Brans-Dicke cosmology with a $Λ$- term: a possible solution to $Λ$CDM tensions
我们提出了一个全面的分析Brans-Dicke宇宙学与宇宙学常数和冷暗物质(BD- $Λ$ CDM简称)。我们扩展的情况下,目前的宇宙学值的BD场是由当地天体物理领域的限制,该值是固定的宇宙学观测,这应该是更自然的地方屏蔽机制的可能存在的情况下。我们的分析包括背景和扰动方程在不同的规范。我们发现BD- $Λ$ CDM比一致性GR- $Λ$ CDM模型更受整体宇宙学数据的青睐,即遥远的超新星,宇宙计时器,哈勃参数的本地测量,重子声学振荡,大尺度结构形成和宇宙微波背景的数据在完全普朗克2018 CMB可能性下。我们还测试了强和弱透镜数据对我们结果的影响,这可能是显着的。我们发现,$Λ$ CDM可以模拟有效的精髓,其显著性约为$3-3.5σ$ c.l.(取决于透镜数据集)。事实上,从GR的角度来看,BD- $Λ$ CDM有效地表现为运行真空模型(RVM),这有助于缓解与数据的某些现有紧张关系,例如GR- $Λ$ CDM预测的$σ_8$过量。另一方面,$Λ$ CDM模型对局部测量的急性$H_0$ -张力有着至关重要的影响,由于引力常量的有效值随膨胀的小幅增加,这种张力几乎是无害的。两种张力的同时缓和是具有宇宙学常数的BD引力的一个显著特征,因此支持BD- $Λ$ CDM与GR- $Λ$ CDM的对比
2020-09-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Distinguishing between $Λ$CDM and modified gravity with future observations of cosmic growth rate
利用未来的宇宙结构增长率观测(欧几里德红移巡天),研究了区分$Λ$ CDM模型和修正引力模型的可能性。采用扩展的DGP模型、动力学引力辫子模型和Galileon模型作为修正的引力模型,将模型预测的宇宙增长率与模拟观测数据进行了比较。在相同的物质电流密度参数$Ω_{m,0}$的情况下,由于有效引力常量的抑制,与$Λ$ CDM模型相比,DGP模型中的生长速率$fσ_8$被抑制了.在动力学重力编织模型和Galileon模型中,由于有效引力常量的增大,在相同的$Ω_{m,0}$值下,$fσ_8$的增长率比$Λ$ CDM模型的增长率大.对于未来的宇宙增长率(Euclid)观测数据,不同模型的$Ω_{m,0}$的相容值不同,而且$Ω_{m,0}$可以受到严格的约束。因此,我们发现$Λ$ CDM模型是区别于修改的重力,通过结合欧几里德的增长率数据与其他观测。
2015-12-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
BD-$Λ$CDM and Running Vacuum Models: Theoretical background and current observational status
本文分析了具有宇宙学常数和冷暗物质的Brans-Dicke宇宙学模型(BD- $Λ$ CDM)。与宇宙学的标准模型相比,我们发现BD- $Λ$ CDM更符合宇宙学的总体数据(SNIa+BAO+ $H(z)$ +LSS+CMB). BD- $Λ$ CDM模型可以从GR的角度被视为具有随时间演化的真空能量密度的运行真空模型(RVM)。由于这一事实,也由于其时间演变的有效引力耦合,该模型可以减轻$σ_8$和$H_0$张力在同一时间。我们还提出了不同类型的RVM的结果时,他们在宇宙学数据的光测试,我们表明,一个温和的动力学的真空能量密度可以帮助平滑上述紧张局势,从而改善$Λ$ CDM模型的性能。
2021-10-14 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological constraints on neutrinos after BICEP2
由于BICEP 2实验检测到了宇宙微波背景(CMB)的B模式极化,并发现了意外大的张量与标量比($r=0.20^{+0.07}_{-0.05}$),因此基本标准宇宙学至少应扩展到7参数$Λ$ CDM+ $r$模型。在本文中,我们考虑扩展到这个基础$Λ$ CDM+ $r$模型,包括额外的基础参数相关的中微子和/或其他中微子类相对论组件。四个中微子宇宙学模型,即,$Λ$ CDM+ $r$ + $\sum m_ν$、$Λ$ CDM+ $r$ + $N_{\rm eff}$、$Λ$ CDM+ $r$ + $\sum m_ν$ + $N_{\rm eff}$和$Λ$ CDM+ $r$ + $N_{\rm eff}$ + $m_{ν,{\rm sterile}}^{\rm eff}$模型。我们结合现有的数据,包括普朗克温度数据,WMAP 9年偏振数据,重子声学振荡数据,哈勃常数直接测量数据,普朗克Sunyaev-Zeldovich集团计数数据,普朗克CMB透镜数据,宇宙剪切数据和BICEP 2偏振数据,约束这些中微子宇宙学模型。我们专注于参数$\sum m_ν$,$N_{\rm eff}$和$m_{ν,{\rm sterile}}^{\rm eff}$的约束。我们还讨论了在这些中微子宇宙学模型中,普朗克和BICEP 2之间在$r$上的张力是否可以被缓解。
2014-07-21 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining neutrino mass and extra relativistic degrees of freedom in dynamical dark energy models using Planck 2015 data in combination with low-redshift cosmological probes: basic extensions to $Λ$CDM cosmology
我们研究了暗能量的性质如何影响中微子质量和超相对论自由度的宇宙学测量。我们将自己限制在最基本的扩展$Λ$冷暗物质(CDM)模型,即$w$ CDM模型与一个额外的参数$w$,和$w_{0}w_{a}$ CDM模型与两个额外的参数,$w_{0}$和$w_{a}$。在宇宙学拟合中,我们采用了2015年普朗克任务的宇宙微波背景温度和偏振数据,结合了重子声振荡,Ia型超新星和哈勃常数($H_{0}$)等低红移测量。考虑到大质量中微子对大尺度结构的影响,我们进一步包括弱透镜,红移空间畸变,Sunyaev-Zeldovich集团计数和普朗克透镜数据。我们表明,虽然宇宙学常数$Λ$仍然是符合当前的数据,幻影暗能量($w<-1$)或早期幻影暗能量(即五分之一从$w<-1$发展到$w>-1$)是稍微更有利于当前的观察,这导致了这样一个事实,即在$w$ CDM和$w_0w_a$ CDM模型中,我们得到一个更大的上限$\sum m_ν$。我们还发现,在三个暗能量模型中,对$N_{\rm eff}$的约束是很好的一致,都有利于标准值3.046,这表明暗能量参数几乎没有影响约束$N_{\rm eff}$。因此,我们得出结论,暗能量参数可以对中微子的宇宙学权重产生重要影响,但几乎不能影响暗辐射的约束。
2017-05-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
$Λ_{\rm s}$CDM cosmology: Alleviating major cosmological tensions by predicting standard neutrino properties
本研究对$Λ_{\rm s}$CDM模型进行双参数扩展,通过分析多组宇宙学数据,验证了无需偏离标准中微子性质,仅靠后期镜像AdS-dS跃迁即可有效缓解$H_0$与$S_8$宇宙学张力,且中微子质量上限符合振荡实验结果。
2025-01-13 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Toward a concordance teleparallel Cosmology I: Background Dynamics
假设一个空间平坦的宇宙,我们研究的宇宙学可行性的红外校正telepareline重力模型,该模型占后期加速削弱重力在以后的时间宇宙学距离。该理论没有在宇宙学模型中引入任何额外的自由参数,就像通常的基于修正引力的宇宙学一样。这一特征使得宇宙学模型在统计上与$Λ$ CDM具有可比性。在这种情况下,使用最近的宇宙学观测-万神殿超新星Ia型,哈勃常数$H_0$,重子声学振荡,红移空间扭曲,大爆炸核合成和宇宙微波背景约束的去耦声学标度-我们表明,虽然指数红外校正的重力和$Λ$ CDM物理上是不同的,他们是现象和统计等效的。然而,前者更善于拟合精确确定的观测约束,同时降低$H_0$张力而不恶化$S_8$张力。这就要求在线性微扰水平上对理论的经验可行性进行全面的考察,这是论文II的主题。
2021-04-16 astro-ph.CO gr-qc
GUP-corrected $Λ$CDM cosmology
本文研究了广义不确定原理对$Λ$ CDM宇宙学模型的影响。利用量子修正的Unruh效应和Verlinde的熵引力思想,我们得到了具有宇宙学常数的普朗克尺度修正的Friedmann方程。这些结果修正了$Λ$ CDM宇宙学。
2022-08-18 gr-qc hep-th
From negative to positive cosmological constant through decreasing temperature of the Universe: connection with string theory and spacetime foliation results
University of Debrecen(德布勒森大学);University of Trieste(的里雅斯特大学);CNR-IOM DEMOCRITOS Simulation Center(意大利国家研究委员会材料研究所DEMOCRITOS模拟中心);University of Miskolc(米什科尔茨大学)
通过修改热RG方法,利用温度参数与紧致时间维半径的关系,解决宇宙学常数正负矛盾,结合弦理论和AS量子引力结果。
2026-03-27 gr-qc hep-th
Consistency tests of $Λ$CDM from the early integrated Sachs-Wolfe effect: Implications for early-time new physics and the Hubble tension
新物理学在复合之前增加膨胀率是哈勃张力最不可能的解决方案之一,并且有望在早期的积分萨克斯-沃尔夫(eISW)效应中留下重要的签名,这是当宇宙不完全由物质主导时,引力势随时间变化而产生的宇宙微波背景(CMB)各向异性的来源。那么,为什么没有明确的证据表明新物理学仅仅来自CMB,为什么$Λ$ CDM模型与CMB数据拟合得如此之好?这些问题和哈勃张力理论模型空间的广阔性激发了对$Λ$ CDM的一般一致性检验。我执行基于eISW的$Λ$ CDM的一致性测试,引入参数$A_{\rm eISW}$,重新调整eISW对CMB功率谱的贡献。一个适合普朗克CMB数据产生$A_{\rm eISW}=0.988 \pm 0.027$,在完美的协议与$Λ$ CDM的期望$A_{\rm eISW}=1$,并提出了一个重要的挑战,早期的新物理,我在一个案例中说明了早期暗能量(EDE)的重点研究。我明确地表明,EDE需要增加$ω_c$来保持与CMB的拟合,这被认为会恶化与弱透镜和星系聚类测量的拟合,特别是需要降低eISW效应的幅度,否则将超过$Λ$ CDM的预测$\approx 20\%$:这是EDE之外的一般问题,并且可能应用于提高围绕重组的扩展速率的大多数模型。因此,为解决哈勃张力而调用的早期新物理模型面临着重大挑战,即对eISW效应做出与$Λ$ CDM类似的预测,同时又不降低与其他测量的拟合。
2021-07-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Matter growth in extended $Λ$CDM cosmology
在已有的$Λ$ CDM模型的标量张量扩展的基础上,我们发展了一种有效的流体方法来求解物质生长函数。这种扩展的$Λ$ CDM(以下简称$e_ΦΛ$ CDM)宇宙学考虑到了与标准模型的偏差,这两种偏差都是通过修改的背景展开,并通过包含几何各向异性应力以及几何暗能量等价物的扰动。背景动力学由哈勃速率的显式解析表达式控制,其中标准模型的修改以单个常数参数给出[1]。为了关闭系统的流体动力学扰动方程,我们引入了两个唯象参数,通过该参数,各向异性应力与宇宙底层的总能量密度扰动和有效双组分系统中的相对扰动有关。我们量化的影响偏离标准背景,各向异性应力和非零扰动的有效暗能量分量的物质增长率函数$f σ_8$和面对最近的红移空间失真(RSD)测量的结果。
2019-04-30 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Scalar-tensor extension of the $Λ$CDM model
我们构造了一个宇宙学标量张量理论模型,其中Brans-Dicke型标量$Φ$进入有效(约旦标架)哈勃率,作为对$Λ$ CDM模型的哈勃率的简单修改.这使我们能够用一个单一的参数,以一种透明的、观测上可检验的方式,量化标量张量理论和广义相对论(GR)的背景动力学之间的差异。本文讨论了广义相对论中标量场自由度在有效流体描述上的映射问题。来自超新星的数据,老星系的年龄差和重子声学振荡被证明是强烈限制潜在的偏离标准模型。
2016-11-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmological effect of coherent oscillation of ultralight scalar fields in a multicomponent universe
Indian Institute of Technology, Kanpur(坎普尔印度理工学院);Beijing Institute of Mathematical Sciences and Applications(北京数学与交叉科学研究院)
本文提出了一种在多组分宇宙中,轻量标量场通过相干振荡模拟冷暗物质的行为方法,并扩展了其在空间曲率和非最小耦合情况下的应用。
2025-12-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
First evidence that non-metricity f(Q) gravity could challenge $Λ$CDM
我们提出了一个新的模型的框架内的$f(Q)$重力,这是一个重力修改类所产生的非度量的合并。该模型有广义相对论作为一个特定的限制,它有相同数量的自由参数的$Λ$ CDM,但在宇宙学框架,它产生的情况下,没有$Λ$ CDM作为一个限制。然而,在背景和扰动水平上的观测,即Ia型超新星(SNIa),重子声振荡(BAO),宇宙计时器(CC)和红移空间畸变(RSD)数据的对抗表明,根据AIC,BIC和DIC信息标准,该方案在某些数据集中与$Λ$ CDM宇宙学相比略有优势,尽管在所有情况下,这两个模型在统计上是不加区别的。最后,该模型没有表现出早期的暗能量特征,因此它立即通过了BBN约束,而有效牛顿常数的变化正好在观测范围内。
2021-09-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Remedy of some cosmological tensions via effective phantom-like behavior of interacting vacuum energy
由于宇宙暗区组成部分的物理学尚未得到很好的理解,暗区非最小相互作用的现象学研究可能为这一方向的理论和实验进展铺平道路。因此,在这项工作中,我们打算探讨一些功能和后果的现象学相互作用的黑暗部门。我们使用Planck 2018,BAO,JLA,KiDS和HST数据来研究基本$Λ$ CDM模型的两个扩展,即,(i)我们允许真空能量和暗物质之间的相互作用,即I $Λ$ CDM模型,其中相互作用强度与真空能量密度和宇宙膨胀率成正比,和(ii)I $Λ$ CDM方案与自由有效中微子质量和数量,即$ν$ I $Λ$ CDM模型。我们还提出了与同伴模型,即$Λ$ CDM,$νΛ$ CDM,$w$ CDM和$νw$ CDM的相互作用模型的比较分析。在这两个相互作用模型中,我们发现在暗区的非零耦合高达99 CL,能量从暗物质转移到真空能量,并观察到一个幻影般的行为的有效暗能量没有实际的"幻影交叉”.在$Λ$ CDM宇宙学中普遍存在的宇宙学参数$H_0$和$σ_8$上的众所周知的张力在这些模型中被显著地放松,其中$ν$ I $Λ$ CDM模型显示出与标准有效中微子质量和数目的一致性。与所考虑的同伴模型相比,这两个交互模型都能更好地拟合组合数据。
2021-07-27 astro-ph.CO gr-qc
Can a void mimic the $Λ$ in $Λ$CDM?
我们研究了LTB模型,它的早期时间演化和爆炸时间是齐次的,距离-红移关系和局域哈勃参数继承自$Λ$ CDM模型。结果表明,所得到的LTB模型和$Λ$ CDM模型预测的相对局域膨胀率是不同的,并且两个模型的哈勃函数随红移的增加而逐渐发散. LTB模型显示了低红移重子声学振荡和超新星观测之间的紧张关系,并且包括莱曼- $α$森林或宇宙微波背景观测只强调了$Λ$ CDM模型比LTB模型更好的拟合。结果表明,需要额外的自由度来解释观测结果,例如放弃球对称,均匀的爆炸时间,压力的影响可以忽略不计,或早期的时间均匀性假设。
2015-12-16 astro-ph.CO gr-qc
Horndessence: $Λ$CDM Cosmology from Modified Gravity
我们不需要用标量场势(quintessence)或非正则动力学项(k-essence)来获得宇宙加速度,而可以纯粹通过标量和度规的修正引力编织,即$G_3$ Horndeski作用量项。这样的“Horndessence”允许一个精确的$Λ$ CDM宇宙学展开,而不需要任何宇宙学常数,并且通过要求移位对称性,我们可以导出$G_3$的精确形式。我们发现,这条路线推导$G_3(X)$导致一个功能的形式远离通常的简单假设,如幂律。Horndessence没有任何动力学项或潜在的$Λ$ CDM具有相同数量的参数,并作出了准确的预测的膨胀历史($Λ$ CDM)和修改的重力宇宙增长的历史,我们显示可行的引力强度$G_{\rm eff}(a)$和增长率$fσ_8(a)$。最简单的版本的理论失败的合理性标准,但我们学习有趣的经验教训,特别是关于强大的参数化,并指出可能的声音扩展。
2021-12-23 astro-ph.CO gr-qc
Confronting dark energy models mimicking $Λ$CDM epoch with observational constraints: future cosmological perturbations decay or future Rip?
我们面对的暗能量模型,目前类似于$Λ$ CDM理论与观测数据,其中包括SNe数据,物质密度扰动和重子声学振荡数据。我们所考虑的DE宇宙学可能会演化到大撕裂、II型或III型未来奇点,或者小撕裂或伪撕裂宇宙。结果表明,物质扰动数据定义更精确的可能偏离$Λ$ CDM模型比考虑SNe数据。结合数据分析证明,所考虑的DE模型与$Λ$ CDM模型具有一致性。我们证明,物质密度扰动的增长可能会发生在足够小的背景密度,但仍然在大撕裂,III型奇点,小撕裂或伪撕裂宇宙中的束缚对象(如星系团,星系等)的可能解体。这种新的效应可能会使未来的宇宙在解体或撕裂之前进入混沌状态。
2012-12-23 astro-ph.CO gr-qc
$Λ$CDM without cosmological constant
通过对广义相对论的指数修正,给出了一个可行的暗能量的修正引力模型。该模型在大曲率下表现为$R-2Λ$,此时出现有效宇宙学常数,但在平坦时空中它变为零。主要密度参数的宇宙演化与目前的观测结果是一致的。分析了太阳系的薄壳条件。除了满足宇宙学和局部引力约束外,该模型还可能显示出与最近的$Λ$ CDM的可测量差异。与物质功率谱相关的尺度的偏差参数$m$的当前值可以大于$10^{-6}$。物质密度扰动的增长指数明显不同于$Λ$ CDM。根据$fσ_8$ -张力分析了加权增长率模型的理论预测。
2022-01-12 astro-ph.CO gr-qc
$Λ$CDM and Power-Law Expansion in Lyra's Geometry
在基于天琴座几何的宇宙学模型中,通过任意函数$α(t)$,建立了位移矢量场$ ϕ_μ $、哈勃参数和物质能量密度$ ρ_{m} $(具有常数状态方程$0 \le ω_{m} < 1$)之间的关系.对于无压物质($ ω_{m}=0 $),有效状态方程$ ω_{eff} $完全由$ α(t) $确定.随后,我们调查,并找到精确的解决方案,在模型产生的$ Λ$ CDM和幂律扩展。
2013-05-07 gr-qc
Modified Gravity Away from a $Λ$CDM Background
在宇宙加速的有效场论方法中,背景膨胀可以从引力修正中单独指定。我们探讨了在不同于宇宙学常数加冷暗物质($Λ$ CDM)的背景下,修正引力对稳定性和宇宙学观测值的影响,包括引力和膨胀参数之间的协方差。在无滑移引力中,更一般的背景允许更多的引力自由,包括正和负普朗克质量运行。我们研究宇宙结构的增长的影响,以及表明,一个可行的积极的综合萨克斯-沃尔夫效应互相关很容易从这个修改后的引力理论。使用当前的数据,我们约束参数与蒙特卡罗分析,找到一个最大的运行$|α_M|\lesssim 0.03$。我们在GitHub上公开提供了修改后的{ \tt hi\_class}代码,现在可以计算和包含红移空间畸变观测$fσ_8$以及无滑动重力修改。
2019-12-06 astro-ph.CO gr-qc
Can $f(T)$ gravity theories mimic $Λ$CDM cosmic history
最近,由挠率标量T描述的远程并行拉格朗日密度被推广为T的函数。$f(T)$修正的遥平行引力被认为是暗能量的自然引力替代,可以解释宇宙的晚期加速。为了通过要求背景$Λ$ CDM宇宙学来重建函数$f(T)$,我们假设,(i)平坦$Λ$ CDM提供的背景宇宙历史(辐射与$ω_{eff}=1/3$一起,物质和德西特时代分别与$ω_{eff}=0$和$ω_{eff}=-1$一起)(ii)辐射在辐射时代占主导地位,具有$Ω_{0r}=1$,并且物质在$Ω_{0m}=1$时的物质阶段占主导地位。找到了符合$Λ$ CDM宇宙历史的宇宙动力学系统。在每一个时代,我们发现一条临界线,即辐射占主导地位和物质占主导地位分别是辐射和物质阶段的一个点。此外,我们驱动这些模型的宇宙可行性条件。我们研究了齐次标量扰动在各个时期的稳定性条件,得到了不动点在各个时期的稳定性条件。最后,我们重建了模拟宇宙膨胀历史的函数$f(T)$。
2013-01-12 gr-qc
Teleparallel Poincaré Cosmology and $Λ$CDM Model
我们将遥平行条件应用于引力的庞加莱规范理论。由此产生的远程平行宇宙学完全等同于从爱因斯坦的广义相对论中推导出的弗里德曼宇宙学。扭转被证明是发挥作用的宇宙学常数驱动宇宙加速。然后,我们扩展这样的理论,包括自旋的影响,并探讨目前加速宇宙的自旋暗能量的可能性。
2014-01-14 gr-qc