Vacuum non-expanding horizons and shear-free null geodesic congruences
我们研究了时空中一类特殊的零曲面的几何结构，称为真空非膨胀视界（NEH）。使用自旋系数方程，我们提供了一个完整的描述的地平线的几何形状，以及固定一个规范的选择零四分体和坐标的NEH。通过寻找特定类别的零测地线同余的生活外NEHs，但有特殊的属性，他们的剪切消失在与地平线的交叉点，一个很好的切割形式主义NEHs密切反映渐近理论。特别是，我们表明，这样的零测地同余生成的任意选择一个复杂的世界线在一个复杂的四维空间，每个这样的选择诱导一个CR结构的地平线上，和一个特定的世界线（因此CR结构）可以选择通过转换到一个特权四分框架。
2009-08-05 gr-qc
Higher dimensional spacetimes with a geodesic, shearfree, twistfree and expanding null congruence
我们提出了一个完整的家庭高维时空，承认测地线，剪切自由，twistfree和扩大零同余，从而扩展了著名的D=4类Robinson-Trautman解决方案。爱因斯坦方程的解适用于具有任意宇宙学常数的真空和排列的纯辐射。与D=4的情况下的主要区别（如III/N型解决方案的缺乏，与“违反”的Goldberg-Sachs定理在D>4）指出，也与其他最近的工作。在附录中简要讨论了与电磁场的形式类比，在那里我们证明了零麦克斯韦场的多个主零方向必然是测地线的，并且在D>4时，如果扩展，它们也是剪切的。
2007-08-30 gr-qc hep-th
Celestial dynamics and astrometry in expanding universe
阐述了膨胀的弗里德曼宇宙中爱因斯坦场方程的牛顿极限的数学概念。推导了行星和光的测地线运动方程，并进行了比较。
2012-12-20 astro-ph.CO gr-qc
Focusing of geodesic congruences in an accelerated expanding Universe
我们研究宇宙的加速膨胀，通过其后果的一致性的测地线。我们利用Raychaudhuri方程描述的类时或零测地线的同余的膨胀率的演变。特别是，我们专注于这个方程的时空几何贡献。通过直接计算罗伯逊-沃克宇宙学模型的度规，可以得出，在加速膨胀的宇宙中，时空对Raychaudhuri方程的贡献对于基本同余是正的，有利于测地线的同余的非聚焦。然而，当前宇宙的加速膨胀并不意味着基本一致性有发散的趋势。它表明，这实际上是某些类时测地线没有涡汇的情况下。因此，在加速膨胀的宇宙中，测地线的聚焦仍然是可行的。此外，在高速加速膨胀的Robertson-Walker时空中恢复了时空几何对Raychaudhuri方程的负贡献，这通常被解释为引力吸引特性的表现。
2013-01-08 gr-qc math-ph math.MP
A new class of non-aligned Einstein-Maxwell solutions with a geodesic, shearfree and non-expanding multiple Debever-Penrose vector
在最近的一项关于代数特殊爱因斯坦-麦克斯韦场的研究[NVdB 2017]中，研究表明，对于非零宇宙学常数，非对齐解不可能具有测地线和无剪切多重Debever-Penrose向量k。当$Λ=0$这样的解确实存在并且可以在固定零四分体使得$Ψ_0 = Ψ_1 = Φ_1 = 0$和$Φ_0 = 1$之后根据纽曼-彭罗斯系数$π$是否为0来分类。$π= 0$族包含Griffiths解（Griffiths 1986），作为子族有Cahen-Spelkens、Cahen-Leroy和Szekeres度量。在[Griffiths 1986]中声称并在[NVdB 2017]中重复的是，对于$π= 0$，零射线k和l都是非扭曲的：虽然$μ\Im (ρ) = 0$肯定是真的，但$μ= 0$的情况似乎被忽略了。一族的解决方案，其中k是扭曲的，但非扩展。
2018-06-27 gr-qc
Calculating Observables in Inhomogeneous Cosmologies I: General Framework
我们列出了一个一般的框架计算变化的一组宇宙学观测值，过去的零锥的任意放置的观察者，在一个给定的任意非均匀度规。观测量包括红移、自行、面距和红移空间密度。特别感兴趣的是在球对称情况下为零的可观测量，例如自行。该算法是基于零测地线方程和测地线偏差方程，它是专门为创建一个实际的数值实现。该算法提供了一种跟踪哪些光线在连续时间将移动物体连接到观察者的方法。我们的算法适用于Szekeres度量的特定情况。一个数值实现已经创建和一些结果将在随后的文件。今后的工作将探讨各种可能性。
2017-08-03 astro-ph.CO gr-qc
Luminosity distance and redshift in the Szekeres inhomogeneous cosmological models
Szekeres非均匀模型可以用来模拟我们观察到的真实的宇宙。爱因斯坦方程的这个精确解族最初是用一个没有对称性的一般度量导出的。在这项工作中，我们开发和使用一个框架来整合一般Szekeres模型中的角直径和光度距离。我们使用的仿射零测地线方程，以获得一组一阶常微分方程，可以集成数值计算零矢量分量的偏导数。这些方程允许在Szekeres模型中的距离的所有一般性的集成，并给出了一些例子。红移由零测地线方程的同时积分确定。这项工作不假设球或轴对称，结果将是有用的一般Szekeres非均匀模型的比较，当前和未来的宇宙学数据。
2011-05-11 astro-ph.CO gr-qc
States of Low Energy in Homogeneous and Inhomogeneous, Expanding Spacetimes
我们在Klein-Gordon场的代数上构造态，使均匀时空和非均匀时空中的能量密度最小化，这两种时空都具有紧致的Cauchy超曲面。能量密度由测地线观测者测量，并涂抹在一个类空的时空板上，完全包含一个柯西超曲面，并在时间上延伸。我们进一步证明了这些态都是Hadamard态。本构作推广了Olbermann（2007）提出的Robertson-Walker时空中低能态的构作。
2013-10-15 gr-qc math-ph math.MP
Geodesic Completeness in General Cosmological Scenarios
University at Buffalo, SUNY（纽约州立大学布法罗分校）
本文探讨了广义宇宙学模型中测地完备性的普遍性，分析了超越暴胀模型的时空结构，如非均匀和循环模型，并展示了Ijjas和Steinhardt提出的循环模型在测地学上的不完备性。
2026-04-22 astro-ph.CO gr-qc
The Geodesic Light-Cone Coordinates, an Adapted System for Light-Signal-Based Cosmology
大多数宇宙学观测量都是光传播的。我将提出适合于由测地线观测器观测到的类零信号传播的坐标。这些“测地线光锥（GLC）坐标”是通用的，适用于非均匀几何中的计算，它们的性质使它们适用于大范围的应用，从距离-红移关系的估计，我们过去光锥的平均值，哈勃图上的大尺度结构的影响，到弱透镜计算。
2015-08-29 astro-ph.CO gr-qc
Temperature fluctuations in an inhomogeneous diffusive fluid
讨论了均匀膨胀宇宙中无质量粒子的均匀Juttner平衡附近相对论扩散方程的度规扰动。度规微扰描述了非均匀宇宙中的物质分布和引力波背景。我们表明，最低阶微扰可以被视为温度的变化。我们推导出一个公式表示的扩散和张量功率谱的温度波动。我们讨论了在扩散存在下涨落的多极展开。
2015-02-25 astro-ph.CO gr-qc
Geodesics at Sudden Singularities
我们表明，爱因斯坦方程的一般解决方案，描述方法的非均匀和各向异性的突然时空奇点不经历测地线不完整性。这推广了为各向同性和均匀宇宙建立的结果。进一步讨论的弱点的奇异性也包括在内。
2013-08-29 astro-ph.CO gr-qc hep-th
On future geodesic completeness for the Einstein-Vlasov system with hyperbolic symmetry
具有无碰撞物质的时空从具有双曲对称性的紧致柯西曲面上的数据演化而来，只要数据满足一定的尺寸限制，时空在膨胀方向上是类时的和零测地线完备的。
2002-03-20 gr-qc
The Raychaudhuri Equation in inhomogeneous FLRW space-time : A $f(R)$-gravity model
在对Raychaudhuri方程的一般描述中，我们发现这个一阶非线性微分方程可以写成一个二阶线性微分方程，其形式为具有变化频率的谐振子。进一步研究了Raychaudhuri方程的可积性，并得到了其展开标量的显式表达式。随后，在非均匀FLRW时空背景下研究了$f(R)$引力理论，目的是建立Raychaudhuri方程。利用Raychaudhuri方程研究了类时测地线的一个全等性，考察了类时测地线的收敛性，并给出了避免奇异性的一些可能条件。最后，给出了一个简单的量子描述。
2023-02-17 gr-qc
An inhomogeneous solution of Einstein equations with viscous fluids
在共形平坦度规的假设下，我们得到了具有粘性流体能量动量的爱因斯坦方程的非齐次解。我们认为，粘性解决方案可以作为一个模型的膨胀不均匀的暗能量。
2020-03-29 gr-qc hep-th
Fully nonlinear gravitational instabilities for expanding spherical symmetric Newtonian universes with inhomogeneous density and pressure
本文对具有非均匀密度和压力的膨胀牛顿宇宙的Euler-Poisson系统进行了全非线性引力不稳定性分析，确定了密度对比的指数或有限时间增长爆破，为具有有效压力的非线性Jeans不稳定性提供了首个严格且稳健的结果。
2023-05-18 astro-ph.CO gr-qc math-ph
Pioneer Anomaly in Perturbed FRW Metric
在这份手稿中，它表明先锋异常是宇宙膨胀的局部证据。换句话说，它的值是哈勃常数的直接度量，而它的符号则显示了宇宙动力学的膨胀行为。这一分析是通过研究牛顿规范中受扰的Friedmann-Robertson-Walker度规中光线的径向测地偏差得到的。
2012-01-13 astro-ph.CO gr-qc
Beginning inflation in an inhomogeneous universe
利用3+1维中与标量暴胀子场耦合的全爱因斯坦场方程的数值解，我们研究了初始膨胀、高度不均匀且由梯度能量主导的宇宙向暴胀周期过渡的条件.如果初始标量场变化包含在暴胀子势的足够平坦的区域内，并且宇宙在空间上平均是平坦的或开放的，那么暴胀将在梯度和动能因膨胀而稀释后发生。即使当不均匀性的尺度与初始哈勃长度相当时，情况也是如此，过密区域坍缩并形成黑洞，因为欠密区域继续膨胀，最终开始膨胀。这表明暴胀可以从高度不均匀的初始条件中产生，并解决视界和平坦性问题，至少只要标量场的变化不包括超过暴胀平台的值。
2016-08-29 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spatial averaging and apparent acceleration in inhomogeneous spaces
作为解释宇宙加速的暗能量的替代，有人提出我们可能处于爱因斯坦场方程的勒梅特-托尔曼-邦迪（LTB）解所描述的非均匀各向同性宇宙的中心。为了检验这种可能性，有必要求解零测地线。本文首先详细推导了LTB模型中径向零测地线随红移变化的一组完全解析的微分方程。作为一个应用，我们使用这些方程表明，一个积极的平均加速度$a_D$在LTB模型通过空间平均可以与宇宙学观测不兼容。我们提供的例子，LTB模型与积极的$a_D$未能重现所观察到的光度距离$D_L(z)$。由于视宇宙加速度$a^{FLRW}$是通过将观测到的光度距离拟合到FLRW模型中得到的，我们得出结论，在一般情况下，LTB模型中正的$a_D$并不意味着正的$a^{FLRW}$。
2011-11-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Conformal Killing Vectors in Spherically Symmetric, Inhomogeneous, Shear-free, Separable Metric Spacetimes
本文给出了最近报道的具有非零能量或热流的[cqg 1]球对称、无剪切可分度量时空的所有共形Killing向量及其李代数.我们还解决了所考虑的时空的测地线运动方程。
2001-12-16 gr-qc
Fully nonlinear gravitational instabilities for expanding Newtonian universes with inhomogeneous pressure and entropy: Beyond the Tolman's solution
本文构造了一族Euler-Poisson系统特解，用于严格分析膨胀牛顿宇宙中具有非均匀压强和熵的物质的非线性引力不稳定性，发现密度对比度增长率约为exp(t^(2/3))，远快于经典线性Jeans不稳定性的t^(2/3)，为完全非线性分析提供了参考解。
2023-06-27 astro-ph.CO gr-qc math-ph
Dynamical black hole in a bouncing universe
我们分析了一个经典的弹跳宇宙模型的McVittie时空的因果结构。特别是，我们计算捕获地平线的度量和集成的轨迹的径向零测地线之前，期间和之后的反弹发生。在收缩阶段，直到反弹的发生，一个动态的黑洞是存在的。当宇宙达到某个最小尺度时，俘获视界消失，黑洞也不再存在。在反弹之后，中心的弱奇点变得裸露。在膨胀阶段，对于宇宙时间的大正值，零测地线的行为表明，该解决方案包含一个黑洞。这些结果表明，无论是收缩的宇宙还是膨胀的宇宙，都不可能一直容纳黑洞。
2021-02-27 astro-ph.CO gr-qc
A New Type of Exact Arbitrarily Inhomogeneous Cosmology: Evolution of Deceleration in the Flat Homogeneous-On-Average Case
本文提出了一种构造精确非齐次宇宙的新方法，它允许在三维空间中变分。由此产生的时空可能是平均统计上均匀的，或者具有随机的、不重复的变化。该结构利用了Darmois连接条件来连接许多不同的时空区域。在最初给出的简单例子中，组成部分在空间上是平坦和均匀的，但更一般的组合应该是可能的。进一步的不均匀性可以通过瑞士奶酪空泡和不均匀度量来添加。这个模型被用来探索这样一个假设，即观测者位于束缚的非膨胀区域，而宇宙实际上处于变得空洞主导的过程中，因此它的平均膨胀率正在增加。该模型定性地证实，更快的扩展组件来占主导地位的平均值，和不均匀性的结果，在平均参数的演变不同的任何一个组件，但更现实的效果建模将需要这种建设被推广。
2012-03-16 gr-qc
Inhomogeneous Cosmology with Numerical Relativity
我们进行三维数值相对论模拟的均匀和非均匀的膨胀时空，着眼于量化的非线性效应从宇宙学的不均匀性。我们在仙人掌框架下利用爱因斯坦工具包证明了在演化平坦的、尘埃的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃克（FLRW）时空时的四阶收敛性，误差小于1/10 ^6。我们还证明，在尺度因子（红移）变化为~350倍的情况下，哈勃流中密度、速度和度规扰动的数值相对论解和线性解之间的一致性在1/10^3之内。我们模拟线性扰动的增长到非线性政权，如引力滑移和张量扰动的影响出现。因此，我们表明，数值相对论是一个可行的工具，在宇宙学研究非线性效应。
2017-02-27 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational waves in vacuum spacetimes with cosmological constant. II. Deviation of geodesics and interpretation of non-twisting type N solutions
在一般时空中，在一个与给定观测者相联系的适当选择的基本上唯一的坐标系中，测地线偏差方程可以分解为描述特定效应的项的总和：与宇宙学常数相关的各向同性（背景）运动，与引力波效应对应的横向运动，纵向运动和库仑效应。讨论了框架沿测地线平移的条件。适当的坐标的引入和明确的坐标形式的框架确定的时空承认一个非扭曲的零汇。然后分析了所有具有宇宙学常数λ的非扭曲N型真空解（非扩展的Kundt类和扩展的Robinson-Trautman类）的特殊性质.证明了这些时空可以被理解为两个偏振模“+”和“x”的精确横向引力波，位移为π/4，它们在Minkowski、de Sitter或反de Sitter背景上传播。在无对称辐射时空中，λ>0的解可以作为宇宙“无毛”猜想的精确证明。
1999-07-13 gr-qc
A new inflationary Universe scenario with inhomogeneous quantum vacuum
我们研究了量子真空，发现涨落可以导致非均匀的量子真空。我们发现真空涨落对宇宙的不均匀性有着显著的影响，这与以前的预期不同。通过引入修正的格林函数，我们得到了一个新的暴胀方案，它可以解释为什么宇宙仍然在膨胀而没有减速。我们还计算了基于非均匀真空的宇宙隧穿振幅。我们发现，不均匀性可以导致宇宙的渗透超过势垒比以前认为的更快。
2018-02-08 gr-qc
Future stability of self-gravitating dust balls in an expanding universe
我们考虑一个系统，它代表了膨胀宇宙中的自引力尘埃球。它表明，可以规定这样一个系统的数据在无穷远，并在没有发展的冲击或奇点的情况下，它在时间上向后发展。爱因斯坦-λ-尘埃方程的解在时空的渐近区域中存在无限长的时间。此外，我们发现，如果密度是小的相比，宇宙学常数，那么它是可能的构造宇宙学解的爱因斯坦约束方程的标准柯西超曲面表示自引力球的灰尘。此外，如果假设密度足够小，那么这个初始数据会产生爱因斯坦-λ-尘埃方程的未来测地线完备解，该解允许在无穷远处的光滑共形延拓，这可以被视为德西特时空的扰动。在这个分析中的主要技术工具是弗里德里希的共形爱因斯坦场方程的爱因斯坦λ-尘埃写在一个规范，其中的尘埃的流线被改写为共形测地线。
2022-03-11 gr-qc
On the behaviour of non-radial null geodesics in self-similar Tolman-Bondi collapse
本文受非均匀托尔曼-邦迪坍缩奇点结构研究启发，在自相似坍缩情形下，基于齐次基灵向量场将测地线方程转化为可积哈密顿系统，给出了非径向零测地线相流的完整定性图像。
2015-03-28 gr-qc
Simple kinematic effects on de Sitter expanding universe
我们最近关于de Sitter流形上守恒量在等距变换下的结果，使我们能够定义静止标架和用守恒动量研究相对测地运动，从而揭示各种相对论效应[I]。I. Cotaescu，arXiv：1701.08499].在这里，我们讨论的时间膨胀（孪生子悖论）和洛伦兹收缩的德西特扩大部分，指出这些影响的位置和时刻的时间和长度的测量依赖。
2017-10-24 gr-qc
On a star with expanding isotropic fluid
本文研究了膨胀物质下的广义Gullstrand-Painleve几何，采用类似MIT袋模型状态方程的各向异性应力张量作为曲率源，发现时空趋于de Sitter且标量曲率恒定，并计算了径向测地线。
2025-06-29 gr-qc
Expanding on the double copy in null Fermi coordinates
本文在零测地线附近的费米法坐标中提出外尔经典双重拷贝，证明任意时空至少在彭罗斯展开次领头阶内具有该结构，并指出向克尔-席尔德双重拷贝扩展时存在规范不相容困难。
2025-04-09 gr-qc hep-th
Expanding, shearing and accelerating isotropic plane symmetric universe with conformal Kasner geometry
我们构建了一个充满具有各向同性粒子压力的理想流体的宇宙模型。利用各向异性平面对称Kasner时空作为种子度规，通过保角映射生成理想流体。该模型是非均匀的、无旋的、剪切的和加速的。对于负时间，宇宙在膨胀，而对于正时间，宇宙在坍缩。借助于三维图形，证明了密度和压力超曲面是光滑的，无奇异性。此外，声速指数的计算和流体服从因果关系的标准。
2017-09-22 gr-qc
Refraction of geodesics by impulsive spherical gravitational waves in constant-curvature spacetimes with a cosmological constant
本文研究了在Minkowski宇宙、de Sitter宇宙和反de Sitter宇宙中传播的脉冲引力波作用下，测试粒子在精确时空中的运动.使用这些度量的连续形式，我们得到明确的交界处的条件和简单的折射公式为零，类时和类空测地线穿越一般脉冲这种类型。特别是，我们提出了一个详细的几何描述的测试粒子的运动在一个特殊的类轴对称时空中的脉冲所产生的抢购宇宙弦。
2010-05-26 gr-qc
A bound system in the expanding universe with modified holographic Ricci dark energy and dark matter
本文研究了膨胀背景下束缚系统的演化。背景是用修正的全息暗能量模型描述的FRW宇宙，其状态方程参数随时间变化，并能穿过幻影边界。为了研究束缚系统的演化，考虑了一种插值度量，并在此基础上给出了测试粒子的测地线。由测地线导出了系统的运动方程和有效势。通过对银河系束缚系统中有效势和实验粒子半径演化的研究，发现银河系在束缚系统中会经历三个阶段：从奇点开始膨胀;在盘状体中停留一段时间;未来大撕裂。通过对临界角动量的分析，我们发现随着时间的推移，测试粒子从中心质量逃逸所需的角动量越来越小。
2015-02-12 gr-qc physics.gen-ph
Expanding Polyhedral Universe in Regge Calculus
利用Regge演算中的Collins Williams形式，研究了具有正宇宙学常数的三维Einstein引力的封闭Friedmann-Lemaittre-Robertson-Walker（FLRW）宇宙.用正多面体代替球面柯西曲面。Regge方程在连续时间极限下化为微分方程。Regge方程的数值解很好地近似了小边长时代的连续FLRW宇宙。随着时间的推移，与连续解的偏差越来越大。与连续统宇宙不同，多面体宇宙在有限时间内膨胀到无限。为了弥补模型宇宙的不足，我们引入了测地线圆顶和伪正多面体。结果表明，伪正多面体模型可以很好地逼近Regge演算的结果。伪正多面体模型在无限频率极限下接近连续解。
2021-10-24 gr-qc hep-lat hep-th
Covariant Description of the Inhomogeneous Mixmaster Chaos
我们概述的协变性质的混沌特征的通用宇宙学解决方案附近的初始奇点。我们的分析是基于一个“规范”独立的ADM-减少的动态的物理自由度，并表明，动态是同构的点，在空间上的一个台球上的罗巴切夫斯基平面。构造了与测地线流相关的Jacobi度量，并计算了非零的李雅普诺夫指数.混沌协方差的出现是由于时滞函数的形式与位移矢量的独立性。
2007-01-16 gr-qc
Weakly Inhomogeneous models for the Low-Redshift Universe
我们分析了两种不同的算法构建弱非均匀模型的低红移宇宙，为了提供一个工具来测试测地线动力学，在有效的范围内的宇宙加速。我们首先实现所谓的准各向同性的解决方案，在宇宙后期，当一个纯暗能量状态方程的宇宙学完美流体被认为是。我们证明，只有当不均匀性的物理尺度大于微观物理的哈勃尺度时，才存在解，这意味着在现阶段无法观察到不均匀性。然后，我们分析了一个弱变形的各向同性宇宙向球对称模型，被认为是自然的尺度框架的ΛCDM模型。我们发现，不均匀性将出现在前面的上下文中的小扰动的几个百分点的顺序超过背景FRW宇宙。所获得的图像提供了一个有用的方案，以调查的影响的不均匀性频谱（左自由在所获得的解决方案），在低红移值的光子或引力波的传播，并在原则上可以用来解释几个现阶段的宇宙学问题，如哈勃张力。
2020-07-13 astro-ph.CO gr-qc
Evolution of geodesic congruences in a gravitationally collapsing scalar field background
研究了球对称、非静态、非均匀时空中类时测地同余的演化，它代表了无质量标量场的引力坍缩。我们描绘了如何初始值的膨胀，旋转和剪切的一个同余，以及时空曲率，影响的全球行为和聚焦性能的一个家庭的轨迹。在特定的条件下，膨胀标量显示出有限的跳跃（从负值到正值）聚焦之前，最终发生。这种非单调的行为的扩展，在我们的数值工作中观察到的，成功地解释了通过分析方程的扩展。最后，我们提出的作用的度量参数（有关非静态和空间不均匀性），在塑造整体行为的测地同余。
2015-01-12 gr-qc
Evolution of Hawking mass under perturbative spacetime uniformly expanding flows
Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University（冲绳科学技术大学院大学）；University of Exeter（埃克塞特大学）
通过数值模拟研究闵可夫斯基时空中超曲面限制的均匀膨胀流下扰动曲面的霍金质量演化，发现逆平均曲率流下霍金质量的单调性在多种扰动下保持稳定。
2026-05-23 gr-qc
Linear Stability of Closed Timelike Geodesics
在两个时空中分析了封闭类时测地线的线性稳定性，其中包含圆柱形源、无限大旋转尘埃圆柱和具有中心自旋弦的静态宇宙弦圆柱云.我们还研究了与哥德尔宇宙（哥德尔型时空）有一些共同特征的时空中封闭类时曲线的存在性和线性稳定性。在这种情况下，CTG的存在取决于“背景”度量。本文还研究了具有拓扑结构$ S^3\times \mathbb R$的Einstein-麦克斯韦方程组的非齐次定态宇宙学解的子类中的CTG.
2011-01-25 gr-qc
Longitudinal Doppler effect in de Sitter expanding universe
在de Sitter膨胀宇宙中考虑纵向多普勒效应，得到了一个新的红移公式，其中相对测地线运动由我们新的de Sitter相对论的Lorenzian等距性支配[I. I. Cot \u aescu，{Eur. J. C} { \bf 77}（2017）485]。这个公式以一种非平凡的方式结合了著名的宇宙学贡献，即由拉伊特定律给出的贡献，以及源相对于一个固定观察者的相对运动的贡献，就像德西特相对论而不是狭义相对论一样。讨论了色散关系、光子的传播时间和观测时刻源与观测者之间的实际距离等相关量，指出了它们在德西特相对论中的特殊性。
2020-10-01 gr-qc
Violation of cosmic censorship in the gravitational collapse of a dust cloud in five dimension
本文分析了具有坍缩非均匀尘埃云的五维球对称时空中的零测地线方程。利用一种新的方法，证明了由中心奇性产生的零测地线方程在光滑初始分布下解的存在性和不存在性。此外，我们还证明了零测地线在一定情况下可以扩展到零无穷大，这意味着违反了宇宙监督猜想。
2016-07-10 gr-qc hep-th
Black holes and a scalar field in an expanding universe
考虑一个包含无质量标量场的非均匀宇宙模型，其中假设非均匀性由许多黑洞组成。该模型可以通过遵循Lindquist和Wheeler的方法来构造，Lindquist和Wheeler已经在不包括标量场的情况下进行了研究，以表明平均标度因子与Friedmann模型的标度因子一致。在本文中，我们构造了一个无质量标量场的非均匀宇宙，其中我们假设平均标度因子和标量场由包含标量场的Friedmann模型的标度因子和标量场给出。所有的计算都是在Brans-Dicke引力的框架下进行的。在构造非均匀宇宙模型时，我们定义了Brans-Dicke膨胀宇宙中黑洞的质量，如果黑洞的质量是动态演化的，则它等价于ADM质量，并得到了黑洞质量与平均标量场和标度因子之间的关系式.作为结果，我们发现，质量有一个绝热的时间依赖性在一个足够晚的宇宙膨胀的阶段，并根据宇宙的曲率的符号的时间依赖性是定性不同的：质量增加减速在封闭的宇宙的情况下，在平坦的情况下是恒定的，并减少减速在开放的情况下。我们还注意到，爱因斯坦坐标系中的质量依赖于时间。我们关于质量随时间变化的结果即使在一般的具有标量场势的标量-张量引力中也应该保持。进一步讨论了这些结果与黑洞时空唯一性定理和引力记忆效应的关系。
2000-11-14 astro-ph gr-qc
Entropy measures as geometrical tools in the study of cosmology
经典混沌常被描述为邻近轨道的指数发散。在许多有趣的情况下，这些轨迹可以用测地线曲线来识别。这里我们用$S = \ln χ(x)$定义熵，其中$χ(x)$是两个邻近测地线之间的距离。我们推导出一个方程的熵，通过转换到一个Ricati型方程变得类似的雅可比方程。我们进一步表明，在一个双重扭曲的时空中的零测地线的测地线方程导致相同的熵方程。通过将罗伯逊-沃克度量应用于作为时间函数扩展的平坦三维欧几里得空间，我们再次得到强调所选熵测度与时间之间联系的熵方程。我们最后转向Raychaudhuri方程展开，这也是一个类似于变换熵方程的Ricatti方程。这些Ricati型方程的解与Jacobi方程的解具有相同的形式。Raychaudhuri方程可以转化为谐振子方程，并证明了Jacobi的测地偏差方程与谐振子的测地偏差方程是等价的。Raychaudhuri方程是研究广义相对论和宇宙学的有力几何工具。我们提出了一个适用于宇宙学的精确熵测度，并定义为一个同余中测地线的平均偏差。
2017-12-25 astro-ph.CO gr-qc
The Zel'dovich-type approximation for an inhomogeneous universe in general relativity: second-order solutions
在相对论二级近似下研究了膨胀宇宙中非均匀性的引力不稳定性。使用四分形式主义，我们考虑无旋尘埃宇宙，并得到非常类似的方程在牛顿宇宙学的拉格朗日微扰理论。在忽略宇宙学常数并假设平坦背景模型的情况下，我们给出了宇宙学扰动的非线性动力学解。我们提出了完整的二阶解，扩展和改进以前的工作。
1995-12-12 astro-ph gr-qc
Inhomogeneous String Cosmologies
本文给出了低能弦论中包含介子场和轴子场的精确非均匀各向异性宇宙学解。时空度规具有圆柱对称性。这些解描述了具有初始曲率奇异性的不断膨胀的宇宙，并包含已知的齐次解作为子情形。解在初始奇点附近的渐近形式具有空间变化的Kasner形式。非均匀的轴子和介子领域被发现准均匀演化的尺度大于粒子视界。当不均匀性进入视界时，它们作为非线性波振荡，并且不均匀性衰减。当不均匀性很小时，它们表现得像均匀宇宙的小扰动。对偶的表现形式和渐近行为的解决方案进行了调查。
1997-01-17 gr-qc hep-th
Geodesic completeness of anisotropic cosmologies and the null energy condition
Southern University of Science and Technology（南方科技大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）；Henan Academy of Sciences (HNAS)（河南省科学院）
该研究针对广义相对论的Bianchi-I时空，在零能量条件下证明了全方向膨胀时测地过去不完备，全方向收缩时不受此限，且不假设时空整体拓扑。
2026-08-10 gr-qc hep-th
Self-gravitating isothermal sphere in an expanding background
本研究在膨胀宇宙背景下建立自引力等温球的自洽引力热力学，发现正则与巨正则系综中平衡态均存在不稳定性，并指出高红移下该不稳定性可形成特定质量与半径的重子气体云。
2024-11-11 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Stochastic motion in an expanding noncommutative fluid
本文导出了一个类似于Friedmann-Robertson-Walker几何的膨胀非对易声学流体模型。为此目的，考虑了（3+1）维时空中的非对易阿贝尔Higgs模型。在这种情况下，我们分析测试粒子在这种流体中的运动。研究了耦合到量子化涨落无质量标量场的标量测试粒子。对于研究的所有情况下，我们发现由于粒子的均方速度的非对易性的校正。在测地线上自由运动的粒子的非零速度色散与以前文献中膨胀交换流体的零结果不一致。
2021-05-20 gr-qc hep-th
A dynamical system approach to inhomogeneous dust solutions
我们研究数值和定性的Lema-Tolman-Bondi（LTB）的非均匀尘埃溶液作为一个3-维动力系统，其特征在于由六个临界点。相空间的一个坐标是平均密度参数$<Ω>$，它的行为与Friedman-Lema\^itre-Robertson-Walker（FLRW）尘埃时空中的普通$Ω$相同。另外两个坐标，剪切参数和密度对比函数，传达不均匀性的影响。只要壳交叉奇点不存在，这个相空间是有界的，或者它可以平凡紧化。这个空间包含几个不变的子空间，定义相关的特殊情况下，如：“抛物线”的演变，FLRW灰尘和史瓦西-克鲁斯卡尔真空极限。我们详细研究了几种尘埃配置的相空间演化：低密度空洞形成的情况下，高密度的再塌缩宇宙与开放，封闭和虫洞拓扑结构，结构形成的情况下，一个黑洞包围着一个不断扩大的背景，和Schwarzschild-Kruskal真空的情况。解曲线在平面$<Ω>=1$中从过去的吸引子（源）开始扩展，与初始奇点处的自相似状态相关联。根据初始条件和特定的配置，曲线在过去的吸引子和其他两个可能的未来吸引子之间演化时会接近几个鞍点：永久扩展的曲线在$<Ω>=0$的汇线处终止，而塌陷曲线在$<Ω>$发散时达到最大扩展，并最终在与过去吸引子一致的汇中结束，并且也与自相似行为相关。
2007-11-24 astro-ph gr-qc math.DS
Modified Friedmann model in Randers-Finsler space of approximate Berwald type as a possible alternative to dark energy hypothesis
研究了近似Berwald型Randers-Finsler空间中的引力场方程。提出了一个修正的Friedmann模型。结果表明，加速膨胀的宇宙是由一个受约束的Randers-Finsler结构保证的，而不需要引入暗能量。研究了Randers-Finsler空间中的测地线。测地线方程中的附加项作为对重力的排斥力。
2009-01-08 gr-qc
An expanding universe of spinning spheres
一种新颖但基本的几何构造在欧几里得三维空间中旋转球体的七维流形上产生了一种芬斯勒几何，其测地线被解释为自由旋转的球形粒子穿过德西特膨胀宇宙的路径。惯性静止质量不为零的粒子通常遵循螺旋轨道，并表现出类似于薛定谔从狄拉克的相对论波动方程中首次推导出的自旋电子的"Zitterbewegung“现象的行为。它的速度矢量和自旋矢量围绕螺旋的轴向进动，它们在该方向上的投影总是平行或反平行的。静止质量为零的粒子以光速沿直线运动，其自旋矢量与其速度矢量平行或反平行，从而复制了光的量子理论预测的自旋光子的行为。
2004-10-28 gr-qc
Geodesic models generated by Lie symmetries
本文研究了流体粒子作短程线运动时，在剪切膨胀球对称辐射星边界处压力与热流的连接条件。识别出保持连接条件不变的Lie对称生成器，并生成最优系统。我们利用最优系统的每个元素将偏微分方程转化为常微分方程。得到了在Lie点无穷小对称性作用下群不变的新的精确解，得到了行波解和自相似解族.引力势以初等函数的形式给出，而线元在所有情况下都可以显式给出。我们发现，弗里德曼尘埃模型是作为一个特殊的情况下，我们可以连接到我们的结果，以前的调查。
2014-12-28 gr-qc
New Classes of Spherically Symmetric, Inhomogeneous Cosmological Models
本文给出了具有宇宙学常数的Einstein-Maxwell-Perfect流场方程的两类非齐次球对称解，推广了Vaidya-Shah解.我们的解的某些特殊的限制归结为已知的爱因斯坦场方程的非均匀带电理想流体解，并在某些其他的限制下得到了新的带电和不带电的具有宇宙学常数的解.不带电解特别代表宇宙学模型，其中宇宙可能经历拓扑变化，并且在两者之间是具有不同空间曲率的两个不同弗里德曼-罗伯逊-沃克宇宙的混合物。我们表明，存在一些类空表面的Ricci标量和压力的流体发散，但流体分布的质量密度仍然有限。这样的类空表面被称为（突然的）宇宙学奇点。我们研究我们的新的解决方案的一般形式的径向距离为零和无穷大。最后，我们简要地解决零测地线和视地平线相关的解决方案。
2019-10-08 gr-qc
