The anamorphic universe
我们介绍“变形”宇宙学，一种解释宇宙在大尺度上的平滑性和平坦性的方法，以及绝热密度扰动的近尺度不变谱的产生。定义的功能是一个平滑的阶段，就像一个收缩的宇宙的基础上一些外尔框架不变的标准和一个膨胀的宇宙的基础上其他框架不变的标准。收缩相位的一个优点是，它可以避免多重宇宙和测量暴胀模型中出现的问题。与Ekpyrotic模型不同，变形模型可以只使用单个场来构造，并且可以产生几乎尺度不变的张量扰动谱。变形模型也不同于前大爆炸和物质反弹模型，不能解释平滑。我们提出了一些宇宙模型的例子，将变形平滑阶段。
2015-07-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Adiabatic Ekpyrosis: Scale-Invariant Curvature Perturbations from a Single Scalar Field in a Contracting Universe
宇宙可以通过经历超慢（ekpyrotic）收缩的阶段变得平坦和光滑，这是一个单一的正则标量场和传统的广义相对论可以实现的条件。然而，有人认为，产生标度不变的密度扰动，需要至少两个标量场和一个两步过程，首先产生熵波动，然后将它们转化为曲率扰动。在本文中，我们确定了一个漏洞的论点，并介绍了一个ekpyrotic模型的基础上，一个单一的，规范的标量场，产生近尺度不变的曲率波动，通过一个纯粹的“绝热机制”，其中的背景演变是一个动态吸引子。由此产生的光谱可以是略带红色的，具有独特的非高斯波动。
2010-01-15 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Fingerprints of a Non-Inflationary Universe from Massive Fields
本研究在缓慢收缩火宇宙场景中构建经典原初标准钟模型，通过数值计算发现大质量旁观场产生的振荡特征与暴胀理论结果截然不同，可作为非暴胀宇宙的独特指纹，用于区分极早期宇宙演化场景。
2024-09-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
New Ekpyrotic Quantum Cosmology
自燃瞬子描述了经典收缩宇宙从无边界量子态中的出现。然而，到目前为止，这些瞬子都以大坍缩奇点结束。我们通过增加一个高阶导数项来弥补这一点，从而形成幽灵凝聚。这导致从收缩阶段到膨胀的动力学主导阶段的平滑的、非奇异的反弹。值得注意的是，虽然在反弹期间有一个不平凡的演化，但在WKB意义上，宇宙的波函数在反弹之后和之前一样是“经典的”。因此，这些新的非奇异瞬子可以形成从创世到现在的完全非奇异和可计算的宇宙爆炸历史的基础。
2015-04-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Seeing through the cosmological bounce: Footprints of the contracting phase and luminosity distance in bouncing models
研究了收缩宇宙中光度距离的演化。结果表明，对于相当多的自然动力学演化，它的行为是远远不是平凡的，它的值甚至可以减少事件之间的时间间隔增加。的后果进行了调查，并强调，这既可以把严格的一致性条件弹跳模型和打开一个新的观测窗口“大爆炸前”的物理学使用标准的引力波。
2017-11-14 astro-ph.CO gr-qc
Black hole in asymmetric cosmological bounce
我们确定的因果结构的McVittie时空的宇宙模型与非对称反弹。分析包括捕获视野的计算，经常，被困，反困地区，和集成的轨迹的径向零测地线之前，期间，和之后的反弹。我们发现一个被困的区域，从收缩阶段开始到反弹前不久，从而表明存在一个黑洞。当宇宙在收缩阶段达到某个最小尺度时，束缚视界消失，中心奇点变得裸露。这些结果表明，无论是收缩的宇宙还是膨胀的宇宙，都不可能一直容纳黑洞。
2021-03-01 astro-ph.CO gr-qc
Collapsing universe before time
本文证明了在负多重指数势中演化的宇宙学流体状态方程的解析界限，为火劫模型的一般有效理论设定了定量约束，并指出了在受控弦理论构造中实现火劫宇宙的潜在冲突来源。
2024-05-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Comments on "Growth of Covariant Perturbations in the Contracting Phase of a Bouncing Universe" by A. Kumar
Kumar（2012）（以下简称K12）最近的一篇论文声称，在一个收缩模型中，由包含尘埃或辐射的坍缩弗里德曼模型周围的扰动描述，扰动可以以这样的方式增长，线性条件将变得无效。由于以下事实，该结论是不正确的：首先，声称不满足线性条件，但实际上在K12中没有估计扰动的幅度。因此，没有这样的估计，从这项工作的唯一可能的结论是众所周知的事实，即扰动确实在收缩期间增长，这本身并不意味着线性条件变得无效。第二，线性条件的一些评估是不正确的，因为第三，其他项，而不是适当的二阶项，被错误地与一阶项进行比较，产生人为的快速增长条件。最后，声称K12的结果与Vitenti和Pinto-Neto（2012）的论文（以下简称VPN 12）的结果形成鲜明对比，因为前者是以规范不变的方式获得的。然而，K12的作者没有意识到，在VPN 12中，微扰的演化也是以规范不变的方式计算的，但是一些需要检查的线性条件不能用规范不变量来表示。本文澄清和补充了K12中不正确或不完整的陈述，并表明K12的所有其他正确结果都已存在于VPN 12中，其结论保持不变，即，在一个弹跳模型中，源自量子力学的宇宙学扰动可以在一个很宽的能量尺度区间内，沿着收缩相和弹跳本身保持在线性状态的反弹。（摘要节略）
2013-12-30 astro-ph.CO gr-qc
Galileon Bouncing Inflation after BICEP2
我们提出了一个非奇异的情况下，一个通货膨胀的时代后，从早期宇宙的收缩情况反弹。宇宙的收缩应该是缓慢的，这样初始的各向异性就不会增长得太快而成为主导并破坏反弹。在反弹之后，宇宙进入暴胀区域和再加热阶段，在那里产生原始扰动。预计扰动的张量标量比与新发布的数据$r=0.2^{+0.07}_{-0.05}$一致。增加反弹过程的目的是为了摆脱恼人的大爆炸奇点，这通常存在于纯暴胀模型中。
2014-04-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dynamical black hole in a bouncing universe
我们分析了一个经典的弹跳宇宙模型的McVittie时空的因果结构。特别是，我们计算捕获地平线的度量和集成的轨迹的径向零测地线之前，期间和之后的反弹发生。在收缩阶段，直到反弹的发生，一个动态的黑洞是存在的。当宇宙达到某个最小尺度时，俘获视界消失，黑洞也不再存在。在反弹之后，中心的弱奇点变得裸露。在膨胀阶段，对于宇宙时间的大正值，零测地线的行为表明，该解决方案包含一个黑洞。这些结果表明，无论是收缩的宇宙还是膨胀的宇宙，都不可能一直容纳黑洞。
2021-02-27 astro-ph.CO gr-qc
Scalar Perturbation in Symmetric Lee-Wick Bouncing Universe
研究了在普通标量场和鬼场共同驱动下的Lee-Wick跳跃宇宙中的标量微扰。我们只考虑宇宙和标量场关于弹跳点的对称演化。在空间平坦规范中数值求解了规范不变的Sasaki-Mukhanov变量。我们发现了一种新的形式的初始扰动增长在收缩阶段。在弹跳之后，该增长模式稳定为恒定模式，该恒定模式负责后期功率谱。
2011-10-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
On adiabatic perturbations in the ekpyrotic scenario
在最近的一篇论文arXiv：0910.2230中，Khoury和Steinhardt提出了一种方法，可以在收缩的宇宙中产生具有几乎平坦光谱的绝热宇宙学扰动。为了产生这些扰动，他们使用了一种状态方程在短时间间隔内呈指数快速变化的状态。撇开奇点问题和关于将这些微扰从收缩宇宙传递到膨胀阶段的可能性的难题，我们将证明arXiv：0910.2230中使用的方法不适用于描述宇宙学演化和这种情况下微扰产生的过程。
2010-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dynamics of Cosmological Perturbations and Reheating in the Anamorphic Universe
我们讨论标量张量实现的变形宇宙学方案最近提出的Ijjas和Steinhardt。通过对宇宙学扰动动力学的分析，我们得到了对模型参数的约束。我们还研究了引力帕克粒子生产的收缩变形阶段，我们计算之间的分数的能量密度的创建粒子在结束的阶段和背景能量密度。我们发现，就像暴胀的情况一样，需要一种新的机制来重新加热宇宙。
2017-04-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Time dependent fluctuations and particle production in cosmological de Sitter and anti-de Sitter spaces
我们研究了在膨胀的dS和收缩的AdS宇宙中随时间变化的涨落和粒子产生的演化。使用功能的薛定谔形式主义，我们能够探测的时间依赖制度，这是超出了标准的近似，如Bogolyubov方法。在这两种情况下，波动的演变是由谐振子方程与时间相关的频率。在膨胀的dS宇宙的情况下，我们明确地表明，在某个时刻产生的波动的频率随时间减小，而所产生的粒子的分布迅速接近dS空间的热辐射。在收缩的AdS宇宙的情况下，我们表明，在某个时刻产生的波动的频率随时间增长。名义上，辐射的温度发散的大挤压的接近，然而，增加振荡的频谱使温度定义不明确，这是符合的事实，即AdS空间没有一个事件视界，这将导致热辐射。涨落的无限增长表明，最终进入AdS真空的隧道将对我们的宇宙产生灾难性的后果。
2010-08-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A $Λ$CDM bounce scenario
我们研究的是一个收缩的宇宙，它由冷的暗物质和辐射组成，并且具有正的宇宙学常数。从标准的宇宙学扰动理论中可以知道，在初始量子真空涨落的假设下，在这样一个收缩的宇宙中，在物质占主导地位的时刻，离开（声音）哈勃半径的共动曲率微扰的傅立叶模将几乎是标度不变的。此外，当有效状态方程由于宇宙学常数而略微为负时，离开（声音）哈勃半径的模式将具有轻微的红色倾斜，与观测结果一致。我们假设圈量子宇宙学捕捉到了时空的正确的高曲率动力学，这确保了大爆炸奇点被解决，并被反弹所取代。我们计算的扰动通过反弹的演变，并发现它们保持近尺度不变。我们还表明，在这个宇宙学中的标量扰动的幅度取决于冷暗物质的声速的组合，哈勃率在收缩分支的冷暗物质和辐射的能量密度相等的时间，和曲率标度的圈量子宇宙学反弹发生。重要的是，由于这种情况预测标量指数的正向运行，观察可能会区分它和通货膨胀模型。最后，对于一个小的冷暗物质的声速，这种情况下预测一个小的张量标量比。
2015-01-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Systematics of Adiabatic Modes: Flat Universes
绝热模是一种宇宙学扰动，它在局部无法与坐标的（大）变化区分开来。在经典层次上，它们提供了模型独立的解决方案。在量子层面上，它们导致了宇宙学的软定理。我们提出了一个系统的推导绝热模式在空间平坦的宇宙学背景与渐近完美的流体。我们发现了几种新的绝热模，包括矢量模、含时张量模和含时标量模。新的矢量和张量模式在标准宇宙学中随时间衰减，但在收缩宇宙中是主要模式。我们提出了一个初步的推导相关的软定理。顺便讨论了经典绝热模和量子绝热模之间的区别，阐明了温伯格第二绝热模的微妙本质，并指出微扰的绝热本质是一种规范依赖性陈述。
2019-01-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Perturbations in Symmetric Lee-Wick Bouncing Universe
本文研究了由一个普通场和它的鬼场Lee-Wick伙伴场驱动的对称弹跳宇宙中的张量和标量扰动。我们得到了在物质主导的制度的张量扰动的偶模和奇模函数。张量扰动在宇宙收缩阶段随时间增长，在膨胀阶段衰减。计算了张量扰动的功率谱，谱指数由$n_{\rm T} =6$给出。我们增加了标量微扰的分析，通过检查的偶模和奇模功能的物质占主导地位的制度，这是在我们以前的工作进行了数值研究。我们得出结论：标量微扰引起的同动曲率在超视界尺度下是常数，在远亚视界尺度下随着宇宙的膨胀而开始衰减。
2012-10-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Resolving Cosmological Singularities
我们发现一个简单的修改的纵向模式在广义相对论，其中包括限制曲率的想法。在这种情况下，收缩的弗里德曼和卡斯纳宇宙中的奇点被避免了，相反，宇宙有一个规则的反弹，它发生在与极限曲率的平方根成反比的时间内。除了反弹，对广义相对论的修正可以忽略不计。此外，对广义相对论的非奇异修正为暗物质免费提供了一个现实的候选者。
2016-12-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Primordial Black Hole Formation in a Dust Bouncing Model
本研究针对尘埃反弹模型收缩阶段的线性标量扰动，通过Lemaitre-Tolman-Bondi度规的参数解计算临界密度对比度，采用合适规范数值求解功率谱，结合Press-Schechter形式化方法分析原初黑洞丰度，发现该阶段形成的原初黑洞在当今暗物质中占比不显著。
2024-12-06 astro-ph.CO
Quintessence and phantom cosmology with non-minimal derivative coupling
我们调查宇宙学的情况下，与非最小的衍生物之间的耦合的标量场和曲率，检查的精髓和幻影的情况下，零和恒定的电位。一般来说，我们发现宇宙从一个德西特解过渡到另一个，由耦合参数决定。此外，根据参数的选择，在不需要物质的情况下，我们可以得到一个大爆炸，一个没有开始的膨胀宇宙，一个宇宙学的转折，一个永远收缩的宇宙，一个大挤压，一个大撕裂的避免和一个宇宙学的反弹。这种行为的多样性揭示了当前场景的能力。
2010-02-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Tracing Primordial Black Holes in Nonsingular Bouncing Cosmology
本文研究了非奇异弹跳宇宙学中原初黑洞的形成和演化。我们讨论了收缩阶段PBH的形成，并计算了PBH丰度与声速和哈勃参数的函数关系。然后，考虑到PBH在反弹阶段的演化，我们得到了PBH的密度和它们的霍金辐射。我们的分析表明，非奇异反弹模型可以从PBH的反作用的约束。
2017-05-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmic Bounces and Cyclic Universes
宇宙学模型涉及从收缩到膨胀的宇宙的反弹，可以解决标准的宇宙学难题，并在不需要暴胀的情况下产生“原始”密度扰动。有些这样的模型，特别是我们关注的异火模型和循环模型，相当自然地适合弦论。我们讨论了一些与这些模型相关的主题：推理，导致ekpyrotic阶段，对即将到来的观测的预测，奇异和非奇异模型之间的差异的反弹，以及这些模型提供的预测和解释能力。
2011-06-01 astro-ph.CO hep-th
Conformal time in a black-hole universe with torsion
在爱因斯坦-嘉当-夏玛-基布尔引力理论中，费米子物质的内禀自旋产生时空扭曲，并在极高密度下引起引力排斥。这种排斥作用阻止了黑洞中坍缩的自旋流体物质形成奇点。相反，具有刚性状态方程的黑洞的内部会变成一个新的宇宙，它会收缩，直到（大）反弹，然后膨胀。我们推导出方程描述我们的宇宙的动力学，形成在这样的情况下，在共形时间，这是一个方便的变量，用于测试签名的收缩阶段的宇宙微波背景辐射。
2011-07-31 astro-ph.CO gr-qc
Bouncing models with a cosmological constant
许多作者已经提出了弹跳模型作为一种完善，甚至作为一种替代通货膨胀的描述非常早期和密集的宇宙。然而，大多数弹跳模型都包含一个来自非常大和稀薄状态的收缩阶段，在那里，暗能量可能像今天一样在加速我们的大宇宙中发挥重要作用。在这种情况下，它的存在可以改变宇宙学扰动的初始条件和演化，改变文献中已经获得的关于其振幅和频谱的已知结果。在本文中，我们假设最简单和最有吸引力的候选人的暗能量，宇宙学常数，并评估其对宇宙学扰动的演化的影响，在收缩阶段的弹跳模型，其中还包含一个标量场的潜力，允许背景解的压力和能量密度满足p = w*rho，w是一个常数。在由宇宙学常数控制的末端可以设置一个初始绝热真空态，并且对于w~0得到了几乎标度不变的扰动谱，这是弹跳模型的通常结果。然而，存在的宇宙学常数诱导振荡和运行向一个微小的红色倾斜的光谱长波长的扰动。
2012-01-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational Field of a Rotating Mass on an Expanding Universe
Higher Polytechnic School, Autonomous University of Madrid（马德里自治大学高等理工学院）
提出一个统一克尔黑洞与FLRW宇宙学的新精确解，该解在适当极限下退化为克尔-德西特度规，并描述了黑洞内外宇宙膨胀动力学的影响。
2026-05-21 astro-ph.CO gr-qc
Past and future of some universes
我们考虑一类玩具模型，其中空间平坦的宇宙充满了完美的流体。所有这些模型的动力学都是精确的。在一个家族中，完美流体是幻影类型的，我们发现宇宙首先收缩，然后膨胀，而动力学总是加速。在第二族中，宇宙首先处于加速膨胀阶段，然后处于减速膨胀阶段，直到它达到一个转折点，在此之后它以减速的方式收缩（收缩率增加），然后是另一个加速阶段（收缩率降低）。我们还考虑了将这种完美流体嵌入现实宇宙学的可能性。第一家族在传统的大爆炸宇宙中是不可能存在的，需要在非常早期的宇宙中反弹。第二个家庭是可行的范围$0<1+w_{DE,0}\lesssim 0.09$的曲率满足当前的边界的空间封闭的宇宙。虽然这个家族中的许多模型在今天还不能与一个由宇宙学常数支配的宇宙区分开来，但目前的加速膨胀是短暂的，这些宇宙将在未来进入收缩阶段之前达到一个转折点。
2013-03-19 astro-ph.CO gr-qc
Born Again Universe
我们提出了一类非奇异的，弹跳宇宙学，通过使用涡在紧凑的额外的维度规避奇点定理。在收缩阶段，涡度对抗测地线的聚焦。该构造需要在紧凑尺寸中违反零能量条件（NEC）的流体，其中它们可以由已知的稳定NEC违反源（例如Casimir能量）提供。四维有效理论包含一个NEC破坏流体的Kaluza-Klein激发的高维度规。这些时空度规可能允许动力学弛豫来解决宇宙学常数问题。这些想法也可以用来支持可穿越的洛伦兹虫洞。
2018-02-08 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Through a Black Hole into a New Universe
我们表明，一个S-膜，其中出现在内部的黑洞的视界时，外尔曲率达到弦标度诱导之间的连续过渡的内部的黑洞和一个新的宇宙的开始。这提供了一个同时解决的黑洞和大爆炸奇点。在此背景下，黑洞信息丢失问题也自然得到解决。
2021-05-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Stochastic background of relic gravitons in a bouncing quantum cosmological model
本文计算了在跳跃宇宙中产生的残余引力子的随机背景谱和振幅。该模型的物质内容由尘埃和辐射流体组成，当宇宙在收缩阶段接近经典奇点时，由于量子宇宙学效应而发生反弹。由此产生的振幅非常小，目前和不久的将来任何引力波探测器都无法观测到。因此，就像在ekpyrotic模型中一样，对这些残余引力子的任何观测都将排除这种类型的量子宇宙学反弹模型。
2012-11-12 astro-ph.CO gr-qc
On the mass of the Universe born in a black hole
利用爱因斯坦-卡尔丹-西亚马-基布尔引力理论，证明了质量为$M$的黑洞中具有刚性状态方程的自旋流体费米子物质的引力坍缩形成了质量为$\sim M_\ast=M^2 m_n/m_\textrm{Pl}^2$的新宇宙，其中$m_n$是中子的质量。将$M_\ast$等于宇宙的质量（约为$10^{26}$太阳质量），得到$M\sim 10^3$太阳质量。因此，我们的宇宙可能起源于中等质量黑洞的内部。
2011-03-22 astro-ph.CO gr-qc
How Slowly can the Early Universe Expand?
当宇宙的膨胀是由状态方程参数$w$和声速$c_s$满足$w = c_s^2 \le 1$的理想流体控制时，哈勃参数$H$和时间$t$满足$Ht \ge 1/3$ .最近，人们对使用$Ht < 1/3$的“超慢”膨胀定律（有时称为“快速膨胀”模型）产生了兴趣。我们研究了各种可以产生超慢膨胀的模型：具有负势的标量场、正压流体、膜世界模型或早期宇宙中的游荡阶段。超慢膨胀的标量场模式和正压模式对向$w = 1$或$w \rightarrow \infty$的演化不稳定，对向$w \rightarrow \infty$的演化不稳定。膜世界模型可以产生超慢的膨胀，但需要超出标准弗里德曼方程的膨胀定律。游荡的早期宇宙模型可以在早期宇宙中产生准静态膨胀阶段，但需要一个奇异的负密度分量。这些结果表明，呼吁在早期宇宙中的超慢膨胀阶段应该谨慎对待，尽管游荡的早期宇宙可能值得进一步研究。这些结果不适用于超慢收缩模型。
2022-09-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmology of self-replicating universes in black holes formed by dark matter-seeded stellar collapse
研究具有最基本性质的暗物质在百万亿年内将星系重子转化为黑洞的过程，探讨其对黑洞内部新宇宙产生及宇宙自然选择范式的启示，并提出宇宙熵产生时间尺度与黑洞产生动态相关。
2024-08-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Optimal Black Holes are the Cosmological Objects, which Minimize Volume of Information in Areas of the Universe and in the Universe as a Whole
如果在University区域信息量最小，则称黑洞为最优黑洞，该黑洞由普通物质和一个（n）黑洞组成.最佳黑洞质量不依赖于宇宙区域的质量。当宇宙中至少有两种物质存在时，最佳黑洞就可以存在：信息量和质量之间存在非线性和线性对应关系。最优黑洞的信息量与通常物质的信息量与质量相关系数的平方成正比，与信息量与黑洞质量相关系数成反比。最优黑洞的质量集中使“通常物质-黑洞“系统中的信息量最小。仅由最优黑洞组成的宇宙的最小信息量是仅由普通物质填充的相同质量的宇宙的可用信息量的两倍。在辐射温度T \approx 1 E + 12 K下，“辐射-黑洞“系统中出现的最优黑洞的质量等于“氢（质子）-黑洞“系统中出现的最优黑洞的质量。
2010-08-05 astro-ph.CO
Dilution of baryon asymmetry in the early universe due to primordial blackhole decay
宇宙形成初期的原初黑洞在物质主导时代衰变产生光子，从而导致重子不对称性的稀释和宇宙标度因子的演化。在考虑瞬时衰变近似、宇宙膨胀的现实模型和原始黑洞的对数正态谱的情况下，对这一过程进行了检验和计算。
2019-01-21 astro-ph.CO
