Cosmological constraints on time-varying cosmological terms: A study of FLRW universe models with $Λ(t)$CDM cosmology
本文研究幂律形式 $Λ(t)=Λ_0a(t)^{-α}$ 的 FLRW 宇宙模型，通过精确解、$H(z)$+SNe Ia 数据与 MCMC 约束参数，并验证其与观测一致。
2024-04-24 astro-ph.CO
The Lindquist-Wheeler formulation of lattice universes
本文探讨了“晶格宇宙”的性质，其中点群众安排在一个规则的晶格上的类空超曲面;开放，平坦，封闭的宇宙被认为是。使用Lindquist-Wheeler（LW）近似方案来模拟宇宙，该方案通过史瓦西几何来近似每个晶格单元中的时空。扩展Lindquist和Wheeler的工作，我们推导出描述所有三种类型宇宙演化的宇宙学尺度因子，我们使用这些尺度因子来表明宇宙的动力学与Friedmann-Lemaintre-Robertson-Walker（FLRW）宇宙非常相似。特别是，我们使用的尺度因子，使更突出的相似性克利夫顿和费雷拉的弗里德曼LW模型和实际的弗里德曼方程FLRW时空方程。这样的宇宙的宇宙学红移，然后确定数字，使用修改克利夫顿和费雷拉的方法;红移被发现非常类似于他们的FLRW对应物，虽然有一定的差异归因于“块状”的基本物质的内容。最值得注意的是，LW的红移可以与FLRW的红移相差30%，即使它们随着FLRW的红移线性增加，并且它们表现出非零的积分萨克斯-沃尔夫效应，这在没有宇宙学常数的物质主导的FLRW宇宙中是不可能的。
2015-09-24 astro-ph.CO gr-qc
Les Houches on Dark Universe 2025: Elements of cosmology beyond FLRW
Laboratoire Univers et Particules de Montpellier (LUPM), CNRS & Université de Montpellier（蒙彼利埃宇宙与粒子实验室（LUPM），法国国家科学研究中心与蒙彼利埃大学）
本文讨论FLRW模型在解释宇宙膨胀动力学和光传播运动学方面的局限性，并介绍反作用和拟合问题的相关结果。
2026-06-08 astro-ph.CO gr-qc
Dynamics driven by the Trace Anomaly in FLRW Universes
通过半经典分析，我们证明了迹反常不影响宇宙学常数。我们计算的哈勃参数的演化在准德西特时空，哈勃参数随时间变化缓慢，并在FLRW时空。我们动态地证明了一个由具有常值状态方程、宇宙学常数和量子迹反常的物质组成的宇宙要么演化到经典的de Sitter吸引子，要么演化到量子迹反常驱动的吸引子。不存在影响宇宙学常数有效值的动力学效应。
2009-11-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Formation of Population III Stars in a flat FLRW Universe
与一般人的看法不同的是，基于爱因斯坦广义相对论的一阶宇宙学扰动理论解释了在平坦的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克宇宙中，在物质和辐射解耦后，无论是否存在冷暗物质，大质量原始恒星的形成。密度扰动的增长率取决于收缩过程中扰动的热损失，但与粒子质量无关。相对论性的金斯质量确实依赖于粒子的质量。如果冷暗物质粒子的质量等于质子的质量，那么相对论性的金斯质量就等于3500个太阳质量，而经典金斯质量则要大145倍。
2010-09-20 astro-ph.CO gr-qc
Solvable potentials in a FLRW+Scalar universe and Fits to type Ia supernovae data
本文在FLRW+标量宇宙模型中给出若干可解势，发现部分势能很好地拟合Ia型超新星数据，并由标量动能和势能解释暗物质与暗能量。
2023-04-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
An Infinite Number of Closed FLRW Universes for Any Value of the Spatial Curvature
Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）宇宙学模型是基于物质和能量分布的大尺度均匀性和各向同性假设。它们通常被视为具有简单连通的空间截面;它们在正曲率情况下具有有限体积，而在零曲率和负曲率情况下具有无限体积。我想提醒大家注意存在着无数的模型，它们都是基于这些相同的度量，但具有紧凑的、有限的体积、多连通的空间部分。一些观察的影响简要地提到。
2011-12-20 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
On the Problem of Vacuum Energy in FLRW Universes and Dark Energy
基于非零背景下量子场论的重整化，我们提出了一种新的计算膨胀FLRW时空中真空能量的方法。我们计算的重整化有效作用量的$2-$点函数，然后将形式主义感兴趣的宇宙学背景。作为一个例子，我们计算准德西特时空的领先修正真空能量给出的蝌蚪图，并表明它的行为作为$\sim H_0^2 Λ_{\rm pl}$其中$H_0$是哈勃常数和$Λ_{\rm pl}$是普朗克常量。这与宇宙中观测到的暗能量密度在同一数量级。
2013-10-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Observable Deviations from Homogeneity in an Inhomogeneous Universe
不均匀性如何影响我们对宇宙学观测的解释？长期以来，人们一直想知道非均匀宇宙的可观测性质在多大程度上不同于相应的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克（FLRW）模型，以及非均匀性如何影响这种对应关系。在这里，我们使用数值相对论来研究光束穿越非均匀宇宙的行为，并构建由此产生的哈勃图。出现的宇宙表现出平均FLRW行为，但不均匀的结构导致观测者天空中观测值的偏差。我们还研究了角直径距离和源的角范围之间的关系，发现随着源的红移而增长的偏差。这些偏离FLRW是重要的路径依赖效应，对在非均匀宇宙（如我们自己的宇宙）中使用真实观测值具有影响。
2016-08-19 astro-ph.CO gr-qc
A homogeneous and isotropic universe must have a time varying light speed
本文提出了一个令人信服的论据，物理光速在弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克（FLRW）宇宙的变化与宇宙时间坐标“t”的FLRW。当FLRW的径向随动微分坐标被解释为物理的时，它必须是可变的，因此可以通过洛伦兹变换局部地变换为静止物理坐标的微分。因为FLRW微分径向距离具有时变系数a（t），所以为了获得短径向距离的静止坐标而对变换的微分进行积分需要光速c（t）与da/dt的平方根成比例。由于我们假设空间是均匀的，因此导出的c（t）是FLRW宇宙中所有点的物理光速。这影响了对所有对光速敏感的遥远现象的天文观测的解释。从FLRW的世界变换，有一个闵可夫斯基度量接近原点的物理半径的可见宇宙的所有点。为了得到c（t）的数值，广义相对论（GR）场方程通过使用可变的引力常量和静止质量来保持引力和粒子静止能量不变而得到扩展。这也使场方程的GR张量之间的比例常数保持恒定，并保持FLRW GR场方程中使用的理想流体的剩余应力-能量张量。同样地，狭义相对论和广义相对论都被扩展到包含可变光速。
2011-10-04 astro-ph.CO gr-qc physics.gen-ph
On Shear-Free perturbations of FLRW Universes
爱因斯坦场方程的一个令人惊讶的精确结果是，如果无压物质以无剪切的方式运动，那么它必须是无膨胀或无旋转的。有人认为这个结果对任何正压理想流体也是正确的，但证据仍然难以捉摸。我们考虑的情况下，正压理想流体解线性化的罗伯逊-沃克几何，并证明，结果仍然是正确的，除了一个特定的高度非线性状态方程的情况下。我们认为，这个状态方程是非物理的，因此，结果是真实的线性化的情况下，所有物理现实的正压理想流体。这个结果在牛顿宇宙学中是不正确的，它表明了被认为是导致标准局部牛顿理论的线性化解并不总是给出牛顿解的通常行为。
2011-07-27 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational corrections to light propagation in a perturbed FLRW-universe and corresponding weak lensing spectra
当从宇宙学模型计算大尺度结构的引力透镜效应时，有几个假设：$(i)$假设光子遵循未扰动的背景测地线，这通常被称为玻恩近似; $(ii)$透镜运动缓慢; $(iii)$源红移分布相对于背景量进行评估; $(iv)$透镜效应在引力势中是线性的。尽管这些近似值很小，但它们可以相加，特别是因为它们包括局部效应，如萨克斯-沃尔夫效应和特殊运动，但也包括非局部效应，如玻恩近似和积分萨克斯-沃尔夫效应。在这项工作中，我们将解决所有提到的点和微扰计算的影响层析宇宙剪切功率谱的每一个单独的效果，以及所有的互相关。我们的研究结果表明，每个效果是至少4至5个数量级低于领先的顺序透镜信号。最后，我们总结了所有的影响，以估计整体影响参数估计的未来宇宙学弱透镜调查，如欧几里德在$w$ CDM宇宙学参数化$Ω_\mathrm{m}$，$σ_8$，$n_\mathrm{s}$，$h$，$w_0$和$w_\mathrm{a}$，使用5个层析箱。我们始终发现$10^{-5}$的参数偏差，因此，这是完全可以忽略不计的所有实际目的，确认其他影响，如内在的路线和放大率偏差将是主要的系统源在未来的调查。
2018-01-10 astro-ph.CO
Analytic derivation of GW spectrum from bubble collisions in FLRW Universe
Tohoku University（东北大学）
本文推导了在FLRW宇宙中气泡碰撞产生的引力波谱的解析公式，并分析了不同极限下的简化表达式及闵可夫斯基近似的适用范围。
2025-12-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Energy conditions and entropy density of the universe
在标准的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）宇宙学模型中，能量条件提供了与模型无关的距离模行为的界限。然而，这种方法不能提供能量条件与观测值之间违背的详细信息。在本文中，我们提出了一个扩展的分析的能量条件的基础上的熵密度的宇宙。一方面，我们发现这些条件意味着熵密度s依赖于哈勃参数H（z）。另一方面，我们比较了由能量动量张量的守恒定律得到的理论熵密度与由观测哈勃参数得到的能量条件得到的理论熵密度。当我们考虑FLRW宇宙时，根据理论预测，OHD，热力学和几个独立的宇宙学探测表明，主导能量条件比其他能量条件更适合。
2021-01-19 astro-ph.CO
Bumblebee cosmology: The FLRW solution and the CMB temperature anisotropy
Tsinghua University（清华大学）；Beijing Institute of Mathematical Sciences and Applications（北京国际数学研究中心）；Universitat Politècnica de València（瓦伦西亚理工大学）；Max-Planck-Institute for Extraterrestrial Physics（马克斯·普朗克地外物理研究所）；Peking University（北京大学）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）
该研究通过矢量场替代暗能量，发现FLRW解可模拟标准模型，但CMB温度功率谱存在差异。
2026-01-19 astro-ph.CO gr-qc
Holographic Entanglement Entropy in the FLRW Universe
在三维FLRW宇宙中，研究人员通过Ryu-Takayanagi处方计算全息纠缠熵，发现仅静态补丁类场景满足强次可加性且边界需在表观视界内，w<-1流体宇宙则需在事件视界内，为对偶量子场论提供必要条件。
2025-08-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
An FLRW Cosmology with a Chameleon Field
本文导出了物质拉格朗日项是标量场和物质场的通函数的变色龙场的场方程。然后在Friedmann-Lemaittre-Robertson-Walker~（FLRW）框架下对方程进行了表示，并详细讨论了相应的相图和幂律解。它表明，为什么变色龙和物质场之间的非最小耦合导致能量转移的领域，从而影响宇宙的膨胀率。传递方向由热力学第二定律决定。该解表明，宇宙的加速膨胀可以被描述为能量从变色龙场流向物质场的结果。
2016-03-15 astro-ph.CO gr-qc
How well is our universe described by an FLRW model?
非常好!在$Λ$ CDM模型中，我们宇宙的时空度规$g_{ab}$被FLRW度规$g_{ab}^{(0)}$近似为$10^4$的1分之一，或者在大尺度和小尺度上都更好，除了在非常强的场物体（如黑洞）附近。然而，$g_{ab}$的导数与$g_{ab}^{(0)}$的导数并不接近，因此测地线的行为可能存在显著差异，曲率也可能存在巨大差异。因此，实际宇宙中的可观测量可能与FLRW模型中相应的可观测量有很大的不同。然而，正如我们将在这里回顾的那样，我们已经证明了一般的结果表明-在我们处理反反应的方法的框架内-在小尺度上发生的大物质不均匀性不能在大尺度上产生显著的影响，所以$g_{ab}^{(0)}$满足爱因斯坦方程，以物质的平均应力-能量张量作为其来源。我们讨论的缺陷，在一些其他的方法，表明可能会发生大的反作用。正如我们在这里也将回顾的那样，通过一个合适的"字典"，牛顿宇宙学在所有尺度上都提供了爱因斯坦方程（有尘埃和宇宙学常数）的宇宙学解的极好近似。因此，我们的结果提供了强有力的理由的数学一致性和有效性的$Λ$ CDM模型的背景下，广义相对论宇宙学。
2014-10-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Does Hubble Tension Signal a Breakdown in FLRW Cosmology?
早期和晚期宇宙探测之间的紧张关系哈勃常数激发了各种新的FLRW宇宙学。在这里，我们重新分析哈勃张力与宇宙约束的最近年龄。这使我们能够将注意力限制在物质和暗能量领域，而不需要假设一个特定的模型。假设哈勃参数$H(z)$的解析性，以及对平坦$Λ$ CDM的一般低红移修改，我们发现低红移数据（$z \lesssim 2.5$）和动机良好的先验只允许接近宇宙学常数$Λ$的暗能量扇区。这个限制排除了FLRW中的后期宇宙修改。我们表明，早期宇宙物理，改变声音视界可以产生一个上限为$H_0 \sim 71 \pm 1$公里/秒/兆秒差距。由于各种地方测定可能会收敛到$H_0 \sim 73$ km/s/Mpc，FLRW框架的分解是一个合理的解决方案。我们概述了未来的数据，特别是强透镜类星体的数据，也可以提供进一步确认这样的决议。
2021-08-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining the topology of the Universe using the polarised CMB maps
我们研究了通过匹配圆统计量应用于极化宇宙微波背景（CMB）各向异性图来约束宇宙拓扑结构的可能性。与迄今为止简单分析温度数据相比，在拓扑研究中使用CMB偏振图的优势得到了清楚的证明。我们测试我们的算法，以搜索对匹配的圆模拟CMB地图的3-环面拓扑的宇宙。它被发现，普朗克和下一代CMB实验数据的噪声水平不再是令人望而却步，应该足够低，使这些研究的偏振图的使用。对于这样的实验，可以检测到的背靠背匹配圆的最小半径被确定。我们还表明，再电离后产生的极化不会对匹配圆的可探测性产生影响。
2018-02-08 astro-ph.CO
Observables in a lattice Universe
我们探讨了最近发现的解决方案，爱因斯坦场方程描述的晶格宇宙中的观测值。该解决方案对均匀分布的质量相等的对象的规则晶格进行建模。这种不均匀的解决方案是微扰，并在一个小参数的二阶，它扩大的速度完全等于一个预期的灰尘为主的弗里德曼-Lemaintre-Robertson-Walker（FLRW）模型与等效的，平滑的，能量密度。因此，两种宇宙学的运动学在所研究的微扰阶数上是相同的。看的行为的红移和角距离，我们发现一个条件下的紧凑性的对象在每个单元格的中心，在此条件下的FLRW观测值的修正仍然很小，即在几个平行分量的顺序。然而，我们表明，如果违反这一条件，即如果对象是太紧凑，我们的微扰计划打破至于计算的可观的关注，即使运动学的晶格保持相同的FLRW对应部分（在微扰的顺序考虑）。这可能是实际拟合问题的指示，即从光锥可观测量获得的FLRW模型不对应于通过平滑物质的空间分布获得的FLRW模型的情况。要回答这个问题，必须对观测量进行完全非微扰的处理。
2012-12-07 astro-ph.CO gr-qc
Regge calculus models of the closed vacuum $Λ$-FLRW universe
将FLRW时空的Collins-Williams Regge演算模型和Brewin的细分模型应用于封闭真空$Λ$ -FLRW宇宙。在每种情况下，我们嵌入的Regge柯西曲面到3-球面$\mathbf{E}^4$，并考虑柯西曲面半径，可以从嵌入的可能措施。Regge方程是从全局变化和局部变化中获得的，全局变化是指整组相同的边缘同时变化，局部变化是指每个边缘单独变化。我们探讨了两组解决方案之间的关系，在何种条件下，Regge Hamilton约束将是第一个积分的演化方程，初始值方程为每个模型在其时刻的时间对称性，以及各种模型的性能。据透露，当地的变化一般不会导致一个可行的Regge模型。它还表明，各种模型满足各自的初始值方程。最后，它表明，该模型再现的连续模型的行为，而最初，性能提高，因为我们增加了用于构建的Regge柯西表面的四面体的数量。最终，所有模型都逐渐跟不上连续体FLRW模型的膨胀，四面体数量较少的模型下降得更快。我们认为这种失败是由于Regge Cauchy曲面的有限分辨率试图近似一个不断扩展的连续体Cauchy曲面;每个Regge曲面都有固定数量的四面体，随着被近似的曲面变大，分辨率会降低。最后，我们注意到，所有的Regge模型都在骨架的类时间支柱变为空的时候突然结束，尽管这个终点似乎随着四面体数量的增加而延迟。
2015-12-08 astro-ph.CO gr-qc
New test of the FLRW metric using the distance sum rule
我们提出了一个新的测试的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）度规的有效性，基于比较从红移0到$z_1$和从$z_1$到$z_2$的距离从$0$到$z_2$。如果宇宙是用FLRW度量描述的，那么这种比较就提供了一个独立于模型的空间曲率测量。该测试依赖于几何光学，它独立于宇宙的物质含量和爱因斯坦方程在宇宙尺度上的适用性。我们应用测试的意见，使用联盟2.1汇编超新星距离和斯隆透镜ACS调查星系强透镜的数据。FLRW度量与数据是一致的，空间曲率参数被限制为$-1.22<Ω_{K0}<0.63$，或$-0.08<Ω_{K0}<0.97$与先前的宇宙微波背景和当地的哈勃常数，虽然透镜的建模是一个重要的系统不确定性的来源。
2015-09-09 astro-ph.CO gr-qc
Fixed points and FLRW cosmologies: Flat case
利用相空间方法研究了平坦FLRW模型中不动点的可能结果。这些结果之一是，具有有限声速或可微分压力的流体在无限时间内到达固定点，并且不具有在hep-th/0501025中描述的类型I、II和III的有限时间奇点。这样的流体不可能在有限的时间内穿过幻影分水岭。我们表明，一个发散的$dp/dH$，或声速是必要的，但不是充分条件幻影交叉。我们使用压力的性质，如渐近行为和不动点，定性地描述在平坦FLRW模型的解决方案的整个行为。讨论了具有体粘$η\sim ρ^r$的FLRW模型，特别是$r=1$和$r=1/4$情形的解，这些解可以用Lambert-W函数表示.最后的解决方案的行为作为一个非奇异的幻影流体或统一的暗流体。使用因果关系和稳定性约束，我们表明，宇宙必须结束作为德西特空间。放松稳定性约束会导致德西特宇宙，空宇宙，或者达到最大尺寸的周转解决方案，然后重新失效。
2013-03-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Canonical D = 1 supergravity framework for FLRW cosmology
我们构造了一个扩展的标准平坦FLRW宇宙学的物质，具有局部D = 1，N = 1的固有时间超对称性。由此产生的量子宇宙的微型超空间模型的基本方程是弗里德曼和惠勒-德维特方程的狄拉克类似物。基于超对称O（3）和O（2，1）σ模型，我们给出了该方程在特定物质构型下的解。结果表明，在紧致模型中，由于标量场的零点能量，宇宙的体积增长率是量子化的且不为零。在非紧模型中，增长率的谱是连续的，但受一个不确定的关系，涉及的规模和增长因子。
2015-03-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Constraints on cosmic birefringence using $E$-mode polarisation
双折射宇宙可以通过宇宙微波背景光子的偏振面的旋转来显示自己。这通常使用偏振$B$模式进行研究，该模式随着偏振计的取向的误校准而退化。在这里，我们指出了一个独立的方法提取的双折射角只使用温度和$E$模式信号。我们预测，一个理想的宇宙方差有限的实验，我们可以约束$0.3^\circ$的双折射角与$3\,σ$统计意义，这是接近目前的约束使用$B$模式。我们探讨了这种方法是如何受到由偏振效率引入的系统误差的影响。将来，这可以提供检查任何要求保护的$B$模式衍生的双折射特征的附加方式。
2022-03-21 astro-ph.CO
Evolution of primordial black holes in an adiabatic FLRW universe with gravitational particle creation
本研究针对存在引力粒子创生形式体黏滞耗散的绝热FLRW宇宙，推导原初黑洞辐射时期吸积质量演化解析解与吸积效率上限，数值模拟不同吸积效率下100克初始质量原初黑洞的全演化周期，证实其蒸发质量或贡献晚期宇宙暗能量。
2025-01-18 astro-ph.CO gr-qc
Constraints on the topology of the Universe derived from the 7-year WMAP CMB data and prospects of constraining the topology using CMB polarisation maps
我们施加约束的宇宙拓扑结构确定从搜索匹配的圆圈在宇宙微波背景（CMB）的温度各向异性模式的7年WMAP数据。我们特别注意该方法对天空图的残留前景污染的敏感性。在更高分辨率的WMAP W波段图中搜索匹配的背靠背圆对，可以对拓扑结构施加更严格的约束。我们的研究结果排除了具有拓扑结构的宇宙，这些拓扑结构预测了半径大于约10度的成对圆。这使得一个平坦宇宙的基本域的大小下限约为27.9 Gpc。我们还研究了约束宇宙的拓扑结构的可能性，通过匹配的圆统计适用于极化CMB各向异性地图。与迄今为止简单分析温度数据相比，在拓扑研究中使用CMB偏振图的优势得到了清楚的证明。它被发现，普朗克和下一代CMB实验数据的噪声水平不再是令人望而却步，应该足够低，使这些研究的偏振图的使用。
2013-03-16 astro-ph.CO gr-qc
Mechanical cosmology: simulating scalar fluctuations in expanding Universes using synthetic mechanical lattices
本文提出将FLRW宇宙膨胀模型映射到反馈耦合机械振子晶格，通过实验模拟真空能量和物质主导的两种膨胀情景，验证了机械晶格作为宇宙学模拟平台的可行性。
2025-04-20 astro-ph.CO cond-mat.mes-hall gr-qc
Loop quantum cosmology of a radiation-dominated flat FLRW universe
研究了具有麦克斯韦场的平坦Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker时空的圈量子宇宙学。我们表明，许多定性性质的情况下导出的无质量标量场也适用于麦克斯韦场。特别地，大爆炸奇点被量子反弹所取代，并且对应于物质能量密度的算符被相同的临界能量密度所限制。我们还数值研究了波函数的演变，尖锐的峰值在低能量区，并推导出有效的方程，非常接近的全量子动力学的尖锐的峰值状态在任何时候，包括近反弹时代。在这个过程中，分析和数值方法最初用于研究的情况下，无质量的标量场的LQC的动力学大大改善，以处理的困难（一般出现的物质内容以外的无质量的标量场）有关的麦克斯韦场的存在。
2014-12-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational orbits in the expanding universe revisited
在膨胀宇宙中，修正的牛顿引力轨道方程表明，像星系和行星系统这样的局部引力束缚系统不受宇宙膨胀的影响。这个结果是在标准FLRW度量所描述的空间扩展的假设下得出的。本文应用另一种度规，导出了共形FLRW度规所描述的空间展开的修正牛顿方程。如Vavryčuk（Frontiers in Physics，2022）所示，这个度量是有利的，因为它正确地预测了宇宙的时间膨胀，并适合SNe Ia光度观测，而不需要引入暗能量。令人惊讶的是，基于共形FLRW度规的牛顿方程的行为完全不同于基于标准FLRW度规的牛顿方程。与通常认为局域系统抵抗空间膨胀的观点相反，共形度规的结果表明，所有局域系统都按照哈勃流膨胀。以旋涡星系的数值模拟为例，说明了局域系统随宇宙时间的演化。螺旋星系的大小与观测一致，并且典型的螺旋图案得到了很好的再现。该理论预测了平坦的旋转曲线，而没有假设星系周围有暗物质。该理论解决了对$Λ$ CDM模型的挑战，如暗卫星星系问题，重子Tully-Fisher关系或径向加速度关系。此外，太阳系中的谜题也得到了成功的解释，如先驱者异常、年轻太阳的微弱悖论、月球和泰坦的轨道异常或古代火星上存在河流。
2022-07-17 astro-ph.CO gr-qc
Perturbative treatment of the luminosity distance
本文导出了具有两个标量模激发的线性微扰FLRW度规的广义光度距离与红移的关系。我们使用两种等价的方法，分别基于Jacobi映射和van Vleck行列式。我们将所得公式应用于两个简单的模型-一个精确的FLRW宇宙和一个近似的FLRW宇宙由一个单一的标量模式正弦随时间变化的扰动。对于这两个模型，我们导出了d_L关于z的宇宙学展开式.我们评论我们的结果的解释和它们可能的应用更现实的宇宙模型。
2018-09-17 astro-ph.CO gr-qc
The perturbed FLRW metric on all scales: Newtonian limit and top-hat collapse
线性化扰动FLRW度规对晚期明亮宇宙的适用性一直存在争议。我们认为，在一个基本的方式牛顿极限的爱因斯坦方程与此anomaly的情况下，在后期宇宙学的结构形成，在小尺度和大尺度上，并认为线性化的爱因斯坦张量只产生一个小的错误下降到任意小，解耦的尺度（例如太阳系尺度）。在subhorizon补丁，度量尺度因子成为一个坐标选择相当于选择的空间曲率，而不是一个标志，FLRW度量不能微扰容纳非常不同的本地物理膨胀率的问题，我们区分这些概念，并表明它们合并在大尺度上的牛顿极限是全球有效的。此外，在亚视界尺度上，扰动的FLRW度量分析并不意味着各向同性的假设，并且FLRW背景之外的影响，包括那些可能由广义相对论（GR）的非线性引起的影响，可以被编码到非平凡的边界条件中。相应的宇宙学已经由Heckmann和Schücking在牛顿环境中发展出来，这些边界条件都不能解释宇宙的加速膨胀。我们的场方程的分析证实了解决方案的水平上的一个例子的教学价值，比较崩溃的顶帽过密（嵌入到宇宙学背景）处理在这样的微扰方式，以相应的精确解GR，在那里我们发现很好的协议，即使在制度的强密度对比。
2019-12-17 astro-ph.CO gr-qc
Interacting dark energy in curved FLRW spacetime from Weyl Integrable Spacetime
在这篇文章中，我们证明了对爱因斯坦-希尔伯特作用量的一个简单修改可以解释宇宙流体之间相互作用的可能性。这是在非平坦的弗里德曼-莱姆纳特雷-罗伯逊-沃克几何的宇宙背景下考虑外尔可积时空而实现的。我们表明，广泛已知的现象学相互作用的宇宙学场景可以自然地出现在这种情况下。然后，我们进行了动力学系统分析的基本宇宙学的情况下，探索了许多可能性提取的引力理论。
2022-06-14 astro-ph.CO gr-qc
More solutions for the Wheeler-DeWitt equation in a flat FLRW minisuperspace
本文在de Broglie-Bohm诠释下求解平直FLRW迷你超空间的Wheeler-DeWitt方程，发现量子力可平衡标量场势能滚动，得到闵可夫斯基时空解。
2024-03-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Szekeres Universes with Homogeneous Scalar Fields
本文考虑了Szekeres宇宙度规中由均匀标量场描述的“暴胀子”的存在性。将引力场方程化为两类解，分别描述了均匀Kantowski-Sachs时空和空间曲率为常数的非均匀FLRW（-like）时空.与原始的Szekeres时空只包含无压物质的主要区别进行了讨论。通过研究场方程的临界点，我们研究了这两类解的稳定性。我们发现，存在稳定的解决方案，描述加速空间平坦FLRW几何。
2018-09-24 astro-ph.CO gr-qc math-ph
FLRW cosmology in Weyl-Integrable Space-Time
本文研究了广义相对论的Weyl时空延拓，通过测地同余的聚焦和散焦来研究FLRW宇宙学。导出了外尔时空中膨胀、剪切和旋转的演化方程。特别地，我们考虑了爱因斯坦-帕拉蒂尼形式主义中引力的Starobinsky修正，$f(R)=R+βR^2-2Λ$，它被证明是以外尔矢量为梯度的外尔可积时空（WIST）。修正后的Raychaudhuri方程采用Hill型方程的形式，然后分析其用于研究焦散线的形成。在这个模型中，有可能有一个没有大爆炸奇点的循环宇宙，但不幸的是，周期性非常短。
2011-12-04 astro-ph.CO gr-qc
Dynamics of holographic dark energy with apparent-horizon cutoff and non-minimal derivative coupling gravity in non-flat FLRW universe
本文研究非平坦FLRW宇宙中非最小导数耦合引力与表观视界截断全息暗能量的动力学，通过稳定性分析发现一个对应de-Sitter膨胀的稳定不动点，并结合H(z)数据表明负NMDC耦合和大全息贡献可产生幻影状态方程。
2024-06-14 astro-ph.CO gr-qc
Local properties and global structure of McVittie spacetimes with non-flat FLRW backgrounds
McVittie时空将真空Schwarzschild（-（anti）de Sitter）时空嵌入到各向同性FLRW背景宇宙中。我们研究了具有空间非平坦FLRW背景的McVittie时空的整体结构。这就需要将这种时空的定义（以前只给出平坦和开放的情况）扩展到封闭的情况。我们重新审视了这个定义，并展示了它如何在开放和平坦的情况下产生一个独特的时空（给定FLRW背景，质量参数$M$和宇宙学常数$Λ$）。在封闭的情况下，宇宙时间的另一个自由函数出现了。我们推导出一些基本结果的度量，曲率和物质含量的McVittie时空，并推导出一个表示的线元素，使研究其整体性能成为可能。在封闭的情况下（与上述自由函数无关），时空（在每一时刻）被限制在一个由最小和最大面积半径界定的区域内，并且通过一个标量曲率奇点被限制在未来或过去。此允许区域仅在背景比例因子高于某个最小值时存在。在开放的情况下，径向零测地线起源于有限的仿射时间在过去的边界形成的联盟的大爆炸奇异性的FLRW背景和非奇异超曲面的变化的因果性质。此外，在不断膨胀的开放宇宙的情况下，我们表明，黑洞是无处不在的：进入的径向零测地线在有限的仿射时间延伸到一个超曲面，形成的边界的区域，光子可以逃脱到未来的零无限。我们重新审视黑洞的解释McVittie时空在空间平坦的情况下，并表明，这种解释也适用于消失的宇宙学常数的情况下，相反，我们以前的索赔。
2017-10-12 astro-ph.CO gr-qc
On Past Singularities in $k=0$ FLRW Cosmologies
FLRW宇宙学的基本奇点定理假设宇宙学模型中的物质含量服从强能量条件以及一个非正的宇宙学常数，这引起了一个无旋测地线奇点。在本文中，我们证明了一个重要的情况下，一个空间平坦的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker宇宙与正压物质只服从\emph{weak}能量条件与非负宇宙学常数也包含一个过去的奇异性。我们使用动力系统理论的拓扑方法来实现这一点。本文采用的方法是足够的一般，他们可以扩展到其他模型来研究过去的奇点的存在。
2016-09-09 astro-ph.CO gr-qc math-ph
The fitting problem in a lattice Universe
本文给出了爱因斯坦场方程的正则立方格子解，它在小参数下是二阶精确的。我们表明，该解决方案是运动学等效的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）的解决方案具有相同的平均能量密度。这使我们能够讨论的拟合问题，在该框架下：沿过去的光锥的观察者相当于那些在模拟FLRW模型通过空间平滑的物质分布？我们发现一个标准的紧的对象，必须满足，以使这个问题的答案是积极的，并给出了微扰参数。如果不满足这个标准，这个问题的答案必须沿着过去的光锥完全非微扰地解决，即使时空几何可以微扰地描述。
2012-10-08 astro-ph.CO gr-qc
Evolution of scalar and vector cosmological perturbations through a bounce in metric $f(R)$ gravity in flat FLRW spacetime
本文在度规$f(R)$宇宙学的背景下，全面讨论了非奇异弹跳宇宙中标量和矢量宇宙学扰动。$f(R)$宇宙学中的标量度规扰动以前都是在Jordan框架下计算的，本文成功地利用Einstein框架计算了宇宙学反弹在Jordan框架下发生时的标量度规扰动.给出的爱因斯坦框架图修正和完善了以前标量微扰的计算，并增加了新的信息。在$f(R)$宇宙学中，首次详细计算了指数引力存在下的弹跳宇宙中流体速度势和纯矢量流体速度项的行为。结果表明，矢量扰动可以保持有界和几乎恒定的非奇异反弹期间，在$f(R)$重力不同于广义相对论模型，我们预计的矢量扰动增长在收缩阶段和衰减在扩展阶段。本文表明，除了非对称非奇异反弹外，Einstein框架在大多数情况下都可以用于计算反弹宇宙中的标量和矢量度规微扰。
2019-11-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Jordan and Einstein frames Hamiltonian analysis for FLRW Brans-Dicke theory
本文在FLRW迷你超空间模型中研究Brans-Dicke理论不同框架的哈密顿等价性，发现Einstein框架经Weyl变换无法回到Jordan框架，而反引力框架的逆变换可以。
2022-02-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Holographic thermodynamic relation for dissipative and non-dissipative universes in a flat FLRW cosmology
本研究在平坦FLRW宇宙中，利用贝肯斯坦-霍金熵和Kodama-Hayward温度，推导了耗散与非耗散宇宙的修正全息热力学关系，并探讨了其与标准第一定律的等价性及热力学量演化。
2024-11-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational waves from bubble collisions in FLRW spacetime
随机引力波背景（SGWB）是探索极早期宇宙的一种很有前途的工具，粒子物理学的标准模型和宇宙学有着密切的联系。一阶宇宙学相变过程中气泡碰撞产生的引力波作为SGWB的一个可能的组成部分，值得深入研究。在2017年，Ryusuke Jinno和Masahiro Takimoto提出了一种优雅的分析方法，用于从闵可夫斯基时空中的气泡碰撞中导出GW能谱的解析表达式，从而首次避免了大规模数值模拟[26]。然而，他们忽略了宇宙的膨胀，并认为相变的持续时间是无限的，这可能会偏离他们的估计从真实值。基于这两个原因，我们采用他们的方法，将时空背景转换为FLRW时空，并考虑有限的相变时间，给出了GW谱的一个新的表达式。通过将$σ$表示为相变速度与宇宙膨胀速度的比值，我们发现当$σ$在$\mathcal{O}(10)$附近时，估计的GW能谱的最大值比他们以前的工作给出的结果下降了大约1个数量级。即使当$σ=100$时，GW能量谱的最大值也仅是它们先前估计的$65\%$。这种显著的下降可能会带来新的挑战，从气泡碰撞GW的可检测性。幸运的是，通过比较新的光谱与GW探测器的PLI（\textit{power-law integrated}）灵敏度曲线，我们发现，在可预见的未来，DECIGO，BBO，LISA和TianQin对气泡碰撞产生的GW的探测前景仍然很有希望。
2022-02-09 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Exact Geodesic Distances in FLRW Spacetimes
测地线在宇宙学和天体物理学中有着广泛的应用。然而，在任意时空中有效地计算精确的测地线距离并不是一项简单的任务。我们证明了在空间平坦的（3+1）维Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）时空中，可以积分二阶测地线微分方程，并导出了在给定初值或边值约束条件下求类时距离和类空距离的一般方法.在具有暗能量或物质（无论是尘埃、辐射还是刚性流体）的平坦时空中，我们找到了测地线距离的精确闭合解。在暗能量和物质混合的时空中，包括用来模拟我们的物理宇宙的时空，不存在封闭形式的解决方案，但我们提供了一个快速的数值方法来计算测地线。一个一般的方法也被描述为确定的FLRW流形的测地连通性，只提供其比例因子。
2017-11-27 astro-ph.CO gr-qc math-ph
Black Hole in the Expanding Universe with Arbitrary Power-Law Expansion
我们提出了一个时间依赖和空间非均匀的解决方案，插值极端Reissner-Nordström（RN）黑洞和Friedmann-Lematre-Robertson-Walker（FLRW）宇宙与任意幂律展开。它是$D$维Einstein-“Maxwell”-声子系统的精确解，其中两个阿贝尔规范场以不同的耦合常数耦合到声子，声子场具有Liouville型指数势.证明了系统满足弱能量条件。该解涉及$(D-1)$维Ricci平坦基空间上的两个调和函数。当调和函数在欧氏空间上有一个单点源时，我们发现时空描述了FLRW宇宙中的一个球对称带电黑洞，它由三个参数表征：自旋势的陡度参数$n_T$、U $(1)$电荷$Q$和“非极值性”$τ$ .与极值RN解相反，时空允许非简并的Killing视界，除非这些参数被微调。详细讨论了整体时空结构。
2010-06-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Do supernovae indicate an accelerating universe?
在20世纪90年代后期，在FLRW宇宙学的框架内分析了93颗Ia型超新星的观测结果，假设它们是“标准（可）蜡烛”。由此推断，哈勃的膨胀速率正在加速，就好像是由一个正的宇宙学常数$Λ$驱动的。这仍然是唯一的直接证据，为“暗能量”，是占主导地位的组成部分，标准$Λ$ CDM宇宙学模型。其他数据，如BAO，CMB各向异性，恒星年龄，结构增长率等都与这个模型“一致”，但不提供独立的证据加速膨胀。对740个超新星Ia的更大样本的分析表明，这些并不是标准的蜡烛，并强调了在FLRW框架中分析数据所应用的“修正”。后者在CMB各向同性的参考系中成立，而观测是在CMB具有大的偶极各向异性的日心坐标系中进行的。这被认为是运动学的起源，即由于我们的非哈勃运动由物质分布的局部不均匀性驱动。$Λ$ CDM模型预测，随着平均尺度的提高和宇宙变得明显均匀，这种特殊的速度应该如何下降。然而，对当地“整体流量”的观测结果与这一预期不一致，没有看到与CMB框架的收敛。此外，运动学解释意味着在天空中的高红移类星体分布，这是拒绝在4.9 $σ$的观测相应的偶极子。哈勃膨胀率的加速也是各向异性的，在3.9 $σ$，并与整体流对齐。因此，暗能量可能是分析数据的假象，假设我们是FLRW宇宙中理想化的观察者，而实际上，真实的宇宙是不均匀和各向异性的，距离大到足以影响宇宙学分析。
2021-06-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spatial averaging and apparent acceleration in inhomogeneous spaces
作为解释宇宙加速的暗能量的替代，有人提出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。为了检验这种可能性，有必要求解零测地线。本文首先详细推导了LTB模型中径向零测地线随红移变化的一组完全解析的微分方程。作为一个应用，我们使用这些方程表明，一个积极的平均加速度$a_D$在LTB模型通过空间平均可以与宇宙学观测不兼容。我们提供的例子，LTB模型与积极的$a_D$未能重现所观察到的光度距离$D_L(z)$。由于视宇宙加速度$a^{FLRW}$是通过将观测到的光度距离拟合到FLRW模型中得到的，我们得出结论，在一般情况下，LTB模型中正的$a_D$并不意味着正的$a^{FLRW}$。
2011-11-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Anisotropic spacetimes in $f(T,B)$ theory III: LRS Bianchi III Universe
研究了各向异性Bianchi III背景几何中$f(T, B)$ -理论的渐近动力学.我们表明，吸引子总是存在的场方程，这取决于一个自由参数所提供的特定的$f(T, B)$功能形式。吸引子是加速的空间平坦FLRW或非加速的LRS Bianchi III几何。因此，$f(T, B)$理论提供了一个空间平坦和各向同性加速宇宙。
2022-07-18 astro-ph.CO gr-qc math-ph
