Phenomenology of Dark Matter via a Bimetric Extension of General Relativity
本文提出了一个相对论性暗物质模型，它在宇宙学尺度上再现了协和宇宙学模型$Λ$ -冷暗物质（$Λ$ -CDM），在星系尺度上再现了修正牛顿动力学（MOND）的唯象.为了实现这一点，我们假设了一种非标准形式的暗物质，它由两种不同的粒子组成，通过广义相对论的双度规扩展与引力耦合，并通过这些粒子质量产生的内部矢量场（“引力光子”）连接在一起。我们证明了这种暗物质在一阶宇宙学扰动水平上的行为类似于普通的冷暗物质，而纯宇宙学常数则起着暗能量的作用。MOND方程在非相对论极限下通过普通物质的引力场中暗物质介质的引力极化机制而出现。最后，我们表明，该模型在太阳系中是可行的，因为它预测相同的参数化后牛顿参数作为广义相对论。
2015-05-20 astro-ph.CO gr-qc
Dark Matter Candidates
概述了各种暗物质候选者。在文献中给出的许多建议中，讨论了轴子，惰性Higgs双重态，无菌中微子，超对称粒子和Kaluza-Klein粒子。这种情况最近变得非常有趣，关于宇宙射线中反物质的新结果将暗物质作为主要的可能解释之一。这种解释和可能的解决方案的问题进行了讨论，并强调了新的测量的重要性。如果解释确实是暗物质，一个全新的物理学领域，具有不寻常但并非不可能的质量和相互作用性质，可能很快就会被发现。
2009-05-29 astro-ph.CO hep-ph
Confusing dark matter particle properties with modifications to General Relativity
在广义相对论和R方引力理论$f(R)=R+αR^2$中构造了由简并极限的自引力费米子构成的冷暗星。研究了这两种引力理论中冷暗星的性质。结果表明，当模型参数如费米子质量、自相互作用强度或$α$值不同时，产生的引力势相同，这可能会使暗物质性质的确定和引力理论的适用性产生混淆.
2020-10-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Revisiting the Dark Photon Explanation of the Muon Anomalous Magnetic Moment
一种被称为“暗光子”或$A^{\prime}$的大质量$U(1)^{\prime}$规范玻色子，长期以来一直被认为是对μ子异常磁矩（$g_μ - 2$）的实验测量和理论测定之间存在差异的潜在解释。最近，实验结果已经排除了这种可能性，因为暗光子只表现出可见或不可见的衰变。在这项工作中，我们重新审视这一想法，并考虑一个模型，其中$A^{\prime}$耦合非弹性的暗物质和一个兴奋的暗扇区状态，导致一个更奇特的衰变拓扑结构，我们称之为半可见衰变。我们发现，对于暗扇区状态之间的大质量分裂，这种衰变模式被增强，削弱了以前不可见的衰变暗光子的界限。因此，$A^{\prime}$解决了参数空间区域中的$g_μ - 2$异常，宇宙中的热暗物质成分很容易解释。有趣的是，我们讨论的半可见事件可能已经被寻找不可见暗光子衰变的实验否决了。对数据的重新分析和未来的搜索可能是至关重要的，在揭示这种奇异的衰变模式或关闭窗口的暗光子解释的$g_μ - 2$异常。
2019-06-07 astro-ph.CO hep-ex hep-ph
Halo Shape and Relic Density Exclusions of Sommerfeld-Enhanced Dark Matter Explanations of Cosmic Ray Excesses
暗物质与索末菲增强湮灭已被提出来解释观测到的宇宙射线正电子过剩在10 GeV至TeV的能量范围。我们表明，所需的增强意味着热遗迹密度太小，是所有的暗物质。我们还表明，暗物质是足够的自我相互作用，椭圆星系暗物质晕的观测排除大索末菲增强轻力载体。共振索末菲增强并没有改变这些结论，解决这些差异所需的天体物理学的提升是不利的，特别是当显着的自相互作用抑制晕子结构。
2010-03-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Anapole Dark Matter after DAMA/LIBRA-phase2
我们重新审视的情况下，作为一个解释的DAMA年度调制的DAMA/LIBRA-phase 2的结果和改进的上限从其他DM搜索的阿那普尔暗物质。如果WIMP速度分布被假定为麦克斯韦分布，则无极暗物质无法提供与其他搜索兼容的DAMA调制的解释。尽管如此，由于其与钠靶的磁耦合，阿那普尔暗物质提供了一个更好的适合DAMA-相位2调制数据比一个等腰自旋独立的相互作用。一个与晕无关的分析表明，解释DAMA调制在2 keVee以上的阿那普尔暗物质方面基本上是不可能的，在面对其他零的结果，而DAMA/LIBRA相位2调制测量低于2 keVee是勉强允许的。我们的结论是，根据目前的测量，anapole暗物质似乎并不是一个可行的解释DAMA调制的整体。
2018-11-28 astro-ph.CO hep-ph
Dark Acoustic Oscillations as an Early-Universe Explanation of the DESI Anomaly
Technische Universität München（慕尼黑工业大学）；Nordita, KTH Royal Institute of Technology and Stockholm University（诺迪塔，皇家理工学院与斯德哥尔摩大学）；University of Southern Denmark（南丹麦大学）
本文提出暗声振荡可解释DESI异常，通过调整BAO尺度偏移，使DESI数据与Planck和超新星数据一致，同时与解决哈勃张力的理论相关联。
2026-09-11 astro-ph.CO hep-ph
Towards a relativity of dark-matter rods and clocks
在没有暗物质的情况下，对狭义相对论时空的动力学和运动学解释一直是并且仍然是哲学辩论的主题，虽然很丰富，但基本上没有什么预测能力。如果在标准模型的"非平凡"扩展中包括暗物质候选者，这种情况就会发生巨大变化。在这里，我认为由暗物质制成的杆和钟可能不会揭示出与由标准模型粒子制成的杆和钟相同的潜在代数结构。为了具体起见，我在这里通过观察一种叫做埃尔克的特定暗物质候选者来验证这个论点。人们不可避免地会得出这样的结论，即在暗扇区内，以及在暗物质和标准模型物质之间的界面处，引力可能会偏离正则广义相对论的预测。对于埃尔克暗物质来说，这种效应是二阶的，因为它们只依赖于引力环境的角动量和自旋。
2009-10-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Fully relativistic treatment of decaying cold dark matter in $N$-body simulations
我们提出了$N$体模拟中，无论是所有的，或一部分，冷暗物质衰减非相对论的相对论，非相互作用的暗辐射组件。辐射和广义相对论的所有影响都自洽地包含在线性微扰理论的水平上，因此我们的模拟结果与线性爱因斯坦-玻尔兹曼代码（如CLASS）在适当的大尺度限制下的结果相匹配。我们还发现，标准的，牛顿$N$ -体模拟充分描述在较小尺度（$k \gtrsim 0.1 \, h/{\mathrm{Mpc}}$）在这种类型的模型的非线性演化，只要衰变组件的质量被正确修改，并正确处理的背景演变。也就是说，对于小尺度的研究，广义相对论和辐射的影响可以安全地忽略不计。
2019-04-26 astro-ph.CO hep-ph
Explanation of the 511 keV line: Cascade annihilating dark matter with the $^8$Be anomaly
对银河系511 keV谱线长期存在的问题进行了一种可能的暗物质（DM）解释。对于所关注的DM级联湮灭，DM对$π_d^{+} π_d^{-}$湮灭为不稳定的$π_d^{0} π_d^{0}$，并且$π_d^{0}$衰变为具有由$^8$ Be异常所建议的新的相互作用的$e^+ e^-$。考虑到有效中微子数$N_{\mathrm{eff}}$和511 keV γ射线辐射的约束，得到了DM的一个范围，即$11.6 \lesssim m_{π_d^{\pm}} \lesssim 15$ MeV。现今典型的DM湮没截面约为3.3 $\times$ $10^{-29}$ cm $^3$ s $^{-1}$，这可以对511 keV谱线给出解释。MeV尺度的DM可以通过DM电子散射来寻找，并且导出了DM直接探测中CMB s波湮灭所设定的上限。
2018-01-13 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Scalar graviton as dark matter
在报告中，基于单模规范不变性/相对论和广义协方差原理建立的单模双模引力理论被揭露。除了广义相对论中的无质量张量引力子外，该理论还包括一个（几乎）无质量的标量引力子，它被当作引力暗物质。本文给出了一个描述具有渐近平坦转动曲线的软核暗晕相干标量引力子场的球对称真空解。
2014-01-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational redshift of galaxies in clusters as predicted by general relativity
宇宙学的理论框架主要是由引力定义的，其中广义相对论是当前的模型。最近在Λ冷暗物质（CDM）模型中对广义相对论的测试发现，宇宙网的增长率和聚集的预测与观测结果一致。广义相对论至今还没有在独立于ΛCDM模型假设的宇宙学尺度上得到检验。在这里，我们报告的观测引力红移的光来自星系团在99%的置信水平，档案数据的基础上。这个测量结果与广义相对论的预测一致，它的修正是为了解释宇宙加速而不需要暗能量（f（R）理论），但与旨在避免暗物质存在的替代模型不一致。
2011-09-29 astro-ph.CO
Tests of General Relativity on Astrophysical Scales
虽然在太阳系中得到了高水平的准确性测试，但广义相对论在更大尺度上受到理论家和观察者的关注，主要是因为需要在宇宙学模型中引入暗物质和暗能量。本文回顾了广义相对论的主要检验，重点是大尺度结构，特别是弱透镜。讨论了与其他检验（包括太阳系尺度检验和等效原理检验）的互补性。
2009-08-16 astro-ph.CO
Solar system relativity tests, formulas for light deflection by a central mass, and modification of the lens equation, for a Weyl scaling invariant dark energy
我们估计的变化，在太阳系广义相对论的测试时，“暗能量“产生的外尔标度不变的行动，使用修改后的Schwarzschild样球对称的解决方案，在这种情况下获得的Adler和Ramazano \vglu。我们表明，广义相对论的标准结果被修改的数量远远低于目前的实验误差。然而，因为当中心质量$M$消失时度规不是共形平坦的，所以光偏转的贡献与宇宙学常数$Λ$成正比，与$M$成正比的贡献符号相反。这可能对宇宙学背景下的引力透镜产生影响，因此我们计算了对引力透镜的“透镜方程”的相应修正。我们还给出了通过顺序$ΛM$的光偏转角的公式，假设一个参数化的球对称度量的外部区域的中心质量。
2022-11-09 astro-ph.CO gr-qc
Interacting Dark Energy: Possible Explanation for 21-cm Absorption at Cosmic Dawn
最近的一项观察表明，宇宙黎明时预期的21厘米亮度温度过高。在本文中，我们提出了另一种解释这种现象，在黑暗部门的相互作用。相互作用的暗能量模型最近得到了广泛的研究，文献中有各种各样的暗能量模型。在这里，我们具体到一个特定的模型，以明确的相互作用的影响。
2018-09-11 astro-ph.CO gr-qc
Why Comparable? A Multiverse Explanation of the Dark Matter-Baryon Coincidence
暗物质和重子物质的密度是相当的：δ = ρ_D / ρ_B ~ O（1）。这是令人惊讶的，因为它们是由低能物理参数的不同组合控制的。在这里，我们考虑的概率分布在景观中。我们认为，为什么可比的问题可以解决没有详细的人择假设，独立的暗物质的性质。如果因果补丁被用来调节无穷大，那么暗物质的过量产生会抑制类似1/（1+ 1）的概率。这种抑制可以抵消倾向于大k的先验分布，选择k ~ O（1）。这种效应不仅解释了为什么会有可比性的巧合，而且还使原本不可信的暗物质模型变得可行。对于轴子暗物质的特殊情况，威尔切克和弗赖沃格尔已经注意到，1/（1+ λ）的抑制可以防止大统一体尺度的QCD轴子的过度产生。如果暗物质是LSP，这种效应可以解释简单超对称模型中弱标度的适度微调。
2013-08-17 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Dark-energy dependent test of general relativity at cosmological scales
$Λ$ CDM框架提供了一个非常好的描述我们的宇宙与一个非常少的自由参数，可以确定高精度从目前可用的数据。然而，这并不意味着相关的物理量，如宇宙的曲率，已经被直接测量。同样，广义相对论也是假设的，但没有经过检验。在背景水平上检验广义相对论与宇宙学的相关性，包括验证它的能量含量与空间曲率之间的关系。使用扩展的牛顿公式，我们提出了一种方法，这种关系可以被测试。利用最近对宇宙微波背景辐射、重子声学振荡和超新星哈勃图的测量，我们证明了广义相对论的预言在标准$Λ$ CDM假设的框架下得到了很好的验证，即能量含量仅由物质和暗能量组成，其形式为宇宙学常数或等效的真空贡献.然而，暗流体的实际状态方程不能直接从宇宙学观测中获得。我们发现放松暗能量的状态方程打开了一个很大的可能性区域，揭示了宇宙曲率和总能量含量之间的一种新型简并。
2015-02-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Scale-invariant alternatives to general relativity. III. The inflation--dark-energy connection
我们讨论了双标量张量模型的宇宙学现象，该模型显示了最大对称的爱因斯坦标架动力学扇区，并基于标度对称性和体积保持的超纯性构造。这些理论包含一个单一的维度参数$Λ_0$ -与上述限制坐标变换下的不变性-和一个无质量的量子场。在大的场值下，这些场景导致膨胀，而不产生等曲率扰动。相应的预言只依赖于两个无量纲的参数，这两个参数表征了场流形的曲率和暴胀势的首阶行为。对$Λ_0=0$来说，尺度对称性是未破缺的，并且介子只允许与物质的导数耦合，避开了所有的第五力约束。对于$Λ_0\neq 0$，场获得了一个失控的潜力，可以支持一个暗能量主导的时代在晚些时候。我们面临着一个最低限度的实现这个有吸引力的框架与目前的数据集。早期和晚期宇宙动力学之间可能出现的一致性关系的影响，在这种设置也进行了讨论。
2019-03-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Current status and muon $g-2$ explanation of lepton portal dark matter
本文综述了轻子门暗物质（DM）模型中的唯象现象，其中DM与轻子和额外的轻子/轻子耦合。有几种可能的设置：复数/实数标量DM和狄拉克/马约拉纳费米子DM。此外，也有选择的轻子手征夫妇DM。我们讨论了每个模型的预测，并将其与DM，LHC和风味实验的最新实验约束进行比较。我们还提出了一个简单的装置来实现μ子反常磁矩的差异。
2020-03-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ex
Biases on cosmological parameters by general relativity effects
如果忽略视界尺度上星系功率谱的广义相对论修正，可能会导致宇宙学参数测量值的偏差。在本文中，我们研究了广义相对论效应对非标准宇宙学的影响，如与时间相关的暗能量状态方程的情况下，与暗能量和暗物质流体之间的耦合或与非高斯性。然后，我们探讨广义相对论修正是否会影响未来的约束宇宙学参数的情况下，一个恒定的暗能量状态方程和非高斯性。我们发现，功率谱的相对论修正预计不会影响宇宙学参数的预见误差，也不会引起大的偏差。
2011-12-08 astro-ph.CO
Dark Matter Cores and Cusps in Spiral Galaxies and their Explanations
我们比较了螺旋星系的核心与尖点问题的解决方案，这也被认为是一个多样性问题，并证明了暗物质晕的尖点与恒星表面亮度相关。我们比较旋转曲线拟合的自相互作用的暗物质（SIDM）模型，其中自洽包括重子的晕轮廓的影响，和流体动力学N体模拟与冷暗物质（CDM）的dosage样本。SIDM模型预测了核心大小和恒星表面密度之间的强相关性，并且它提供了对数据的最佳全局拟合。没有强重子反馈效应的CDM模拟不能解释低表面亮度星系中的大暗物质核。另一方面，由于强反馈，CDM模拟不能产生具有高恒星和暗物质密度的星系类似物，因此它们在解释高表面亮度星系的旋转曲线方面存在困难。这意味着需要修改当前的反馈实现。我们还明确地表明，如何集中质量和恒星晕质量的关系一起导致径向加速度关系（RAR）在平均意义上，并重申这一点，RAR不捕捉星系旋转曲线的多样性在内部区域。这些结果使一个强有力的情况下，SIDM作为场星系的核心和尖点的解释。
2019-11-01 astro-ph.CO astro-ph.GA hep-ph
Compact Stars with Dark Energy in General Relativity and Modified Gravity
本文研究了由致密物质和暗能量组成的致密星模型，探讨了暗能量及修正引力对星体质量和半径等参数的影响。
2023-07-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Late decaying 2-component dark matter scenario as an explanation of the AMS-02 positron excess
PAMELA和AMS-02实验测量的正电子通量长期存在的异常可能由暗物质（DM）湮灭来解释。这种情况通常需要一个大的“助推因子”，以符合热遗迹暗物质候选人通过冻结。然而，这样的解释是不赞成的约束，从宇宙微波背景辐射的观测能量沉积在重组的时代。我们讨论了一种称为晚期衰变双组分暗物质（LD 2DM）的方案，其中整个DM由两个半简并物种组成。在这个框架内，较重的物质在早期宇宙中作为热遗迹产生，并在宇宙学时间尺度上衰变为较轻的物质。因此，较轻的物种成为今天居住在宇宙中的DM。我们发现，通过这种非热机制产生的具有增强截面的较轻DM物种的湮灭可以解释所观察到的AMS-02正电子通量，同时避免CMB约束。观测到的DM遗迹密度也可以用简单的s波湮灭截面正确地再现。我们证明，该方案是安全的，从CMB的约束晚时间的能量沉积在宇宙的“黑暗时代”。有趣的是，结构形成的限制迫使我们考虑两个暗物质物种之间的小质量分裂。我们探索可能的宇宙学和粒子物理学的签名在一个玩具模型，实现这一场景。
2017-12-11 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Multiscalar-metric gravity: cosmological constant screening and emergence of massive-graviton dark components
本文提出多标量度规引力框架，通过Weyl标度增强屏蔽宇宙学常数，并利用引力Higgs机制涌现大质量引力子作为暗分量，构建了基于自发破缺WTR的有效引力理论。
2022-04-12 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
On the invalidity of "negative mass" description of the dark sector
结果表明，Farnes（2018）在一个具有负宇宙学常数的统一理论中引入“负质量”概念来描述暗区，既违背了广义相对论的本质，也违背了现有的观测数据。提出了一个可行的弱场广义相对论模型。
2019-06-17 astro-ph.CO gr-qc
Massive graviton dark matter with environment dependent mass: A natural explanation of the dark matter-baryon ratio
我们提出了一个方案，可以自然地解释观察到的暗物质重子比的背景下，变色龙场的双度规理论。我们引入两个额外的引力自由度，大质量引力子和变色龙场，分别对应于暗物质和暗能量。变色龙场被假设为与暗物质非最小耦合，即，大质量引力子，通过引力子质量项。我们发现，由于变色龙场的能量转移，暗物质-重子比动态地调整到观测值。结果表明，该模型可以解释观测到的暗物质-重子比，而与它们的初始丰度无关。
2017-12-15 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A closer look at dark photon explanations of the excess radio background
本文研究了暗物质衰变为暗光子解释射电背景过剩的模型细节，发现低高频段的幂律偏差改善了数据拟合，并提出可通过未来CMB实验检验的独立特征。
2023-03-30 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Phantom dark energy from non-local infrared modifications of General Relativity
我们讨论的宇宙学后果的模型的基础上的非局部红外修正的爱因斯坦方程。我们发现，该模型产生了一个动态的暗能量，可以解释目前观察到的值$Ω_{\rm DE}$，而不引入宇宙学常数。将自由质量参数$m$调整为值$m\simeq 0.67 H_0$，我们重现了观测值$Ω_{\rm DE}\simeq 0.68$。这使得我们没有自由参数，然后我们得到一个纯预测的EOS参数的暗能量。在写$w_{\rm DE}(a)=w_0+(1-a) w_a$时，我们发现$w_0\simeq-1.04$和$w_a\simeq -0.02$与普朗克数据一致，并且在幻影一侧。我们还认为，我们提出的类型的非局部方程必须被理解为纯粹的经典有效方程，如在半经典引力中导出的度量的矩阵元。因此，这些方程中任何明显的鬼不稳定性只影响经典动力学，但没有与鬼相关的传播自由度，也没有鬼诱导的量子真空衰变问题。
2014-01-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
What if ... General Relativity is not the theory?
引力的本质是理解宇宙及其演化的基本框架。爱因斯坦的广义相对论已经被仔细研究了95年，并被证明可以准确地描述从太阳系到宇宙的所有现象。然而，这一成功是在最大尺度的情况下实现的，只要人们承认对涉及暗成分（如暗能量和暗物质）的能量-动量张量的贡献。此外，该理论还有一些众所周知的缺点，如奇点问题、宇宙学常数问题和宇宙学描述的初始条件问题。此外，广义相对论也不适合于其他基本相互作用的量子化过程。在这篇讨论中，我们简要回顾了广义相对论基本原理的实验界限，并提出了三个最近提出的扩展广义相对论的建议，或者至少从不同的角度看待它。
2011-12-09 astro-ph.CO gr-qc
Dark energy homogeneity in general relativity: Are we applying it correctly?
到目前为止，似乎还没有一个一致的（或充分的）均匀暗能量（DE）的定义。本文旨在定义一个有效的，充分的齐性条件DE。首先证明了只要$w_x \neq -1$，DE必有扰动.然后，它认为，独立于$w_x$，一个正确的定义齐次DE是一个密度微扰消失的共动规范：因此，在DE静止框架。使用唯象DE，这种方法的后果，然后在观察到的星系功率谱的研究-与功率谱被归一化在小尺度上，在目前的时代z = 0。结果发现，对于高放大率的偏差，相对论修正的星系功率谱能够区分的一致性模型从一个均匀的DE和集群DE -超地平线尺度。
2016-03-11 astro-ph.CO gr-qc
General relativity and cosmic structure formation
数值模拟是一个多功能的工具，提供洞察宇宙学中的结构形成的复杂过程。这一过程主要受重力控制，重力是大尺度上的主导力。到目前为止，在广义相对论形成一个世纪之后，结构形成的数字代码仍然采用牛顿引力定律。这种近似依赖于两个假设，即引力场很弱，并且它们只来源于非相对论性物质。虽然前者在宇宙学尺度上看起来是合理的，但后者对宇宙的“暗”成分（暗物质和暗能量）的性质施加了限制，然而，人们对这些成分的理解却很少。在这里，我们提出了第一个模拟宇宙结构的形成，使用一贯来自广义相对论的方程。我们详细研究了标准ΛCDM宇宙学中的小相对论效应，这在纯牛顿框架内是无法得到的。我们的粒子网格N体代码计算所有六个度的自由度的度量和一致的解决了测地线方程的粒子，考虑到相对论性的潜力和框架拖曳力。这种概念清晰的方法非常普遍，可以应用于牛顿近似失败或变得不准确的各种设置，从动态暗能量或暖/热暗物质到核心坍缩超新星爆炸的模型模拟。
2015-09-05 astro-ph.CO gr-qc
Hydrodynamic Vacuum Sources of Dark Matter Self-Generation in Accelerated Universe without Big Bang
我们在广义相对论的背景下得到了真空流体力学理论的推广。在保留了广义相对论的拉格朗日性质的同时，新理论提供了一个自然的替代观点，即奇点在广义相对论和热宇宙理论中是不可避免的。我们表明，在真空产生吸收粒子过程中，普通（暗）物质的宏观源-汇运动产生极化（决定了广义相对论中宇宙学项的可变性）。我们已经消除了众所周知的宇宙学常数的问题，通过精炼的物理性质，暗能量正是与这种流体动力学引发的真空能量密度的变化。本文给出了修正的广义相对论方程组的一个新的精确解，它不含自由（拟合）参数（除了广义相对论中已有的那些外）。它对应于超轻暗物质粒子从真空中连续和影响度量的生产，其密度在空间平坦的宇宙膨胀期间保持恒定。这个解在宇宙膨胀状态下是稳定的，直到Tmax约380亿年。在此之后，该解决方案变得不稳定，并表征了宇宙收缩状态下真空吸收暗物质粒子的逆过程。考虑了暗物质粒子的物理性质，并估计了它们的质量。已经获得了与宇宙学观测（SnIa，SDSS-BAO和最近发现的膨胀宇宙加速度的减少）的精确解的良好定量协议。
2010-11-30 astro-ph.CO gr-qc physics.flu-dyn
Testing the general theory of relativity using gravitational wave propagation from dark standard sirens
另一种引力理论预测了引力波（GW）在时空中传播的变化。这些理论的一个确凿的预测是GW到GW源的光度距离的变化是相对于EM探测器预期的电磁（EM）光度距离的红移的函数。我们提出了一个多信使测试的广义相对论从引力波的传播，结合EM和GW的观测，以解决这些问题，从GW源没有EM同行（这也被称为暗标准警笛）。通过利用从重子声学振荡测量得到的几何距离和从GW源得到的光度距离之间的关系，我们可以通过具有未知红移的GW源来测量任何偏离广义相对论的偏差，这些GW源将被GW探测器网络（如LIGO、Virgo和KAGRA）探测到。使用这种技术，摩擦项的置信值可以测量到精确度$Ξ_0=0.98^{+0.04}_{-0.23}$后，边缘化的红移依赖性，宇宙学参数，和GW的偏差参数与$\sim 3500$暗标准塞壬的质量$30\,\rm M_\odot$每个分布到红移$z=0.5$。对于固定的红移依赖性，$Ξ_0=0.99^{+0.02}_{-0.02}$的值可以用类似数量的暗塞壬来测量。将我们的方法应用于下一代GW探测器（如LISA，爱因斯坦望远镜和宇宙探测器）可探测到的数量更多的黑暗标准警报器，将允许实现比使用明亮标准警报器更高的精度。
2021-01-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Ultra-light dark matter explanation of NANOGrav observations
本文提出用超轻$L_μ-L_τ$规范玻色子暗物质解释NANOGrav脉冲星计时角关联，通过Shapiro延迟与Doppler振荡协同更好地拟合观测，并暗示可能存在超出SGWB的暗物质残差。
2024-10-02 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Calculating Vacuum Energy as a Possible Explanation of the Dark Energy
我们进行了研究的$λϕ^4$场解的性质。通过构造高斯波包来计算$S$矩阵，我们证明了真空未破态转移到破态的几率约为$10^{-52}$。在真空能量求和中加入这个几率约束条件作为调制因子后，得到真空能量密度约为$10^{-47}GeV^4$，与观测到的暗能量密度值完全一致，这可能是对暗能量的一种可能的解释。我们的结果还表明真空能量密度与宇宙年龄的平方成正比，这符合Dirac大数假设。
2011-06-15 astro-ph.CO hep-th
Observational evidence for Early Dark Energy as a unified explanation for Cosmic Birefringence and the Hubble tension
本文通过CMB的EB模式观测和局部膨胀率测量，检验了n=3超轻类轴子EDE模型，发现其能同时拟合观测数据并提供统一解释宇宙双折射与哈勃张力的首个证据。
2024-12-31 astro-ph.CO
Disordered Locality as an Explanation for the Dark Energy
我们讨论了一个新的解释的暗能量的表现形式的宏观非局域性来自量子引力，提出了Markopoulou。以前有人提出，在从宇宙早期量子几何阶段到以涌现时空度规为特征的低温阶段的过渡中，定域性可能是“无序的”。这意味着微观局域性（由微观量子动力学决定）和宏观局域性（由支配涌现低能物理的经典度规决定）之间存在不匹配。在本文中，我们讨论了宇宙学的后果，通过研究一个简单的扩展的标准宇宙学模型与无序局域性。我们表明，后果可以包括一个自然小的真空能量。
2009-09-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Multi-component DHOST analysis in galaxy clusters
具有附加标量自由度的引力扩展理论最近获得了越来越多的兴趣，这是由于存在允许在小尺度下抑制的屏蔽机制（例如，太阳系尺度）的每一个修改恢复广义相对论。在这项工作中，我们考虑属于家庭的退化高阶标量张量理论（DHOST）的Vainshtein屏蔽机制的部分打破的特点是二阶扩展引力理论。我们在两种不同的情况下研究这个模型，作为一个描述的暗能量，并作为一个描述的暗物质和暗能量。这种情况下已被测试在这里通过分析的16个高质量的星系团的目标的集群透镜和超新星调查与哈勃（CLASH）计划使用两个互补的探针，即X射线和强和弱的引力透镜观测的样本。在质量建模中，我们采用了多分量的方法，包括热气体和银河系恒星的贡献。对于我们样本中的大多数簇，结果显示出温和的贝叶斯证据，支持DHOST模型作为对暗能量的描述，而不是广义相对论。这个模型似乎也减轻了存在于广义相对论之间的X射线流体静力学和透镜质量估计的差异。对于第二种情况，由于Vainshtein屏蔽机制在星系团尺度上的部分破坏，引力既充当暗能量又充当暗物质，与广义相对论相比，该模型在统计上不受欢迎。
2021-10-21 astro-ph.CO
No need for dark matter in galaxy clusters within Galileon theory
具有屏蔽机制的修正引力理论最近在宇宙学尺度上寻求广义相对论的可行替代品方面获得了很大的兴趣，因为它们的内在属性能够通过太阳系尺度的测试，同时可能在更大的尺度上驱动宇宙加速。在这里，我们探讨的可能性，相同的屏蔽机制，或其打破在一定的天体物理尺度，可能是负责这些引力效应，在广义相对论的背景下，通常归因于暗物质。我们考虑最近提出的协变Galileon模型的扩展在所谓的“超越Horndeski”的情况下，在那里打破的Vainshtein机制是可能的，因此，一些特殊的观测签名应该是可检测的，使其区别于广义相对论。我们应用这个模型的样本下观察到的星系团的\textit{CLASH}调查，使用新的数据从引力透镜事件和档案数据从X射线内集群热气体观测。特别地，我们使用后者来模拟气体密度，然后将其作为物质团簇预算中的唯一成分来计算预期的透镜收敛图。结果表明，在这个扩展的伽利略的背景下，在星系团中只有气体而没有暗物质的假设能够与观测相匹配。我们还获得了狭窄的和非常有趣的边界上的参数，该模型的特征。特别是，我们发现，至少对于其中之一，广义相对论的限制被排除在$2σ$的置信水平，从而使这个模型明显的统计上的不同和竞争相对于广义相对论。
2016-10-30 astro-ph.CO
The Case Against Warm or Self-Interacting Dark Matter as Explanations for Cores in Low Surface Brightness Galaxies
暖暗物质（WDM）和自相互作用暗物质（SIDM）通常是由低表面亮度（LSB）星系的暗物质晕中推断出的核心激发的。我们测试热WDM，非热WDM，和SIDM使用高分辨率的旋转曲线的9个LSB星系。我们拟合这些暗物质模型的数据，并确定晕核半径和中心密度。虽然WDM模型中的最小核心尺寸预计将减少晕质量，我们发现，推断的核心半径增加晕质量，也不能用一个单一的原始相空间密度值来解释。此外，如果核心的大小是由WDM粒子属性，那么即使是最小的核心，我们推断将需要原始相空间密度值的数量级小于从莱曼α森林功率谱得到的下限。我们还发现，暗物质晕核密度的变化从一个系统到另一个系统的约30倍，而没有显示出系统的趋势与星系的最大旋转速度。这强烈反对核心大小直接由暗物质的大的自相互作用（散射或湮灭）决定。因此，我们得出结论，推断的核心不提供动机，更喜欢WDM或SIDM比其他暗物质模型。
2010-02-17 astro-ph.CO
The impact of evolving dark energy on the Weyl potential measured from the Dark Energy Survey Year 3 data
Université de Genève（日内瓦大学）；Institute of Space Sciences (ICE, CSIC)（空间科学研究所）；Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)（加泰罗尼亚太空研究学院）；Univ Toulouse, CNES, CNRS, IRAP（图卢兹大学、法国国家空间研究中心、法国国家科学研究中心、图卢兹天体物理研究所）；Department of Physics, University of Oxford（牛津大学物理系）；Institute of Cosmology & Gravitation, University of Portsmouth（朴茨茅斯大学宇宙学与引力研究所）
研究通过Dark Energy Survey第三年数据发现，Weyl势的演变速度比广义相对论预测的更慢，而具有幻影穿越的暗能量模型可能通过更强的加速作用降低引力势深度，从而缓解与广义相对论的矛盾。本文表明，$w_0w_a$CDM模型确实能将矛盾降低至1.6-2.2σ水平，这并非源于Weyl势不确定性的增加，而是由于演化背景对广义相对论理论预测的影响。需要更多数据来确定暗能量演变是否能完全解释中间红移处Weyl势的低值，或是否需要引力修正或暗部门交互。
2026-05-21 astro-ph.CO
On Negative Mass Cosmology in General Relativity
在这封信中，我们提出了强有力的论据，支持彻底修改负质量宇宙学（NMC），这是在广义相对论的框架内提出的暗能量和暗物质效应的一个简单的替代解释。我们表明，在这个模型中有各种物理预测，需要微调，以使它们与当前的宇宙学调查兼容。通过这种方式，NMC模型的原始动机由于施加微调的未知变量而变得模糊。我们的结论是，一个更严格的理论治疗是必要的，以使NMC一个可行的宇宙学模型。
2021-07-03 astro-ph.CO gr-qc
Dark matter as integration constant in Horava-Lifshitz gravity
在Horava最近提出的非相对论引力理论中，哈密顿约束不是在空间每个点上满足的局部方程，而是在整个空间上积分的方程。整体哈密顿约束比局部哈密顿约束的限制更少，并且允许比广义相对论更丰富的解集。我们表明，一个组件，表现得像无压灰尘出现作为一个“积分常数”的动力学方程和动量约束方程。因此，霍拉瓦-利夫希茨引力的红外极限的经典解可以模拟广义相对论加上冷暗物质。
2009-08-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Chaplygin gas and effective description of inhomogeneous universe models in general relativity
在经典广义相对论的空间平均非均匀宇宙学框架下，有效爱因斯坦方程以尺度依赖的方式控制着平均标量变量的动力学。一个特定的宇宙学可以用宇宙状态方程来表征，封闭了有效方程的层次。在这种背景下，Chaubergin气体提供了一个自然的候选者，代表着对暗能量和暗物质的统一描述。本文假设物质和几何的非均匀性服从Chaubergin状态方程。最极端的解释是假设暗能量和暗物质都不作为额外的来源，而是都是空间几何性质的表现。这个特征是一个重要的概念区别，与弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克宇宙充满尘埃和另一个基本场的标准方法相比，其特征在于Chaubergin状态方程。最后，我们讨论了由此产生的有效的宇宙学参数的情况下，以建立一个框架，未来的对抗与观察的后果，我们注意到，标准Chaubergin气体可能不会被排除在外。
2010-08-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing the dark matter issue in f(R)-gravity via gravitational lensing
本文从引力透镜的角度讨论了一般解析f（R）引力理论的弱场极限。虽然引力势中的一个额外的汤川项改变了相对于广义相对论标准牛顿极限的动力学，但由于后牛顿极限中的适当抵消，无质量粒子的运动结果不受影响。因此，所有的透镜观测量都等于从广义相对论已知的观测量。由于f（R）-引力声称，除其他事项外，是一个可能的解决方案，以克服在维里化系统中的暗物质的需要，我们讨论的影响，我们的结果的动力学和引力透镜分析。在这个框架下，动力学理论原则上能够再现天体物理学的观测结果，而不需要再回到暗物质，但是在引力透镜的情况下，我们发现暗物质是一个不可避免的成分。另一个重要的含义是，在后牛顿极限下，引力透镜不能约束这些扩展理论，因为它们的预言与广义相对论没有区别。
2011-12-02 astro-ph.CO gr-qc
Dark Energy and Dark Matter like intrinsic curvature in extended gravity. Viability through gravitational waves
在这篇简短的评论中，我们讨论了一个中间步骤，即通过考虑引力的扩展理论来扩展标准广义相对论的图景。在这幅织锦中，要解的方程不是广义相对论的标准爱因斯坦场方程，而是这种扩展理论的扩展爱因斯坦场方程。建立标准广义相对论的质能和时空曲率之间的传统关系，在这个新的图景中得到了修正，至少在线性近似下，时空曲率的变化产生了质能。暗宇宙、暗能量、暗物质和先锋异常的各种问题，原则上都可以通过这种方法得到解决，而对引力扩展理论的最终认可可以从一致的引力波天文学的实现中得到。我们还利用真空涨落的放大过程讨论了早期宇宙的质能和时空曲率的量子化，真空涨落的放大过程与残余引力波的原始产生有关。未来对这种残余引力波的探测将是对引力相互作用的量子特征而非经典特征的最终认可。
2012-11-06 astro-ph.CO gr-qc
Beyond general relativity: gravitational waves in non-minimally coupled theories
Brown University（布朗大学）；McGill University（麦吉尔大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
研究物质与曲率张量非最小耦合对引力波的影响，通过模型无关参数化探索，扩展参数化纳入早期宇宙效应，应用于三个模型以同时研究暗物质和广义相对论之外的物理。
2026-07-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Beyond Einstein's General Relativity
现代天体物理学和宇宙学模型都受到两个严重理论难题的困扰，即暗能量和暗物质问题。相对于前者，高精度的观测数据已经以惊人的证据证实，宇宙正在经历一个加速膨胀的阶段。这一阶段是宇宙学中最重要和最具挑战性的问题之一，代表了主导引力方程的新不平衡。在文献中已经提出了几个负责这种膨胀的候选者，特别是暗能量模型和修正的引力等等。悬而未决的问题是与驱动宇宙加速的所谓“暗能量“的性质有关，以及它是由于真空能量还是动力场。另一方面，晚期宇宙加速可能是由于广义相对论的修正，它为引力扇区本身引入了新的自由度。我们分析了一些修正的引力理论，解决了现代物理学面临的这些有趣和令人兴奋的问题，并探讨了引力理论的基础，这对于构建修正的引力理论至关重要。
2014-12-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A statistical-mechanical explanation of dark matter halo properties
宇宙学N体模拟揭示了许多暗物质晕的经验关系，但这些晕性质的物理起源仍然不清楚。另一方面，建立自引力系统的统计力学的尝试遇到了许多形式上的困难，近50年来进展甚微。这项工作的目的是加强的有效性，我们已经提出了先前解释的暗物质晕属性的物理力学方法。通过引入有效压力代替径向压力来构造比熵，我们使用熵原理并以与先前类似的方式进行以获得熵定常方程。从这个熵定态方程出发，导出了平衡态暗晕的状态方程，利用它可以得到有限质量的暗晕密度分布。我们还导出了各向异性参数和赝相空间密度分布。所有这些预测都与暗晕外部区域的数值模拟结果吻合得很好。我们的工作提供了进一步的支持的想法，自引力系统的统计力学是一个可行的工具进行调查。
2011-03-30 astro-ph.CO astro-ph.GA cond-mat.stat-mech
MOND with or without dark matter
在我们目前的宇宙学模型中，宇宙的主要成分是暗物质和暗能量，它们的性质是未知的，在粒子物理学的标准模型中没有位置。如何将暗物质和暗能量纳入基本定律？所有的观测都可以在广义相对论的框架内得到解释，要么在宇宙中加入未知的成分，要么从根本上修改理论。最后一种可能性不是更简单吗？这就是Milgrom在1983年提出的MOND假说（修正牛顿动力学），它非常成功地描述了星系的运动学和动力学。然而，通过一种新的物质--偶极暗物质，保持引力定律的广义相对论，也可能取得同样的成功。
2009-10-27 astro-ph.CO gr-qc
Static structure of chameleon dark Matter as an explanation of dwarf spheroidal galactic core
提出了一种新的机制来解释最近观测到的富含暗物质的矮球状星系的核心暗物质密度分布。在我们的方案中，暗物质粒子的质量逐渐减少的功能，由于其与变色龙标量的中心的距离。当距离银心较近时，吸引标量第五力的强度远大于引力，并被暗物质云的费米压所平衡，从而得到暗物质晕的平衡静态位形。与孤立子星或费米子Q星的情况一样，暗物质晕的稳定性是在标量达到一个静态轮廓并在远离星系中心的地方达到一个渐近值时得到的。对于简单标量-暗物质相互作用势和二次标量自相互作用势，我们证明了暗物质的行为与冷暗物质（CDM）完全相同，但在距离星系中心几个$\rm{kpc}$处，它变得更轻，费米压力不再可以忽略.利用高斯-费米近似，数值求解了标量场、费米子质量和暗物质能量密度随距离的径向静态分布。我们发现，对于由超轻标量介导的第五种力，有可能获得朝向星系中心的平坦的暗物质密度分布。在我们的方案中，第五种力在距离银河系中心$ r \geq 1\, \rm{kpc}$处可以忽略，暗物质可以简单地被视为超过这个距离的重非相对论粒子，从而在大尺度上再现了CDM的成功。
2017-04-03 astro-ph.CO gr-qc
Not so dark, not so dense: an alternative explanation for the lensing subhalo in SDSSJ0946+1006
本研究重新分析强透镜系统 SDSSJ0946+1006，将疑似高密度暗物质子晕建模为发光卫星，发现其中心密度可显著降低并符合 CDM 预期。
2025-06-09 astro-ph.CO astro-ph.GA
Gravity lens critical test for gravity constants and dark sector
最近对强引力透镜ESO 325-G 004 [1]的研究为检验广义相对论及其扩展提供了新的可能性。这样的引力透镜观测研究有助于确定在弱场区测试广义相对论的精度和两个引力常数（牛顿和宇宙学的）的限制，如[2]所述。也就是说，我们预言了所涉及的弱场参数γ_{cr}=0.998的临界值（对于M= 1.5 × 10^{11} M_{\odot}透镜质量和r=2 kpc的光撞击距离），它明显地不依赖于任何假设变量，而仅由很好的测量量确定。如果临界参数γ_{cr}在未来的观测中被确定，这将标志着与宇宙暗区性质直接相关的传统弱场牛顿极限与广义相对论的第一个矛盾。
2018-11-06 astro-ph.CO gr-qc physics.gen-ph
Initial conditions for cold dark matter particles and General Relativity
我们用相对论梯度展开描述了宇宙中的无旋尘埃成分，并将由此产生的同步度规转换到牛顿坐标系中。这两个度量通过类空间位移场和类时间扰动连接，提供了从拉格朗日坐标到欧拉坐标的变换的相对论推广。位移场的相对论部分在初始时刻已经产生了二阶非局域密度扰动。这是一个纯粹的相对论效应，因为它起源于时空混合。我们给出了两种选择，被动和主动的方法，如何包括相对论修正，例如在N体模拟。在被动方法中，我们将校正视为初始高斯场的非高斯修改（也可以合并原始非高斯性）。诱导的非高斯性依赖于初始条件的尺度和红移，当尺度和红移足够小时，f_NL ~ few。在主动方法中，我们展示了如何使用相对论轨迹来获得N体模拟的粒子的初始位移和速度，而无需修改初始高斯场。
2013-08-05 astro-ph.CO gr-qc
