Cosmological Perturbation Theory in the Synchronous vs. Conformal Newtonian Gauge
本文系统地讨论了同步规范和共形牛顿（或纵）规范中标量引力摄动的线性理论。我们首先推导出这两种规范的变换律。然后，我们在两个规范的耦合，线性化玻尔兹曼，爱因斯坦和流体方程，管理的度量扰动和粒子种类的密度波动的演变并行写下来。考虑的粒子种类包括冷暗物质（CDM），重子，光子，无质量中微子和大质量中微子（热暗物质或HDM候选者），其中CDM和重子组件被视为流体，而详细的相空间描述的光子和中微子。所提出的线性演化方程适用于任何含CDM或CDM与HDM混合的$Ω=1$模型。导出了超视界尺度下的等熵初始条件。用$Ω_{\rm cold}=0.65,$、$Ω_{\rm hot}=0.3$和$Ω_{\rm baryon}=0.05$对CDM+HDM模型的两种规范下的方程进行了数值求解。我们讨论了度规和密度微扰的演化，并比较了它们在视界外的不同行为。在配套文件中，我们集成的中微子粒子的测地线方程在这里计算的扰动共形牛顿背景度规。其目的是获得一个准确的采样中微子相空间的HDM初始条件下的$N$体模拟的CDM+HDM模型。
1994-01-07 astro-ph gr-qc hep-ph
Post inflationary evolution of inflation-produced, large-scale magnetic fields using a generalised cosmological Ohm's law and both standard and modified Maxwell's equations
在大多数关于宇宙学磁场演化的文献中，发现大尺度磁场演化为$B^{2}\propto a^{-4}$（绝热磁衰变），其中$a$是宇宙学标度因子，$B$是宇宙学磁场。这种快速衰减被认为是阻止暴胀时期产生的磁场存活到今天并为观测到的磁场播种的主要障碍。然而，最近关于首次探测到星系际磁场的报道，其强度在$10^{-6}G$附近，这是一个谜[1-4]。一种可能的解释是，大规模的磁场在其进化史中可能被超光速放大。超绝热放大可能意味着磁场的强度实际增加，或者磁衰减速率比标准绝热磁衰减速率慢[5]。这可以证明，如果我们使用广义宇宙学欧姆定律和标准和修改麦克斯韦场方程，这是本研究的目标。
2020-04-21 gr-qc
Conservation Laws and Cosmological Perturbations in Curved Universes
当在同步规范中工作时，伪张量守恒律经常被用来设置宇宙学标量扰动的初始条件，当这些扰动是由拓扑缺陷产生的，这些缺陷突然出现在一个到那时为止完全均匀和各向同性的宇宙中。然而，这些守恒定律仅限于空间平坦（K=0）的弗里德曼-勒梅特时空。在本文中，我们首先表明，事实上，他们实现了一个匹配的条件之间的前和后过渡时代，在这样做，我们能够推广他们，并设置所有$K$的初始条件。最后，在长波长的限制，我们编码成一个矢量守恒定律具有明确的几何意义。
1998-05-07 gr-qc
Remarks on the Theory of Cosmological Perturbation
指出同步规范定义的功率谱不能直接用于计算宇宙学模型对宇宙大尺度结构的预言，而应直接用合适的规范不变功率谱或牛顿规范定义的功率谱来计算。
2001-09-08 astro-ph gr-qc hep-ph
Nonconservative unimodular gravity: a viable cosmological scenario
在这项工作中，我们回顾的问题，施加的能量动量张量守恒作为恢复之间的等价性的单模引力和广义相对论（GR）配备一个宇宙学常数的必要条件。这个过程通常被解释为对幺模理论结构的{ \it ad hoc}强加。虽然避免总能量-动量张量守恒的后果已经在文献中介绍过，但迄今为止还没有得到广泛的探讨。我们研究一个膨胀的宇宙起源于一个单一的有效的完美流体，使其能量动量张量的零发散不强加。正如我们将要说明的，在这个方案中，幺模理论有它自己的守恒方程，它是从比安基恒等式得到的。我们探讨了均匀和各向同性膨胀背景的演化，并表明存在一个可行的宇宙学方案。此外，我们考虑标量扰动，特别注意规范的问题。我们表明，与传统的么模理论中不允许宇宙学扰动的同步和纵向（牛顿）规范相反，如果放松能量动量守恒，则在同步条件下的标量扰动仍然存在，并呈现出增长模式行为。因此，我们研究了一个新的宇宙学的情况下，宇宙的动力学从辐射阶段直接过渡到加速，但允许结构的形成。
2021-12-13 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological perturbation and matter power spectrum in bimetric massive gravity
本文讨论了双度量质量引力理论的最小情形下，具有同步规范的线性扰动方程。我们发现，物质密度扰动和物质功率谱被抑制。我们还研究了鬼和稳定性问题，并表明，这种引力理论的宇宙学常数的允许偏差被约束到小于$\mathcal{O}(10^{-2})$的大尺度结构的观测数据。
2018-02-04 gr-qc hep-th
Note on gauge invariance of second order cosmological perturbations
我们研究了规范不变的宇宙学扰动直到二阶。我们证明了在一阶和二阶都有无限族的规范不变变量。不同的家庭之间的转换公式被证明是由有限数量的基地，规范不变。对于由一阶标量微扰引起的二阶宇宙学扰动，我们分别用规范不变量牛顿变量、同步变量和混合变量明确地表示了它们的运动方程。
2021-10-19 astro-ph.CO gr-qc
The transverse-traceless gauge and the gauge problem of second order gravitational waves
Institute for Frontiers in Astronomy and Astrophysics, Beijing Normal University（北京师范大学天文与前沿科学研究院）；School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（中国科学院大学杭州高等研究院基础科学与数学学院）
本文提出在宇宙学背景下使用横纵无关规范以解决二阶引力波的规范问题，并表明该规范在特定条件下等价于其他常见规范。
2025-09-30 gr-qc
Gauge fixing in cosmological perturbations of Unimodular Gravity
本研究在幺模引力框架下推导牛顿与同步规范的等价形式，首次证明二者可自洽固定但异于广义相对论，揭示了其对冷暗物质密度扰动的影响并验证了萨克斯-沃尔夫效应。
2023-10-03 astro-ph.CO gr-qc
Second-order cosmological perturbations. III. Produced by scalar-scalar coupling during radiation-dominated stage
本文研究了辐射占优阶段Robertson-Walker（RW）时空中同步坐标系下的二阶标量、矢量和张量度规扰动。主辐射由应力张量$T_{μν}=(ρ+p)U_μU_ν+g_{μν}p$与$p= c^2_s ρ$描述的相对论流体模拟，并且一阶速度被假定为无旋。我们分析了一阶扰动的解，并以此为基础给出了二阶扰动的解。我们表明，一阶张量模式以光速传播，是真正的辐射，但标量和矢量模式不。二阶微扰Einstein方程包含各种一阶度规微扰耦合，本文考虑标量-标量耦合。我们将二阶爱因斯坦方程分解为二阶标量、矢量和张量扰动的演化方程，以及能量和动量约束。耦合项和流体的应力张量一起作为二阶度量扰动的有效源。确定$ρ$和$U^μ$还需要应力张量的协变守恒方程。通过对这组方程的二阶解析解，我们得到了所有度规扰动、密度衬度和速度的二阶积分解。为了在应用中使用这些解，需要进行七种类型的数值积分。我们执行的剩余规范之间的同步坐标转换到第二阶，并确定规范不变模式的第二阶解决方案。
2019-02-03 gr-qc
Models of G time variations in diverse dimensions
综述了导致有效引力常量G随时间变化相对较小的不同维度宇宙学模型。其中：四维广义标量-张量模型、两个弯曲Einstein空间的多维真空模型、多组分各向异性“理想流体”的多维模型、标量场和两种形式场的S膜模型等。本文指出，对于有效引力常量G随时间的较小变化，存在着不同的可能解释途径，与现有的宇宙学数据相一致（例如加速度）：4维标量张量理论或多维宇宙学模型与不同的物质来源。G点的实验界可能在某个限定的区间内或对同步时间变量的所有允许值都满足。
2009-10-26 gr-qc
Second-order cosmological perturbation theory and initial conditions for $N$-body simulations
我们使用规范不变的宇宙学扰动理论来计算位移场，为$N$体模拟设置初始条件。在同步共动规范中使用一阶和二阶完全相对论性微扰理论，使我们能够超越牛顿预言，并计算相对论性修正。我们使用Einstein-de Sitter模型，在我们的解中包括增长和衰减模。我们的结果的影响应通过实施的宇宙学$N$体模拟的特色位移进行评估。
2015-12-23 astro-ph.CO gr-qc
Non-linear power spectra in the synchronous gauge
研究了同步规范（SG）中物质和速度功率谱的非线性修正。我们考虑了平坦宇宙背景下零压流体中的三阶微扰，它与宇宙结构的非线性增长有关。因此，我们指出在处理大尺度结构的非线性生长时，SG是一个不合适的坐标选择。虽然SG中的方程恰好与随动规范（CG）中的方程在线性阶上重合，但它们不同于二阶。特别是，在SG中的二阶流体动力学方程显然是在拉格朗日形式，而在CG中的那些是在欧拉形式。因此，在原始SG中天真地呈现的非线性功率谱显示出与牛顿理论的结果完全不同的奇怪行为，即使在亚视界尺度上。只有在我们引入二阶对流项，使两个规范中的方程符合二阶后，SG中的功率谱才表现出正则化的行为。
2014-08-20 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological constraints on primordial black holes produced in the near-critical gravitational collapse
假设近临界引力坍缩产生的原初黑洞在特定尺度上有一个尖峰，以一种与密度涨落的统计分布相当无关的方式计算了其质量函数.将其与各种宇宙学对它们的质量谱的约束进行比较，发现坍缩成黑洞的区域的体积分数作为视界质量的函数的一些新的被排除的范围。
1998-07-24 astro-ph gr-qc
A more accurate analytic calculation of the spectrum of cosmological perturbations produced during inflation
导出了暴胀过程中标量曲率扰动谱和引力波谱的计算公式，其中包括幂律暴胀、小角近似下的自然暴胀和慢滚近似下的暴胀.
1993-02-18 astro-ph gr-qc hep-ph
A Light-Cone Approach to Higher-Order Cosmological Observables
Università di Pisa（比萨大学）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Pisa（意大利国家核物理研究所比萨分部）；Università LUM（卢梅利亚大学）；Universidade Estadual de Londrina（隆德里纳州立大学）
本文发展了基于光锥坐标表达背景几何的第二阶宇宙扰动理论，探讨了第二阶扰动量的规范变换及其与标准扰动理论的联系，并计算了到第二阶的光度距离-红移关系。
2026-02-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Relativistic perturbations in $Λ$CDM: Eulerian & Lagrangian approaches
研究了具有宇宙学常数（$Λ$）的无压无旋暗物质流体（CDM）的相对论动力学，在宇宙学扰动理论下，得到了二阶动力学方程.在我们的分析中，我们还考虑了矢量和张量扰动，并包括原始的非高斯性。我们考虑三种规格：同步共动规范、泊松规范和总物质规范，其中前者是唯一的相对论拉格朗日参考系，后者是欧拉参考系的方便规范选择。我们的出发点是在泊松规范的度量和流体变量到二阶。然后，我们进行规范变换的同步共动规范，并随后的总物质规范。我们的表达式的度规，密度，速度和规范生成器是新颖的，并符合已知的结果在极限的消失宇宙学常数。
2018-06-05 astro-ph.CO gr-qc
The stochastic gravitational-wave background produced by non-linear cosmological perturbations
在Einstein-de Sitter模型框架下，利用完全相对论微扰展开到二阶，分析了密度涨落的轻度非线性演化所产生的宇宙学随机引力波背景.这些由引力不稳定性引起的引力波的形式与规范有关。在最容易进行二阶展开的同步规范中，产生的横向和无迹张量模也包含一个牛顿和后牛顿部分，其作为引力波的解释是不平凡的。在所谓的泊松规范中，我们可以更直接地从物理上理解这一背景，在泊松规范中，我们看到它由一个常数项加上一个振荡项组成，振荡项的振幅在哈勃半径内衰减。
1997-05-21 astro-ph gr-qc
The spectrum of cosmological perturbations produced by a multi-component inflaton to second order in the slow-roll approximation
我们推导出一般的解析公式的功率谱和谱指数的曲率扰动在暴胀驱动的多分量暴胀子场，直到二阶的慢滚近似。除了慢滚条件、爱因斯坦引力和不存在任何永久等曲率模式外，我们不假设标量场空间上的势或度规的任何特定性质。
1996-04-18 astro-ph gr-qc hep-ph
Quasi-isotropic solution of the Einstein equations near a cosmological singularity for a two-fluid cosmological model
在同步参考系中，由Lifshitz和Khalatnikov于1960年首次发现的爱因斯坦方程在宇宙奇点附近的准各向同性非齐次解，被推广到双流体宇宙模型的情形。该解描述了当时空度规与均匀各向同性Friedmann-Robertson-Walker（FRW）背景的偏差很大而局部可测量量（如黎曼张量分量）仍然接近其FRW值时，该区域中绝热和等曲率标量扰动以及引力波的非减模。给出了微扰级数的一般结构，并计算了度规张量、流体能量密度和速度的级数展开的第一阶系数。
2003-03-01 astro-ph gr-qc hep-th
Cosmological constraints on Lorentz invariance violation in the neutrino sector
本文导出了具有变形色散关系的大质量中微子在同步规范中的玻尔兹曼方程。结合7年的WMAP观测数据和膨胀率的低红移测量，我们给出了形变参数的约束条件，发现形变参数与物理暗物质密度而不是中微子质量是强简并的.我们的结果表明，没有证据表明在中微子部门的洛伦兹不变量破坏。正在进行的普朗克实验可以提供对变形参数的改进约束。
2012-08-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
On multidimensional cosmological solutions with scalar fields and 2-forms corresponding to rank-3 Lie algebras: acceleration and small variation of G
通过一个简单的模型，我们调查的可能性，加速膨胀的三维子空间的有效四维常数的变化服从实验约束的存在。给出了m 2型场和l标量场的多维宇宙学解。挑选出对应于秩为3的李代数的解并进行了讨论。每个解包含两个因子空间：一维空间M_1和Ricci平坦空间M_2。M_2的一个三维子空间被解释为“我们的”空间。我们证明了存在一个时间间隔，在这个时间间隔中，我们的三维空间的加速膨胀与有效引力常量G（τ）的足够小的变化是相容的。这个区间包含τ_0，它是G（τ）的最小点（这里τ是同步时间变量）。分析了具有三个幻影标量场的特解。当考虑τ \to \infty的尺度因子的渐近幂律行为时，证明了在点τ 0附近，G（τ）的时间变化在李代数A_3，C_3，B_3序列中减小.精确解的渐近指数加速膨胀的三维空间也被认为是。
2010-09-19 gr-qc
BRST Quantization of Cosmological Perturbations
BRST量子化是一种优雅而强大的方法，可以用来描述具有局部对称性的理论。本文研究了在标量场支配下的宇宙中宇宙学扰动的哈密顿BRST量子化，以及与之密切相关的狄拉克量子化方法。我们描述了如何这两种形式主义适用于在一个依赖于时间的背景扰动，以及如何规范不变的运营商的期望值可以计算在形式主义。我们的分析主要集中在自由理论上。通过适当的正则变换，我们简化和对角化的自由哈密顿量。BRST量子化的衍生规范，使我们能够大大简化的结构的传播，而量子化的同步规范，这相当于狄拉克量子化，免除了需要引入鬼，并保留了当地的规范固定的行动。
2016-11-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological Perturbations of Quantum-Mechanical Origin and Anisotropy of the Microwave Background
由量子力学产生的宇宙学扰动（作为一种特殊情况，在暴胀过程中）具有压缩量子态的统计特性。扰动的功率谱被调制，并且CMBR产生的温度波动的角分布是相当具体的。导出了压缩引力波引起的温度涨落的角关联函数的精确公式。理论上，预测的角模式可以通过COBE型观测来揭示。
1993-04-01 gr-qc
A Plane-Symmetric Inhomogeneous Cosmological Model of Perfect Fluid Distribution with Electromagnetic Field I
得到了一个具有电-磁场的理想流体分布的平面对称非均匀宇宙学模型。磁场的来源是由于沿z轴产生的电流。$F_{12}$是电磁场张量的非零分量。为了得到确定性解，我们假设自由引力场是PetrovII型非简并的。同时还讨论了电-磁场张量的行为以及模型的某些物理性质。
2007-07-24 gr-qc
Cosmological Sphaleron from Real Tunneling and Its Fate
我们证明了Einstein-Yang-Mills系统的宇宙sphaleron可以从真实的隧穿几何中产生。当宇宙在洛伦兹签名区域演化时，以散重子和相应的超曲面分别作为杨-米尔斯场和宇宙的初始数据，散重子将倾向于滚到真空或纯规范场组态。然而，我们也可以证明，虽然sphaleron是不稳定的，但它可以被看作是一个伪稳定的解决方案，因为它的寿命甚至比宇宙的寿命要长得多。
1994-08-05 gr-qc
Detecting the Cosmological Stochastic Background of Gravitational Waves with FastICA
我们证明了宇宙学早期产生的引力波的随机背景严格依赖于假设的引力理论。特别是函数f（R）的具体形式，其中R是Ricci标量，与引力波的演化和产生机制有关。使用神经网络算法，它只需要非高斯性质和输入信号的独立性，我们得出结论，为了检测CSB信号，像处女座的探测器的干涉灵敏度将得到改善。
2009-02-18 gr-qc
Adiabatic Modes in Cosmology
我们证明了牛顿规范中宇宙学扰动的场方程总是有绝热解，在大波长极限下，该解的量${\cal R}$是非零的，并且在所有年代都是常数，因此它可以用来把观测到的这种模式下的宇宙学涨落与早期的宇宙学涨落联系起来.还存在第二绝热模式，对于第二绝热模式，${\cal R}$对于大波长消失，并且通常也可以存在非绝热模式。这些结论适用于所有的时代，无论宇宙的组成是什么，只要对大波长的场方程的波长依赖性做一个温和的技术假设。在不考虑各向异性惯性的情况下，利用Robertson-Walker尺度因子的普适公式，给出了大波长下绝热模的扰动。我们讨论了这些结果之间的一个明显的差异，似乎是一个守恒定律在所有模式中发现的大波长同步规范：事实证明，虽然等价，同步和牛顿规范建议不等价的假设行为的大波长的扰动。
2003-02-17 astro-ph gr-qc hep-th
Inflation and Birth of Cosmological Perturbations
本文综述了暴胀理论的最新进展以及暴胀产生的宇宙学扰动。在简单介绍了标准的单场慢卷暴胀以及由此产生的曲率和张量扰动之后，我们讨论了其他暴胀模型中非线性、非高斯扰动的可能来源。然后，我们描述了所谓的$δN$形式主义，这是一个强大的工具，用于评估超哈勃尺度上的非线性曲率扰动。
2012-10-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Second-order cosmological perturbations produced by scalar-scalar coupling during inflation stage
本文研究了标量场驱动幂律暴胀中的二阶宇宙学扰动，解析求解了含标量-标量耦合的二阶微扰Einstein方程，给出了标量、矢量和张量度规扰动及微扰标量场的二阶解，并分析了规范变换。
2024-03-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
On the onset of cosmological backreaction
宇宙学的逆反应被认为是对暗能量的一种解释，但从那时起就存在很大的争议。本文将宇宙学扰动理论与Buchert的非微扰框架相结合，计算了同步规范场中的二阶平均观测量，并讨论了它们与规范场的依赖关系。在可积性条件的帮助下，从一阶计算得出主导的二阶贡献。我们专注于宇宙学的逆反应的发病，作为微扰治疗必然限于时代的影响仍然很小。我们证明了所有平均物理观测量的主要贡献是完全指定的边界上的平均域。对于任何有限域，这些表面项一般都是非零的，因此反作用是真实的。我们映射上的有效均匀和各向同性流体的反作用。通用的有效状态方程不仅与时间有关，而且与尺度有关。
2007-09-17 astro-ph gr-qc hep-ph
Cosmological perturbation theory, instantaneous gauges and local inertial frames
在一般规范下研究了具有任意曲率和宇宙学常数的Friedmann-Robertson-Walker宇宙的线性微扰，而不分解为调和函数.理想的规范被选择为那些体现最好的马赫原理：在这些规范的本地惯性系可以通过扰动爱因斯坦场方程从宇宙中的能量和动量的分布瞬时确定。惯性系是通过它们相对于与“马赫规范”有关的宇宙系的“加速度和旋转”来确定的。在封闭的球形宇宙中，积分规范条件被用来消除由共形Killing矢量产生的运动。从而阐明了Traschen积分约束向量的意义。对于所有三种类型的FRW宇宙，马赫规范比同步规范或广义谐波规范允许更少的剩余自由。马赫原理在封闭球形宇宙中的马赫规范中得到最好的体现。与任何马赫动机无关，一般微扰方程和规范的讨论对宇宙学扰动理论是有用的。
2008-03-28 astro-ph gr-qc hep-th
Cosmological perturbations in conformal gravity II
本文继续研究共形引力理论中的宇宙学扰动。在以前的工作中，我们得到了宇宙学涨落方程的一组有限的解，这些解必须是横向的和同步的。在这里，我们提出了一般的解决方案。我们表明，在一个共形不变的引力理论波动周围的任何背景，是共形平坦（背景，包括宇宙学有趣的罗伯逊-沃克和德西特几何）可以构建从（已知）的解决方案波动周围的平坦背景。为了使这种结构成立，与涨落有关的微扰几何不必保形于平坦。利用这种结构，我们表明，在共形罗伯逊-沃克宇宙学早期宇宙波动增长为$t^4$。我们提出的标量，矢量，张量的共形理论中的波动分解，并比较和对比我们的工作与类似的处理波动的标准爱因斯坦引力理论。
2019-04-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological $Λ$ driven inflation and produced massive particles
假设早期宇宙起源于普朗克尺度下的量子时空宇宙学$Λ$项$M_{\rm pl}$。宇宙能量密度$ρ_{_{_Λ}}$驱动暴胀，同时通过大量费米子和反费米子的连续成对产生，降低其值，产生物质能量密度$ρ_{_{_M}}$。当电子对产生率$Γ_M$大于哈勃率$H$时，减小的$ρ_{_{_Λ}}$和增大的$ρ_{_{_M}}$反过来会减缓暴胀的速度。密度$ρ_{_{_Λ}}$和Hubble率$H$由Einstein方程和能量守恒定律中的两个独立方程唯一确定，而$ρ_{_{_M}}$由对产生确定.结果，暴胀自然出现，理论结果与普朗克2018年的观测结果一致。假设再加热有效地将$ρ_{_{_Λ}}$转化为$ρ_{_{_M}}\gg ρ_{_{_Λ}}$，这是最相关的宇宙质量，并且一些大质量对衰变为能量密度为$ρ_{_{_R}}$的相对论粒子，从而启动了热大爆炸。逆反应$ρ_{_{_M}}\leftrightarrow H\leftrightarrow ρ_{_{_Λ}}$很弱，但仍在继续。因此，$ρ_{_Λ}$密切跟踪$ρ_{_R}$从再加热结束到辐射-物质平衡，然后它变化非常缓慢，$ρ_{_Λ}\propto$常数，由于从辐射主导时代过渡到物质主导时代。因此，宇宙符合问题是可以避免的。
2021-04-25 gr-qc hep-th
Duality Invariance of Cosmological Perturbation Spectra
我表明，宇宙学扰动光谱产生的量子涨落在无质量或自相互作用的标量场在暴胀时代保持不变下的两个参数家庭的变换的均匀背景场。这将慢卷膨胀模型与可能远离通常的慢卷极限的解决方案联系起来。例如，在最小耦合的无质量场中，扰动的标度不变谱可以由$a\propto e^{Ht}$的指数展开产生，或者由$a\propto (-t)^{2/3}$的坍缩宇宙产生。
1999-04-21 astro-ph gr-qc hep-th
Gravitational Waves produced by Compressible MHD Turbulence from Cosmological Phase Transitions
计算了一阶相变中磁流体动力学湍流产生的引力波谱。我们特别关注不可压缩（螺线管）均匀各向同性湍流，这是占主导地位的清扫效果的去相关的作用。扫掠效应描述了湍流去相关主要是由于小尺度涡被大尺度涡随机扫掠。与以前的研究相比，这种效应减少了不可压缩MHD湍流产生的引力波信号约一个数量级。此外，我们发现一个更复杂的依赖性的频谱形状的引力波频谱上的能量密度来源的螺线管模式（磁和动力）。高频尾分别对大螺线管湍流密度参数和小螺线管湍流密度参数遵循$k^{-5/3}$或$k^{-8/3}$幂律。此外，磁螺旋度倾向于增加低频的引力波能量。此外，我们还展示了螺线管模式如何影响来自振动模式（如声波）的引力波谱。我们发现，由于螺线管模式对引力波的扫掠作用，螺线管模式对引力波谱的形状有很大的影响。对于高速流，由于扫掠，人们期望有$k^{-2}$高频拖尾。相反，对于低速流动和声波主导的流动，我们预期$k^{-3}$高频尾部。如果这两种极限情况都没有实现，那么引力波谱可能是指数在-2和-3之间的破幂律，一直延伸到源被粘性耗散阻尼的频率。
2018-05-25 astro-ph.CO gr-qc
Post-Newtonian cosmological dynamics of plane-parallel perturbations and back-reaction
本文研究了自引力无旋尘埃在宇宙学背景下的广义相对论非线性动力学，采用了共动和同步规范，所有方程都可以用与流体流正交的空间超曲面的度规张量来表示.执行在光速的倒数幂的扩展，我们得到后牛顿方程，产生最低阶的相对论效应在非线性演化过程中产生的。然后，我们专门分析全球平面平行配置，即初始扰动场取决于一个单一的坐标的情况下。我们的膨胀，对应于“牛顿背景”的领导秩序，是泽尔多维奇近似，这对于牛顿极限中的平面平行扰动，代表了一个精确的解决方案。这使我们能够找到后牛顿度规的精确解析形式，从而提供泽尔多维奇解的后牛顿扩展：这解释了一些相对论效应，例如原始扰动的非高斯性。我们的解决方案的背景下的反作用的建议的应用程序最终给出，提供后牛顿估计的运动学反作用，平均空间曲率和平均尺度因子。
2011-08-02 astro-ph.CO gr-qc
On the Gauge Invariance of Cosmological Gravitational Waves
在微扰论中，如果引力波是在早期宇宙中产生的，那么它的规范不变性问题就出现了。我们通过将规范不变性的讨论分为三个部分来解决这个问题：引力波的产生、它们在真实宇宙中的传播以及它们的测量。
2020-03-09 gr-qc hep-th
Duality in cosmological perturbation theory
由低能有效作用量导出的宇宙学扰动方程在一个对偶变换下是不变的，这一对偶变换使人想起电磁、强弱耦合、S-对偶.一个明显的对偶不变近似的扰动远远超出了地平线，它被认为是有用的，即使在高曲率时代。对偶性通过作用于宇宙学模型的经典模量的残余对称性表现出来，并暗示了产生粒子的数量和能量密度的下限。
1998-03-03 gr-qc hep-th
LTB solutions in Newtonian gauge: from strong to weak fields
勒梅特-托尔曼-邦迪（LTB）解经常被用来描述宇宙中球对称不均匀质量分布的坍缩或膨胀。这些精确解是在同步规范中获得的，其中非线性动力学（相对于FLRW背景）引起FLRW度量的大偏差。在本文中，我们明确表明，这是一个规范的文物（现实的子地平线的不均匀性）。利用奇异速度很小这一事实，给出了一般LTB解从同步规范到牛顿规范的非线性规范变换。在后一种规范中，我们以标准宇宙学中假设的弱扰动FLRW度量的形式恢复了解。此外，我们还展示了如何直接在牛顿规范下得到LTB解，并说明了在宇宙学扰动理论失效的非线性区域中，牛顿近似是如何保持有效的。最后，我们讨论了我们的研究结果的影响，为backreaction的情况。
2008-09-01 astro-ph gr-qc hep-th
Post-Newtonian Cosmological Dynamics in Lagrangian coordinates
在同步坐标系和共动坐标系下研究了广义相对论中无旋尘埃的非线性动力学。所有的方程都写在度量张量的空间截面正交的流动，这使得明确的扩展$1/c^2$的权力。对于最低阶，导出了拉格朗日形式的牛顿近似。在这个层次上的演变是由拉氏到欧拉雅可比矩阵的Raychaudhuri方程。拉格朗日空间度量在时间相关的曲线坐标中简化为欧几里德三维空间的度量。一个拉格朗日版本的伯努利方程的演变的“速度潜力”也给出。在后牛顿（PN）水平上，导出了非线性微扰引力波辐射的精确和一般公式。结果表明，在均匀椭球的各向异性坍缩中，PN张量模与牛顿度规的比值与质量密度一样趋于发散。最后指出，随机引力波背景的产生，与现今的闭合密度$Ω_{gw} \sim 10^{-5}$ -$10^{-6}$在$1$ - $10$ Mpc尺度上。
1996-07-01 astro-ph gr-qc
Singularities in Cosmological Loop Correlators
本文系统研究了暴胀1圈关联函数的奇点结构，提出了提取任意双位点1圈图奇点的图解规则，并揭示了离壳总能量分支点及重整化后分支割的膨胀不变重组形式。
2025-03-27 gr-qc hep-ph hep-th
Stochastic approach of gravitational waves in presence of a decaying cosmological parameter from a 5D vacuum theory of gravity
我们发展了一种随机方法来研究在黎曼平坦的5D几何背景下，在宇宙学参数衰减的情况下，在暴胀时期产生的引力波。我们得到的平方张量度规涨落强烈依赖于宇宙学参数$Λ(t)$，我们最后说明的形式主义与衰减的$Λ(t)$的一个例子。
2008-03-20 gr-qc hep-th
On the Phase-Space Volume of Primordial Cosmological Perturbations
我们展示了如何确定典型的相空间体积$Γ$的原始引力波在暴胀阶段，这是不变的压缩。在长波长范围内发现了$Γ$的表达式。定义为$Γ$模常数的对数的纯真空初态的准经典熵保持为零，尽管产生了涨落（产生了实引力子）。
1998-06-15 astro-ph gr-qc
Relativistic second-order perturbations of the Einstein-de Sitter Universe
本文研究了Einstein-de Sitter宇宙学模型中相对论性微扰的演化，包括二阶效应。扰动被认为是在两个不同的设置：广泛使用的同步规范和泊松（广义纵向）之一。一般来说，由于微扰是规范相关的，我们从考虑二阶规范变换开始。其次，我们给出了在初始条件下，考虑标量模和张量模的同步规范中微扰的演化。使用先前定义的二阶规范变换，我们就能够将这些微扰变换为泊松规范。二阶微扰理论最重要的特征是模式混合，这也意味着，例如，原始密度微扰作为引力波的源，而原始引力波引起二阶密度涨落。我们的形式主义的可能的应用范围从轻度非线性制度的微扰的演化研究的二次各向异性的宇宙微波背景的分析。
1998-06-03 astro-ph gr-qc
Shadow cast by rotating braneworld black holes with a cosmological constant
在这篇文章中，我们在一个具有宇宙学常数的Randall-Sundrum膜世界模型中研究了具有潮汐荷的旋转黑洞产生的阴影。我们得到了不同的潮汐荷和转动参数值下的表观形状和相应的观测值，并分析了宇宙学常数的影响。我们还讨论了这种光学效应的观测前景。
2018-02-01 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
3-pt Statistics of Cosmological Stochastic Gravitational Waves
我们考虑了引力波随机背景的3-pt函数（即双谱或非高斯性）。我们估计这个信号的振幅为原始的暴胀背景，预热过程中产生的引力波，并为引力波产生的自序标量场后的全球相变。为了评估可检测性，我们描述了如何从理想化的干涉实验中提取3-pt信号，并计算作为积分时间的函数的信噪比。暴胀产生的随机引力波背景的3-pt信号是不令人惊讶的微小。对于由纯粹因果的经典机制产生的引力辐射，我们发现，无论过程多么非线性，产生的3-pt相关性在直接检测实验中消失。另一方面，我们表明，在方案中的B-模式的CMB来源于由全球相变产生的引力波，一个强大的3-pt信号之间的偏振模式也可以产生。这可能提供另一种区分暴胀B模式的方法。为了进行这种计算，我们已经开发了一个图形的方法来计算随机引力波的标量流体，它的应用超出了目前的情况。
2009-12-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Polarized Cosmological Gravitational Waves from Primordial Helical Turbulence
我们证明了一阶相变过程中产生的螺旋湍流产生了圆偏振的宇宙引力波（GW）。对于相变模型的极端情况，这些GW的特征频率在$10^{-3}$ -$10^{-2}$ Hz附近，能量密度参数高达$10^{-12}$ - $10^{-11}$。简要讨论了检测的可能性。
2005-09-29 astro-ph gr-qc nlin.CD
Approximate gauge independence of the induced gravitational wave spectrum
由标量曲率涨落引起的引力波是宇宙学引力波背景的重要来源，也是原初黑洞模型的重要对应。然而，怀疑已投在理论上预测的诱导GW频谱，由于其表面规范依赖。在本文中，我们揭示了在一般宇宙学背景下的诱导GW谱的规范依赖性问题。首先，受哈密顿形式的启发，我们给出了宇宙学扰动理论中二阶张量模的简单公式。我们还强调可观测变量和规范不变变量之间的区别。其次，我们认为牛顿（或无剪切）规范是合适的诱导GWs的计算和物理解释。然后，我们表明，最值得注意的是，诱导GW频谱是不变的一组合理的规范变换下，即物理上表现良好的小尺度上，一旦源项已变得不活跃。这包括常用的平面、恒定哈勃和同步测量仪，但不包括共动切片测量仪。我们还表明，一个特定的解决方案的GW方程在尘埃占主导地位的宇宙，而源项是积极的，可以衡量了一个小的变化的规范。
2021-04-13 astro-ph.CO gr-qc
On the new string theory inspired mechanism of generation of cosmological perturbations
最近Brandenberger、Nayeri和Vafa在弦气体宇宙学的背景下提出了一种产生度规无标度宇宙学扰动的非暴胀机制。讨论了该模型的各种问题，指出该模型中度规的宇宙学扰动具有谱指数n = 5的蓝谱，这与观测结果极不一致。我们的结论是，这个模型在其目前的形式是不是一个可行的替代暴胀宇宙学。
2006-08-28 astro-ph gr-qc hep-ph
The Cosmological Perturbation Theory on the Geodesic Light-Cone background
受完全非线性测地线光锥（GLC）规范的启发，我们考虑了描述未扰动宇宙的类似坐标系。在此基础上，我们建立了一个宇宙学扰动理论，研究了与这组新的微扰有关的规范变换性质，并指出了它与标准宇宙学扰动理论的联系。特别是，我们得到的规范在标准微扰理论对应的GLC规范，并证明这是一个有用的替代标准同步规范。此外，我们利用几个可行的定义规范不变的组合。其中，我们建立规范不变变量，使其值等于线性化GLC规范扰动。这种选择是由GLC规范的两个关键性质所激发的：i）它允许在完全非线性水平上的类光观测量的简单表达式，例如红移和角距离; ii）GLC真时与自由落体观测者的真时一致。由于第一个属性，精确表达式可以很容易地扩展到线性顺序，以获得线性规范不变的表达式所选择的观察。此外，第二个功能自然提供规范不变的物理观测量的时间，如测量这样的自由落体观察者的表达式。最后，我们明确地显示所有这些方面的情况下的线性化角距离红移关系。
2020-12-28 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gauge invariant description of weak gravitational field on a spherically symmetric background with cosmological constant
我们提出了一个形式化的Kottler度量上的线性柯西数据的分析。我们的方法消除了由于规范变换和约束的冗余。一组四个规范不变的，标量函数的柯西表面上产生的，并显示包含完整的物理信息，从初始数据。辛形式的理论和运动方程重新制定这些不变量和一些简单的解决方案进行了探索。
2019-09-10 gr-qc math-ph math.MP
Gauge invariant variables for cosmological perturbation theory using geometrical clocks
利用正则框架下的扩展ADM相空间公式，分析了宇宙学扰动理论中各种规范选择与关系形式中几何钟选择之间的关系.我们表明，在传统的分析宇宙学扰动理论中得到的各种规范不变变量对应于狄拉克观测量绑定到一个特定的选择的几何时钟。作为例子，我们表明，在我们的分析中自然出现的Barthanov势和Mukhanov-Sasaki变量作为观测值时，规范固定条件是通过时钟在哈密顿框架确定。类似地，可以系统地获得各种规范的其他规范不变变量。我们证明了这一点，通过分析五种常见的规范选择：纵向，空间平坦，均匀场，同步和共动规范。对于所有这些，我们应用可观测映射的关系形式主义的背景下，并获得相应的狄拉克观测与这些时钟的选择。在线性阶上，我们的分析将正则宇宙学扰动理论中已有的结果推广到两个方面。一方面，我们也可以包括规范，只能在扩展的ADM相空间的背景下进行分析，此外，我们得到了一组自然规范不变变量，即狄拉克可观的，每个考虑选择的规范条件。我们的分析提供了见解时钟应该用来提取相关的自然物理观测值在经典和量子水平。我们还讨论了如何推广我们的分析在一个简单的方式，以更高的订单在微扰理论，以了解规范条件和建设规范不变量超出线性秩序。
2018-06-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Evolution of gravitational waves through the cosmological QCD transition
暴胀产生的引力波的频谱在宇宙跃迁过程中被修改。相对论性粒子数量的大幅下降，就像在QCD跃迁或$e^+e^-$湮灭期间，导致引力波谱中的台阶。本文计算了一阶跃迁和交叉QCD跃迁的引力波微分能量密度的传递函数。
1998-11-06 astro-ph gr-qc hep-ph
