An inhomogeneous universe with thick shells and without cosmological constant
我们建立了一个精确的非均匀宇宙组成的一个中央平坦的弗里德曼区的小红移$z_1$，厚壳的各向异性物质，双曲弗里德曼度规的规模，其中观察到调暗星系（$z\simeq 1.7$），可以匹配到一个双曲Lemaintre-Tolman-Bondi时空，以最好地拟合WMAP数据在早期的时代。我们构建了一个一般的框架，使我们能够考虑一个非均匀的时钟频率的宇宙。因此，对于均匀时间和均匀哈勃流，中心观测者外推的减速参数总是正值。然而，通过采用非均匀的哈勃流，有可能获得负的中心减速参数，通过某些参数的选择，可以使当前观察到的参数。最后，给出了一种可能的物理机制来证明非均匀时间流。
2010-06-16 astro-ph.CO gr-qc
Hubble flow variations as a test for inhomogeneous cosmology
上下文来自大尺度不均匀性的逆反应可能为观测到的宇宙加速膨胀提供一个优雅的解释，而不需要引入暗能量。目的。我们提出了一个特定的模型的非均匀宇宙学，称为时间逃逸宇宙学的宇宙学测试。使用大规模的星系调查，如SDSS和2 MRS，我们测试膨胀的变化预期在$Λ$ -CDM模型与一个更通用的微分膨胀使用我们自己的校准边界建议的时间逃逸宇宙学。法我们的测试测量了哈勃流向遥远星系群的系统变化，作为这些星系群视线中物质分布的函数。我们比较观察到的系统变化的哈勃流模拟目录从千年模拟的情况下的$Λ$ -CDM模型，和变形版本的相同的模拟，表现出更明显的差异膨胀。结果我们进行了一系列的统计检验，从线性回归到Kolmogorov-Smirnov检验，对所获得的数据。他们一致产生的结果更喜欢$Λ$ -CDM宇宙学我们的近似模型的时间逃逸宇宙学。结论.我们对观测数据的分析表明，没有证据表明膨胀的变化不同于标准的$Λ$ -CDM模型。
2018-12-07 astro-ph.CO
Reconstructing a large-scale matter-density contrast profile to reconcile Pantheon+ supernovae with DESI DR2 BAO in an inhomogeneous universe
Tohoku University（东北大学）；Academia Sinica Institute of Astronomy and Astrophysics (ASIAA)（中央研究院天文及天文物理研究所）；Nagoya University（名古屋大学）
研究通过线性关系将CMB观测得到的视界尺度哈勃参数与局部尺度哈勃参数联系起来，利用Pantheon+Ia型超新星和DESI DR2 BAO数据，构建包含八个分层壳体的不均匀宇宙模型，以解释哈勃参数的不一致。
2026-04-07 astro-ph.CO
Inhomogeneous initial conditions for inflation: A wibbly-wobbly timey-wimey path to salvation
我们使用数值相对论的3+1形式来研究Starobinsky和Higgs暴胀对非均匀初始条件的鲁棒性，无论是场梯度还是动能密度。亚哈勃和哈勃大小的波动通常会在梯度能和动能之间的振荡阶段后导致暴胀。哈勃大小的不均匀性也会产生收缩区域，最终可能形成原始的黑洞，随后被膨胀稀释。我们分析了前暴胀时代的动力学以及矢量和张量涨落的产生。我们的分析进一步支持任何大小的不均匀性，在现场，速度或状态方程的通货膨胀的鲁棒性。在大的字段值，preinflation动力学仅在很小程度上取决于字段的潜力，预计这种行为是普遍的，并适用于任何通胀潜力的高原型，有利于CMB的观测普朗克之后。
2021-04-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Weakly Inhomogeneous models for the Low-Redshift Universe
我们分析了两种不同的算法构建弱非均匀模型的低红移宇宙，为了提供一个工具来测试测地线动力学，在有效的范围内的宇宙加速。我们首先实现所谓的准各向同性的解决方案，在宇宙后期，当一个纯暗能量状态方程的宇宙学完美流体被认为是。我们证明，只有当不均匀性的物理尺度大于微观物理的哈勃尺度时，才存在解，这意味着在现阶段无法观察到不均匀性。然后，我们分析了一个弱变形的各向同性宇宙向球对称模型，被认为是自然的尺度框架的ΛCDM模型。我们发现，不均匀性将出现在前面的上下文中的小扰动的几个百分点的顺序超过背景FRW宇宙。所获得的图像提供了一个有用的方案，以调查的影响的不均匀性频谱（左自由在所获得的解决方案），在低红移值的光子或引力波的传播，并在原则上可以用来解释几个现阶段的宇宙学问题，如哈勃张力。
2020-07-13 astro-ph.CO gr-qc
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
The Cosmic Microwave Background in an Inhomogeneous Universe - why void models of dark energy are only weakly constrained by the CMB
Ia型超新星的变暗可能是哈勃尺度的物质不均匀性和空间曲率的结果，而不是暗能量成分存在的信号。这类模型的一个关键挑战是拟合宇宙微波背景（CMB）的详细光谱。我们提出了一个详细的讨论，在一个不均匀的宇宙中的小尺度CMB，专注于球对称的“空”模型。我们允许辐射的动力学效应，同时分析的问题，与其他工作，无意中微调其空间分布。这是一个令人惊讶的重要效应，我们得出了截然不同的结论。在宇宙微波背景辐射距离上开放的模型适合于宇宙微波背景辐射的功率谱，而不需要微调;这些模型也适合于超新星和当地的哈勃速率数据，这有利于高膨胀率。渐近平坦模型可能适合CMB，但需要一些额外的假设。我们认为，在这些模型中的辐射的充分治疗是必要的，如果我们要了解正确的约束，从CMB，以及其他观测依赖于它，如光谱畸变的黑体光谱，运动学Sunyaev-Zeldovich效应或重子声学振荡。
2011-02-21 astro-ph.CO gr-qc
The value of H_0 in the inhomogeneous Universe
哈勃膨胀率的局部测量受到星系团或空洞等结构的影响。在这里，我们提出了一个完全相对论处理这种效果，研究如何集群修改的平均距离（模）红移的关系和它的分散在一个标准的$Λ$ CDM宇宙。局部膨胀率的最佳估计来自于小红移（0.01<z<0.1）的超新星观测。将这些局部测量值与来自宇宙微波背景各向异性的数据的全局拟合进行比较是有趣的。特别是，我们认为，宇宙方差（即本地结构的影响）是相同的数量级，目前的观测误差，必须考虑到在当地的哈勃膨胀率的测量。
2014-05-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Chameleon dark energy can resolve the Hubble tension
哈勃常数的值之间的直接测量，从各种独立的本地观测和推断的宇宙微波背景与$Λ$冷暗物质模型之间的张力与持久的意义。我们提出了一个晚时间的非均匀的决议表明，耦合到一个本地的物质密度过大的变色龙场可以被困在一个更高的势能密度作为一个有效的宇宙学常数驱动本地的膨胀速度比低物质密度的背景更快。我们在一个玩具模型中说明了这种机制，在这个模型中，只有$20\%$过密度的物质区域足以解决哈勃张力，并且由局部距离阶梯测量的哈勃常数可以通过耦合到大尺度结构调查中观察到的过密度的变色龙来调节。
2021-06-06 astro-ph.CO gr-qc
The Evolution of an Inhomogeneous Universe
本文提出了一种新的非均匀无旋尘埃宇宙动力学分析方法。一个完全非微扰的数值计算的时间依赖性的体积在这个框架中导致以下结果。如果宇宙的初始状态是爱因斯坦-德西特与小高斯扰动，那么没有加速，即使不均匀性强烈影响的演变。一个背景曲率为正的宇宙可以表现出加速，但不能与哈勃速率的合理值相结合。因此，只有引入一个正的宇宙学常数，才能得到这两个量的正确值。可能的漏洞，这一结论进行了讨论，特别是，加速作为一种错觉所造成的特殊性光传播在一个不均匀的宇宙仍然是可能的。独立于宇宙学常数问题，目前的形式主义应该为精确宇宙学提供一个重要的工具。
2014-07-22 astro-ph.CO gr-qc
Remarks on overestimating the effects of inhomogeneities on the Hubble constant
本文使用光度距离-红移关系和 adhesion model 研究了结构形成的小尺度不均匀性对哈勃常数测量的影响，指出不当处理不均匀性会导致与哈勃张力相当的偏差，强调了采用适当结构形成模型的重要性。
2025-01-31 astro-ph.CO gr-qc
The Local Value of $H_0$ in an Inhomogeneous Universe
通过估计N体模拟中模拟源的红移-距离关系，研究了局域不均匀性对低红移$H_0$测定的影响。将结果与基于哈勃定律的标准方法得到的结果进行比较。该比较显示了标准方法产生比基于使用光线的方案的方法更低的$H_0$值的明显趋势。然而，两者的差别很小。更确切地说，它发现，整体效果的不均匀性的$H_0$的测定是一个小的增加，在当地的估计约$0.3\%$相比，哈勃定律得到的结果，当基于一个典型的超新星分布在红移范围$0.01 < z < 0.1$。这项研究的总体结论是对先前使用哈勃定律获得的结果的验证：不均匀性对局部$H_0$估计的影响并不显著，不足以使$H_0$的高红移和低红移估计的差异是由于标准宇宙学设置中的小不均匀性。
2016-01-28 astro-ph.CO
A possible solution to the Hubble constant discrepancy -- Cosmology where the local volume expansion is driven by the domain average density
哈勃常数问题是不同尺度下对哈勃常数的不同测量之间的差异。我们表明，这个问题可以解决在非均匀宇宙中的微扰理论的广义相对论框架内，在$t=\mbox{const.}$超曲面的有限的局部区域的空间平均程序的帮助下。本文提出的想法是独特的，因为它具有以下所有属性。a）它是基于广义相对论微扰理论，只考虑普通尘埃物质。不需要任何奇怪的物质或能量成分。b）在有限域上采用空间不变平均方法是必要的。c）关键是线性微扰理论中不均匀性的一阶效应。不需要非线性效应。
2019-06-04 astro-ph.CO gr-qc
Interpretation of the Hubble diagram in a nonhomogeneous universe
在标准宇宙学框架中，哈勃图是通过假设标准蜡烛发出的光在空间均匀和各向同性的时空中传播来解释的。然而，来自“点源”的光--如超新星--在均匀性原理不再有效的尺度上探测宇宙。不均匀性预计会导致哈勃图的偏差和分散。这是通过考虑一个瑞士奶酪宇宙学模型来研究的，该模型（1）是爱因斯坦场方程的精确解，（2）在小尺度上是强非均匀的，但（3）具有与严格均匀和各向同性宇宙相同的膨胀历史。通过模拟哈勃图在这样的模型中，我们量化的不均匀性对测量的宇宙学参数的影响。虽然在一般情况下是显著的，但对于一个由宇宙学常数支配的宇宙来说，这种影响会急剧减少。
2013-07-01 astro-ph.CO gr-qc
Inhomogeneous Cosmology with Numerical Relativity
我们进行三维数值相对论模拟的均匀和非均匀的膨胀时空，着眼于量化的非线性效应从宇宙学的不均匀性。我们在仙人掌框架下利用爱因斯坦工具包证明了在演化平坦的、尘埃的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克（FLRW）时空时的四阶收敛性，误差小于1/10 ^6。我们还证明，在尺度因子（红移）变化为~350倍的情况下，哈勃流中密度、速度和度规扰动的数值相对论解和线性解之间的一致性在1/10^3之内。我们模拟线性扰动的增长到非线性政权，如引力滑移和张量扰动的影响出现。因此，我们表明，数值相对论是一个可行的工具，在宇宙学研究非线性效应。
2017-02-27 astro-ph.CO gr-qc
Relativistic gravity in the inhomogeneous Universe
本论文探讨非均匀宇宙中的相对论引力，扩展参数化后牛顿宇宙学形式体系构建理论无关的引力测试方程，并研究宇宙非均匀性与各向异性对宇宙微波背景约束、光传播及哈勃图预测的影响。
2024-07-25 astro-ph.CO gr-qc
General-Relativistic Path Effects and the Local Hubble Expansion
Santa Rosa Junior College（圣罗萨初级学院）
本文提出一种有效映射方法，用于描述低红移光子传播中的路径依赖红移效应，通过修正红移关系并考虑局部结构影响，为未来低红移观测提供预测。
2025-11-24 astro-ph.CO gr-qc
Large Scale Cosmological Anomalies and Inhomogeneous Dark Energy
大范围的大尺度观测暗示了对标准宇宙学模型的可能修改，该模型基于具有小宇宙学常数和物质的均匀和各向同性宇宙。这些观测也被称为“宇宙异常”，包括在大角度尺度上意外的宇宙微波背景扰动、星系的大偶极特有速度流（“体流”）、在宇宙尺度上测量精细结构常数的不均匀值（“α偶极”）和其他效应。观测异常的存在可能是{ \lcdm }背景下的一个大的统计涨落，或者它可能表明哈勃尺度上的宇宙学原理的非平凡偏离。这种偏离在很大程度上受到宇宙学对物质的观测的限制。然而，对于暗能量来说，哈勃尺度的不均匀性没有明显的观测约束。在这篇简短的评论中，我讨论了一些理论模型，可以自然地导致不均匀的暗能量，它们的观测约束和它们的潜力，以解释大尺度的宇宙异常。
2014-01-20 astro-ph.CO
Void and Density Walls Inhomogeneous Cosmic Web Cosmology
本文提出纳入宇宙空洞与密度壁非均匀结构的宇宙学模型，通过修改弗里德曼方程描述宇宙网对膨胀和扰动增长的影响，并以此解决哈勃张力和σ8张力。
2025-03-10 astro-ph.CO gr-qc
Constraining the Hubble parameter with the 21 cm brightness temperature signal in a universe with inhomogeneities
该研究在非均匀宇宙学模型中，利用Buchert平均形式论结合MCMC校准有效物质密度，发现不同哈勃常数值会导致21厘米亮度温度信号出现显著差异，为解决哈勃张力提供新视角。
2025-08-26 astro-ph.CO gr-qc
Hubble Diagrams in Statistically Homogeneous, Anisotropic Universes
本文通过光线追踪研究统计均匀但各向异性宇宙中的哈勃图，发现在存在统计均匀性尺度时平均模型与实际观测一致，否则差异显著，有助于解释晚期宇宙大尺度各向异性观测。
2024-05-30 astro-ph.CO gr-qc
Consequences of using a smooth cosmic distance in a lumpy universe: I
我们如何使一个基于理想化的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克时空的模型与从明亮宇宙中的单个位置进行的观测相吻合？我们解决这个问题的调查，测量星系分布和Ia型超新星的峰值视星等的重子声学振荡的印记。这些观测量通过Alcock-Paczyplowski参数和距离-红移关系与宇宙学模型相关联。使用相应的非齐次时空表达式作为观测数据，我们进行参数推断，假设背景的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克模型是正确的宇宙模型。这个过程使我们能够估计最适合的哈勃速率和减速参数。我们发现，从Alcock-Paczyovski参数的平方推导出的哈勃速率与利用距离-红移关系确定的哈勃速率存在张力。后者给出了宇宙膨胀的最佳拟合哈勃速率。来自Alcock-Paczymbowski参数的哈勃速率的约束被环境污染。当环境贡献仅限于Hubble流中的模时，我们发现Hubble流的Hubble率有（9-12）%的偏差。最后，对宇宙学方法在约束减速参数方面的不足进行了评述。
2022-07-21 astro-ph.CO gr-qc
Inhomogeneity effects in Cosmology
这篇文章着眼于如何非均匀时空模型可能是宇宙学的重要。首先，它着眼于如何平均过程可能会影响大尺度动力学，与反作用的影响，导致有效的平均能量动量张量的贡献。其次，它认为如何局部不均匀性可能会影响宇宙学观测宇宙学，可能会显着影响和谐模型参数。第三，它提出了宇宙在哈勃尺度上空间不均匀的可能性，违反哥白尼原理导致宇宙明显加速。这甚至可能消除对暗能量假设的需要。
2011-03-11 astro-ph.CO gr-qc
Inhomogeneous Cosmology Redux
另一种解释宇宙加速膨胀所需的暗能量假设是采用非均匀宇宙学模型来解释没有暗能量的超新星数据。我们采用了一个空洞的宇宙学模型，基于爱因斯坦场方程的非齐次Lemaintre-Tolman-Bondi解。该模型可以解决$ΛCDM$模型中观测异常，如哈勃常数$H_0=73.24\pm 1.74\,{\rm km}\,{\rm s}^{-1}\,{\rm Mpc}^{-1}$的本地测量值与普朗克卫星数据和$ΛCDM$模型确定的$H_0=66.93\pm 0.62\,{\rm km}\,{\rm s}^{-1}\,{\rm Mpc}^{-1}$之间的差异，以及锂$^{7}{\rm Li}$问题，这是一个$5σ$之间的理论预测的$^{7}{\rm Li}$从大爆炸核合成和价值，我们观察到当地今天在$z=0$。空洞模型还可以解决普朗克卫星的Sunyaev-Zel'dovich效应所产生的大质量星系团数量与CMB各向异性所预期的数量之间的紧张关系，以及普朗克数据中观察到的CMB弱透镜异常。讨论了宇宙学哥白尼原理以及$ΛCDM$和空洞宇宙学模型中的时间和位置当今重合难题。
2016-08-01 astro-ph.CO gr-qc
Tensions in Cosmology: Interpreting Them Through Inhomogeneous Models
Universidade Federal do Espírito Santo（圣灵联邦大学）
本文通过不均匀ΛLTB模型重新解读哈勃和暗能量张力，探讨了系统误差和显著性膨胀的影响，指出当前宇宙学缺乏能同时解释这些异常的统一模型。
2026-01-29 astro-ph.CO
Emergence of smooth distance and apparent magnitude in a lumpy Universe
对观测结果的标准解释，例如从明亮宇宙中的一个位置观测到的Ia型超新星的峰值视星等，是基于理想化的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克时空。由于不均匀性对该模型的所有可能的修正通常被忽略。本文利用最近在非均匀宇宙中对面积距离的简明推导结果，研究了Ia型超新星视星等的Hubble残差和Hubble残差。我们发现，在低的红移，背景FLRW时空模型的视星等收到的修正，由于相对速度扰动观测到的红移。我们展示了这种速度扰动如何有助于哈勃残差的方差，以及它如何影响哈勃流中Ia型超新星绝对星等的校准。我们还指出，它可以解决由重子声学振荡和局域测量确定哈勃率的矛盾。
2022-11-23 astro-ph.CO gr-qc
Hubble Diagram Dispersion From Large-Scale Structure
我们考虑宇宙中的大结构对哈勃图的影响。这个问题是处理非线性考虑瑞士奶酪模型的宇宙中，密度不足的空隙表示为负弯曲的时空区域。光度距离和红移的精确表达式被用来研究结构对天体物理源星等的非线性影响。据发现，我们认为，在观察员和源之间的干预空隙，产生的变化，在表观震级小于0.012。然而，在z~0.5以下的红移下，空洞内的源会受到相当大的影响。通过对许多随机产生的空隙分布的可观测量进行平均，我们发现这些结构的存在具有在平均值周围引入色散的效果，其本身可以取代背景值。在非均匀宇宙中的观测者，他们沿着许多不同的视线对可观测量取平均值，如果不考虑这些影响，可能会引入系统偏差，并低估误差。利用模拟的大尺度结构的数据对这些影响的潜在规模进行了估计。
2009-06-18 astro-ph.CO gr-qc
Sample variance in the local measurements of the Hubble constant
目前，从局部距离指标测量的哈勃常数$H_0$和从宇宙微波背景测量的$H_0$之间的紧张关系是宇宙学中最具争议的问题之一，因为它可能表明新的物理学或未知的系统学。在这项工作中，我们探讨是否可以缓解这种紧张局势的样本方差在当地的测量，使用哈勃体积的一小部分。我们使用一个大体积的宇宙学$N$体模拟模型的本地测量和量化的方差，由于当地的密度波动和样本选择。我们明确考虑到Ia型超新星的空间分布不均匀。尽管忠实的建模的意见，我们的研究结果证实了以前的研究结果，在当地的哈勃常数$(H_0^{\rm loc})$测量的样本方差是小的，我们发现$σ(H_0^{\rm loc})=0.31\,{\rm km\ s^{-1}Mpc^{-1}}$，几乎可以忽略不计的一部分的$\sim6\,{\rm km\ s^{-1}Mpc^{-1}}$必要的解释本地和全球$H_0$测量之间的差异。虽然$H_0$张力原则上可以用我们的局部邻域是半径为$\sim 150 \,\rm Mpc$的欠密度区域来解释，但这种空隙$(δ\simeq -0.8)$的极端欠密度使得它在$Λ$ CDM宇宙中非常不可能，而且它也违反了现有的观测约束。因此，即使考虑到Ia型超新星的不均匀选择，$Λ$ CDM宇宙中的样本方差也不能明显减轻$H_0$测量中的紧张局势。
2017-09-05 astro-ph.CO
Oscillating Universe from inhomogeneous EoS and coupled dark energy
利用暗能量流体的非齐次状态方程证明了振荡宇宙的存在。所描述的哈勃参数呈现出周期性的行为，使得早期和晚期的加速在同一机制下统一。此外，它被认为是暗能量流体之间的耦合，具有均匀和恒定的EoS，和物质，这也给出了一个周期性的宇宙。在所讨论的振荡宇宙中，研究了可能的幻影相位和未来的奇点。给出了同一振荡宇宙的等效标量张量表象。
2009-01-20 astro-ph.CO hep-th
A void in the Hubble tension? The end of the line for the Hubble bubble
宇宙可能具有超出标准范式的大尺度不均匀性，这意味着只有在比通常假设的$\sim$ 100 Mpc大得多的尺度上才能达到统计均匀性和各向同性。这意味着我们不一定是典型的观察者，哥白尼原理只能在超级哈勃尺度上恢复。在这里，我们不假设哥白尼原理的有效性，让宇宙微波背景，重子声学振荡，Ia型超新星，本地$H_0$，宇宙计时器，康普顿y-失真和动力学Sunyaev-Zeldovich观测约束的几何自由度的本地结构，我们参数化通过$Λ$ LTB模型-基本上是一个FLRW度规的非线性径向扰动。为了量化一个非哥白尼结构是否可以解释哈勃张力，我们特别注意计算非均匀宇宙中的哈勃常数，并通过贝叶斯因子和赤池信息准则进行模型选择。我们的研究结果表明，虽然$Λ$ LTB模型可以成功地解释了$H_0$张力，它是有利于相对于$Λ$ CDM模型，只有当一个单独考虑超新星的红移范围内，用于拟合哈勃常数，即$0.023<z<0.15$。如果考虑所有的超新星样本，那么$H_0$张力就没有得到解决，对$Λ$ LTB模型的支持就消失了。结合其他数据集，这种对哈勃张力的解决方案几乎没有帮助。最后，我们重建了我们的局部时空。我们已经发现，数据是最好的拟合与$δ_L \approx -0.04$和$r^{\mathrm{out}}_L \approx 300$ Mpc，其中，有趣的是，在95%的可信区域的边界上相对于标准模型的期…
2022-08-08 astro-ph.CO gr-qc
Average luminosity distance in inhomogeneous universes
利用数值射线追踪方法，研究了非均匀宇宙中的平均距离模与均匀宇宙中的平均距离模的差异。平均是从一个固定的观察者的所有方向，而不是所有可能的观察者（宇宙），因此它更直接适用于我们的观察。与以前的研究不同，平均是精确的，非扰动的，包括所有可能的非线性效应。不均匀的宇宙由包含随机和简单的立方晶格的质量补偿空隙的Sweese-cheese模型表示。地球观测者处于具有爱因斯坦-德西特度规的均匀奶酪中.第一次，平均扩大到包括超新星内部的空隙，假设从任何共动体积的超新星发射的概率是成比例的静止mass在it. Despite众所周知的参数光子通量守恒，平均距离模量校正在低红移是不为零，由于奇特的速度。导出了最大可能平均修正与红移的关系式，并与数值计算结果吻合得很好。在随机和简单的立方空隙晶格中计算的实际平均校正严重阻尼低于预测的最大平均值。这可以追溯到来自观察者的相同红移的不同空洞的正面和背面的校正之间的抵消。在低红移的计算校正允许一个容易地预测的红移，在哈勃图中的平均波动低于所需的精度，并建议一种方法来提取背景哈勃常数从低红移数据，而不需要特殊的速度校正。
2010-02-18 astro-ph.CO
The role of shell crossing on the existence and stability of trapped matter shells in spherical inhomogeneous Λ-CDM models
我们分析了球对称非均匀Λ-CDM模型中被囚禁物质壳的动力学。调查使用广义Lemaitre-Tolman-Bondi描述的初始条件受到空间渐近宇宙膨胀，初始哈勃型流和一个规则的初始密度分布的约束。我们讨论了壳交叉的影响，并使用定性描述的本地捕获的物质壳，探索全球性的模型。一旦壳交叉发生，我们发现一个分裂的全球壳分离的膨胀从崩溃到，最多，两个全球壳：一个内部和外部限制捕获的物质壳。在膨胀模型的情况下，外部极限捕获物质壳必然存在。我们还研究了剪切在这一过程中的作用，将我们的分析与牛顿框架进行比较，并使用宇宙学中结构形成的密度剖面模型给出了具体例子。
2011-03-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Differential cosmic expansion and the Hubble flow anisotropy
在$10-100~h^{-1}$ Mpc尺度上的宇宙由空隙、细丝、薄片和星系团结组成的宇宙网所支配。这些结构以不同的方式参与宇宙的全球膨胀：从非膨胀的星系团到高于平均膨胀率的空洞。本文用4534个星系和星系团的COMPOSITE样本描述了哈勃膨胀各向异性。我们主要讨论局域群静止坐标系中的偶极和四极。两者都有统计学意义上的振幅。这些各向异性，以及它们的红移依赖性，不能仅仅用Friedmann-Lemaintre-Robertson-Walker（FLRW）模型中的局域群的增强来解释，该模型在宇宙微波背景（CMB）辐射的静止坐标系中各向同性膨胀。我们用非均匀的Szekeres模型模拟宇宙的局部膨胀，这种模型在$> 100~h^{-1}$ Mpc尺度上与标准的FLRW模型相匹配，但在小尺度上表现出非运动学的相对论微分膨胀。我们限制模型与所观察到的CMB温度各向异性是一致的，同时拟合的红移变化的哈勃膨胀偶极子。我们包括的功能，以占本地虚空和“大吸引力”。虽然这自然地解释了哈勃膨胀和CMB偶极子，但模拟的四极子比观测到的要小。进一步改进以结合额外的结构可以改善这一点。这将使一些大角度CMB异常的假设，未能处理背景几何的相对论微分膨胀，一个自然的特点，解决爱因斯坦的方程不包括在目前的宇宙学标准模型的测试。
2016-06-06 astro-ph.CO gr-qc
Light propagation in inhomogeneous and anisotropic cosmologies
本论文系统研究了宇宙小尺度非均匀性和大尺度各向异性对光传播及宇宙学参数推断的影响，提出基于随机过程的引力透镜新框架，并排除多数标量-矢量各向异性模型。
2024-01-12 astro-ph.CO gr-qc
Rendering Dark Energy Void
暗能量观测可以在广义相对论中使用物质密度和伴随的曲率的不均匀哈勃尺度凹陷来解释，它自然地从爱因斯坦-德西特（EdS）模型中演化出来。我们提出了一个简单的参数化的空白，可以重现和谐模型的距离，以任意精度，但可以parameterized远离这给一个光滑的密度分布。我们展示了如何哈勃常数不只是一个讨厌的参数在非均匀模型，因为它会影响距离红移关系的形状。从年龄估计独立哈勃率数据可以在原则上打破和谐和无效模型之间的退化，但数据还不能实现这一点。使用最新的宪法超新星数据集，我们表明，强大的限制可以放置在一个空洞的大小，这是大致独立于其形状。然而，由于超新星在局部宇宙中被特殊的速度所控制，因此在原点的轮廓的锐度不能很好地约束。我们说明了我们的研究结果使用一些最近提出的诊断弗里德曼模型。
2010-05-21 astro-ph.CO
Beginning inflation in an inhomogeneous universe
利用3+1维中与标量暴胀子场耦合的全爱因斯坦场方程的数值解，我们研究了初始膨胀、高度不均匀且由梯度能量主导的宇宙向暴胀周期过渡的条件.如果初始标量场变化包含在暴胀子势的足够平坦的区域内，并且宇宙在空间上平均是平坦的或开放的，那么暴胀将在梯度和动能因膨胀而稀释后发生。即使当不均匀性的尺度与初始哈勃长度相当时，情况也是如此，过密区域坍缩并形成黑洞，因为欠密区域继续膨胀，最终开始膨胀。这表明暴胀可以从高度不均匀的初始条件中产生，并解决视界和平坦性问题，至少只要标量场的变化不包括超过暴胀平台的值。
2016-08-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Not empty enough: a local void cannot solve the $H_0$ tension
本文通过大型N-body模拟SNIa观测，发现局部空洞导致的样本方差远不足以解释哈勃张力，所需空洞密度与ΛCDM宇宙大尺度结构不相容。
2023-09-11 astro-ph.CO gr-qc
Defining the frame of minimum nonlinear Hubble expansion variation
我们描述了一个宇宙静止框架中的球平均的非线性哈勃膨胀是最均匀的，在任意的本地洛伦兹提升的中央观察者。利用4534个星系的COMPOSITE样本，我们确定了一组退化的候选最小非线性变化框架，其中包括本星系群（LG）的静止框架，但不包括标准的宇宙微波背景（CMB）框架。候选静止帧由LG帧的提升定义，接近星系平面，具有与LG帧相似的统计可能性。这可能是由于回避区缺乏约束数据造成的。我们将我们的分析扩展到8162个星系的宇宙流-2（CF2）样本。虽然仍然检测到CMB和LG帧平均值之间的系统增强偏移的签名，但是所有其余帧中的球面平均非线性扩展变化在CF 2样本中显著大于合理预期。我们追踪到CF2距离报告没有校正非均匀分布Malmquist偏差。系统的差异，包括大SFI++子样本到复合材料和CF2目录进行了分析。我们的研究结果强调了仔细处理Malmquist偏差对未来特殊速度研究的重要性，包括Wiltshire等人[Phys. Rev. D 88（2013）083529; arXiv：1201.5371]假设的检验，即CMB温度偶极子的很大一部分可能是非运动学起源的。
2016-12-29 astro-ph.CO gr-qc
Ray tracing and Hubble diagrams in post-Newtonian cosmology
在小尺度上，可观测的宇宙是高度不均匀的，星系和星系团形成了一个复杂的空洞和细丝网。这种组态的光学性质可能与宇宙学中经常使用的完全光滑的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克（FLRW）解有很大的不同，如果我们要从宇宙学观测中对基础物理做出精确的推论，就必须很好地理解这种光学性质。我们调查这个问题，通过计算红移和光度的距离内的一类宇宙模型，明确地构建，以允许在小尺度上的大密度对比。我们对光学的研究是通过在这样的时空中传播十万条零测地线来实现的，物质要么排列在致密的不透明物体中，要么排列在漫射的透明晕中。我们发现，在没有不透明的对象，我们的光线追迹结果的平均值忠实地再现了FLRW宇宙学的期望。然而，当引入大小与银河系凸起相似的不透明天体时，我们发现距离测量的平均值可以从FLRW预测上移$10\%$。这种偏差是由于不透明物体的存在限制了可行的光子轨迹，这意味着它们无法探测具有最高曲率的时空区域。它对应于$Ω_Λ$估计中的正偏置阶数$10\%$，并强调了天文选择效应对宇宙学观测值的重要影响。
2017-07-18 astro-ph.CO gr-qc
The Local Perspective on the Hubble Tension: Local Structure Does Not Impact Measurement of the Hubble Constant
我们使用迄今为止最大的光谱SN Ia距离和红移样本，在哈勃图中寻找由z<0.15的局部空洞引起的大规模外流的证据。我们的样本结合了万神殿样本、基金会调查和卡内基超新星计划最新发布的光变曲线数据，创建了一个红移范围为0.01<z<2.26的1295 SNe样本。我们利用一个非均匀的和各向同性的勒梅特-托尔曼-邦迪度规来模拟Ia超新星距离红移关系中的空洞。我们得出结论，SN光度距离-红移关系在4-5 sigma置信水平下与一些星系计数研究中提出的大局部欠密度（|delta| > 20%，其中密度对比度δ = Delta rho /rho）不一致，并且没有发现哈勃常数变化的证据，对应于红移范围0.023<z<0.15的锐边空洞。在经验精度为sigma_H_0 = 0.60%的情况下，我们得出结论，距离阶梯测量不受局部密度对比的影响，这与从大尺度结构模拟中预测的宇宙方差sigma_H_0 = 0.42%一致。假设距离阶梯值的不确定性为sigma_H_0= 2.2%，这不会影响哈勃张力。我们推导出在大于69 megaparsec h^-1的尺度上局部密度对比度的5 sigma约束条件，即delta <27%。局部结构的存在似乎并不妨碍测量哈勃常数到1%精度的可能性。
2019-03-11 astro-ph.CO
Average luminosity distance in inhomogeneous universes
本文研究了由非均匀性引起的距离模的修正问题，该修正是从给定的观测者出发，在所有方向上平均的。的不均匀性被建模为质量补偿空隙在随机或规则晶格内的瑞士奶酪宇宙。空隙半径低于300兆秒差距被认为是，这是支持目前的红移调查和最近观察到的印记，这些空隙留下的CMB有限。通过数值射线追踪进行的所有方向的平均是非微扰的，包括空洞内的超新星。沿某一方向排列的空隙产生累积的引力透镜校正，该校正随空隙的数量而增加。即使在非随机化的简单立方空隙晶格中，这种校正也会被所有方向上的平均值所破坏。在低红移时，平均修正不为零，而是随着特殊的速度和红移而衰减。它的上限由最大平均校正提供，该最大平均校正假设不同空隙之间没有随机取消。它是由一个线性扰动公式，并考虑的空隙，是20%的校正对应的最大特有的速度。在随机和简单的立方空隙晶格计算的平均校正严重阻尼低于预测的最大后一个单一的空隙直径。这可以追溯到来自不同空洞的正面和背面的校正之间的抵消。所有这一切都意味着空洞无法模仿暗能量的效应，除非它们的半径和奇特速度比目前观察到的大得多。所得到的结果允许一个容易地预测的红移以上的方向平均波动在哈勃图低于所需的精度，并建议一种方法来提取背景哈勃常数从低的红移数据，而不需要纠正特殊的速度。
2010-03-25 astro-ph.CO
Hubble flows and gravitational potentials in observable Universe
在本文中，我们认为宇宙深处的细胞的均匀性。在这些尺度下，宇宙充满了不均匀分布的离散结构（星系，星系群和星系团），这些结构干扰了背景弗里德曼模型。我们提出了数学模型与共形平坦，双曲和球面空间。对于这些模型，我们得到了任意数量的随机分布的不均匀性的引力势。在平坦空间和双曲空间的情况下，势在任何点都是有限的，包括空间无穷大，并且对任意数量的引力源有效。对于这两种模型，我们研究了测试质量的运动（例如，矮星系）的不均匀性之一的附近。我们表明，有一个距离的不均匀性，在宇宙膨胀战胜引力吸引力和测试质量形成的哈勃流。对于我们的星系群，它发生在几个Mpc，零加速球的半径是1 Mpc的数量级，这非常接近观测。在这个球体之外，万有引力的拖曳效应很快就变为零。
2012-08-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Distinguishing between inhomogeneous model and $Λ\textrm{CDM}$ model with the cosmic age method
宇宙学观测量可以用来构造宇宙学模型，然而，光锥上限定的固定数量的观测量不足以唯一地确定某个模型。一个重建的球对称非均匀模型（本文称之为LTB- $Λ\textrm{CDM}$模型）可能提供另一种解决方案，该模型除了具有$Λ\textrm{CDM}$模型外，还具有相同的角-直径-距离-红移关系$d_A(z)$和哈勃参数$H(z)$。光锥外的宇宙年龄可以用来区分这两种模型。我们推导出了带起源条件的年龄计算公式。利用WMAP的9年观测数据，分别采用距离先验方法计算了两个模型中参数的似然性，并通过生成蒙特卡罗马尔可夫链进行似然性分析，以打破计算参数$Ω_m$和$H_0$的简并性。结果为：$t_{Λ\textrm{CDM}} =13.76 \pm 0.09 ~\rm Gyr$，$t_{\rm {LTB}-Λ\textrm{CDM}} =11.38 \pm 0.15 ~\rm Gyr$，均与缺金属星给出的宇宙年龄约束$1σ$一致。本文提出的宇宙年龄方法使我们能够区分非均匀模型和$Λ\textrm{CDM}$模型。
2014-04-22 astro-ph.CO
Testing backreaction effects with type Ia supernova data and observational Hubble parameter data
在空间平均的非均匀宇宙中，逆反应项${\cal Q}_\CD$和空间平均的Ricci标量$\average{\CR}$可以组合成理想流体的有效能量密度$\varrho_{\rm eff}^{\CD}$和压力$p_{\rm eff}^{\CD}$，它们可以作为逆反应效应的新的有效源.为了模拟反反应的现实演变，我们采用了有效完美流体状态方程（EoS）的Chevallier-Polarski-Linder（CPL）参数化。为了处理后向反应背景下的观测，本文采用了两种度量来描述晚时宇宙，一种是标准的Friedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker（FLRW）度量，另一种是由Larena等人引入的带有演化曲率参数的模板度量.等人在\cite{larena2009testing}中。利用Ia型超新星（SN Ia）数据和哈勃参数观测数据（OHD）对CPL反反应模型进行了两种度量的拟合，发现当反反应模型中加入模板度量时，两个数据集之间的参数张力较大，因此我们认为几何瞬时空间常曲率$κ_{\CD}$的规定需要修改.
2022-05-19 astro-ph.CO
Do the observational data favor a local void?
哈勃膨胀率的不同地方直接测量值与$Λ$ -冷暗物质模型从宇宙微波背景观测中推断出的测量值之间日益紧张，如果不是由观测系统学或地方偏见引起的话，可能是新物理学的吸烟枪。我们概括了以前的调查，从局部空隙的局部偏差，通过全局拟合的Pantheon样本的径向轮廓函数的所有参数的局部空隙描述的非均匀的，但各向同性的Lemaintre-Tolman-Bondi度规与宇宙学常数。我们的结论加强了以前的研究，目前的紧张局势哈勃常数不能保存由一个本地空洞单独。
2021-06-23 astro-ph.CO
Optical depth to reionization in a Universe with multiple inhomogeneous domains
S. N. Bose National Centre for Basic Sciences（S.N. 玻色基础科学国家中心）；Universidad de Salamanca（萨拉曼卡大学）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）；Università di Roma “La Sapienza”（罗马第一大学）
利用Buchert平均形式主义，研究包含物质不均匀性反馈的宇宙学设置中的再电离光学深度，通过多域模型参数化并使用PantheonPlus+SH0ES超新星样本进行MCMC分析，得到τ_reion=0.0581，更接近观测估计，并适度缓解哈勃张力。
2026-06-12 astro-ph.CO
Hubble tension and small-scale inhomogeneities on light propagation
Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas, Universidad Nacional de La Plata（拉普拉塔国立大学天文学与地球物理学学院）；Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas (CONICET)（国家科学研究委员会）；Instituto de Física, Universidade Federal da Bahia（巴伊亚联邦大学物理研究所）；Universidad de Buenos Aires, Facultad de Ciencias Exactas y Naturales, Departamento de Física（布宜诺斯艾利斯大学理学院物理系）；CONICET - Universidad de Buenos Aires, Instituto de Física de Buenos Aires (IFIBA)（布宜诺斯艾利斯大学布宜诺斯艾利斯物理研究所）；Observatorio Nacional（国家天文台）
本文利用ZKDR近似研究小尺度不均匀性对光传播的影响，通过Pantheon+和H0LiCOW数据检验，发现该模型无法解决或缓解哈勃张量问题。
2026-06-23 astro-ph.CO
An effective $\boldsymbolΛ$-Szekeres modelling of the local Universe with Cosmicflows-4
University of Canterbury（坎特伯雷大学）；The University of Queensland（昆士兰大学）；Aix Marseille Universite, CNRS/IN2P3, CPPM（艾克斯-马赛大学，法国国家科学研究中心/欧洲核子研究组织，粒子物理中心）；Leibniz Institut fur Astrophysik Potsdam (AIP)（波茨坦阿基米德天体物理研究所）
本文利用Cosmicflows-4的数据，通过多结构Λ-塞克雷斯块的叠加模型，研究局部宇宙结构对宇宙学观测的影响，发现考虑局部结构会增加哈勃张力，使哈勃常数的最佳拟合值变化约0.5 km s⁻¹ Mpc⁻¹。
2026-05-01 astro-ph.CO gr-qc
Weighed scalar averaging in LTB dust models, part I: statistical fluctuations and gravitational entropy
本文介绍了一种加权标量平均形式（“q-平均”），用于研究球对称Lemaitre-Tolman-Bondi（LTB）尘埃模型的理论性质和动力学。通过将q平均值应用于密度、哈勃展开和空间曲率（这是FLRW模型所共有的）而出现的“q标量”可以直接用曲率和运动学不变量表示，并且同样满足FLRW演化定律，而不需要表征Buchert平均值的反作用项。相对于q平均的局部和非局部波动和扰动通过曲率和运动学不变量的比率以及径向梯度的大小来传达不均匀性的影响。所有的曲率和运动学特征张量的模型表示为不可约的代数展开的度量和4-速度，其系数是q标量和它们的线性和二次局部波动。这些张量的所有不变收缩都是二次涨落，其q平均值与密度和哈勃展开标量的统计相关矩直接精确相关。我们探讨了这种形式主义的应用，Hosoya等人（2004年物理评论快报）提出的引力熵泛函的定义。92 141302）。我们表明，正熵产生遵循的密度和哈勃标量的波动之间的负相关性，提供了一个简短的轮廓，其履行在各种LTB模型和地区。虽然q-平均形式主义特别适合于LTB和Szekeres模型，但它可以为一般非均匀时空中标量平均的性质提供有价值的理论见解。
2013-02-15 astro-ph.CO gr-qc
No-go guide for the Hubble tension: late-time or local-scale new physics
本文通过模型无关约束发现，晚期均匀新物理无法解决哈勃常数张力，而局部宇宙中$H_0$与$M_B$组合的截距$a_B$存在$3\sim 7σ$张力，暗示需要局部尺度非均匀新物理。
2024-10-23 astro-ph.CO
Cosmology without the cosmological principle: A study of the large-scale structure effects in the background universe
该论文研究放宽ΛCDM模型的宇宙学原理假设，探索非均匀各向同性等宇宙模型，结合Ia型超新星等数据约束关键参数，为解决宇宙学危机提供新方向。
2026-08-18 astro-ph.CO gr-qc
The Effect of Nonlinear Gravity on the Cosmological Background During Preheating
本文用数值相对论研究暴胀后预热阶段的非线性引力反作用，发现标准预热模型中弗里德曼约束在小尺度上违反可达约10%，揭示了非均匀时空自洽演化对宇宙学背景的影响。
2025-04-11 astro-ph.CO gr-qc
Observational Aspects of an Inhomogeneous Cosmology
宇宙学中最大的谜团之一是暗能量，这是解释宇宙在标准模型中加速膨胀所必需的。但是，也许我们可以在不引入新物理学的情况下解释这些观测结果，只需后退一步，重新审视宇宙学的基本概念之一，均匀性。在标准宇宙学中，假设宇宙是均匀的，但这在小尺度（<200 Mpc）下是不正确的。由于作为现代宇宙学基础的广义相对论是一个非线性理论，人们可以预期在物质分布不均匀的情况下会有一些反反应。对这些反反应（反馈）的大小的估计从微不足道到完全能够解释宇宙的加速膨胀。最后，唯一可以确定的方法是用观测数据来检验非均匀宇宙学理论的预测，比如时间逃逸宇宙学。如果这些理论提供了对宇宙的有效描述，那么除了其他影响之外，人们还可以预期哈勃参数对视线物质分布的依赖性。位于一定距离的星系的红移预计会更小，如果视线中的环境主要是高密度（集群），而不是主要是低密度环境（空洞）。在这里，我们提出了一个测试这个预测使用红移和基本面距离的椭圆星系从SDSS DR8数据。为了得到可靠的统计数据，以处理距离估计中的不确定性和由于特殊运动而产生的自然散射，人们必须系统地研究大量的星系。因此，SDSS形成了测试时间逃逸宇宙学和类似理论的完美基础。这个宇宙学测试的初步结果显示在这方面的贡献。
2012-11-08 astro-ph.CO
The Concerning S$H_0$ES Hubble Constant
本文质疑 S$H_0$ES 在距离校准多次变化下仍长期保持 $H_0\simeq73$ km/s/Mpc，主张对原始 HST 造父变星图像开展独立盲评估。
2024-01-23 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.SR
