Degenerate higher derivative theories beyond Horndeski: evading the Ostrogradski instability
具有高阶时间导数的理论通常会遭受幽灵般的不稳定性，称为奥斯特罗格拉茨基不稳定性。这种命运可以通过考虑“退化”拉格朗日函数来避免，其动力学矩阵不能被反转，从而导致正则变量之间的约束和物理自由度的减少。在这项工作中，我们在一个系统的方式来获得的退化条件的标量张量理论，二次依赖于二阶导数的标量场。因此，我们得到了这类标量-张量理论中所有退化理论的分类。四次Horndeski拉格朗日量及其在Horndeski之外的扩展属于这些退化情况。我们还确定了新的家庭的标量张量理论与有趣的属性，他们是退化的，尽管非退化的纯标量部分的拉格朗日。
2016-03-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational-wave emission in shift-symmetric Horndeski theories
超越广义相对论的引力理论通常预测致密星双星的偶极引力辐射。这种发射来源于依赖于恒星致密性的“敏感性”参数。我们介绍了一个一般的形式主义来计算这些参数，并表明，在移位对称Horndeski理论恒星的敏感性和偶极辐射消失，只要二进制的动力学是微扰（即后牛顿形式主义是适用的）和宇宙膨胀效应可以忽略不计。这允许再现观测到的双星脉冲星轨道衰变。
2015-11-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
On post-inflation validity of perturbation theory in Horndeski scalar-tensor models
通过使用牛顿规范，我们重新确认，在最小的情况下，重新标度的Mukhanov-Sasaki变量是保守的，导致牛顿势的约束方程。然而，与最小情况相反，在Horndeski理论中，超视界牛顿势在暴胀退出后可能会增长到非常大的值。如果发生这种情况，在振荡期间，通货膨胀的可预测性就会丧失。当这种情况不发生时，如果所选择的理论在低能量下是最小的，那么暴胀过程中产生的扰动可以与CMB标准相关。作为一个具体的例子，我们分析和数值讨论了新的希格斯暴胀的情况。在那里，膨胀子是希格斯玻色子，它与引力非最小动力学耦合。在后暴胀振荡的高能部分，系统是各向异性的，牛顿势被大大放大。然而，由于今天的曲率扰动幅度很小，系统保持在线性状态，因此暴胀的预测不会丢失。在低能量下，当系统松弛到最小值时，各向异性消失，牛顿势收敛到一个常数。我们表明，牛顿势收敛到的常数值与暴胀过程中曲率扰动的冻结部分有关，就像在极小值情况下一样。
2016-07-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Degenerate higher order scalar-tensor theories beyond Horndeski and disformal transformations
我们考虑所有退化标量张量理论，二次依赖于二阶导数的标量场，我们已经确定在以前的工作。这些理论，其退化一般确保没有Ostrogradski不稳定性，包括四次Horndenski拉格朗日以及其四次扩展超越Horndeski，但也有其他家庭的拉格朗日。我们研究了所有这些理论如何在一般的共形-非形式变换下变换，并发现它们可以分为三个主要的类，这些类在这些变换下是稳定的。这导致了一个完整的分类模共形-非形式变换。最后，我们指出这些高阶理论包括拟引力和一些特殊的测时理论。它们还包含一些理论，这些理论与我们所知的已经研究过的理论，甚至与领域的重新定义都不相符。
2016-02-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Equivalence between Horndeski and beyond Horndeski theories and imperfect fluids
在本文中，我们表明，Horndeski和超越Horndeski理论和广义相对论与有效的不完美流体之间的等价性可以正式建立。形式上的等价性讨论了几个特定的情况下的利益。在宇宙学框架下，证明了Horndeski理论的有效应力-能量张量形式上等价于具有各向异性应力和零热流矢量的非理想流体的有效应力-能量张量，而超越Horndeski理论的有效应力-能量张量形式上等价于理想流体的有效应力-能量张量.
2019-11-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Instabilities in Horndeski Yang-Mills inflation
一个非阿贝尔$SU(2)$规范场与引力的非最小Horndeski耦合产生了一个de Sitter解，然后优雅地退出到辐射主导的时代。在Horndeski Yang-Mills（HYM）理论中，我们导出了均匀各向同性准de Sitter背景下张量扰动的二阶作用量.我们发现，Horndeski的非最小耦合的规范场的存在下，不可避免地引入鬼不稳定性的张量部门在通货膨胀。此外，我们还发现暴胀期间哈勃半径深处的张量扰动存在拉普拉斯不稳定性。因此，我们的结论是，HYM理论不提供一个一致的暴胀框架，由于鬼和拉普拉斯不稳定性的存在。
2017-02-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Space-time slicing in Horndeski theories and its implications for non-singular bouncing solutions
在本文中，我们展示了如何正确的选择规范是至关重要的，在分析的稳定性的非奇异宇宙反弹解决方案的基础上Horndeski理论。我们表明，这是可能的，以构建非奇异的宇宙学反弹的解决方案与经典稳定的行为的所有模式的波长以上的普朗克尺度：（a）的解决方案涉及一个阶段的零能量条件的违反，在此期间，引力是由爱因斯坦的广义相对论的修改;和（b）解决方案减少到爱因斯坦引力之前和之后的零能量条件违反阶段。类似的考虑也适用于伽利略起源的假设。
2018-01-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Horndeski theory and beyond: a review
本文综述了Horndeski理论及其推广的最新进展，它为我们提供了一个系统的引力标量-张量理论的理解，也为我们探索广义相对论之外的天体物理学和宇宙学提供了一个强有力的工具。本文综述了广义Galileons、Horndeski理论的重新发现、Horndeski理论中的宇宙学扰动、违反零能条件的宇宙学、简并高阶标量张量理论及其在GW 170817之后的地位、Horndeski理论中的Vainshtein机制以及多毛黑洞解。
2019-07-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological parameter constraints for Horndeski scalar-tensor gravity
我们提出了新的宇宙学参数约束一般Horndeski标量张量理论，使用CMB，红移空间畸变，物质功率谱和BAO测量从普朗克，SDSS/BOSS和6dF调查。我们专注于宇宙引力波传播的光速，$c_{\rm GW} = c$的理论，实现和讨论了几个以前未考虑的方面，在这种理论的约束推导，定性地影响所产生的约束。为了确保我们的结论是稳健的，我们比较了Horndeski标量张量理论中自由函数的三种不同参数化的结果，确定了约束的几个参数化独立特征。我们还考虑模型，其中$c_{\rm GW} \neq c$在宇宙学设置（仍然允许后GW 170817的频率依赖性$c_{\rm GW}$），并显示这如何影响宇宙学参数的约束。
2018-11-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmology with a successful Vainshtein screening in theories beyond Horndeski
我们提出了一个暗能量模型，其中标量场$ϕ$具有非线性自相互作用，并存在与Ricci标量的声子耦合。这属于Horndeski之外的一个理论子类，它将协变的伽利略理论和Brans-Dicke理论作为具体的案例。我们推导出从辐射时代到今天标量声速平方$c_{\rm s}^2$为正的条件。由于$c_{\rm s}^2$仍然小于1的数量级，偏离Horndeski理论不会引起规范不变引力势的剧烈振荡。在这种情况下，在低红移的物质扰动的演变是类似的耦合暗能量的情况下，与增强的引力相互作用。在具有物质源的球对称背景下，场自相互作用的存在抑制了第五种力在Vainshtein半径内的传播。我们估计一个允许的参数空间中，该模型可以兼容太阳系的约束，同时满足条件的背景和扰动的宇宙学可行性。
2016-01-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Healthy theories beyond Horndeski
我们引入一类新的标量张量理论，扩展Horndeski，或“广义伽利略”，模型。尽管拥有高阶导数的运动方程，我们表明，真正的传播自由度服从行为良好的二阶方程，因此不受Ostrogradski不稳定性，与标准的知识。值得注意的是，原伽利略拉格朗日方程的协变版本--通过用协变导数直接替换导数得到--属于这类理论。霍恩代斯基理论的这些扩展展示了一种不寻常的有趣现象：标量自由度影响物质的声速，即使后者与引力的耦合最小。
2015-05-19 astro-ph.CO hep-th
Matter bispectrum beyond Horndeski
Horndeski标量张量理论及其最近的扩展允许标量自由度的非线性导数相互作用。我们研究了大尺度结构的物质双谱，作为这些修正引力理论的一个探针，特别关注所谓的“超越Horndeski”理论中新出现的术语的影响。我们导出了物质密度微扰的二阶解，发现Horndeski以外的相互作用导致了二阶核中一个新的含时系数，它与广义相对论和Horndeski理论的标准值有很大的不同.这可以使折叠三角形构型（$k_1+k_2=k_3$）的物质双谱变形，而这在Horndeski理论中是不可能的。
2018-05-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Reconstructing Horndeski models from the effective field theory of dark energy
研究暗能量和修正引力对宇宙学尺度的影响导致了大量的物理模型的发展。宇宙加速的有效场论（EFT）允许有效地探索这个大的模型空间，通常进行唯象的基础上。然而，这种参数化的EFT系数的约束不能平凡地连接到基本的协变理论。在本文中，我们重建类的协变Horndeski标量张量理论，再现相同的背景动力学和线性扰动作为一个给定的EFT行动。人们可以使用这种重建来解释可行的协变Horndeski理论的参数化EFT系数的约束。我们证明了这种方法与一些著名的模型，并讨论了一系列未来的应用。
2017-07-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Slowly rotating black hole solutions in Horndeski gravity
本文研究了Horndeski引力理论中Hartle-Thorne慢旋近似下的一阶黑洞解。我们推导出的运动方程也包括标量线性依赖于时间的情况。在Hartle-Thorne形式中，所有的一阶转动修正都用一个单一的框架拖曳函数来描述。我们表明，帧拖动功能是完全相同的，在广义相对论中的所有已知的黑洞解在移位对称Horndeski理论，除了与高斯-邦纳不变量的线性耦合的理论。我们的结果扩展了以前的无毛定理的广泛类Horndeski引力理论。
2015-11-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Horndeski theories self-tuning to a de Sitter vacuum
我们认为Horndeski宇宙学模型能够屏蔽来自任何场论的真空能量，假设在这种屏蔽之后，空间应该处于德西特真空中，其宇宙学常数具有由引力理论本身指定的特定值。最一般的标量-张量宇宙模型没有高于二阶导数的场方程，有一个空间平坦的de Sitter临界点的任何种类的物质含量或真空能量，因此，提出。这些模型可以让我们理解宇宙当前的加速膨胀是向德西特吸引子动态演化的结果。
2015-03-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The effective field theory of dark energy diagnostic of linear Horndeski theories after GW170817 and GRB170817A
我们总结了暗能量构造的有效场论，以探索线性Horndeski理论的可观测预言。在\cite{Perenon:2016blf}的基础上，我们回顾了这些理论对大尺度结构唯象函数：有效牛顿常数、光偏转参数和物质微扰增长函数相关性的诊断。我们借此机会讨论了引力波的传播速度的边界的演变，并使用最严格的一个更新的诊断。
2019-03-18 astro-ph.CO gr-qc
Ghost and Laplacian Instabilities in the Teleparallel Horndeski Gravity
遥平行几何提供了一个平台，在这个平台上建立引力理论，其中扭转而不是曲率介导引力相互作用。Horndeski引力的远程平行模拟是远程平行几何的一种方法，在这种扭转框架中考虑标量张量理论。作为动力学中低阶的遥平行引力，这比度规Horndeski引力更一般。换句话说，远平行Horndeski引力模型的类别比标准度量模型的范围要广得多。在这项工作中，我们探讨这种广泛的模型来自鬼和拉普拉斯不稳定性的限制。其目的是通过基本的考虑来限制该理论的病理分支。可以得出结论，一个非常大的类的模型结果物理上可行的。
2023-03-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Relativistic Stars in Beyond Horndeski Theories
这项工作研究了超越Horndeski标量张量理论的相对论性恒星，该理论表现出物质内部的Vainshtein机制的突破，重点是基于四次超越Horndeski拉格朗日的模型。我们自洽地推导出静态球对称物体在渐近de Sitter时空中的标量场分布，并证明了解的Vainshtein破缺分支是物理分支，从而解决了非相对论框架下的几个模糊性。恒星外部的几何形状被证明是精确的Schwarzschild-de Sitter，因此PPN参数$β_{\rm PPN}=1$，证实了外部屏蔽在后牛顿水平上起作用。导出了Tolman-Oppenheimer-Schmidoff（TOV）方程，并在静态球对称星存在的条件下，得到了Vainshtein破缺参数$Υ_1>-4/9$的一个新的下界.重点关注无约束的情况，即$Υ_1<0$，我们数值求解多变和现实状态方程的TOV方程，并找到固定质量下半径较大的恒星。此外，最大质量可以急剧增加，质量超过$3M_\odot$的恒星可以在相对较小的Vainshtein破缺参数下被发现。我们重新审视白矮星，并表明后牛顿修正是重要的超越Horndeski理论，因此，从以前的分析来的界限应该重新审视。
2016-11-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Reconstructing Horndeski theories from phenomenological modified gravity and dark energy models on cosmological scales
最近，我们推导出一组映射关系，使家庭的Horndeski标量张量理论，再现背景动力学和线性扰动的一组给定的有效场论的暗能量系数的重建。在本文中，我们提出了一些应用这种重建。我们研究了文献中使用的修正引力和暗能量的不同唯象参数化背后的基础理论的形式，以及研究了表现出弱引力、线性屏蔽和最小自加速的理论。最后，我们提出了一个新的固有稳定的参数化基础的修改引力和暗能量模型。
2018-04-12 astro-ph.CO gr-qc
Linear stability of black holes in shift-symmetric Horndeski theories with a time-independent scalar field
在平移对称Horndeski理论中，研究了具有与时间无关的背景标量场的静态和球对称黑洞的线性微扰，其拉格朗日量的特征在于耦合函数只依赖于标量场的动力学项$X$ .我们澄清的情况下，鬼和拉普拉斯不稳定性沿径向和角度方向的奇，偶宇称扰动。对于由k-本质拉格朗日量和与Ricci标量耦合的非最小导数描述的反射对称理论，我们证明了具有非平凡标量头发的黑洞在视界附近一般是不稳定的。这包括非渐近平坦的黑洞已知存在的非最小导数耦合到里奇标量是一个线性函数的$X$。我们还研究了非反射对称理论中的几个黑洞解。对于具有Einstein-Hilbert项的立方伽利略子，存在一个非渐近平坦的多毛黑洞，没有鬼/拉普拉斯不稳定性。此外，对于线性耦合到高斯-邦纳项的标量场，渐近平坦的黑洞解相对于一个小的耦合微扰构造是免费的鬼/拉普拉斯不稳定性。
2022-05-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Reviving non-Minimal Horndeski-like Theories after GW170817: Kinetic Coupling Corrected Einstein-Gauss-Bonnet Inflation
最近两颗中子星合并的GW 170817事件发生后，许多弦修正的宇宙学理论都面临着不可行的危险。这是因为这些理论中的大多数最初都产生了大质量的引力子。在这些理论中，有一种在拉格朗日量中含有非最小动力学耦合修正项，属于Horndeski理论的一个子类。在这项工作中，我们将展示如何这些理论可能会恢复，我们展示了这些理论如何可以产生原始引力波的速度$c_T^2=1$在自然单位，从而符合GW 170817事件。正如我们所证明的，如果爱因斯坦-高斯-邦纳理论的引力作用量也包含$\sim ξ(ϕ) G^{μν}\partial_μϕ\partial_νϕ$形式的动力学耦合，则具有无质量的原初引力子或具有以自然单位表示的速度$c_T^2=1$的等价原初引力波的条件，导致高斯-邦纳项的依赖于标量场的耦合函数的某些条件，这也是动力学耦合的非最小耦合。我们广泛地研究了这样一个理论的现象学意义，专注于暴胀时代，只假设慢卷动力学的标量场。因此，我们简要地研究了标量场以常滚方式演化的情形。通过使用一些说明性的例子，我们证明了手头的理论框架的可行性可以很容易地实现。此外，包含$\sim ξ(ϕ)\Boxϕg^{μν}\partial_μϕ\partial_νϕ$和$\sim ξ(ϕ)\left(g^{μν}\partial_μϕ\partial_νϕ\right)^2$形式的项的理论也导致与我们将在本文中研究的…
2020-11-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Disformal invariance of cosmological perturbations in a generalized class of Horndeski theories
已知Horndeski理论可以在度量$g_{μν} \to Ω^2(ϕ)g_{μν}+Γ(ϕ,X) \nabla_μ ϕ\nabla_ν ϕ$的非形式变换下变换为Gleyzes-Langlois-Piazza-Vernizzi（GLPV）理论的子类，其中$Ω$是标量场$ϕ$的函数，$Γ$是依赖于$ϕ$和$X=g^{μν}\nabla_μ ϕ\nabla_ν ϕ$的另一个函数。我们证明了，在选择幺正规范的情况下，在平坦的各向同性宇宙学背景上的曲率和张量扰动在非形式变换下一般是不变的。利用包含Horndeski理论和GLPV理论的有效场论，我们得到了标量/张量扰动的二阶作用量，并给出了两个框架之间的物理量关系.在慢滚中，非正式变换下暴胀功率谱的不变性被明确地证明到次领先阶。特别地，我们证明了张量功率谱与广义相对论中的张量功率谱具有相同形式的爱因斯坦框架的存在性，并导出了GLPV理论中引力波谱发生红移的条件.
2015-04-27 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational wave energy momentum-tensor in reduced Horndeski theories
该研究将Isaacson公式推广至约化Horndeski理论，推导引力波能量动量张量，并发现其迹在光速传播时为零，且非共形不变，部分子类散度不为零。
2024-02-04 astro-ph.CO gr-qc
Breaking of Vainshtein screening in scalar-tensor theories beyond Horndeski
Horndeski引力理论被认为是最一般的标量-张量理论，它具有二阶场方程。最近，Gleyzes等人证明了Horndeski理论可以进一步推广，使得尽管场方程是三阶的，但传播自由度的数量保持不变。我们研究小尺度引力的广义Horndeski理论，特别是在新的衍生相互作用超越Horndeski的Vainshtein筛选机制的影响。在没有五次伽利略项及其推广的情况下，我们证明了新的相互作用并没有改变源外和源附近引力的定性行为：两个度规势重合，$Φ= Ψ\;(\sim r^{-1})$，而引力耦合是由宇宙学的引力耦合给出的，因此通常是依赖于时间的。然而，我们发现，由于Horndeski之外的相互作用，源内部的引力场表现出一种新的行为：引力吸引力不仅仅由封闭的质量决定，两个势不重合，表明屏蔽机制被打破。
2015-03-12 astro-ph.CO gr-qc
Ghost-free, gauge invariant SVT generalizations of Horndeski theory
本文研究5维Horndeski理论紧化得到的SVT理论，证明存在无鬼且规范不变的子类，其中张量与矢量模式速度相同，且矢量扇区保留额外自由度。
2025-10-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Testing Gravity Using Galaxy Clusters: New Constraints on Beyond Horndeski Theories
超越霍恩代斯基类的替代引力理论允许不需要宇宙学常数的自加速de-Sitter宇宙学。这使它们成为$Λ$ CDM的可行替代品，因此，用广义相对论测试它们的小尺度预测是至关重要的。这些理论一般预测牛顿力定律和光在扩展物体内部的引力透镜的偏差。因此，通过同时拟合星系团的X射线和透镜轮廓，可以得到新的约束条件。在这项工作中，我们将这种方法应用于堆叠配置文件的58高红移（$ 0.1<z<1.2$）集群使用X射线表面亮度配置文件从XMM集群调查和弱透镜配置文件CFHTLenS。通过执行多参数马尔可夫链蒙特卡罗分析，我们能够放置新的约束的参数，从牛顿定律$Υ_{1}=-0.11^{+0.93}_{-0.67}$和光弯曲$Υ_{2}=-0.22^{+1.22}_{-1.19}$的偏差。这两个约束都与广义相对论一致，其中$Υ_{1}=Υ_{2}=0$。我们在这里提出的第一个观测约束$Υ_{2}$，以及第一个河外测量这两个参数。
2016-11-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Stellar Pulsations in Beyond Horndeski Gravity Theories
超越Horndeski类的引力理论恢复了广义相对论在太阳系中的预言，同时承认了新的宇宙学，包括在没有宇宙学常数的情况下的晚期德西特解。牛顿定律的偏差是在天体内部预测的，这允许对理论进行可证伪的、确凿的检验。在这项工作中，我们研究的脉动的恒星通过推导和求解波动方程的线性绝热振荡，以找到修改周期的脉动。使用半解析和数值模型，我们进行了初步调查的恒星动物园，试图确定最佳的候选对象测试的理论。褐矮星和造父变星被发现是特别敏感的对象，我们讨论了使用两者来测试理论的可能性。
2017-02-22 astro-ph.CO astro-ph.SR gr-qc
Finding Horndeski theories with Einstein gravity limits
Horndeski作用量是最普遍的标量张量理论，在运动方程中最多只有二阶导数，因此避免了奥斯特罗格拉茨基不稳定性，使其在大尺度上修正引力时很有意义。为了通过引力的局部测试，这些修改主要依赖于非线性屏蔽机制，在高密度区域恢复爱因斯坦的广义相对论。我们推导出一组条件的四个自由函数的Horndeski行动，检查是否嵌入在行动中的一个特定的模型具有爱因斯坦引力极限或没有。为此，我们开发了一个新的和令人惊讶的简单的缩放方法，确定主导条款的运动方程，通过考虑正式限制的耦合，通过新的条款，在修改后的行动。这使我们能够找到制度，其中非线性项占主导地位，爱因斯坦的场方程恢复到领先的顺序。与标量场分布的有效近似一起，然后可以进一步评估这些限制是否可以归因于真正的屏蔽效应。为了说明，我们将分析应用于立方伽利略和变色龙模型以及Brans-Dicke理论。最后，我们强调，缩放方法也提供了一个自然的方法进行筛选制度后牛顿膨胀。
2016-06-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Field redefinitions in theories beyond Einstein gravity using the language of differential forms
我们研究了一般标量张量理论中场的重新定义的作用。特别是，我们首先集中在一类领域的重新定义线性的自旋2场，并涉及衍生物的自旋0模式，一般称为非形式变换。我们首先定义非形式变换在切空间中的作用。然后，我们利用微分形式语言的巨大经济手段来计算Horndeski理论在一般非形式变换下的完全变换。我们得到，Horndeski的行动映射到自己模一个减少的非Horndeski拉格朗日集。这些新的拉格朗日量被发现是不变量下的非正式的变换，只依赖于一阶导数的标量。此外，这些组合的拉格朗日精确地出现在我们的基础上表达的约束，最近提出的扩展标量张量（EST）理论。这些结果使我们能够分类的不同轨道的标量张量理论不变下特定的非正式的转换，即特殊的非正式，动力学非正式和非正式Horndeski轨道。此外，我们认为这一框架的概括。我们发现，有可能定义良好的扩展非正式的转换，没有被认为是在文献中。然而，他们一般不能连接Horndeski理论与科技英语理论。最后，我们研究了进一步的推广，其中包括不同自旋的额外的字段。这些场的重新定义可以用来连接不同的引力理论，如多标量张量理论，广义Proca理论和双引力。我们讨论如何形式主义的微分形式可能是有用的，在这些线路的未来发展。
2017-01-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Horndeski in the Swampland
我们调查弦沼泽地标准的替代引力理论的影响。尽管这一点还没有得到严格的证明，但有一些证据表明，具有正宇宙学常数的德西特精确解不能成功地嵌入弦论，而包含标量场$π$和可居住景观中的潜在$V$的低能有效场论应该满足沼泽地判据$|V'|/V\ge c\sim\mathcal{O}(1)$。作为暴胀和暗能量的修正引力理论的典范类，我们考虑了广泛研究的家庭Horndeski拉格朗日宇宙学观测。除了一个可能的潜在的长期，他们包含衍生的自相互作用的伽利略和非最小耦合的重力部门。因此，我们的结论伽利略部门也可以适用于许多其他替代理论的标量螺旋度模式包含衍生的相互作用，如大质量引力和广义Proca。在这种导数项的存在下，标量模式的动力学被大大修改，并且施加由观测约束的宇宙演化对沼泽地猜想中的$c$施加了严格的约束。
2019-08-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Shapes of primordial non-Gaussianities in the Horndeski's most general scalar-tensor theories
在Horndeski的最一般的标量张量理论中，我们导出了在对首阶项进行慢变修正的情况下，单场暴胀过程中产生的标量非高斯性的三点关联函数。与以前的作品不同，由此产生的双谱是有效的任何形状的非高斯。例如，在压缩极限中，这就产生了与Maldacena在标准单场慢卷暴胀中导出的一致性关系相同的一致性关系。我们估计的形状接近压缩的一个，在该效果的长期成反比的标量传播速度平方开始有助于双谱。我们还表明，首阶双谱可以表示为两个方便的基地，其形状是高度相关的等边和正交型分别的线性组合。我们提出了具体的模型，其中正交和enfolded形状可以占主导地位的等边。
2013-03-24 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Vainshtein screening in Horndeski theories nonminimally and kinetically coupled to ordinary matter
本文研究了Horndeski理论中标量场$ϕ$与普通物质场非极小动力学耦合时的Vainshtein屏蔽机制。描述这种耦合的一般相互作用拉格朗日量的特征在于能量传递$f_1$和动量交换$f_2$。对于处于宇宙学背景之上的球对称位形，我们研究了在线性和非线性区域中相对于标量场扰动的静态扰动。在前一种状态下，只要存在物质耦合或$G_{4,ϕ}$，参数化后牛顿参数通常偏离1。另一方面，在后者的制度，我们表明，非线性自相互作用项的标量场成功地激活Vainshtein机制，即使在存在的耦合$f_1$和$f_2$。引力势恢复了范施泰因半径深处的牛顿行为。同时给出了不改变Vainshtein半径的耦合项的边界。
2022-06-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmology in generalized Horndeski theories with second-order equations of motion
我们研究了Horndeski理论的扩展版本的宇宙学与平坦的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）背景下的二阶运动方程。除了暗能量场$χ$与引力部门，我们考虑到多个标量场$ϕ_I$（$I=1,2\cdots,N-1$）的特点是拉格朗日$P^{(I)}(X_I)$与$X_I=\partial_μϕ_I\partial^μϕ_I$。这些额外的标量场可以模拟辐射和非相对论物质的完美流体。我们推导出标量和张量扰动的传播速度以及不存在鬼的条件。超越Horndeski的理论对$N$标量场的所有传播速度都进行了非平凡的修改，但对物质场$ϕ_I$的修改相对于暗能量场$χ$的修改通常被抑制。我们应用我们的结果，协变Galileon与爱因斯坦-希尔伯特项，其中的Minkowski Galileon的偏导数被替换为协变导数。与一般时空中二阶运动方程的协变伽利略理论不同，对于晚期追踪解，与场$χ$相关的标量传播速度平方$c_{s1}^2$在物质时代变为负值，因此两个伽利略理论可以在线性宇宙学扰动的水平上清楚地区分开来。
2014-08-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stability of Hairy Black Holes in Shift-Symmetric Scalar-Tensor Theories via the Effective Field Theory Approach
本研究构建了基于背景对称性的自下而上有效场论，分析平移对称Horndeski理论中带时变标量毛的Schwarzschild-de Sitter黑洞的稳定性，给出拉格朗日量自由函数的约束，并完成奇宇称线性微扰的完整分析。
2023-04-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Transforming gravity: from derivative couplings to matter to second-order scalar-tensor theories beyond the Horndeski Lagrangian
我们研究的标量张量引力理论的基础上的标量和物质的自由度通过一个有效的度量引入的导数耦合的结构。这种相互作用根据其张量结构分为共形（标量）、非形式（矢量）和扩展非形式（无迹张量），以及标量场的导数阶数。关系限于一阶导数的领域确保二阶方程的运动在爱因斯坦框架，因此没有Ostrogradski鬼自由度。到约当标架的映射的存在性在一般情况下并不平凡，并且可以通过其特征值和特征张量使用标架变换的雅可比矩阵来解决。这些对象也出现在这些理论的不同方面的研究中，包括量子力学描述中路径积分的度量和场重新定义变换。虽然在爱因斯坦框架中是合理的，但一般的非形式耦合理论在约旦框架中由高阶运动方程描述。这个明显的矛盾是解决了使用一个隐藏的约束：收缩的度量方程的雅可比本征张量提供了一个约束关系的高阶场导数，这使得一个表示动力学方程的二阶形式。这标志着一个漏洞Horndeski的定理，并允许扩大一套标量张量理论是奥斯特罗格拉茨基稳定。对于最简单的共形关系和非形式关系，也讨论了变换后的高斯-博内项。
2014-02-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Effective field theory approach to modified gravity including Horndeski theory and Hořava-Lifshitz gravity
本文回顾了修正引力的有效场论，其中拉格朗日量涉及出现在时空3+1分解中的三维几何量。在平坦的各向同性宇宙学背景下，我们通过考虑高于2的空间导数，将几何标量扰动的一般作用扩展到二阶。我们的分析涵盖了广泛的引力理论-包括Horndeski理论/其最近的推广和可投影/不可投影版本的Hoenava-Lifshitz引力。我们导出了线性宇宙学扰动的运动方程，并将它们应用于伽利略理论中暴胀功率谱和暗能量动力学的计算。我们还表明，我们的一般结果方便地恢复的稳定性条件的Hoenava-Lifshitz重力已经在文献中导出。
2015-02-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Challenges to global solutions in Horndeski's theory
我们探讨的问题，获得全球解决方案Horndeski的引力理论。为此，我们研究了相关的一套理论，并通过采用爱因斯坦框架，我们简化了分析，利用已知的结果波动方程的全局解。我们确定了实现全球解决方案的条件以及可能出现的破坏这一目标的障碍。我们通过数值模拟来说明这些问题。
2019-07-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Towards Strong Field Tests of Beyond Horndeski Gravity Theories
超越Horndeski类的引力理论包含了大量的标量-张量理论，这些理论将在未来十年内在宇宙尺度上得到检验。在这项工作中，我们调查的可能性，测试它们在强场制度的紧凑的对象，中子，超子，夸克星嵌入在一个渐近德西特时空的性质，为一个特定的子类的理论。我们扩展以前的工作，包括慢旋转，并找到一个无量纲的惯性矩，（$\bar{I}=Ic^2/G_{\rm N} M^3$）和紧凑性，$\cal{C}=G_{\rm N} M/Rc^2$（一个$\bar{I}$ - $\cal{C}$关系）之间的关系，独立的状态方程，这是令人想起，但不同于广义相对论预测。我们的几个状态方程包含超子和自由夸克，这使我们能够重新审视超子之谜。我们发现超子星的最大质量可以大于$2M_\odot$的超越Horndeski参数的小值，从而提供了一个解决方案的超子之谜的基础上修改的重力。此外，当超子星不稳定时，稳定的夸克星也存在，这意味着从超子到夸克星的相变就像在广义相对论中预测的那样，尽管夸克星的质量更大。我们考虑的一些理论的两个重要的和潜在的可观察的结果是中子星的存在范围内的质量显着高于GR，和$\bar{I}$ - $\mathcal{C}$关系，不同于他们的GR对应。在前一种情况下，我们发现的对象，如果观察到，不能占在GR，因为他们违反了通常的GR因果关系条件。最后，我们讨论了几个困难的技术问题，仍然有待解决，以达到更…
2017-02-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Parameterised post-Newtonian formalism for the effective field theory of dark energy via screened reconstructed Horndeski theories
我们汇集了两个流行的形式主义，一般参数化偏离广义相对论的天体物理和宇宙学尺度，即参数化后牛顿（PPN）形式主义和有效场论（EFT）的暗能量和修改后的重力。这些独立的形式主义成功地应用于独立执行测试的重力在其各自的制度的适用性上有很大的不同的长度尺度。非线性筛选机制确实使我们有必要在广泛的尺度上探索广义相对论。为了全面解释互补测量，重要的是将它们连接起来，以有效地约束巨大的引力模型空间。我们建立了这样一个连接的框架内Horndeski标量张量理论限制在一个光速传播速度的引力波。这是可能的，通过重建的家庭的线性退化协变Horndeski行动从一组EFT功能和随后的推导PPN参数从重建的理论。我们概述了所需的条件，确保重建Horndeski模型具有筛选机制，使显着的修改宇宙尺度，同时尊重严格的天体物理边界。采用标度方法，然后进行一般后牛顿展开的重建模型，以获得其PPN参数$γ$和$β$在其筛选制度。
2021-01-28 astro-ph.CO gr-qc
Disformal invariance of second order scalar-tensor theories
Horndeski作用量是最一般的一个，它涉及一个度规和一个标量场，导致四维中的二阶场方程。作为著名的标量-张量理论的自然延伸，它的结构和性质值得沿着在后者背景下积累的经验来分析。在这里，我们认为，非正式的变换，Horndeski理论，一个类似的作用，共形变换的标量张量理论一拉布朗-迪克。
2014-05-12 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark energy in Horndeski theories after GW170817: A review
中子星并合产生的引力波事件GW 170817与电磁波事件一起表明，对于红移$z<0.009$，引力波$c_t$的速度非常接近光速。这对在修正引力理论框架下构建的暗能量模型提出了严格的限制。我们回顾了标量-张量理论中的晚期宇宙加速模型，特别关注暗能量状态方程的演化和与宇宙增长历史相关的观测量。我们提供了一个规范准备制定的标量扰动充分Horndeski理论和估计与大尺度结构的演变，宇宙微波背景，和弱透镜采用所谓的准静态近似的模式深处的声音视界。根据$c_t$最近的观测界，我们还根据不同的结构形成模式将幸存的暗能量模型分为四类，并讨论了如何在观测上将它们彼此区分开来。特别是，标量场$ϕ$与形式为$G_4(ϕ) R$的Ricci标量$R$耦合的非极小耦合理论，包括$f(R)$引力，不仅可以从宇宙膨胀和增长历史中严格约束，而且可以从屏蔽引力耦合的变化中严格约束。积分萨克斯-沃尔夫信号与星系分布的互相关可以是一个关键的可观察到的放置边界的相对比率的立方伽利略密度总暗能量密度。引力波天文学的曙光将打开一个新的窗口，通过修正的张量微扰光度距离来进一步约束非最小耦合理论。
2019-05-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Degenerate Higher-Order Scalar-Tensor (DHOST) theories
这篇文章回顾了标量张量理论的拉格朗日包含二阶导数的标量场，但仍然只传播一个标量模式（除了通常的两个张量模式），因此没有困扰的奥斯特罗德拉茨基不稳定性。这些理论，其中包括所谓的Horndeski和超越Horndeski理论，最近已完全分类到立方阶的二阶导数。在介绍了这些理论之后，我提出了一些现象学方面的问题。在宇宙学中，这些理论可以被包含在对暗能量和修正引力的统一有效描述中。最后讨论了几种具体模型下的中子星解。
2018-03-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Sweeping Horndeski Canvas: New Growth-Rate Parameterization for Modified-Gravity Theories
提出并验证了一个适用于Horndeski修正引力理论的新增长率参数化公式，将常数增长指数推广为双参数红移相关量，显著提升了拟合精度，满足未来巡天需求。
2023-09-07 astro-ph.CO gr-qc
Linear stability of black holes with static scalar hair in full Horndeski theories: generic instabilities and surviving models
在完全Horndeski理论中，我们证明了具有静态标量场~ $ϕ$且其动力学项~ $X$在黑洞视界上不为零的静态和球对称黑洞解一般倾向于鬼/拉普拉斯不稳定性.然后，我们搜索渐近闵可夫斯基毛BH解决方案的消失$X$的地平线上的幽灵/拉普拉斯不稳定性。我们发现，模型与经常耦合功能的$ϕ$和$X$的结果在无头发史瓦西BH一般。另一方面，标量场和Gauss-Bonnet（GB）项$R_{\rm GB}^2$之间的耦合的存在，即使与其他规则的耦合功能的共存，导致实现的渐近Minkowski毛BH解决方案没有鬼/拉普拉斯不稳定性。最后，我们发现在幂律$F(R_{\rm GB}^2)$引力中的毛BH解受到鬼不稳定性的困扰。这些结果意味着，GB耦合的形式$ξ(ϕ)R_{\rm GB}^2$起着突出的作用，渐近Minkowski毛BH解决方案的存在，鬼/拉普拉斯不稳定性。
2022-08-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Large-scale structure phenomenology of viable Horndeski theories
唯象函数$Σ$和$μ$，也称为$G_{\rm light}/G$和$G_{\rm matter}/G$，通常用于替代引力理论中大尺度结构生长的参数化修改。我们研究这些功能的值可以在Horndeski理论，即类标量张量理论与二阶运动方程。我们将注意力限制在与重力测试和观察到的宇宙膨胀历史广泛一致的模型上。特别是，我们要求引力的速度等于今天的光速，正如最近探测到的引力波和双中子星合并产生的电磁辐射所要求的那样。我们检查的值之间的相关性的$Σ$和$μ$解析内的准静态近似，和数值上，通过采样的空间允许的解决方案。我们确认，在[Pogosian：2016年12月]中提出的猜想，即$(Σ-1)(μ-1) \ge 0$在可行的Horndeski理论中，非常有效。与此同时，我们检查准静态近似的有效性在不同的角Horndeski理论。我们的结果表明，即使与紧束缚在当今的引力波的速度，有空间内Horndeski理论的非平凡签名的修改重力在线性微扰的水平。
2018-01-29 astro-ph.CO
Luminal Scalar-Tensor theories for a not so dark Dark Energy
本文证明在DHOST等标量-张量引力理论中，通过暗能量标量与光子的最多5个自洽耦合，可在广泛情形下使引力波速度等于光速，并找到一种在任何宇宙学背景下抑制引力波衰变为暗能量的光速Beyond Horndeski理论。
2025-05-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Generic instabilities of non-singular cosmologies in Horndeski theory: a no-go theorem
在广义伽利略理论中，零能量条件可以被稳定地破坏，这就产生了健康的非奇异宇宙学的可能性。然而，据报道，在许多情况下，宇宙学解决方案受到不稳定性的困扰，或者在整个宇宙历史的某个地方有一些病态。最近，这在Horndeski理论的某个子类中被证明是普遍正确的。在这篇简短的论文中，我们将这个不可行的论点扩展到完整的Horndeski理论，并表明非奇异模型（具有平坦的空间截面）通常会遭受梯度不稳定性或张量扇区中的某种病理。这意味着人们必须超越Horndeski理论来实现健康的非奇异宇宙学。
2016-08-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Screening and degenerate kinetic self-acceleration from the nonlinear freedom of reconstructed Horndeski theories
我们以前提出了一个重建Horndeski标量张量理论从线性宇宙学观测。它包括自由的非线性项，可以添加到重建的协变理论，而不影响背景和线性动力学。在讨论了这些校正项的唯一性之后，我们将这种非线性自由应用于一系列不同的应用。首先，我们演示了如何配置的校正项，赋予重建模型的筛选机制，如变色龙，k-mouflage和Vainshtein效应。进一步的推论是存在着一类Horndeski模型，它们在宇宙学扰动中退化到标准宇宙学的任意水平。特别有趣的例子是动力学自加速模型，它模拟了宇宙学常数在任意扰动程度上的动力学。最后，我们将重建方法进一步发展到高阶有效场论的水平，在引力波的光速传播的限制下，每阶引入两个新的自由函数。这些函数以相同的阶数确定线性重构作用中的相应校正项。我们的研究结果使连接的线性宇宙学约束广义修改的重力和暗能量与非线性制度和天体物理探测器的财富即将到来的宇宙学调查数据的更全球性的解释。
2019-02-26 astro-ph.CO gr-qc
What can Cosmology tell us about Gravity? Constraining Horndeski with Sigma and Mu
唯象函数$Σ$和$μ$（也称为$G_{\rm light}/G$和$G_{\rm matter}/G$）通常用于分别将物质密度对比度与透镜势和牛顿势相关的泊松方程的可能修改参数化。今后对大尺度结构的测量将对它们有很好的约束。但是，测量这些函数的特定值对修正的引力理论有什么意义呢？我们问这个问题的背景下，一般Horndeski类的单场标量张量理论与二阶运动方程。我们发现几个一致性条件，使人们有可能排除广泛的理论类的基础上测量的$Σ$和$μ$是独立的参数形式。例如，对$Σ\ne 1$的测量将排除所有具有动能标准形式的模型，而发现$Σ-1$和$μ-1$具有相反的符号将强烈地不利于整个Horndeski模型类。我们分别考察了大尺度和小尺度的极限，尺度依赖的可能性，以及与引力波速度界限的一致性。我们根据$Σ$和$μ$之间的测量差异确定可以排除的Horndeski理论的子类。
2016-11-08 astro-ph.CO gr-qc
Unique gravitational wave signatures of GLPV scalar-tensor theories
Leibniz University Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik, Albert-Einstein-Institut（马克斯·普朗克引力物理研究所，阿尔伯特·爱因斯坦研究所）；Institute for Basic Science (IBS)（基础科学研究院）；Institute of Science Tokyo（东京科学大学）；Yonsei University（延世大学）
研究GLPV理论中由标量原始涨落诱导的引力波，发现独特的标量-标量-张量相互作用，导致标量诱导张量模式的高阶导数，从而增强引力波产生，预测标量诱导引力波谱密度与频率成五次方关系。
2026-04-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial black hole dark matter from ultra-slow-roll inflation in Horndeski gravity
Aristotle University of Thessaloniki（萨洛尼卡亚里士多德大学）；National Observatory of Athens（雅典国家天文台）；University of Patras（帕特雷大学）；Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN), Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）；Universidad Católica del Norte（北天主教大学）；University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）
本文研究了Horndeski引力中超慢-roll膨胀机制，通过增强小尺度曲率扰动产生大量原初黑洞，其质量可解释暗物质的大部分丰度。
2026-08-04 astro-ph.CO gr-qc
Primordial non-Gaussianities of gravitational waves beyond Horndeski
在Gao统一的标量-张量理论框架下，我们阐明了张量扰动的原初非高斯性的特征。一般拉格朗日的ADM变量，使框架保持空间协方差，并包括Horndeski理论和Gleyzes-Langlois-Piazza-Vernizzi（GLPV）的推广作为具体情况。它表明，GLPV推广不会产生任何新的条款相比，在三次行动的情况下的Horndeski理论，但四个新的条款出现在更一般的理论超越GLPV。我们计算张量3点关联函数解析处理的色散关系作为一个扰动的修改。由于修改后的色散关系的3点函数的相对变化是只有轻微的配置依赖。当修正色散关系的影响很小时，只有一个立方项产生压缩非高斯性，这是广义相对论中唯一存在的项。相应的非高斯振幅有一个固定的和普遍的特征，因此提供了一个“一致性关系”的原始张量模式在一个相当广泛的单场暴胀模型。所有其他的立方相互作用被发现在等边形状的峰。
2016-02-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational wave stochastic background in reduced Horndeski theories
我们推广到减少Horndeski引力理论，其中引力波（GWs）以光速传播，一个统计均匀和非偏振的随机引力波背景（SGWB）信号的表达测量的两个干涉仪在任意配置检测到的单个信号之间的相关性。我们还讨论了在文献中发现的一些结果，在修改后的理论，即，GW信号的对偶距离关系的同时有效性和引力波光度之间的距离的重合，根据能量通量，和从波振幅推断的距离。这个讨论使我们能够得出这样的结论，即天体物理SGWB信号的每单位立体角的谱能量密度与每个发射源的光度具有与广义相对论（GR）中相同的函数依赖性。利用GW能量动量张量的广义表达式和修正的张量模传播定律，我们得到了SGWB的能量密度与尺度因子之间的函数关系与GR相同的结论，只要修正的理论与GR在一个给定的常时间超曲面上一致.然而，探测到的信号和谱能量密度之间的关系被全局因子$G_4(φ(t_0))$改变，从而潜在地充当修改的重力理论的探针。
2022-11-02 astro-ph.CO gr-qc
Screening the fifth force in the Horndeski's most general scalar-tensor theories
我们研究如何在最一般的标量张量理论与二阶运动方程的Vainshtein机制。场的运动方程一般是在具有物质源的球对称时空中导出的，它也适用于文献中提出的大多数其他屏蔽方案。在存在场耦合的Ricci标量，我们澄清条件下，Vainshtein机制是在工作中的弱引力背景。我们还获得了一个球对称体内部的场方程的解决方案，并展示了它们如何可以连接到外部解决方案，容纳Vainshtein机制。我们将我们的一般结果应用到一些具体的模型，如协变/扩展Galileons和DBI Galileons与高斯-博内和其他条款。在这些模型中，第五种力可以被抑制，以符合太阳系的约束条件，只要耦合到爱因斯坦张量的非线性场动力学项不占主导地位，其他非线性场自相互作用。
2013-08-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
