及其导数在变换下保持不变，为理论提供了一组物理变量。我们指出如何构建这样的不变量，并显示如何观察到的参数化后牛顿的参数和Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker宇宙学的特点，可以整齐地表示在不变量。
2015-12-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Parametrized Post-Newtonian-Vainshteinian Formalism
在宇宙尺度上改变重力的光自由度必须在太阳系尺度上“屏蔽”，以便与数据兼容。文施泰因机制通过对经典微扰理论的突破实现了这一点，因为涉及新自由度的大相互作用在所谓的文施泰因半径以下变得重要。我们开始开发一个扩展的参数化后牛顿（PPN）的形式主义，能够处理Vainshteinian修正。我们认为，一个独特的Vainshtein规模的理论必须扩大使用两个小参数。在这个参数化后牛顿-范氏展开式中，控制PPN阶的主要展开参数通常是速度$v$。二次膨胀参数$α$控制着范斯坦修正的强度，是史瓦西半径和范斯坦半径的理论特定组合，与其质量无关。我们提出的一般框架，并将其应用到立方伽利略理论内外的Vainshtein半径。PPVV框架可以用来确定这些理论与太阳系和其他强场数据的兼容性。
2015-06-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Backreaction in Spherical and Plane Symmetric Dust-Filled Space-Times
我们研究的实施Buchert的和绿色和Wald的平均形式主义在精确的球对称和平面对称的充满灰尘的宇宙模型。我们发现，给定一个宇宙时空，布歇特的平均计划给出了一个忠实的方式来解释大规模的空间膨胀，明确的条款，精确量化的行为预期从弗里德曼方程的均匀和各向同性的宇宙模型的偏差。另一方面，格林和瓦尔德形式主义似乎没有给出任何关于给定非均匀时空的大尺度性质的信息。相反，这种形式主义的目的是计算周围的一个给定的“背景”的几何形状的短波长波动的反向反应的影响。我们发现，在这种方法中推断的空间膨胀是完全依赖于这个背景的选择，这是不是唯一指定的任何给定的非均匀时空，并从小尺度结构的“反作用”在我们研究的每一种情况下消失。这似乎限制了格林和瓦尔德的形式主义在研究真实宇宙中大尺度膨胀的适用性，而真实宇宙也没有预先定义的背景。需要进一步的研究，以提高这些平均形式主义的评价和比较，并确定是否存在同样的困难，在不太理想化的时空几何。
2019-09-19 astro-ph.CO gr-qc
Generalised model-independent characterisation of strong gravitational lenses V: reconstructing the lensing distance ratio by supernovae for a general Friedmann universe
我们从Ia型超新星中确定宇宙膨胀率，以建立一个基于数据的距离测量，该距离测量不对宇宙的组成进行假设，即关于弗里德曼宇宙学模型的特定参数化。由哈勃常数$H_0$决定的尺度是引力透镜形式主义中唯一剩下的自由宇宙学参数。我们研究了从Pantheon样品确定透镜距离比$D$的准确度和精密度。将$D$及其不确定性插入到给定$H_0$的透镜方程中，特别是一对多个图像之间的时间延迟方程，允许确定透镜特性，特别是透镜势（$Δϕ$）的差异，而无需指定宇宙学模型。我们扩展到一个分析的正交基的光度距离，确定最大似然权重的基函数的全局最优的$χ^2$参数估计，并推导出置信区间的蒙特卡罗模拟。对于介于$z=0.5$和$z=1.0$之间的典型强透镜配置，假设时间延迟和透镜红移的不精确度为1%，则可以以1.7%的相对不精确度确定$Δϕ$。只有一个小的，可容忍的精度损失，模型无关的镜头特性，在这篇文章系列中开发的，可以概括为放弃特定的弗里德曼模型，以确定$D$有利于基于数据的距离比。此外，对于任何天体物理学应用，这里提出的方法，提供了距离措施的$z\le2.3$是有效的，在任何均匀的，各向同性的宇宙与广义相对论的引力理论。
2019-09-25 astro-ph.CO
Post-Newtonian Gravity in Cosmology
后牛顿（PN）微扰框架已经成功地理解了爱因斯坦引力理论在太阳系尺度上的慢动作，弱场极限，以及孤立的天体物理系统。参数化后牛顿（PPN）形式主义扩展了PN框架，对上述尺度和系统上的爱因斯坦理论的偏差施加了非常严格的约束。在这项工作中，我们扩展和应用后牛顿形式主义的宇宙尺度。我们首先用它来构建一个宇宙学模型，以了解规则排列的点源对背景膨胀的影响。在这里，我们发现，在更高的订单，我们得到了一个小的辐射类校正标准的弗里德曼-Lemaintre-Robertson-Walker（FLRW）方程，为物质占主导地位的宇宙。这种类似辐射的修正纯粹是由于我们模型的不均匀性和爱因斯坦场方程的非线性。我们还扩展了后牛顿形式主义，以包括其他形式的物质，是宇宙学相关的，如辐射和宇宙学常数，并研究了非线性效应，他们可能对背景膨胀。然后，我们构造了一个扩展的参数化后牛顿形式主义（PPN）的宇宙尺度。我们用它来参数化宇宙的背景膨胀以及宇宙学中的一阶扰动，使用四个时间函数。我们给出了我们的参数化如何适用于暗能量模型和引力的标量张量和矢量张量理论的例子。在本文的最后部分，我们研究了光在具有物质和宇宙学常数的非均匀后牛顿宇宙学中的传播行为。我们用它来理解不均匀性对可观测量的影响。
2017-10-10 astro-ph.CO gr-qc
Unimodular $F(R)$ Gravity
我们在修正的$F(R)$引力的背景下推广了Einstein-Hilbert幺模引力的形式。对Friedmann-Robertson-Walker度规进行适当的修正，使其与具有常度规行列式的幺模条件相一致，然后利用修正引力的度规形式和Lagrange乘子约束，导出了幺模$F(R)$引力的运动方程.在重构方法的框架下研究了所得到的方程，这使我们能够实现各种宇宙学场景，这是不可能实现的标准Einstein-Hilbert么模引力。几个单模$F(R)$暴胀的情况下，在某些情况下，与普朗克和BICEP 2观测数据的一致性可以实现。
2016-04-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Parametrizations for tests of gravity
随着高质量天文学和宇宙学数据的日益丰富，以及在原则上可以想象的与广义相对论的多方面背离，统一引力模型并涵盖广泛的长度尺度和各种观测探测器的广义参数化框架的发展一直是对深入研究的一种刺激。本文综述了为此目的而设计的一些形式主义，包括宇宙学的大尺度和小尺度结构，天文学的静态弱场区以及引力波的发射和传播效应。这包括线性和非线性参数化后弗里德曼框架，有效场论方法，参数化后牛顿展开，参数化后爱因斯坦形式主义，以及一个激励合并振铃波形模型等。不同的形式主义之间的联系被强调，他们已经建立，并提供了一个简短的前景，为一个统一的全球框架的重力和暗区模型测试的一般步骤。
2019-08-21 astro-ph.CO gr-qc
Modified gravity in Arnowitt-Deser-Misner formalism
受Horava-Lifshitz引力理论的启发，我们在Arnowitt-Deser-Misner（ADM）形式下提出并研究了两类修正引力理论：f（R）类和K-本质类. f（R）类包括一个紫外（UV）项和一个红外（IR）项以及爱因斯坦-希尔伯特作用量。我们发现，这两项自然地提出了紫外和红外修正的弗里德曼方程。紫外和红外修正分别避免了过去的Big-Bang奇异和未来的Big-Rip奇异。此外，IR修正自然可以解释宇宙当前的加速。K-本质类修正引力的拉格朗日量由三维Ricci标量和任意外曲率项函数构成。我们发现宇宙加速也可以自然地解释，而不需要调用任何类型的暗能量。两个理论的静态、球对称和真空解都是Schwarzschild或Schwarzschild-de Sitter解。因此，这些修正的引力理论对于太阳系的测试是可行的。
2010-01-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Constraints on DGP Braneworld Gravity with Brane Tension
我们执行马尔可夫链蒙特卡罗分析的Dvali-Gabadadze-Porrati braneworld引力的自加速和正常的分支。通过采用参数化的后弗里德曼引力描述，我们利用所有的宇宙微波背景数据，包括最大的尺度，它与星系的相关性，除了超新星距离和哈勃常数的几何约束。我们发现，在这两个分支膜张力或宇宙学常数是需要在高的意义，没有证据的独特Dvali-Gabadadze-Porrati修改。因此，在95%CL处，在有和没有空间曲率的不确定性的情况下，交叉尺度必须大大大于哈勃尺度H_0 r_c > 3和3.5。在空间曲率的情况下，星系互相关在很大程度上帮助了正常分支的限制，这突出了它在约束引力红外修正方面的重要性。
2009-09-28 astro-ph.CO gr-qc
On the covariant formalism of the effective field theory of gravity and its cosmological implications
在我们以前的工作中，在引力的协变有效场论中计算了首阶有效作用量，在这里我们将有效作用量专门化到FRW时空中，得到了有效Friedmann方程。特别是，我们把注意力集中在研究的宇宙学意义的非本地条款时，他们中的每一个相结合的Einstein-Hilbert作用。我们得到的有效背景方程的解析解和迭代解在所有的情况下，也简要地评论迭代和数值解之间的一致性，只要可能。我们发现在所有的非局部项中，由$R\frac{1}{\square^2}R$引起的印记是非常显著的。解释这些修正作为一个有效的暗能量成分的状态方程参数的特征，我们发现，$R\frac{1}{\square^2}R$修正确实可以导致宇宙在当前时代的加速膨胀，即使在没有宇宙学常数。我们简要地讨论了我们的结果的一些唯象后果。
2017-01-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Parameterized Parity Violation in Gravitational Wave Propagation
提出一种研究引力波传播中宇称破坏的广义参数化方案，推导其与参数化后爱因斯坦形式的双向映射，并将现有观测约束转化为对新宇称破坏参数的限制。
2023-05-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Homogeneous cosmologies as group field theory condensates
在量子引力的群场论（GFT）形式中，我们给出了一个构造描述宏观空间均匀宇宙的态的一般过程。这些状态接近于描述玻色-爱因斯坦凝聚体时所用的相干（凝聚）态。这种状态的条件是（近似）解决方案的量子运动方程的GFT是用来提取一个有效的动力学均匀宇宙学直接从底层的量子理论。由此产生的描述一般给出了“凝聚波函数”的非线性和非局部方程，类似于玻色-爱因斯坦凝聚体中的Gross-Pitaevskii方程。我们给出了当前量子引力模型有效方程的一般形式，以及一些具体的例子。我们确定的条件下，动力学成为线性的，承认作为一个量子宇宙学惠勒-德维特方程的解释，并给出其半经典（WKB）近似的情况下，包括拉普拉斯-贝尔特拉米算子的动力学项。对于各向同性态，这种近似再现了具有正空间曲率的真空中的经典Friedmann方程。我们展示了如何形式主义可以一直从黎曼签名扩展到洛伦兹签名模型，并讨论了物质场的添加，获得正确的耦合的无质量标量的弗里德曼方程从最自然的扩展的GFT行动。我们还概述了扩展我们的凝聚态，包括宇宙学扰动的程序。我们的结果形成了一个通用的方案，直接从微观非微扰理论的量子引力提取有效的宇宙动力学的基础。
2014-05-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Non-linear Evolution of Matter Power Spectrum in Modified Theory of Gravity
我们提出了一种计算修正引力模型中非线性物质功率谱的形式，该模型解释了没有暗能量的宇宙后期加速。任何成功的修正重力模型都应该包含一个在小尺度上恢复广义相对论（GR）的机制，以避免在太阳系尺度上偏离GR的严格限制。在此基础上，考虑GR恢复机制，导出了Dvali-Gabadadze-Porratti（DGP）膜世界模型和$f(R)$引力模型的准非线性功率谱.我们还使用参数化后弗里德曼（PPF）框架将我们的预测外推到完全非线性尺度。在$f(R)$重力模型中，预测的非线性功率谱再现了N体结果。我们发现，恢复GR的机制抑制了具有相同膨胀历史的修正引力模型和暗能量模型之间的差异，但在这些模型中的弱非线性区域，差异仍然很大。我们的形式主义是适用于各种各样的修改后的重力模型，它是准备使用一次一致的修改后的重力模型的开发。
2009-06-09 astro-ph.CO
