Analytic approach to perturbed Einstein ring with elliptical NFW lens model
本文研究了Alard在微扰方法的基础上推广的描述强引力透镜的近似方法的有效性。采用椭圆Navarro-Frenk-White（NFW）透镜模型，我们演示了近似方法是如何工作的，重点是图像的形状，放大率，焦散线和临界线。近似方法的简单性使我们能够以解析的方式研究透镜现象。本文导出了爱因斯坦环附近透镜系统的简单近似公式。
2010-12-09 astro-ph.CO
Spacetime Perspective of Gravitational Lensing in Perturbed Cosmologies
本文从时空视角研究扰动宇宙学中的引力透镜效应，用积分形式的测地线和透镜映射雅可比矩阵解释多重像与像形状，并展示波前奇点和时间延迟，证明可替代薄透镜近似。
2025-08-15 astro-ph.CO gr-qc
Model-independent determination of $H_0$ and $Ω_{K0}$ from strong lensing and type Ia supernovae
我们提出了第一次确定的哈勃常数$H_0$从强透镜时间延迟数据和Ia型超新星光度的距离是独立的宇宙学模型。我们还确定的空间曲率模型独立。我们假设光在长距离上的传播是由FLRW度规描述的，几何光学成立，但没有假设宇宙的内容或宇宙尺度上的引力理论。我们发现$H_0=75.7^{+4.5}_{-4.4}$ km/s/Mpc和$Ω_{K0}=0.12^{+0.27}_{-0.25}$。这是$H_0$的6%测定。从宇宙微波背景到最后一个散射表面的距离上的弱先验将其提高到$H_0=76.8^{+4.2}_{-3.8}$ km/s/Mpc和$Ω_{K0}=0.18^{+0.25}_{-0.18}$。假设空间曲率为零，我们得到$H_0=74.2^{+3.0}_{-2.9}$ km/s/Mpc，精度为$4\%$。测量还提供了FLRW指标的一致性测试：我们没有发现反对它的证据。
2019-12-02 astro-ph.CO gr-qc
New test of the FLRW metric using the distance sum rule
我们提出了一个新的测试的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker（FLRW）度规的有效性，基于比较从红移0到$z_1$和从$z_1$到$z_2$的距离从$0$到$z_2$。如果宇宙是用FLRW度量描述的，那么这种比较就提供了一个独立于模型的空间曲率测量。该测试依赖于几何光学，它独立于宇宙的物质含量和爱因斯坦方程在宇宙尺度上的适用性。我们应用测试的意见，使用联盟2.1汇编超新星距离和斯隆透镜ACS调查星系强透镜的数据。FLRW度量与数据是一致的，空间曲率参数被限制为$-1.22<Ω_{K0}<0.63$，或$-0.08<Ω_{K0}<0.97$与先前的宇宙微波背景和当地的哈勃常数，虽然透镜的建模是一个重要的系统不确定性的来源。
2015-09-09 astro-ph.CO gr-qc
Model-independent $H_0$ within FLRW: Joint constraints from GWTC-3 standard sirens and strong lensing time delays
本研究利用GWTC-3的47个引力波标准警报器校准强引力透镜系统RXJ1131-1231，在FLRW框架下通过距离和规则约束哈勃常数，无需假设特定宇宙学模型，发现结合42个双黑洞可获得比GW170817高约40%精度的$H_0$测量。
2025-05-20 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Hubble tension and matter inhomogeneities: a theoretical perspective
本文从理论上研究局部密度扰动对哈勃张力的影响，通过含时空依赖势的扰动FLRW度量模拟局部空洞并计算受扰动光度距离，结果表明ΛCDM及Λ(ω)CDM均无法解决哈勃张力。
2023-08-08 astro-ph.CO
Constraints on cosmic curvature with lensing time delays and gravitational waves
假设采用$Λ$ CDM模型，CMB和BAO观测表明宇宙是非常平坦的。因此，独立于模型的测量值得研究。在透镜类星体中测量的时间延迟提供了时间延迟距离。与超新星Ia观测的光度距离相比，在FLRW度规的距离求和规则下，测量值可以提供曲率信息。这种方法受到Ia超新星低红移的限制。在这项工作中，我们建议从爱因斯坦望远镜的引力波作为标准的警报器，达到更高的红移覆盖的红移范围的透镜类星体从大天气巡天望远镜，可以提供更严格的约束的曲率。我们首先考虑一个保守的情况下，只有100个引力波与电磁对应，曲率参数$Ω_k$的$1σ$不确定度为0.057。在具有1000个可用信号的乐观情况下，则$Ω_k$不确定性为0.027。结合暗能量调查的SNe Ia，$Ω_k$可以进一步分别被限制为0.027和0.018。
2019-04-03 astro-ph.CO
Consistent metric combinations in cosmology of massive bigravity
大质量双引力模型是标准宇宙学的有趣替代品。然而，在大多数情况下，这些模型都是针对简化的场景进行研究的，其中两个度量都采用具有相同空间曲率的均匀和各向同性形式[Friedmann-Lemaintre-Robertson-Walker（FLRW）]。考虑更一般的几何形状的兴趣出现，特别是鉴于迄今为止遇到的困难，在建设稳定的宇宙学解决方案与均匀和各向同性的度量。在这里，我们考虑了一些情况下，这两个指标采取更一般的形式，即FLRW与不同的空间曲率-Lemaintre，Lemaintre-Tolman-Bondi（LTB），和Bianchi我-以及只有一个度量线性扰动的情况下。我们讨论了可能的一致的组合，并发现只有一些特殊情况下FLRW-Lemaittre，LTB-LTB，FLRW-比安奇我的组合给予一致的，非平凡的解决方案。
2015-11-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Influence of the local Universe on weak gravitational lensing surveys
观测的大尺度结构（LSS）隐含地假设一个理想的FLRW观察员与周围的结构没有影响的观察员。然而，由于LSS中的相关性，宇宙学观测值依赖于观测者的位置。我们调查这种影响的弱非高斯随机场，我们推导出表达式的角谱的大尺度结构观测条件下的属性的大尺度结构，这是典型的观察者的位置。作为一个应用，我们然后适用于弱引力透镜效应的角谱的形式主义，并提供数值估计的光谱使用线性结构的形成所产生的变化。对于角弱透镜光谱，我们发现效果是百分之几的顺序，例如，我们估计的超密度的$δ=0.5$和多极高达$\ell=100$的弱透镜光谱的变化约为4%。我们发现，不考虑观测者位置处的密度和弱引力透镜谱之间的相关性，参数$Ω_m$和$σ_8$的值被低估了几个百分点。因此，在分析未来的测量数据时，这种效应将是重要的，如欧几里得，其目标是100级精度。这种影响很难在模拟中捕捉到，因为量化这种影响所需的数值模拟数量估计很高。
2019-08-02 astro-ph.CO
Generalised model-independent characterisation of strong gravitational lenses III: perturbed axisymmetric lenses
在星系-星系强引力透镜中，当透镜星系具有轴对称的透镜势，且源星系沿视线方向与其对称中心成一直线时，会产生爱因斯坦环。利用泰勒展开的爱因斯坦半径和消除未知源，我推导出一组解析方程，确定由轴对称透镜的收敛加权的扰动偏转角的差异和在弧的位置处的收敛的比率从可测量的厚度的弧。以相同的方式，如果源具有对称的亮度轮廓并且被定向为平行于或正交于焦散，则沿着弧的亮度分布的不对称性确定扰动器的偏转角的差异。这些方程是唯一的模型无关的信息，从观察到泰勒展开的领先秩序。推导出了扰动透镜导数的一般约束条件，使得扰动不改变临界曲线的数目。为了推断物理特性，如扰动物的质量或位置，需要插入模型。与其他方法相同的关于可检测质量和依赖于模型的简并性的结论，然后通过分析B1938作为一个例子来发现和支持。然而，与模型无关的方程表明，主透镜和扰动器之间存在基本的简并性，只有在它们的相对位置已知的情况下才能打破。这从更一般的观点解释了在模拟中已经发现的透镜模型之间的退化。根据粒子的性质，这种简并可以通过描述透镜周围的特征或通过测量嵌入宿主星系扰动爱因斯坦环中的类星体图像之间的时间延迟来打破。
2018-06-13 astro-ph.CO
Perturbation of Gravitational Lensing
引力透镜系统可以被角度接近但距离不同的“流氓系统”扰动。一个质点受到另一个质点的扰动，可以看作是双散射二质点（DSTP）透镜的大分离近似。所得到的有效透镜取决于扰动器是否比主透镜系统更接近或更远离观察者。当扰动体是第一个散射体时，焦散面小于大间距二元透镜的焦散面;当扰动体是最后一个散射体时，焦散面与大间距二元透镜的焦散面相似。模拟星系的引力透镜，除了在不同红移的扰动的常切变外，还需要额外的项。研究了双散射双分布质量透镜。受扰星系的行为就像一个椭圆--或一个质点--因为椭圆质量分布的偶极矩为零。
2009-11-16 astro-ph.CO astro-ph.GA
Weak Lensing Low Multipoles
Sorbonne Université, CNRS, Institut d’Astrophysique de Paris（索邦大学，法国国家科学研究中心，巴黎天体物理学研究所）；Rudolf Peierls Centre for Theoretical Physics, University of Oxford（鲁道夫·派尔斯理论物理中心，牛津大学）
研究弱引力透镜收敛场低多极子成分，分析其在ΛCDM模型中的表现，并探讨其对宇宙各向异性异常的贡献。
2026-04-27 astro-ph.CO
Impact of inhomogeneous curvature on growth rate measurements from magnitude fluctuations
Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）；The University of Chicago（芝加哥大学）
利用广义相对论数值模拟研究非均匀时空对星等涨落的影响，发现低红移下FLRW近似引起的增长速率系统偏差小于当前统计误差，但高红移数据需考虑引力透镜和非均匀曲率。
2026-06-18 astro-ph.CO
The growth of structure in the Szekeres inhomogeneous cosmological models and the matter-dominated era
这项研究属于一系列致力于使用Szekeres非齐次模型来开发一个理论框架，在这个框架中，可以用更广泛的可能解释来研究观测结果。我们在这里研究模型中大尺度结构的生长。Szekeres模型是爱因斯坦方程的精确解，这些方程最初是在没有对称性的情况下导出的。我们使用的模型，这是由于古德和温赖特，谁认为该模型作为FLRW背景的精确扰动制定。使用Raychaudhuri方程，我们写的两类模型，精确的增长方程的下/过密度和可测量的宇宙学参数。新的方程在高密度分裂成两个信息部分。第一部分，而准确的，是相同的增长方程在通常的线性扰动FLRW模型，而第二部分构成精确的非线性扰动。我们集成数值的完全精确的增长率方程的平面和弯曲的情况下。我们发现，对于物质主导的时代，Szekeres的增长率比通常的线性扰动FLRW的情况下强三到五倍，反映了确切的Szekeres非线性扰动的影响。该增长也比非线性球形塌陷模型的增长更强，并且两者之间的差异随时间而增大。这突出了当我们使用一般的非均匀模型时的区别，其中剪切和潮汐引力场存在并有助于引力聚集。此外，值得注意的是，在物质主导的时代，Szekeres模型中发现的增长增强可能表明，当使用FLRW模型来解释增强的增长和我们今天观察到的大尺度结构时，需要暗物质的论点可以替代。
2012-02-24 astro-ph.CO gr-qc
Image processing challenges in weak gravitational lensing
弱引力透镜是天文学中一个非常活跃的领域，它通过研究来自遥远星系的光在向我们传播时受到扰动的方式来测量宇宙的基本性质。这篇简短的文章对该领域进行了广泛的概述，包括宇宙学家试图解决的一些重要问题，例如理解暗能量和暗物质的性质。为了做到这一点，在薄弱的透镜社区中，越来越多的人认为，其他学科，如计算机科学，机器学习，信号处理和图像处理，如果引入透镜研究，将带来巨大的优势。为了说明这一点，下文概述了弱透镜分析链中的一些关键步骤。每一步的挑战都是不同的，但每一步都可以从信号处理领域的想法中受益。本文还简要概述了当前和计划中的透镜实验，这些实验将很快带来大量数据集的涌入，这些数据集远远大于迄今为止分析的数据集。因此，不可避免的是，目前的技术可能是不够的，从而导致一个令人兴奋的时代，新的方法将成为该领域持续成功的关键。
2011-09-15 astro-ph.CO
Revisiting the effect of lens mass models in cosmological applications of strong gravitational lensing
本文利用161个强引力透镜系统，通过贝叶斯方法比较ΛCDM与timescape宇宙学下的幂律透镜模型拟合，发现timescape模型更倾向于与超新星和宇宙微波背景数据一致的空洞比例参数，并指出需分离宇宙学与透镜模型。
2024-10-06 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
The Nonlinear Future-Stability of the FLRW Family of Solutions to the Euler-Einstein System with a Positive Cosmological Constant
本文研究了具有正宇宙学常数的1 + 3维Euler-Einstein系统的Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker宇宙学背景解族的小扰动.这些背景解描述了一个初始均匀的正能量密度的安静流体在经历加速膨胀的时空中演化。我们的非线性分析表明，在状态方程压力= c_s^2 * 能量密度下，0 < c_s^2 < 1/3，背景解是全局未来稳定的。特别地，我们证明了具有拓扑结构[0，infty）xT^3的扰动时空解是未来因果测地线完备的.这些结果是作者与I. Rodnianski，其中流体被假定为无旋的。我们的新的分析与非零涡度的流体是基于使用适当定义的能量流。
2012-01-24 astro-ph.CO gr-qc math-ph
The density distributions of cosmic structures: impact of the local environment on weak-lensing convergence
虽然弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克（FLRW）宇宙学模型的基本假设是物质在整个宇宙中均匀分布，但引力对宇宙生命的影响导致了质量在一系列尺度上的聚集。因此，我们预期，在我们的非均匀宇宙中，观察者的观点将受到位置和局部环境的影响。在这里，我们分析了一点概率分布函数和角功率谱的弱透镜（WL）收敛和放大数值研究的影响，我们的本地环境对WL统计相对论$N$体模拟。为了实现这一点，我们数值求解零测地线方程，该方程描述了从今天起光束在时间上向后传播，并开发了一种光线跟踪算法，并从这些计算各种WL属性。我们的研究结果表明，如何通过WL的大尺度结构的宇宙学观测可以通过观察者的局部性的影响。通过对WL收敛角功率谱的理论和数值研究，我们还计算了宇宙学参数随红移变化的约束。本研究得出的结论是，参数$Ω_m$（$H_0$）约束的最小红移为$z \sim 0.2$ $(z \sim 0.6 )$，超过该值，局部环境的影响可以忽略不计，并且来自WL调查的数据在红移之上更有意义。这项研究的结果将对未来的调查产生直接影响，其中需要高精度。
2021-10-27 astro-ph.CO
The general theory of secondary weak gravitational lensing
弱引力透镜通常被认为只有两个主要效应：源的放大和源形状的剪切变形。然而，由于传播到我们这里的光束尺度上的引力场的变化，实际上存在着进一步的扭曲，导致了透镜图像中熟悉的弧线。这通常被称为屈曲，并且通过泰勒在图像平面上扩展剪切和放大来近似。然而，这种效应的物理起源来自于控制相邻测地线之间引力的测地线偏差方程的高阶修正，因此涉及黎曼张量的导数。我们发现，整合二阶测地偏差方程的结果在一个“海森映射”的引力透镜，这是一个高阶除了雅可比映射。我们推导出一般形式的海森映射在一个任意的时空，特别注意的局部Ricci与非局部外尔曲率的单独影响。然后，我们专门的情况下，扰动FLRW模型，并给出了一般形式的Hessian的第一次。这有许多新的贡献，原则上可以用作修正重力的测试。
2015-03-30 astro-ph.CO gr-qc
RCSLenS: Testing gravitational physics through the cross-correlation of weak lensing and large-scale structure
暗能量的未知性质激发了对大尺度引力物理学的持续宇宙学测试。我们提出了一个新的一致性检查的基础上的相对振幅的非相对论性星系特有的运动，通过测量红移空间失真，和相对论性偏转光由这些相同的星系跟踪星系星系透镜。我们利用最新一代的深度，重叠的成像和光谱数据集，结合红星团序列透镜巡天（RCSLenS），加拿大-法国-夏威夷望远镜透镜巡天（CFHTLenS），WiggleZ暗能量巡天和重子振荡光谱巡天（BOSS）。我们用“引力滑移”统计量E_G来量化结果，我们估计在z=0.32时为0.48 +/- 0.10，在z=0.57时为0.30 +/- 0.07，后者构成了这个量已经确定的最高红移。这些测量结果与广义相对论的预言是一致的，对于受宇宙学常数支配的宇宙中的扰动Friedmann-Robertson-Walker度规，在这些相应的红移处E_G = 0.41和0.36。从当前和未来的星系巡天中获得的红移空间畸变和引力透镜数据的结合，将为基本宇宙学提供越来越严格的检验。
2015-12-11 astro-ph.CO
Large-scale inhomogeneities may improve the cosmic concordance of supernovae
我们重新分析了来自Union Compilation的超新星数据，包括不均匀性引起的弱透镜效应。我们计算透镜的概率分布函数为每个背景的解决方案所描述的参数欧米茄_M，欧米茄_L和w的不均匀性的存在下，近似建模与单质量人口的晕。然后，我们在FLRW参数的空间中进行似然分析，并将我们的结果与标准方法进行比较。我们发现，包括透镜可以移动的最佳拟合模型显着的宇宙一致性的平坦LCDM模型，改善协议来自宇宙微波背景和重子声学振荡的约束。
2010-08-23 astro-ph.CO gr-qc
Strong Lensing as a Probe of the Mass Distribution Beyond the Einstein Radius. Mass & Light in SL2S J08544-0121, a Galaxy Group at z=0.35
强透镜系统的精确建模可能会受到外部质量分布的影响，例如透镜嵌入其中的组或簇。在这篇文章中，我们建议把这个限制，我们的优势，并使用精确的强透镜建模探测外部质量分布周围的镜头。我们考虑SL 2S J 08544 -0121，一个z=0.35的星系群，包含一个强透镜系统。一个简单的椭圆等温势不能令人满意地再现强透镜约束。我们包括一个外部质量扰动对应的组内的透镜嵌入。这种扰动的透镜性质由其总质量M和量化M分布的特征尺度的平滑尺度s来参数化。对于这些参数的范围，我们能够准确地再现观察结果。这表明光是质量的良好示踪剂。有趣的是，这也表明局部强透镜分析（尺度约为10”）允许我们将群的全局性质作为一个整体（尺度约为100）来约束。实际上，我们将群质光比限制为M/L=98+-27（i波段，太阳单位，未针对演化进行校正）和s=20 +-9（2西格玛置信水平）。我们证明，这些强透镜只有约束是由于扰动的强透镜配置，其中主弧位于距离星系约5”，而其反像被发现在约8”。为了独立地测试我们得到的强透镜模型，我们对该组进行了独立的弱透镜分析，并发现质光比在66-146范围内（1 sigma置信水平）。
2010-09-10 astro-ph.CO
A new approach to the propagation of light-like signals in perturbed cosmological backgrounds
本文提出了一种新的方法来计算扰动FLRW几何中光线的偏转。我们利用测地线光锥（GLC）规范的零射线传播在恒定的角坐标无关的给定（非均匀和/或各向异性）的几何形状的属性。零测地线的引力偏转可以在任何其他规范中通过简单地用GLC角坐标表示给定规范的角坐标来获得。我们应用这种方法的标准泊松规范，包括标量扰动，并给出完整的结果偏转效果的观察方向和观察到的红移到二阶，并高达三阶的领先透镜项。我们还比较了我们的结果与那些目前在文献中，特别是，我们提供了一个新的非平凡的检查以前的结果的亮度redshft关系到二阶宇宙学扰动理论。
2015-07-14 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Embedded Lensing Time Delays, the Fermat Potential, and the Integrated Sachs-Wolfe Effect
我们推导了FLRW宇宙学中球对称透镜的费马势，并用它来研究后期积分的萨克斯-沃尔夫（ISW）效应，即，在宇宙微波背景（CMB）中由单个大尺度团簇和空洞引起的二次温度波动。我们提出了一个简单的分析表达式的CMB的温度波动在这样的透镜作为一个衍生物的透镜的费马势。这种形式主义是适用于线性和非线性密度演化的情况下，任意大的密度对比度，以及所有开放和封闭的背景宇宙学。它使用起来要简单得多，并且与传统方法进行相同的预测。在这种方法中，总的温度波动可以分为一个时间延迟的部分和一个演变的部分。这两个部分都必须包括在宇宙结构的演变中，两者都同样重要。我们提出了非常简单的宇宙空洞和星系团的ISW模型来说明我们的形式主义的易用性。我们使用简单的宇宙空洞模型的费马势比较预测的ISW效应与最近提取的WMAP和\emph{Planck}数据通过堆叠大的宇宙空洞使用孔径测光方法。如果具有大密度对比的局部宇宙中的空洞不再演化，我们发现仅时间延迟贡献就预测了与测量一致的值。然而，我们发现，对于仍然线性发展的空隙，进化的贡献取消了很大一部分的时间延迟贡献，并导致预测的信号比最近观察到的要小得多。
2015-03-13 astro-ph.CO
Energy of cosmological spacetimes and perturbations: a quasilocal approach
应力-能量-动量的准局部定义--即以边界密度（而不是局部体积密度）的形式--已经被证明在广义相对论中制定和应用守恒定律时非常有用。在本文中，我们提出了一个详细的应用，这样的定义宇宙学，特别是使用布朗约克准局部应力能量动量张量的物质和重力相结合。我们计算这个张量，专注于能量和相关的守恒定律，FLRW时空没有微扰和标量宇宙学扰动。对于未扰动的FLRW时空，我们强调真空能量的重要性（无论是平坦的还是弯曲的空间），这几乎是普遍低估（通常是“减去”），并讨论准局域解释的宇宙学常数。对于扰动的FLRW时空，我们展示了我们的结果如何恢复或涉及到更典型的有效的宇宙学能量的局部处理，以期更好地研究宇宙学常数和宇宙学反反应的问题。
2021-02-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The dark matter distribution in z~0.5 clusters of galaxies. I : Determining scaling relations with weak lensing masses
星系团的总质量是研究大质量晕的一个重要参数。它涉及到在大尺度结构形成的框架中起作用的许多引力和重子过程，因此使其确定重要但具有挑战性。从expres样品中选取了11个X射线亮星系团，研究了弱引力透镜作用下星系团的光学和X射线性质与总质量的关系。从多色宽视场成像获得的MegaCam在CFHT，我们推导出每个星系团的剪切剖面。我们对所有与弱透镜质量测定有关的系统源进行了仔细的研究。弱透镜质量，然后比较从XMM观测分析和假设流体静力平衡获得的X射线质量。我们发现两个质量代理之间有很好的一致性，虽然一些离群值与扰动形态或质量差的数据防止获得强大的质量估计。弱透镜质量还与光学丰度和总光学光度以及X射线光度相关，以提供红移范围0.4<z<0.6内的标度关系。这些关系在较低的红移与以前的工作是一致的。对于L_X-M关系，我们将我们的样本与文献中的另外两个星团和群样本相结合，从而涵盖了质量和X射线光度的二十年，这两个物理量之间具有规则和相干的相关性。
2012-08-20 astro-ph.CO
Local environmental dependence on weak-lensing shear statistics
East West University（东西大学）；The University of Sydney（悉尼大学）；Jahangirnagar University（贾汉吉尔纳加尔大学）；University of Tasmania（塔斯马尼亚大学）
研究局部环境对弱引力透镜剪切统计的影响，发现其对参数$Ω_\mathrm{m}$和$f_{\rm NL}$的约束存在差异。
2026-01-27 astro-ph.CO
Cosmological modelling with Regge calculus
晚期宇宙的物质分布只在粗略的尺度上服从哥白尼原理。这种不均匀性的相对重要性仍然没有得到很好的理解。由于爱因斯坦场方程的非线性性质，一些人认为非微扰方法对于正确地模拟不均匀性是必要的，甚至可能消除对暗能量的任何需要。我们将讨论一种基于雷吉演算的方法，它是对广义相对论的离散近似：我们将讨论雷吉演算的柯林斯-威廉姆斯公式及其在两个玩具宇宙中的应用。第一个是连续统解已经建立的宇宙，即$Λ$-FLRW宇宙。第二种是非均匀宇宙，即“晶格宇宙”，其中物质仅由点质量的晶格组成，其间有纯真空，与FLRW宇宙相比，这种分布更类似于实际宇宙。我们将讨论正则格和一个质量受到扰动的格。
2015-10-14 astro-ph.CO gr-qc
Improved null tests of $Λ$CDM and FLRW in light of DESI DR2
利用 DESI DR2 BAO 与超新星数据，通过不依赖暗能量参数化的改进零检验，发现对平坦 $Λ$CDM 的偏离大多在 1$σ$ 内，且一般 FLRW 模型中无显著曲率证据。
2025-07-23 astro-ph.CO gr-qc
Methods for studying the accuracy of light propagation in N-body simulations
它建议使用精确的，宇宙学相关的解决方案，爱因斯坦的方程，以准确量化的精度，通过牛顿N体模拟的射线追踪技术。作为这种研究的一个初始例子，（Green & Wald，2012）中用于在N体结果和牛顿规范中的扰动FLRW度量之间进行的配方被用于研究通过准球形Szekeres模型的光传播。研究是通过推导一组常微分方程给出的牛顿规范度规的角直径距离的表达式进行的。利用这些常微分方程确定了基于准球Szekeres模型的模拟N体数据中的距离-红移关系，并对所得结果的精度进行了估计。然后将结果与精确关系进行比较。从比较中可以看出，所得到的常微分方程可以准确地再现球对称模型中沿径向和非径向测地线的距离-红移关系。非对称Szekeres模型中测地线的再现精度稍差，但仍然很好。这些结果表明，就业的扰动FLRW度量标准的光线追迹技术产生相当准确的结果，至少在距离红移的关系。然而，如果包括其他典型的光线跟踪近似，并且如果允许光穿过几个结构而不是一个结构，则该结论可能无效。
2015-08-15 astro-ph.CO gr-qc
Geodesic "curve"-of-sight formulae for the cosmic microwave background: a unified treatment of redshift, time delay, and lensing
本文介绍了一种新的处理引力效应（红移、时间延迟和透镜效应）对观测到的宇宙微波背景（CMB）各向异性的影响的方法。根据弯曲时空中的刘维尔定理，当不存在非引力散射时，光子的强度沿光子测地线守恒。受此启发，我们推导出一个二阶的视线公式，积分玻尔兹曼方程沿扰动测地线（曲线），而不是背景测地线（线）。在这种方法中，分离的引力和内在的影响是显而易见的。这种方法可以被认为是CMB透镜重映射方法的推广，其中所有的引力效应都可以在同一个基础上处理。
2014-10-22 astro-ph.CO gr-qc
Emission-angle and polarization-rotation effects in the lensed CMB
CMB的透镜效应是一个重要的效应，并且通常通过透镜偏转重新映射未透镜化的CMB场来建模。然而，透镜偏转也改变光子路径，使得发射角不再与背景最后散射表面正交。我们给出了第一次计算的发射角修正的标准透镜近似从偶极（多普勒）源的温度和四极源的温度和偏振。我们表明，虽然修正是可以忽略不计的温度和E-模式的偏振，额外的大规模的B-模式产生的白色光谱，占主导地位的后玻恩场旋转（卷曲透镜）。在大尺度上，大约百分之一的总透镜诱导的B模式振幅预计是由于这种效果。然而，由于时间延迟，光子发射角确实保持与扰动的最后散射表面正交，并且大尺度发射角B模式的一半与时间延迟的B模式相抵消，从而给出约0.5%的总贡献。虽然对计划中的观测并不重要，但该信号可能最终限制去透镜的能力，从而无法揭示原始引力波的低振幅。我们还推导出由于发射和观测之间的多次偏转而导致的偏振旋转。旋转角是偏转角的二次阶，因此小到可以忽略：偏振通常旋转小于弧秒，小于小尺度图像的数量级由于后玻恩场旋转（在剪切中是二次的）而旋转。在小尺度上，场旋转B模占主导地位。
2017-08-17 astro-ph.CO
Cosmological implications of gravitational collapse in F(R) theories
我们将在广义相对论的背景下，对一阶扰动FLRW宇宙的球形引力坍缩动力学与修正引力理论下的引力坍缩动力学进行比较。本文的目的是得到一个解释宇宙中大尺度结构来源的解析模型，在修正的引力理论f（R）下，给出一个近似的球形引力坍缩模型。
2014-12-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Peculiar velocity measurement in a clumpy universe
在这项工作中，我们解决的问题，特殊的速度测量在扰动弗里德曼宇宙中使用的标准烛光从背景FRW宇宙的测量光度距离的偏差。我们想证明和量化的声明，在中间红移（$0.5< z < 2$），从背景FRW模型的偏差不是唯一的特殊速度。亮度距离被引力透镜改变。我们还想指出相对论计算在所有红移下对特殊速度测量的重要性。为此，我们讨论了相对论修正对光度距离和红移测量的影响，并给出了透镜项、源的特殊速度和Sachs-Wolfe效应对相对论修正的贡献。然后，我们使用SNe Ia联盟2的样本，调查我们考虑的相对论效应。我们发现，使用传统的奇特速度方法，忽略了透镜效应，将导致高估的奇特速度在中等红移的测量。在这里，我们量化了这种影响。我们表明，在低红移的透镜效应是可以忽略不计的奇特速度的效果相比。从观测的角度来看，我们表明，目前的SNe Ia数据的光度的不确定性，使我们无法精确测量的奇特的速度，即使在低红移（$z<0.2$）。
2018-02-22 astro-ph.CO
Strongly gravitational lensed SNe Ia as multi-messengers: Direct test of the Friedmann-Lema\^ıtre-Robertson-Walker metric
本文提出了一种检验Friedman-Lema\^itre-Robertson-Walker度规有效性的新方法，即通过多次测量以Ia型超新星为源的银河尺度强引力透镜系统.每个单独的透镜系统将提供仅涉及独立于宇宙物质含量的几何光学的空间曲率参数的模型独立测量。这将为直接测试FLRW指标创造一个宝贵的机会。我们的研究结果表明，LSST观测到数百个强透镜Ia超新星，将对空间曲率产生鲁棒的约束，其精度$ΔΩ_k=0.04$可与普朗克2015年的结果相媲美。
2019-06-24 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Null geodesic congruences, gravitational lensing and CMB intensity profile
由于度规扰动改变了光子的角位置，引力透镜对宇宙微波背景温度涨落有一定的修正作用。我们重新考虑这种影响的背景下的测地线偏差扰动的弗里德曼-罗伯逊-沃克（FRW）时空的标量和张量模式。首先，我们给出了一个替代的推导萨克斯-沃尔夫效应使用零测地线方程的解决方案。然后，我们确定了退耦后的光子束所对应的零测地同余的横截面上的二维诱导度规。这种度量，其变化沿同余可以分解为膨胀和剪切，示出产生一个非平凡的强度分布，其特征在于可以由三个变量类似的斯托克斯参数的偏振张量。
2021-01-06 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Quantum-gravity effects for excited states of inflationary perturbations
通过考虑标量和张量扰动的初始状态，概括了绝热真空态，并允许我们考虑扰动模式在激发态开始演化的情况，我们概括了以前的研究结果，即量子引力修正产生于一个受扰FLRW宇宙在暴胀过程中的正则量子化。结果表明，量子引力修正后的功率谱会受到包括激发数在内的前因子的修正。
2019-05-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Three-dimensional wave optics for weak-field lensing of gravitational waves
Abdus Salam Centre for Theoretical Physics, Imperial College（阿卜杜斯·萨拉姆理论物理中心，帝国理工学院）；School of Physics & Astronomy, University of Southampton（南安普顿大学物理与天文学院）；Imperial Centre for Inference and Cosmology (ICIC), Department of Physics, Imperial College（帝国理工学院物理系帝国推断与宇宙学中心）；Department of Physics and Astronomy, University College London（伦敦大学学院物理与天文系）
研究引力波弱场透镜效应，开发微扰格林函数方法，将位置空间积分转化为傅里叶积分，能直接给出三维玻恩近似并扩展到后阶，计算史瓦西透镜相关修正，明确近似有效性范围并提供处理透镜势框架。
2026-07-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Linear anisotropies in dispersion-measure-based cosmological observables
我们导出了在宇宙学扰动中，包括密度涨落和相对论效应在内的对电磁脉冲线性阶色散测度的所有贡献。然后，我们使用这个结果来计算DM为基础的宇宙学观测量的功率谱的线性秩序的扰动。特别是，我们研究了两种情况下：地图的分散措施从一组本地化的源（包括源聚类的影响），和波动的DM选定的源的密度。大多数相对论效应的影响仅限于大的角度尺度，并且在针对快速射电暴的正在进行的和设想的观测计划的背景下，对于所有实际应用来说都是可以忽略的。我们比较了DM空间集群的主要贡献，包括引力透镜的影响，并发现信号主要是由自由电子列密度的波动，而不是本地源集群或透镜的贡献。为了弥补相对论效应令人失望的无关性，我们重新推导出它们的大质量粒子的测地线方程在扰动的弗里德曼-罗伯逊-沃克度规。
2021-06-09 astro-ph.CO
Cosmological perturbation effects on gravitational-wave luminosity distance estimates
引力波的波形为双星系统的合并提供了各种参数的信息。然而，标准的计算是假设FLRW宇宙没有微扰。在现实中，这个假设应该放弃：我们表明，包括宇宙学扰动转化为校正合并的双星系统的天体物理参数的估计。我们计算校正的估计的光度距离由于速度，体积，透镜和引力势的影响。我们的研究结果表明，修正的幅度对于目前的仪器来说可以忽略不计，对于计划中的DECIGO等实验来说稍微重要，对于未来的大爆炸观测者等实验来说非常重要。
2019-10-09 astro-ph.CO gr-qc
Joint Model-independent Constraints on the Post-Newtonian Parameter and Cosmic Curvature from Galaxy-scale Strong Lensing, SNe Ia, BAO, and Cosmic Chronometers
School of Microelectronics and Artificial Intelligence, Kaili University（凯里学院微电子与人工智能学院）；School of Physics and Electronics Science, Guizhou Normal University（贵州师范大学物理与电子科学学院）
本研究联合强透镜、Ia型超新星、重子声学振荡和宇宙计时器，模型无关地约束后牛顿参数γ_PPN和曲率Ω_k，结果与广义相对论一致，且暗能量模型选择不引入显著系统偏差。
2026-10-12 astro-ph.CO gr-qc
An observational test of the plasma lensing effect using QSOs with and without MgII absorption
Tianjin Normal University（天津师范大学）；Chinese Academy of Sciences（中国科学院）；Yunnan University（云南大学）
通过分析具有和无MgII吸收的类星体多波段数据，研究等离子体透镜效应的观测性证据，发现射电波段的明亮端过剩与预测一致，但光学波段的差异表明可能的等离子体效应存在争议。
2026-02-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Understanding the Dyer-Roeder approximation as a consequence of local cancellations of projected shear and expansion rate fluctuations
它示出了几个具体的例子，在时空中的Dyer-Roeder近似是有效的，满足的条件下，沿光线的膨胀率的波动局部抵消剪切贡献的红移。这是标准宇宙学场景的情况，包括扰动FLRW时空，N体模拟和瑞士奶酪模型。用另一个具体的例子说明了不满足条件的统计均匀和有效统计各向同性的宇宙学模型是可能的。在这种情况下，Dyer-Roeder近似是无效的。相反，平均红移-距离关系可以用一个基于时空透明部分的空间平均值的关系来描述。
2021-06-23 astro-ph.CO gr-qc
Weak Lensing by Intergalactic Mini-Structures in Quadruple Lens Systems: Simulation and Detection
我们基于N体和光线追迹模拟，研究了类星体星系强透镜系统中视线结构对四重像的弱透镜效应，该系统可以分辨质量为10^5太阳质量的晕。中间的晕圈和空隙干扰透镜图像的放大率以及它们由于透镜作用的相对位置。当透镜图像的相对角位置的偏移被约束为<0.004弧秒时，放大率通常改变O（10%）。由视线结构引起的投影密度扰动的约束振幅为O（10^8）太阳质量/弧秒^[2]。这些结果是一致的，我们的新的分析估计的基础上的两点相关的密度波动。观测到的中红外（MIR）流量比的6个类星体星系透镜系统的四重图像同意与数值估计值，而不考虑subhalos居住在透镜星系。我们发现，在视线的投影密度扰动的约束平均振幅是负的，这表明透镜图像的流量扰动主要是由miniovoids和minihalos在欠密区域。我们导出了一个新的拟合公式，用于估计放大率扰动的概率分布函数。我们还发现，放大率扰动的平均幅度大致等于标准差，而不管模型参数。
2014-03-06 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Theoretical and numerical perspectives on cosmic distance averages
宇宙学观测的解释依赖于一个平均宇宙的概念，它通常被认为是均匀和各向同性的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克（FLRW）模型。然而，由于引力透镜和红移扰动等多种效应，不均匀性可能会在统计上使FLRW的观测平均值产生偏差，特别是在距离测量方面。在这篇文章中，我们回顾了宇宙学中基于二阶微扰理论的平均距离测度的主要已知理论结果，并填补了其中的一些空白。然后，我们全面测试这些理论预测对射线追踪的高分辨率暗物质$N$体模拟。这种方法使我们能够描述小规模的不均匀性深入到光传播的$z=10$的结构形成的非线性制度的影响。我们发现，在超样本方差的限制下，数值结果与理论预测非常吻合。没有意外的大偏差源于非常小的尺度，其效果完全编码在非线性功率谱。具体来说，反向放大的方向平均值和源平均放大值与1相容;恒定宇宙时间的表面面积变化与零相容;其他距离测量的偏差，在高红移时可以达到略小于$1\%$，是很好理解的。作为一个副产品，我们也面临着最近的有限束形式主义的预测与数值数据，并找到很好的协议。
2021-08-24 astro-ph.CO gr-qc
Singling out modified gravity parameters and datasets reveals a dichotomy between Planck and lensing
在宇宙学尺度上检验广义相对论的一个重要途径是对爱因斯坦微扰方程中的修正引力参数进行约束。到目前为止，大多数研究都分析了MG参数对的约束，但在这里，我们一次探索一个参数的约束，同时将另一个参数固定在其GR值上。这使我们能够分析各种模型，同时受益于来自数据的更强约束力。我们还探索了哪些特定的数据集与GR存在张力。我们发现，当使用Planck 18 +SNe+BAO时，具有（$μ=1$，$η$）和（$μ$，$η=1$）的模型显示出3.9- $σ$和3.8- $σ$偏离GR，而（$μ$，$η$）显示出3.4- $σ$的张力。对于MG参数$Σ$固定于GR值的模型，我们发现GR没有张力。使用贝叶斯模型选择分析，我们发现，一些单参数MG模型是适度的青睐$Λ$ CDM时，使用所有的数据集组合，除了普朗克CMB透镜和DES数据。也就是说，普朗克18显示出与GR的适度张力，仅当添加RSD，SNe或BAO的任何组合时才会增加。然而，增加透镜减小或消除这些张力，这可以归因于透镜在约束MG参数$Σ$中的能力。两个整体组的数据集被发现有一个二分法时，进行一致性测试与GR，这可能是由于系统的影响，缺乏约束力，或建模。这些调查结果值得进一步调查，使用更精确的数据，从正在进行的和未来的调查。
2022-03-08 astro-ph.CO gr-qc
Retarded Green's Functions In Perturbed Spacetimes For Cosmology and Gravitational Physics
在一般弯曲时空中，电磁辐射和引力辐射并不只在零锥上传播。它们形成了“尾巴”，以等于或小于1的速度运动。如果这种离零锥效应相当大，就意味着宇宙距离上的物体，比如超新星，看起来比实际要暗。它们的光变曲线相对于平坦的时空可能是扭曲的。这些反过来又会影响我们如何推断宇宙或其所包含的物体的性质和演化。在引力背景下，尾部效应会产生一种自作用力，导致一个围绕大质量黑洞运行的致密物体偏离原本的测地线路径，这一点需要在对这种源产生的引力波进行建模时加以考虑。出于这些考虑，我们发展微扰理论求解无质量标量，光子和引力子推迟格林函数在扰动时空，假设这些格林函数是已知的背景时空。特别是，我们详细阐述了在微扰闵可夫斯基时空的理论在显着的细节，并应用我们的技术来计算延迟格林函数的弱场限制的克尔时空的一阶在黑洞的质量和角动量。我们的方法建立在和概括的工作出现在文献中关于这个主题的日期，奠定了基础，一个彻底的，基于第一原理，光如何传播的宇宙学距离的调查，在一个空间平坦的不均匀的弗里德曼-Lemaintre-Robertson-Walker（FLRW）宇宙。这种微扰方案适用于引力子格林函数，当推到高阶时，可以提供近似的解析（或半解析）结果的自作用力问题的弱场限制的史瓦西和克尔黑洞几何。
2011-11-10 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Averaged universe confronted with cosmological observations: A fully covariant approach
广义相对论宇宙学中的一个突出问题是平均化问题。也就是说，我们在小尺度上观察到的明亮宇宙是如何平均到一个光滑的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克（FLRW）模型的。问题的根源在于，平均化不能与控制模型动力学的爱因斯坦方程交换。这就引出了宇宙学中众所周知的逆反应问题。在这项工作中，我们使用宏观引力（MG）的协变框架来处理这个问题。我们使用它的宇宙学解决方案与平坦FLRW宏观背景的平均宇宙不均匀性的结果已被封装到一个表示为$Ω_\mathcal{A}$的反反应密度参数。我们使用现有的宇宙学膨胀和增长数据集来约束这个平均宇宙，这些数据集包括第一次从普朗克温度各向异性和偏振数据中进行的完整CMB分析，来自Union 2.1的超新星数据，来自WiggleZ的星系功率谱，来自CFHTLenS调查的弱透镜层析剪切交叉相关和来自6Df的重子声学振荡数据，SDSS DR 7和BOSS DR 9。我们发现，$-0.0155 \le Ω_\mathcal{A} \le 0$（在68\% CL），从而提供了一个严格的上限上的反作用项。我们还发现，该术语是强烈相关的宇宙学参数，如$Ω_Λ$，$σ_8$和$H_0$。虽然小，几个百分点的反反应密度参数应该与其他系统学一起考虑精确的宇宙学。
2016-11-18 astro-ph.CO gr-qc
Missing Components in ΛCDM from DESI Y1 BAO Measurements: Insights from Redshift Remapping
本文通过引入宇宙学标度函数修改FLRW度规，利用DESI Y1、Pantheon+和Planck数据约束该模型，发现其能以暗物质主导方式拟合观测并暗示ΛCDM中可能存在缺失成分，为解释宇宙加速提供新思路。
2025-08-27 astro-ph.CO
Colloquium: The Cosmic Dipole Anomaly
宇宙双极异常挑战了FLRW宇宙学模型，显示出物质双极与CMB双极方向一致但幅度异常大，暗示各向同性参考系可能不同或存在意外各向异性。
2025-09-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A differentiable forward model for weakly perturbed stellar streams: substructure forecasts from density and kinematics spectra
Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理学研究所）
提出一种快速可微的正演模型，通过密度和运动学信息预测恒星流对亚结构功率谱的约束，将暗物质自由流截止尺度的精度从~1.2 dex提升至~0.25 dex。
2026-06-08 astro-ph.CO astro-ph.GA
Figures of merit and constraints from testing General Relativity using the latest cosmological data sets including refined COSMOS 3D weak lensing
我们使用宇宙学的限制，从目前的数据集和品质因数（FoM）的方法来探测任何偏离广义相对论（GR）在宇宙尺度。FoM方法被用来研究各种数据集组合对修正重力（MG）参数的约束能力。我们使用最近改进的HST-COSMOS弱透镜层析成像数据、2 MASS和SDSS LRG巡天的ISW-星系互相关、SDSS-DR 7（MPK）的物质功率谱、WMAP 7的温度和偏振谱、2DF和SDSS-DR 7的BAO以及超新星的Union 2汇编，以及H_0测量和BBN的其他边界。我们使用3个参数化的MG参数，进入扰动场方程。为了允许红移和规模的变化，前2个参数化使用最近建议的函数形式，而第三个是基于分箱方法。使用第一个参数化，我们发现CMB + ISW + WL提供了最强的约束MG参数其次是CMB+WL或CMB+MPK+ISW。使用第二种参数化或分箱方法，CMB+MPK+ISW始终提供一些最强的约束。这表明约束是参数化相关的。我们发现，目前的数据集并没有提高一致的不确定性MG参数，由于最适合MG参数之间的紧张局势，首选不同的数据集。此外，参数化所施加的某些函数形式可能导致这些紧张局势的加剧。接下来，与使用CFHTLS透镜数据的一些研究不同，我们使用改进的HST-COSMOS数据没有发现任何GR偏差，证实了这些研究中先前的声明，即他们的结果可能是由于一些系统性影响。最后，我们发现在所有情况下，对应于GR的值在…
2011-12-27 astro-ph.CO gr-qc
Planck 2013 results. XVII. Gravitational lensing by large-scale structure
在普朗克探测的角分角尺度上，CMB各向异性受到引力透镜的轻微扰动。在这里，我们提出了一个详细的研究这种效果，检测透镜独立在100，143和217 GHz的频带与大于25西格玛的整体意义。我们使用的温度梯度的相关性引起的透镜重建（嘈杂）的CMB透镜电位，这提供了一个综合措施的质量分布回到CMB的最后散射表面的地图。我们的透镜势图是显着相关的质量，一个事实，我们证明使用几个有代表性的示踪剂的大尺度结构的其他示踪剂。我们估计的功率谱的透镜势，发现一般良好的协议与预期的最佳拟合LCDM模型的普朗克温度功率谱，表明这种测量在z=1100正确预测的性质较低的红移，后来的时间结构的源的透镜势。当与温度功率谱相结合，我们的测量提供了简并打破功率的参数约束，它提高了CMB单独约束曲率的一个因素，也部分打破了退化之间的原始扰动功率谱的振幅和光学深度再电离，允许测量的光学深度再电离这是独立的大规模的偏振数据。丢弃尺度信息，我们的测量对应于对透镜势功率谱的振幅的4%约束，或对z~2处的物质波动的RMS振幅的2%约束。
2014-07-30 astro-ph.CO
6x2pt: Forecasting gains from joint weak lensing and galaxy clustering analyses with spectroscopic-photometric galaxy cross-correlations
本文提出结合六个两点函数（6x2pt）的联合分析方法，利用光谱-测光星系交叉相关自校准红移分布，显著提升了Stage-III/IV巡天中宇宙学参数约束的优值并有效降低了参数偏差。
2024-09-25 astro-ph.CO
