Sourcing curvature modes with entropy perturbations in non-singular bouncing cosmologies
观测到的宇宙微波背景中的温度波动可以追溯到起源于绝热和/或熵物质扰动的原始曲率模式。在本文中，我们探讨的熵机制的背景下，非奇异弹跳宇宙学。我们表明，曲率模式自然产生的“优雅退出”，即，当平滑的缓慢收缩阶段结束，宇宙进入反弹阶段。在这里，动能成分起着关键作用，它们支配着能量密度，并推动宇宙学反弹的演化。
2020-12-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Skewness of matter distribution in clustering dark energy cosmologies
本文计算了动态暗能量宇宙学中物质分布的偏度（三阶矩$S_3$）。我们特别注意暗能量扰动对这个量的影响。在这个量上确实有一个明显的暗能量扰动的信号。通过适当地允许暗能量扰动，我们表明它们对$S_3$的影响足够强（一个因子$\sim 3$更大），可以很容易地区分成簇和非成簇的暗能量宇宙学。这表明宇宙密度场的高阶统计对暗能量模型的研究是有用的，并且有可能排除成簇的暗能量宇宙学。
2019-11-29 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Linear perturbations in spherically symmetric dust cosmologies including a cosmological constant
研究了含有宇宙学常数的球对称尘埃宇宙中规范不变线性微扰的动力学行为。与空间均匀FLRW模型相比，空间对称度的降低导致规范不变量的非平凡动力学耦合已经在一阶微扰理论和这种耦合的时空演化的强度和影响进行了研究。我们提出的结果的基本动力学方程增广的宇宙学常数，并将它们数值积分。我们还提出了一种方法来获得宇宙学相关的初始变量，这种设置。每个度量变量的角功率谱的估计计算和评价的中央观察员的过去零锥。通过比较完整的演变自由演变的初始配置文件，耦合强度将被确定为一个最佳的拟合径向不均匀补丁在以前的工作（见Redlich等。（2014））。我们发现，耦合效应是不明显的宇宙方差限制内，因此可以安全地忽略相关的宇宙学场景。相反，我们发现非常强的耦合效应，在一个最佳拟合的球形空洞模型匹配的距离红移关系的SNe，这是根据以前的研究结果，使用参数空洞模型。
2017-09-14 astro-ph.CO gr-qc
Scale-invariant perturbations in ekpyrotic cosmologies without fine-tuning of initial conditions
Ekpyrotic反弹宇宙学已经被提出作为通货膨胀的替代品。在这些场景中，宇宙在反弹之前的缓慢收缩期间被平滑和扁平化，而量子涨落产生几乎尺度不变的超视界扰动，在反弹后的宇宙中播种结构。Tolley和Wesley（2007）的分析表明，对于大范围的Ekpyrotic模型，只有在宇宙学背景不稳定的情况下，才有可能产生绝热或熵涨落的标度不变谱，在这种情况下，场景对初始条件非常敏感。在本文中，我们分析了一个重要的反例：一个简单的行动，产生一个高斯，尺度不变的熵扰动谱在ekpyrotic收缩，而不需要微调的初始条件。基于这个例子，我们讨论了一些推广。
2015-05-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Alfven modes driven non-linearly by metric perturbations in anisotropic magnetized cosmologies
我们考虑充满导电等离子体流体的各向异性磁化宇宙学，并研究平行于环境磁场传播的度量扰动的影响。已知在相对于扰动幅度的一阶（线性）近似中，没有电场和密度扰动出现。然而，当我们考虑度量扰动与其时间导数的非线性耦合时，某些类型的解可以引起在时间上急剧增加的电场扰动。这是验证数值和分析。这些扰动的来源可以是在宇宙演化的早期阶段由宇宙泵场驱动的高频量子真空涨落，或者是天体物理过程，或者是最初各向异性宇宙时空的非线性各向同性过程。
2007-05-15 gr-qc
Gauge invariant perturbations of Scalar-Tensor Cosmologies: The vacuum case
本文发展了真空中一般标量-张量Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker宇宙学中标量宇宙学扰动的协变规范不变微扰理论。微扰方程，然后精确地解决了一个特定的耦合，潜在的和背景的长波长限制。与最小耦合的情况下的差异进行了简要讨论。
2006-11-22 astro-ph gr-qc
On the stability of cosmological metrics in Einstein-Cartan cosmologies
本文研究了Einstein-Cartan宇宙学中的两种度规扰动.第一种情况是Einstein-Cartan宇宙学中de Sitter度规的标量模扰动.在这种情况下，de Sitter度规的小扰动表明，对于一个具有自旋-扭转密度和介子场的宇宙，该度规是不稳定的.第二种情况表明，在同样的空间中，Friedmann度规在小扰动下也是不稳定的.
2000-10-11 gr-qc
Isocurvature Perturbations in Quintessence Cosmologies
我们提出了一个系统的治疗的初始条件和演化的宇宙学扰动在宇宙中包含光子，重子，中微子，冷暗物质，和标量quintessence场。通过将演化公式化为一个微分方程，该方程涉及一个作用于由扰动变量组成的向量的矩阵，我们可以使用熟悉的特征值和特征向量的语言。由于演化矩阵的最大特征值是四重简并的，因此在早期存在四个引力势不发散的主导模，分别对应于绝热、冷暗物质等曲率、重子等曲率和中微子等曲率扰动.我们的结论是，精华不会导致额外的独立模式。
2003-10-09 gr-qc
Bianchi spacetimes as super-curvature modes around isotropic cosmologies
本文全面阐述了各向异性Bianchi模型可视为线性宇宙学微扰均匀极限的理论，发现近开放Friedmann空间的各向异性模型对应超曲率微扰，从而可通过扩展标准微扰理论计算各向异性对宇宙学可观测量的影响以约束大尺度各向异性。
2025-06-02 astro-ph.CO gr-qc
Matter bispectrum in cubic Galileon cosmologies
本文在协变立方Galileon理论的框架下得到了暗物质密度扰动的双谱。这个结果是通过一个半解析的方法在Galileon宇宙学的二阶微扰，假设高斯初始条件。特别是，我们表明，即使在存在大偏差的线性增长率w.r.t.在双谱水平上，这种偏差被减小到几个百分比。
2013-05-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological perturbations and stability of nonsingular cosmologies with limiting curvature
我们重温非奇异宇宙学中的极限曲率假设实现。我们研究了该理论的宇宙学扰动并确定了稳定性的一般判据。对于最简单的模型，我们发现一般Ostrogradski不稳定性，除非行动包含外尔张量平方与适当的系数。当考虑两个特定的非奇异宇宙学场景（一个暴胀和一个成因模型），我们发现鬼和梯度不稳定性在大多数宇宙演化。此外，我们表明，该理论是等效的引力理论的作用是一个一般的函数的Ricci和高斯-Bonnet标量，这种类型的理论是已知的遭受各向异性背景的不稳定性。这使我们构造了一种新的曲率不变标量函数。我们表明，它没有奥斯特罗格拉茨基不稳定性，它避免了鬼和梯度不稳定性的最有趣的背景通货膨胀和成因轨迹。我们进一步表明，它不拥有额外的新的自由度在各向异性时空。这为研究稳定的替代非奇异极早期宇宙学打开了大门。
2017-08-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
General Perturbations of Homogeneous and Orthogonal Locally Rotationally Symmetric Class II Cosmologies with Applications to Dissipative Fluids
在时空1+1+2协变分解的框架下，研究了具有宇宙学常数的齐次和超曲面正交LRS（Locally Rotationally Symmetric）II类宇宙学的一阶微扰.微扰，这是一个一般的能量动量张量，包括标量，矢量和张量模式，并扩展了一些以前的作品，其中物质被假定为一个完美的流体。通过调和分解，方程组，然后转化为在时间和代数约束的发展方程。然后将这一结果应用于耗散单组分流体，并使用简化的非因果Eckart理论的系统被减少到两个封闭的子系统由四个和八个谐波系数的奇数和偶数部门分别。在一个简化的因果理论中，这个系统也被认为是封闭的。然后，它表明，在埃卡特理论，如何涡可以产生粘度。
2022-04-08 gr-qc
Cosmological perturbations in bouncing cosmologies and the case of the Pre-Big Bang scenario
前大爆炸宇宙学启发了几代宇宙学家，他们试图用弦论提出的基本长度尺度来治愈最初的大爆炸奇点。在视界和曲率问题的解决方案中，存在一个曲率增加的坍缩/暴胀阶段，然后是宇宙反弹，作为标准暴胀的替代方案。然而，几乎尺度不变的扰动谱的产生并不是对这种情况的自动预测。在本文中，我回顾了一些一般性的声明，在弹跳宇宙学和一些历史上重要的尝试，以调和预测的光谱与观测的扰动的演变。弹跳宇宙学，特别是大爆炸前的宇宙学，虽然更复杂，但仍然是暴胀的可行替代方案，可能有助于解决当前的理论和观测紧张局势。
2022-07-13 gr-qc hep-th
Cumulative gravitational lensing in Newtonian perturbations of Friedman-Robertson-Walker cosmologies
天文学家们普遍认为，在从远距离光源的视亮度中确定它们的距离时，所有星系中的物质所产生的累积引力透镜平均来说是相同的，就好像这些物质均匀地分布在整个宇宙中一样。这个假设的有效性被认为是在这里通过一般的牛顿微扰的弗里德曼-罗伯逊-沃克（FRW）宇宙学。该分析是在同步测量中进行的，特别注意必须施加的附加测量条件。在任意平均密度扰动下，得到了视星等-红移关系的平均修正。在平均密度为零的情况下，当星系际物质具有尘埃状态方程时，则对于所有红移的视星等-红移关系确实存在零平均一阶修正。点粒子和瑞士奶酪模型被认为是特殊情况。
2000-05-22 gr-qc
Cosmological Perturbations in Renormalization Group Derived Cosmologies
本文提出了一个牛顿常数$G$和宇宙学常数$Λ$动态演化的几乎均匀各向同性理想流体宇宙的线性宇宙学扰动理论。利用协变方法建立了规范不变的形式，得到了控制物质密度共动分数空间梯度演化的声传播方程$G$和$Λ$.显式的解决方案进行了讨论，在宇宙学的$G$和$Λ$根据重整化群方程在一个固定点附近的变化。
2003-09-12 astro-ph gr-qc hep-th
Gauge-invariant magnetic perturbations in perfect-fluid cosmologies
我们进一步发展我们的扩展的Ellis-Bruni协变和规范不变的形式主义，在宇宙学磁场的存在下的密度微扰的广义相对论处理。我们提出了详细的运动学和动力学行为的扰动磁化FRW宇宙学包含流体与非零压力的分析。我们研究了磁流体动力学效应对辐射时代密度不规则性增长的影响。在压力存在下，在小尺度和大尺度上的密度不均匀性的演化的解决方案被发现，并确定了一些新的物理效应。
1998-10-20 astro-ph gr-qc
Covariant and gauge-invariant linear scalar perturbations in multiple scalar field cosmologies
本文导出了一组方程，用以监视具有多个相互作用非线性标量场的Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker模型的协变和规范不变线性标量扰动的演化。本文用动力系统的方法对几类标量场势进行了稳定性分析。特别是，使用最近的近似的背景溶液的膨胀动力学，我们推导出条件下，均匀化发生混乱（二次和四次潜力）和新的通货膨胀。我们还证明了一个宇宙无毛的结果幂律膨胀和推广的两个标量场与独立的指数势（辅助幂律膨胀）。
2013-11-25 gr-qc
General Perfect Fluid Perturbations of Homogeneous and Orthogonal Locally Rotationally Symmetric Class II Cosmologies
在时空1+1+2协变分解的框架下，研究了具有宇宙学常数的齐次和超曲面正交LRS（Locally Rotationally Symmetric）II类宇宙学的一阶微扰.扰动，这是完美的流体类型，包括一般的标量，矢量和张量模式，并扩展了一些以前的工作，其中涡扰动被排除在外。进行谐波分解和场方程，然后减少到一组的8个演化方程的8个谐波系数，代表扰动的密度，剪切，涡度和Weyl张量，在这方面的所有其他变量可以表示代数。该系统分为两个子系统，一个用于五个系数，一个用于三个系数。如前所述，在一个重荷理想流体中，涡度扰动不能产生任何量级。因此，现有的一阶涡度扰动的时间发展被认为是完全由背景。然而，一个已经存在的涡量将作为其他量的演化方程中的源项。在高频近似下，四个独立的Weyl张量谐波在各向异性背景上以与无涡情况相同的方式作为引力波演化，而涡则给出声波的一阶扰动。
2019-10-03 gr-qc
Evolution of cosmological perturbations in non-singular string cosmologies
在由低能玻色弦作用量的高阶修正导出的一类非奇异宇宙学中，我们导出了最一般的宇宙学标量、矢量和张量扰动的演化方程。在大尺度极限下，标量和张量扰动的演化都由守恒量、均匀场规范中通常的曲率扰动和张量型扰动度规表征。矢量扰动不受影响，在没有任何额外耗散过程的情况下，由流体组分的角动量守恒描述。对于标量和张量型微扰，我们展示了如何，在动力学驱动的膨胀过程中的介子场的背景演化，我们可以获得最终的功率谱产生的度量和介子场的真空量子涨落在膨胀过程中。
2001-06-12 astro-ph gr-qc hep-th
Tensor Perturbations in Anisotropically Curved Cosmologies
除了各向异性膨胀，宇宙在其（空间）曲率水平上也可以是各向异性的。特别是，各向异性曲率和各向同性膨胀的模型导致了$Λ$ CDM样的现象和各向同性和均匀的CMB在背景水平。因此，他们提供了一个有趣而可行的例子，宇宙学原理并不遵循观测数据的各向同性。本文提取了两类具有各向异性空间曲率的宇宙学中张量扰动的线性动力学。与各向同性宇宙学中的相同计算相比，出现了两个困难。首先，这两个张量极化并不表现为自旋为2的场，而是表现为对称、无迹和横向张量场的自旋为0和自旋为1的不可约分量，每个分量都有自己的动力学。其次，因为度量扰动是代数耦合的，人们不能忽略标量和矢量模式，只关注张量-即使人们只对后者感兴趣-在获得错误的运动方程的惩罚下。我们说明我们的结果，找到解析解和评估的功率谱的张量极化在辐射主导的宇宙。最后，我们对这些模型如何与未来的CMB偏振实验进行约束提出了一些意见。
2017-11-16 gr-qc
Axion perturbation spectra in string cosmologies
本文讨论了在前大爆炸情形下，低能弦作用量的无质量场中产生的半经典微扰谱。轴子场在大尺度上可能具有几乎尺度不变的谱，这取决于它们所耦合的介子场和模场的演化。作为一个例子，我们计算了三个轴子领域中存在的截断型IIB模型的光谱，并表明它们与至少一个领域具有标度不变或红色扰动谱。在最简单的大爆炸前的情况下，这可能与观测到的微波背景的各向同性不一致。更一般地说，低能弦宇宙学中微扰谱之间的关系反映了理论的对称性。
1998-10-30 gr-qc hep-th
General solution for scalar perturbations in bouncing cosmologies
弦论/M理论提出的弹跳宇宙学，可能提供标准暴胀的替代方案，以解释我们宇宙中不均匀性的起源。基本问题是如何正确地通过反弹来演化标量扰动。在这项工作中，我们确定了任意（空间平坦）反弹宇宙学的扰动和最终频谱的演变，唯一的假设是反弹是由一个单一的物理尺度。特别是，我们发现，只有当同动压力扰动与巴氏势成正比，而不是与它的拉普拉斯算子成正比时，巴氏势（它在一定限度内是标度不变的，因此与观测结果相一致）的反弹前增长模式的谱在反弹后才能保持不变，这与任何已知形式的普通物质一样。如果某种作用于反弹的新物理学证明了这种关系，那么反弹宇宙学就有资格成为产生所观察到的不均匀性的一个真正可行的替代方案。我们的治疗还包括一些类的模型与额外的维度，而我们表明，反弹引起的正空间曲率在结构上不同于所有反弹在空间平坦的宇宙，需要一个独特的分析。
2005-12-06 gr-qc hep-th
A new duality relating density perturbations in expanding and contracting Friedmann cosmologies
对于具有标量场$ϕ(x)$、势场$V(ϕ)$和常数状态方程$w=p/ρ$的四维空间平坦Friedmann-Robertson-Walker宇宙，我们证明了由$ε=3(1+w)/2$表征的膨胀解与由$\hatε=1/ε$表征的收缩解产生相同的标量扰动.相同的对称性适用于主导和次主导标量扰动模式。如果我们定义了$ε\equiv [(2d-5)+(d-1)w]/(d-2)$，这个结果就允许一个简单的物理解释，并推广到$d$时空维。
2004-03-02 astro-ph gr-qc hep-th
Covariant velocity and density perturbations in quasi-Newtonian cosmologies
最近，在零剪切超曲面（或纵向）规范中的冷物质宇宙的协变方法已经发展起来。这种方法揭示了存在的可积性条件，这不会出现在标准的非协变处理。一个简单的推导和推广的可积性条件的基础上，显示准牛顿模型是一个子类的线性化的“沉默”的模型。可积性条件的解意味着加速度的传播方程。它示出了如何的速度和密度扰动，然后通过这个传播方程获得。的密度扰动获得一个小的相对速度修正的所有尺度上，所产生的完全协变广义相对论分析。
1998-08-21 astro-ph gr-qc
Perturbations in bouncing cosmologies: dynamical attractor vs scale invariance
对于弹跳宇宙学，如ekpyrotic/循环的情况下，我们表明，它是可能的预测密度扰动是独立的弹跳阶段的细节。这可以实现，就像在暴胀宇宙学中一样，这要归功于动力学吸引子的存在，它使得局部可观测量等于未微扰解，直到指数小项。假设反弹的物理学对这些修正不是非常敏感，那么即使在非线性水平上，扰动也可以演化。由此产生的光谱不是尺度不变的，因此与实验数据不相容。这可以在同步规范中明确地显示出来，与通常使用的牛顿规范相反，所有的微扰都保持很小的反弹，吸引子的存在是明显的。
2004-11-29 astro-ph gr-qc hep-ph
Conformal Symmetries of FRW Accelerating Cosmologies
我们证明了任何状态方程w < -1/3的加速Friedmann-Robertson-Walker（FRW）宇宙学（因此不仅是w =-1的de Sitter阶段）在未来的恒时超曲面上都表现出三维共形对称性。我们还提供了一个替代的推导这一结果的共形Killing向量，并表明，长波长共动曲率扰动的扰动FRW度量只是共形Killing运动的FRW背景。然后我们将边界共形对称性推广到加速宇宙学中。我们的研究结果表明，人们可以很容易地产生扰动的标量场，这不仅是规模不变，但也完全共形不变的超哈勃尺度。测量宇宙学扰动的标度不变功率谱并不自动意味着宇宙经历了德西特阶段。
2013-09-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Scalar perturbations in regular two-component bouncing cosmologies
我们考虑一个从收缩到膨胀的两分量规则宇宙学，其中，为了包括标量场和理想流体作为特殊情况，允许占主导地位的组件有一个内在的等曲率模式。我们表明，在反弹前的Barnesian势的增长模式的频谱从来没有转移到反弹后的主导模式。后者最多获得一个占主导地位的等曲率分量，这取决于两种流体的相对性质。我们的研究结果意味着，在文献中的几个索赔需要大幅修订。
2005-06-13 gr-qc hep-th
Bouncing Cosmologies: Progress and Problems
本文综述了弹跳宇宙学作为宇宙学暴胀的替代物的地位，它提供了对极早期宇宙的描述，也是当今观测到的宇宙学扰动的来源。我们专注于考虑弹跳宇宙学的动机，在这些模型中的波动的起源，以及各种实现所面临的挑战。
2016-05-05 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Backreaction of superhorizon perturbations in scalar field cosmologies
有人认为宇宙的加速可能是由于对弗里德曼-罗伯逊-沃克背景的扰动的反作用。对于一个由冷暗物质主导的宇宙，超视界扰动的反作用不能驱动加速。我们将这一结果推广到冷暗物质和标量场的模型。我们表明，标量场只能通过其势的恒定或接近恒定的标准机制来驱动加速度（即，宇宙学常数）;没有涉及超视界反作用的单独机制。这排除了文献中提出的一些模型。
2008-08-08 astro-ph gr-qc hep-th
Generalized Swiss-cheese cosmologies: Mass scales
我们推广了瑞士奶酪宇宙学，以便包括相关边界表面的非零线性动量。在这些广义宇宙学的质量尺度的演变研究的背景下，而不必指定任何细节内的局部不均匀性的各种模型。我们发现，最终的有效引力质量和大小的演变不均匀性取决于他们的线性动量，但这些属性基本上不受背景模型的细节。
2010-01-11 astro-ph.CO gr-qc
Generalised perturbation equations in bouncing cosmologies
我们考虑广义引力中长波标量度量扰动的线性扰动方程，适用于非奇异宇宙学模型，包括在非常早期的宇宙中从坍缩到膨胀的反弹。我们提出了一般形式的扰动方程，它遵循的要求，在大尺度上的非均匀宇宙服从相同的局部方程的均匀弗里德曼-罗伯逊-沃克背景宇宙学（分离宇宙的方法）。在赝纵向规范中，这变成绝热微扰的齐次二阶微分方程，在各向异性应力消失的情况下，它简化为广义相对论中纵向规范度规微扰的通常方程。作为应用，我们证明了在一个简单的反弹模型中，在热爆坍缩过程中产生的尺度不变的纵向规范扰动谱并没有转移到膨胀相的绝热密度扰动的增长模中。
2008-07-14 astro-ph gr-qc hep-th
A simplified structure for the second order cosmological perturbation equations
随着对宇宙微波背景和星系大尺度分布的观测越来越精确，研究Friedmann-Lemaitre宇宙学的非线性扰动是必要的，而Friedmann-Lemaitre宇宙学方程是出了名的复杂。在本文中，我们提出了一个新的推导的控制方程的二阶扰动的框架内的度量为基础的方法是最小的，至于计算量和长度的表达式，和灵活的，至于选择的规范和应力-能量张量。由于它们的一般性和简单的结构，我们的方程提供了一个方便的起点，用于确定任何给定的应力-能量含量的FL宇宙学的非线性扰动的行为，使用泊松规范或均匀曲率规范。
2013-02-24 astro-ph.CO gr-qc
Asymptotic analysis of perturbed dust cosmologies to second order
具有尘埃和正宇宙学常数的Friedmann-Lemaitre宇宙学的非线性扰动最近引起了人们的广泛关注。在本文中，我们的第一个目标是比较的一阶和二阶扰动的演变，确定其渐近行为在不断扩大的模型在后期。我们证明了在空间曲率K或正的宇宙学常数的存在下，密度微扰在一阶和二阶都接近一个有限的极限，但接近的速率依赖于模型，如果宇宙学常数为正，则尺度因子为幂律，如果为零，则为对数，且K<0.标量微扰一般包含一个增长模式和一个衰减模式。我们发现，有些令人惊讶的是，如果宇宙学常数是积极的衰减模式不会消失，即它的贡献在一个平等的立足点上的增长模式的密度扰动的渐近表达式。另一方面，爱因斯坦-德西特宇宙的未来渐近状态（其中宇宙学常数和空间曲率都为零）是完全不同的，如发散的密度扰动所示;此外，二阶微扰的发散比一阶微扰快，这表明爱因斯坦-德西特宇宙对微扰是不稳定的，并且扰动序列不朝向未来收敛。我们的结论是，空间曲率或宇宙学常数的存在稳定的扰动。我们的第二个目标是推导出一个显式表达式的二阶密度微扰，可用于研究的影响，包括一个宇宙学常数和空间曲率。
2013-03-19 gr-qc
Embedding Non-Linear Structures in f(R) Cosmologies
当使用爱因斯坦方程时，存在许多将非线性结构嵌入宇宙学背景的技术。这些模型包括瑞士奶酪模型（Swiss cheese models）和晶格模型（lattice models），在瑞士奶酪模型中，球对称真空被修补到弗里德曼解上，在晶格模型中，弱场区域直接连接在一起。在这次演讲中，我们将考虑这些方法如何在f（R）引力理论中工作。我们将证明，它们的存在对宇宙的大尺度膨胀施加了限制，并且不可能总是独立地考虑一个理论的弗里德曼解和弱场解。
2015-09-22 astro-ph.CO gr-qc
Comment on "Non-linear interactions in cosmologies with energy exchange"
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究所）
对一篇关于能量交换宇宙学模型论文进行批判性评估，指出并纠正原文数学不一致，推导精确解析解，表明修正后的数学框架与原文观点矛盾。
2026-08-26 astro-ph.CO gr-qc
Regular two-component bouncing cosmologies and perturbations therein
我们提出了一个全面的调查标量扰动在一个相当通用的模型，一个经常反弹的宇宙，反弹是由一个有效的完美流体与负能量密度。在反弹之前和之后很长一段时间，宇宙都是由一个具有正能量密度的源所支配的，这个源可以是一个完美的流体、一个标量场，或者任何其他具有内在等曲率扰动的源。在这个框架内，我们提出了一种分析方法来准确估计大规模标量扰动的谱，直到它们在反弹后很长一段时间内重新进入。我们还提出了一个简单的方法来确定非奇异规范不变变量通过反弹，并提出了广泛的数值测试的结果，在几种可能的实现方案。在任何情况下，我们都没有发现反弹前增长模式的巴氏势的谱可以转移到反弹后的常数模式。
2005-09-08 gr-qc hep-th
Generating cosmological perturbations in non-singular Horndeski cosmologies
本文构建过去具有强引力的 Horndeski 反弹模型，证明可在早期收缩阶段可控生成与观测相符的宇宙学微扰谱。
2024-10-03 gr-qc hep-th
Relativistic Euler Equations in cosmologies with non-linear structures
我们考虑一个新的变种的宇宙学扰动理论，已专门设计，包括非线性密度对比尺度100百万秒差距，同时仍然允许在更大的尺度上的线性波动。这个理论是用来推导欧拉流体力学的相对论方程在现实的宇宙学场景，包含辐射和一个宇宙学常数，以及已被允许成团的星系和星系团的物质。这些方程可以用来在小尺度非线性结构的存在下，以及在一直到视界和更远的尺度上，演化能量密度和速度。这些方程的首阶部分再现了预期的牛顿方程，而随后的阶则规定了相对论修正。我们证明，这些演化方程是一致的，保持爱因斯坦的约束，因此，系统作为一个整体是数学适定性。我们得到的相对论修正被发现表现出不同尺度上的扰动之间的非平凡的相互作用，以及标量，矢量和张量模式的混合。它们偏离了后弗里德曼和标准宇宙学扰动理论方法中出现的结果，并指向了新的相对论效应，这些效应可以通过即将到来的超大规模巡天测量。
2019-04-05 astro-ph.CO gr-qc
Growth of spherical overdensities in scalar-tensor cosmologies
宇宙的加速膨胀是宇宙学中一个相当确定的事实，许多不同的模型被提出来作为一个可行的解释。这些模型中的许多都是基于非相互作用流体的标准广义相对论框架或最近的耦合（相互作用）暗能量模型，其中暗能量（标量场）耦合到暗物质分量，产生第五种力。一个有趣的替代方案是通过Ricci标量将标量场直接耦合到重力扇区。这些模型被称为非最小耦合模型，并产生一个依赖于时间的引力常量。在这项工作中，我们研究属于这一类的几个模型，并描述如何观测依赖于耦合的强度。我们还考虑到扰动的标量场的影响，并显示其相对重要性的质量函数的演变，延长最近的工作在这个问题上。通过工作的框架内的球形崩溃模型，我们表明，扰动的标量场有一个有限的影响的增长因子（小耦合常数）和质量函数的情况下，扰动被忽略。
2016-03-07 astro-ph.CO gr-qc
Evolution of Dark Energy Perturbations in Scalar-Tensor Cosmologies
我们通过解析和数值求解标量张量宇宙学中的广义爱因斯坦方程，得到了暗能量和物质线性微扰的演化。我们比较我们的结果与相应的结果最小耦合quintessence扰动。我们的结果自然（O（1））值的拉格朗日参数，导致类似于LCDM的背景展开总结如下：1。在小于100 h^{-1} Mpc的尺度上，标量-张量暗能量密度扰动与最小耦合的精粹扰动相比，被放大了约10^6倍。在这些尺度上，暗能量扰动与物质密度扰动相比只占10%左右。2.标量张量暗能量密度扰动与亚哈勃尺度上的物质线性扰动反相关。因此，星系团被预测与暗能量的空洞重叠。3.这种物质与负压扰动的反相关性导致了物质扰动在亚哈勃尺度上轻微放大约10%。4.亚哈勃尺度上标量场扰动的演化与尺度无关，因此它对应于消失的有效声速（c_{sΦ} =0）。它还涉及由场的放大有效质量引起的早期大振荡。这种放大是由于场与里奇曲率标量以及（因此）与物质的非最小耦合。没有这样的振荡存在于最低限度的耦合的精粹扰动，这是抑制亚哈勃尺度（c_{sΦ} =1）。我们的研究结果的影响，包括修改后的预测集群晕配置文件观察到的属性。已知这些剖面与LCDM的预测存在一定的张力。
2010-02-11 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
The nonlinear power spectrum in clustering quintessence cosmologies
我们研究了在声速为零的经典场驱动的宇宙学中密度扰动的非线性演化。对于这些模型，物质和精华扰动是共动的，并且有可能为由两个分量的加权和给出的总密度波动写出单个连续性方程。包括欧拉方程的共同速度场，我们解决了非线性，总密度功率谱的时间-重整化群方法的发展方程。事实上，任何宇宙学的可观测性都只与总密度扰动的引力直接相关，而这两个分量是单独不可观测的。我们发现，聚类的精华扰动诱导小的修正功率谱的非线性演化在光滑的精华模型所描述的相同的状态方程。然而，这种小的修正与低红移时声速消失对线性增长函数的巨大影响形成对比。由于这个原因，具有相同的线性密度功率谱归一化的模型可以根据声速的值呈现显著不同的非线性校正。虽然这种差异在w \rightarrow-1，ΛCDM极限下消失，但我们认为，在约束非均匀暗能量模型时，应适当考虑结构的线性和非线性生长之间的关系.
2011-06-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
On the stability of static ghost cosmologies
本文研究了静态宇宙中各向同性辐射和鬼标量场的非相互作用混合物的经典线性稳定性。与传统的爱因斯坦静态模型不同，这种宇宙学在均匀和各向同性的扰动下是稳定的。这是通过原来的静态精确振荡的解决方案。我们还研究了静态鬼宇宙的线性响应的所有类型的非均匀波动，即密度，涡度和引力波扰动。结果表明，静态背景约束了这些畸变的线性演化，使得密度扰动保持时不变，涡旋畸变消失，引力波以恒定振幅振荡。我们讨论了这些结果在经典广义相对论宇宙学的过去永恒的初始状态的潜在影响。
2009-11-19 gr-qc
Perturbations in a Holographic Universe and in Other Stiff Fluid Cosmologies
我们研究了具有刚性状态方程$p=ρ$的流体支配的宇宙中微扰的产生和演化。最近提出的全息宇宙就是这种模型的一个例子。我们计算的标量和张量扰动的频谱，而不依赖于微观物理描述的$p=ρ$流体。在哈勃视界深处，光谱是尺度不变的。相比之下，在硬流体主导（全息）阶段进入哈勃视界的红外扰动在功率谱中产生振荡和对数项。我们表明，矢量扰动增长在刚性流体占主导地位的时代，并可能导致在湍流和各向异性的宇宙结束时的全息相位。因此，在全息阶段之后所需的暴胀期不可能比标准暴胀模型所需的暴胀期短得多。
2004-10-14 astro-ph gr-qc hep-ph
Causal perturbation theory in general FRW cosmologies I: energy momentum conservation and matching conditions
我们描述能量-动量守恒相对论微扰理论在一般FRW背景下的因果源项，如宇宙缺陷网络的存在。我们提供了一个处方的线性能量-动量赝张量在弯曲的FRW宇宙，分解它使用本征函数的亥姆霍兹方程。我们还构建了这些时空的共形几何的守恒矢量密度，并将其与我们的伪张量相关联，证明了这两种方法的等价性。我们还涉及到这些技术所发挥的作用，在早期的相变，我们可以表示在我们的伪张量的组件中建立匹配条件的剩余规范自由。这种形式主义是简洁和几何声音的子和超视界尺度，从而扩展现有的工作，以物理（和数值）有用的上下文中。
2002-07-05 astro-ph gr-qc
Perturbed Friedmann cosmologies filled with dust and radiation
我们发现了无穷多个充满尘埃和辐射的扰动k=0 Friedmann宇宙学，随着序列的增加，解包含的积分函数越来越多。在采用坐标规范与受扰物质共同运动的情况下，求解度量扰动的迹h和辐射密度扰动δρ r的耦合方程是问题的关键。本文给出了由Sachs-Wolfe效应引起的宇宙微波背景辐射温度变化的估计。发现温度波动比没有辐射的情况下增长得更快。
2001-02-12 astro-ph gr-qc
Gravitational, shear and matter waves in Kantowski-Sachs cosmologies
在时空的1+1+2协变分解框架下，讨论了具有正宇宙学常数的Kantowski-Sachs模型的无涡、理想流体扰动的一般处理.动力学包含在六个演化方程的六个谐波系数，描述重力，磁场，运动学和物质扰动，而一组代数表达式确定其余的变量。这六个方程进一步解耦成一组四个方程来源于完美流体，代表强迫振荡和两个解耦阻尼振荡器方程。这两个引力自由度由引力-磁扰动对表示。与弗里德曼的情况相比，其中之一是耦合到物质密度扰动，成为去耦仅在几何光学限制。在这种近似下，外尔张量的奇偶张量扰动在各向异性的Kantowski-Sachs背景下演化为引力波，而描述剪切和物质密度梯度的模式则被$π/2$反相，并具有相同的声速。
2015-12-05 gr-qc
Linear perturbations in K-mouflage cosmologies with massive neutrinos
我们提出了一个全面的推导线性微扰方程的不同的物质种类，包括光子，重子，冷暗物质，标量场，无质量和大量的中微子，在存在一个通用的共形耦合。从拉格朗日量开始，我们展示了共形变换如何影响动力学。特别是，我们讨论了如何将一致的标量耦合在玻尔兹曼方程的大质量中微子和随后的流体近似的层次。我们使用最近提出的K-mouflage模型作为一个例子来演示我们的线性扰动方程的数值实现。K-动量是一种新的机制，它抑制了标量耦合引起的物质粒子之间的第五种力，但在线性区域，第五种力不受抑制，并以不同的方式改变不同物质的聚集。我们展示了第五种力对宇宙微波背景辐射、透镜势和物质功率谱的影响，并找到了K-动量参数的范围，其影响可以通过观测看到。我们还发现，标量耦合可以有非平凡的影响，移动的透镜势和密度波动的功率谱的振幅在相反的方向，虽然都探测整体集群的物质。本文可供一般耦合标量场宇宙学研究者或对K-模场模型的宇宙学行为感兴趣者参考。
2015-02-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Large scale anomalies in the CMB and non-Gaussianity in bouncing cosmologies
我们认为，在宇宙微波背景辐射的大角度尺度上观察到的几种异常现象，在暴胀时代之前发生的宇宙反弹中有一个共同的起源。反弹在问题中引入了一个新的物理尺度，打破了暴胀的几乎尺度不变性。因此，暴胀开始时的标量扰动状态不再是Bunch-Davies真空，而是包含激发和非高斯性，这对于红外模式来说更大。我们认为，这些激发和CMB模式和较长波长的扰动之间的相关性的综合效应，可以解释所观察到的功率抑制，偶极不对称，它也可以产生一个偏好奇宇称相关。该模型还可以缓解透镜振幅$A_L$中的张力。我们采用唯象的观点，通过表征模型与一些自由参数，而不是限制到特定的弹跳理论。我们确定了我们的想法所需的最低限度的成分，并指出在文献中的理论，这些条件得到满足的例子。
2020-06-17 astro-ph.CO gr-qc
Structure formation in Multiple Dark Matter cosmologies with long-range scalar interactions
冷暗物质（CDM）与扮演宇宙暗能量（DE）角色的经典标量场之间的相互作用可能提供与太阳系边界不冲突的长程暗相互作用。虽然目前可用的观测允许将这种相互作用限制在引力强度的百分之几，但最近的一些研究表明，如果CDM由两种与DE场具有相反耦合的不同粒子组成，那么这种严格的约束可以大大放松，允许长-在背景和线性扰动水平上都不显著影响观测的范围标量引力。在目前的工作中，我们将这种多暗物质的情况下，结构形成的非线性制度的调查，提出了有史以来第一个N体模拟这些宇宙学。我们的研究结果突出了一些特征足迹的长程标量力，只出现在特定的模型，否则实际上无法区分从标准的LCDM方案的背景和线性密度扰动的增长的非线性制度。在这些效应中，在两种CDM物质中形成“镜像”宇宙结构，在k > 1 h/Mpc时抑制非线性物质功率谱，以及坍塌晕的碎裂，代表了可能提供约束这类宇宙学模型的直接方法的特殊特征。
2012-06-11 astro-ph.CO gr-qc
Scalar perturbations of Galileon cosmologies in the mechanical approach within the late Universe
我们研究宇宙在其演化的后期阶段和内部的均匀性150-370 Mpc的细胞。我们认为宇宙在这些尺度上充满了尘埃状物质，一个最小耦合的伽利略场和辐射。我们使用机械方法。因此，不均匀性的特殊速度以及其他理想流体的涨落可以被认为是非相对论的。这样的流体被称为耦合的，因为它们集中在不均匀性周围。我们研究了物理伽利略场，即与最新的引力波实验GW 150914，GW 151226，GW 170104，GW 170814，GW 170817和GW 170608的结果兼容，可以耦合的条件。我们知道，在背景水平上，耦合标量场表现为一种两组分的理想流体：一种模拟了一个受抑宇宙弦网络，另一种对应于一个有效的宇宙学常数。我们发现了伽利略场的修正，它表现得像一个物质成分。
2021-08-24 gr-qc
Evolution of cosmological perturbations and the production of non-Gaussianities through a nonsingular bounce: Indications for a no-go theorem in single field matter bounce cosmologies
假设曲率扰动和引力波最初起源于物质主导的收缩相的真空涨落，我们研究了通过非奇异弹跳相演化的宇宙学扰动的动力学，该非奇异弹跳相由与爱因斯坦引力最小耦合的一般单标量场拉格朗日量描述。为了使这样的模型与当前张量-标量比的上限保持一致，必须在反弹阶段增强曲率波动。我们表明，虽然它仍然有可能扩大曲率扰动的振幅，由于非平凡的背景演化，这种增长是非常有限的，因为超级哈勃尺度上的曲率扰动的守恒。我们进一步通过反弹阶段的原始非高斯性的演变进行了一般性的分析。通过研究双谱的一般形式，我们表明，非高斯参数$f_{\mathrm{NL}}$（这是为了团结之前的反弹阶段）是在反弹阶段，如果曲率波动增长增强。因此，在这种由单个标量场给出物质的非奇异反弹模型中，在获得足够小的张量-标量比和不获得超过当前上限的$f_{\mathrm{NL}}$值之间似乎存在张力。这个结论可以被认为是一个“不可行”的定理，它排除了任何以真空初始条件为涨落的单场物质反弹宇宙学。
2015-09-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Viable Gauge Choices in Cosmologies with Non-Linear Structures
在宇宙学扰动理论中使用了各种各样的规范。这些通常被选择以将物理性质归因于坐标的特定选择，或者以其他方式简化所得方程的形式。然后进行计算，理解它们可以在任何量规中完成，并且可以随意进行不同量规之间的转换。我们表明，这种逻辑可以扩展到域的大密度对比度，不同类型的微扰膨胀是必需的，但在这种结构的存在下，可以选择的方式是严重的限制。特别是，在宇宙学文献中通常认为的大多数量规在非线性结构的存在下是不可行的。这包括空间平坦规范、同步规范、共动正交规范、总物质规范、N体规范和均匀密度规范。相比之下，我们发现，纵向规范和牛顿运动规范都是可行的选择在这两个标准的宇宙学扰动理论，并在后牛顿微扰膨胀，为了模拟非线性结构。
2020-03-26 astro-ph.CO gr-qc
Some Gravity Waves in Isotropic Cosmologies
我们构造了两个族的各向同性膨胀宇宙的度量扰动，描述了通过这些宇宙传播的引力波。波是非平面的，它们的波前膨胀完全是宇宙膨胀的结果。这种辐射的存在会导致各向异性应力的出现，从而对宇宙中完美的流体物质含量产生微小的扰动。然后，我们在这些宇宙中构建重力波的精确模型。在这种情况下，模型的物质内容包括由各向异性应力补充的理想流体物质和随波传播的类光物质。在适当的近似条件下，类光物质可以忽略，精确模型与微扰模型一致。
2022-02-27 gr-qc
Perturbations in cosmologies with a scalar field and a perfect fluid
研究了由标量场和理想流体组成的多分量系统中的宇宙学密度扰动性质。我们讨论的自由度完全描述系统的数量，介绍了一套完整的动力学规范不变方程的曲率和熵扰动，并显示这些方程作为一个一阶系统连接的一个相当稀疏的矩阵的有效配方。我们的形式主义包括空间梯度，扩展以前的配方局限于大规模的限制，并充分考虑了固有的标量场的isocurvature模式的演变。然后，我们解决的绝热条件的问题，特别是证明其保存在大尺度上。最后，我们将我们的形式主义的精髓的情况下，并清楚地强调初始条件的重要性，当考虑后期的扰动。特别是，我们表明，熵扰动仍然可以存在时的精粹场能量密度变得不可忽略。
2004-04-22 astro-ph gr-qc hep-ph
