Probing Theories of Gravity with Phase Space-Inferred Potentials of Galaxy Clusters
改进的引力理论为我们提供了一个独特的机会来产生创新的引力测试。在变色龙f(R)引力中,引力势与广义相对论(GR)的弱场极限存在质量依赖关系。我们开发了一个探针的重力比较高质量的集群,变色龙效应弱,低质量的集群,在那里的效果可以很强。我们利用半径/速度相空间中的逃逸速度边缘来推断0.3-1维里半径尺度上的引力势分布。我们发现,逃逸边缘的低质量集群相比,GR,其中的差异的大小取决于背景场值|fR0|的增强。我们使用N体模拟和模拟光锥星系数据验证我们的探测器。对于一个DESI(暗能量Spectroscopic Instrument)亮星系样本,包括观测系统学、投影效应和宇宙方差,我们的检验可以区分GR和Chameleon f(R)引力模型,|fR0| = 4 e-6(2 e-6)at > 5σ(> 2σ),比目前的星系团尺度约束好一个数量级以上。
2016-02-29 astro-ph.CO gr-qc
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
Cosmic quantum optical probing of quantum gravity through a gravitational lensLens
我们考虑了中性无质量标量粒子的非幺正量子动力学,该粒子用于模拟光子围绕大质量引力透镜的运动。透镜质量和渐近自由粒子之间的引力相互作用由它们的二次量子化散射波函数描述。值得注意的是,零点时空涨落可以引起散射态与引力子的自发发射的显著退相干,从而降低粒子的相干性和能量。这种新效应表明,当光子偏振可以忽略时,这种量子引力现象可能导致最近研究的天体物理激光通过黑洞和星系团范围内的引力透镜发生可测量的异常红移。
2018-10-08 astro-ph.CO gr-qc quant-ph
Probing Loop Quantum Gravity with Evaporating Black Holes
这封信的目的是表明,蒸发黑洞的观察应该允许区分通常的霍金行为和圈量子引力(LQG)的期望。我们提出了一个完整的蒙特卡罗模拟的蒸发LQG和统计检验,区分竞争模型。我们的结论是,与通常认为的相反,LQG中区域的离散性导致了使蒸发黑洞成为可以揭示量子引力足迹的物体的特征。
2011-12-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing quantum gravity using high-energy astrophysics
LIGO观测到的事件表明存在大量中等质量的黑洞。这个意想不到的结果导致了对原始黑洞形成理论的兴趣的复苏,几项研究表明,广泛的质量分布可以逃避或满足对单色种群的严格限制。如果存在如此庞大的群体,它们将为超越物理学标准模型的理论提供完美的测试平台,这些理论将改变黑洞的演化。我们研究的情况是,“普朗克星”,一个假设的修改黑洞的演变,它爆炸通过量子环引力激发隧道。我们确定什么样的高频背景信号的物体爆炸在整个宇宙历史上会看起来像各种黑洞人口放置实际的经验约束量子圈引力通过比较观察到的各向同性的背景信号在相同的频率。我们发现,严格的约束严重限制了通过高能量通道释放的能量,从而对高能量信号是否会导致文献中推测的伽马射线暴产生怀疑。
2019-02-28 astro-ph.CO gr-qc
Probing the curvature of the cosmos from quantum entanglement due to gravity
该研究将引力介导纠缠的思路推广至膨胀宇宙场景,发现背景时空曲率会在两个基态大质量振子的引力纠缠分布中留下印记,提出通过宇宙学观测探测该纠缠可成为测量宇宙局部膨胀率的新途径。
2023-11-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing the theory of gravity with gravitational lensing of gravitational waves and galaxy surveys
引力波应变与即将到来的星系巡天的互相关以一种新的方式探索引力理论。这种方法能够通过结合来自引力波的引力透镜和时空中的引力波的传播的影响来检验引力理论。我们发现,在10年内,结合先进的LIGO和处女座探测器网络与计划星系调查应该检测弱引力透镜的引力波在低红移宇宙($z<0.5$)。随着下一代引力波实验如旅行者号、LISA、宇宙探测器和爱因斯坦望远镜的出现,我们可以利用电磁波和引力波探测器之间的协同效应,将引力理论的测试扩展到更大的红移。
2020-03-20 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Probing the strong gravity regime with eLISA: Progress on EMRIs
恒星质量致密天体被超大质量黑洞捕获以及随后的内旋(由引力辐射辐射驱动)构成了像eLISA/NGO这样的天基天文台最重要的引力波来源之一。在这篇文章中,我们描述了它们作为高精度工具的潜力,这些工具可以用来测试黑洞的几何形状,也可以测试引力的强场状态。
2012-09-29 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Probing the H0 Tension with Holographic Dark Energy in Unimodular Gravity: Insights from DESI DR2
本研究结合DESI DR2等多组观测数据,分析单模引力框架下全息暗能量模型缓解哈勃常数张力的能力,发现其虽理论上有吸引力,但未缓解张力且未在贝叶斯标准下优于ΛCDM模型。
2025-11-12 astro-ph.CO gr-qc
Probing beyond-Horndeski gravity on ultra-large scales
超越Horndeski的引力最近在暗能量范式中被重新表述--这被称为统一暗能量(UDE)。给定的UDE的演化方程似乎对应于一个非保守的暗能量方案,其中总能量动量张量是不守恒的。我们调查的背景宇宙学和,通过探测星系数计数的角功率谱的大规模的印记的UDE,在超大尺度上,照顾到包括完整的相对论性校正所观察到的过密度。背景演化表明,在早期宇宙中,只有小于普朗克质量的有效质量才能使给定理论的预测符合当前的观测约束。我们发现,有效的质量演化率参数,这驱动了UDE的演变,行为,以提高所观察到的功率谱,因此,相对论效应(在超大尺度上),通过扩大UDE的声音视界。相反,(超越)Horndeski参数和动力学的行为,以减少所观察到的功率谱,通过减少的UDE声音地平线。我们的研究结果表明,在一个宇宙与UDE,将需要一个多示踪剂分析,以检测相对论效应的大尺度结构。根据多示踪剂分析,各种相对论效应具有区分不同重力模型的潜力。此外,虽然多普勒效应在所有时期都将保持显著,并且因此不能被忽略,但是积分的Sachs-Wolfe、时间延迟和势(差)效应分别将仅在z=3附近和更远的时期变得显著,并且可以在后期时期被忽略。同样,多普勒效应本身可以作为大尺度结构或引力模型的有效宇宙学探测器,在角功率谱中--在所有z上。
2019-12-21 astro-ph.CO gr-qc
Probing modified gravity via the mass-temperature relation of galaxy clusters
我们认为,星系团的质量-温度关系是检验超越爱因斯坦广义相对论的引力理论的一个主要候选者,对于物质和标量场之间具有普遍耦合的修正引力模型。对于非普遍耦合模型,我们发现,修改后的重力的影响可以保持隐藏的质量-温度关系。利用宇宙学模拟,我们发现,在修改的重力的质量-温度关系显着变化从标准的重力预测的$M \propto T^{1.73}$。具体地说,对于耦合因子为$β=1$的介子模型,我们发现幂律的下限为$M\propto T^{1.6}$ ;对于f(R)引力,我们根据模型参数计算预测。我们表明,质量-温度关系,屏蔽修改的重力,是显着不同的标准重力的质量较小,较冷的星系团,而无法区分爱因斯坦的重力在大规模,热的星系团。我们进一步研究了其他质量估计比热质量估计的质量-温度关系,并发现气体质量-温度结果显示出更显着的偏离爱因斯坦的引力比热质量-温度。
2016-05-26 astro-ph.CO
Noncommutative gravity is a natural method of quantizing spacetime by promoting the spacetime coordinates themselves to operators which do not commute. This approach is motivated, for example, from a quantum gravity perspective, among others. Noncommutative gravity has been tested against the binary black hole merger event GW150914. Here, we extend and improve upon such a previous analysis by (i) relaxing an assumption made on the preferred direction due to noncommutativity, (ii) using posterior samples produced by the LIGO/Virgo Collaborations, (iii) consider other gravitational wave events, …
2020-07-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing cosmology and gravity with redshift-space distortions around voids
在宇宙的大尺度结构中,宇宙空洞会影响其附近物体的特殊运动。虽然这些运动很难直接观测到,但它们周围的示踪剂在红移空间中的聚集模式以独特的方式受到影响。这允许研究空隙周围的密度和速度之间的相互作用,这完全由重力定律决定。借助$N$体模拟和导出的模拟星系表,我们计算了红移空间中用分水岭算法识别的空洞周围的平均密度涨落,并将结果与广义相对论和$Λ$ CDM模型的预期结果进行了比较。我们发现线性理论在描述空洞的动力学方面非常有效。采用贝叶斯推理框架,我们探索我们的模型参数的完整后验,并预测通过Alcock-Paczynski效应的结构和几何失真的增长率的测量可达到的精度。当考虑特殊速度时,后者的系统误差从$\sim15\%$减小到$\sim5\%$。星系巡天中相对参数的不确定性与探测$1h^{-3}{\rm Gpc}^3$体积的SDSS MAIN(CMASS)样本的数密度相当,分别产生$σ_{f/b}\left/(f/b)\right.\sim2\%$($20\%$)和$σ_{D_AH}/D_AH\sim0.2\%$($2\%$)。在这个精度水平上,线性理论模型成为系统论主导,参数偏差超过这些值。然而,所提出的方法是高度模型独立的,其可行性在于宇宙的统计各向同性的基本假设。
2015-11-24 astro-ph.CO gr-qc
Probing the cosmographic parameters to distinguish between dark energy and modified gravity models
本文利用高红移伽马射线暴和超新星研究了区分暗能量和修正引力模型的减速、急动和急动参数。首先推导了暗能量模型和修正引力模型中的减速、急动和瞬动参数的表达式。为了约束宇宙学参数,我们校准伽玛暴光度关系,而不假设任何宇宙学模型使用超新星Ia。然后,我们约束模型(包括暗能量和修改的重力模型)参数使用Ia型超新星和伽马射线暴。最后计算了宇宙学参数。我们发现,(r,s)状态探测器对不能区分某些暗能量模型和修正的引力模型,但可以通过捕捉参数区分这些模型。使用对宇宙学参数的模型独立约束,我们得出结论,\LambdaCDM模型与当前数据一致。
2010-01-05 astro-ph.CO
Probing modified gravity in cosmic filaments
为了理解宇宙加速膨胀的本质,在文献中提出了对广义相对论(GR)的多种修正。然而,到目前为止,GR的所有预测都得到了证实,准确性不断提高。在这项工作中,我们研究了一类特殊的模型的印记-“屏蔽”修改引力理论-宇宙细丝。我们利用$N$ -体代码ISIS/RAMSES来模拟Wavelon模型和Hu-Sawicky $f(R)$模型,并使用DisPerSE对输出进行后处理以识别宇宙网的细丝。我们研究了细丝的整体性质-例如它们的长度,质量和厚度-以及它们的径向密度和速度分布在不同的引力理论下如何变化。我们发现,长丝,平均而言,在修改后的重力模型相比,在$Λ$ CDM更短,更密集。我们还发现,灯丝的速度分布增强,与理论预期一致。总的来说,我们的研究结果表明,宇宙细丝可以是一个有效的补充探测Mpc尺度上的筛选修改引力理论。
2018-09-14 astro-ph.CO
In this paper, we quantify the ability of multiple measurements of high-redshift quasars (QSOs) to constrain several theories of modified gravity, including the Dvali-Gabadadze-Porrati braneworld scenario, generalized Chaplygin gas, $f(T)$ modified gravity, and Modified Polytropic Cardassian model. Recently released sample of 1598 quasars with X-ray and UV flux measurements in the redshift range of $0.036\leq z \leq 5.1003$, as well as a compilation of 120 intermediate-luminosity radio quasars covering the redshift of $0.46 < z < 2.76$ are respectively used as standard probes at higher redshif…
2021-05-11 astro-ph.CO
Probing gravity at sub-femtometer scales through the pressure distribution inside the proton
最近,对质子内部夸克所经历的压力分布的测量发现,在距离质子中心0.6毫微微米的地方有一个很强的排斥(正)压力,而在更远的地方有一个(负)围压。在本文中,我们表明,这种测量提出了显着的约束修改后的引力理论,在微观尺度上的引力相互作用的强度增强相对于广义相对论。我们考虑的特殊情况下,爱丁顿启发Born-Infeld引力,表明强限制$κ$,相对于广义相对论的理论的唯一附加参数,可能来自夸克压力测量($|κ| \lsim 10^{-1} \, {\rm m^5 \, kg^{-1} \, s^{-2}}$)。此外,我们将展示如何通过精确测量质子内部压力分布的一阶矩和二阶矩来显着改善这些限制。
2019-07-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Beyond general relativity: probing gravity with gravitational redshifts
本文通过研究引力红移探测,探讨如何通过宽视场光谱调查提高对修改引力模型的约束,强调高纯度堆叠和系统误差控制的重要性。
2025-12-15 astro-ph.CO
Probing Dark Energy and Modifications of Gravity with Ground-Based Millimeter-Wavelength Line Intensity Mapping
本文研究下一代地面毫米波谱线强度映射巡天在约束动态暗能量和修正引力模型上的潜力,利用CO和[CII]谱线自功率谱测量,显示十年内部署的巡天可将现有限制改善数倍至一个数量级。
2023-04-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing Modified Gravity Theories with ISW and CMB Lensing
我们使用优化的偏斜光谱以及与闵可夫斯基泛函(MF)相关的偏斜光谱来测试使用集成萨克斯-沃尔夫效应(ISW)的互相关和宇宙微波背景辐射(CMB)的透镜效应来检测偏离广义相对论(GR)的引力理论的可能性。我们发现,虽然这两个统计可以把修改的重力约束,优化的斜谱是特别敏感的参数$\rm B_0$,表示的{ \em康普顿波长}的标量在目前的时代。我们研究了三种改进的引力理论,即:后参数化弗里德曼(PPF)形式主义;胡-萨维奇(HS)模型;和Bertschinger-Zukin(BZ)形式主义。采用一个类似于欧空局的普朗克任务的实验装置的可能性分析,我们发现,假设GR是正确的模型,我们希望从第一个两个偏斜光谱,$S_{\ell}^{(0)}$和$S_{\ell}^{(1)}$的约束,是相同的:$\rm B_0<0.45$在$95%$置信水平(CL),和$\rm B_0<0.67$在$99%$ CL在BZ模型。第三个偏斜谱没有给出任何有意义的约束。我们发现,最佳的斜谱提供了更强大的约束,给出$\rm B_0<0.071$在$95%$ CL和$\rm B_0<0.15$在$99%$ CL,这是本质上相同的,可以实现使用全双谱。
2014-05-06 astro-ph.CO
Probing the Weak Gravity Conjecture in the Cosmic Microwave Background
弱引力猜想对自然暴胀施加了严格的限制。一个trans-Planckian轴子衰变常数只能实现,如果潜在的表现出额外的(次显性)调制与次普朗克周期。由此产生的摆动在轴子潜在产生的特征调制的标量功率谱的膨胀,这是对数的角度尺度。用普朗克和BICEP/Keck的最新宇宙微波背景(CMB)数据检验了这种调制的兼容性。有趣的是,我们发现调制完全解决了自然通货膨胀与CMB的紧张关系。贝叶斯模型的比较表明,调制的自然暴胀描述所有现有的数据同样好的宇宙学标准模型$Λ$ CDM。此外,张量与标量比r > 0.002的界限与标量功率谱的显著小尺度抑制相关。未来的CMB实验可以直接探测调制,通过提高对较小角度尺度的灵敏度,并可能测量光谱失真。因此,他们可以验证弱引力猜想的一个关键预测,并为量子引力理论提供引人注目的新见解。
2019-11-25 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Probing gravity and growth of structure with gravitational waves and galaxies' peculiar velocity
低红移速度场是宇宙结构和引力增长的独特探测器。我们建议使用距离引力波(GW)的检测,结合其宿主星系的红移从宽场光谱调查(如DESI,4MOST,TAIPAN),测量本地宇宙内的特殊运动。这种测量有可能限制增长率$fσ_8$和测试重力通过确定重力增长指数$γ$,补充其他特殊的速度测量的限制。我们发现,在$z\lesssim 0.2$,将被检测到的爱因斯坦望远镜(ET)的相关对应物的双中子星合并将能够约束$fσ_8$ $\sim 3\%$精度后,$10$年的操作时,结合从DESI和TAIPAN星系过密度。如果有更大的第三代GW探测器网络可用(例如,包括宇宙探测器),则可以在更短的时间尺度上达到相同的约束(对于3个探测器网络,为$\sim 5$年)。同样的事件(加上来自其宿主红移的信息)可以将$γ$限制为$σ_γ\lesssim 0.04$。这个约束条件足够精确,足以将广义相对论与$3σ$上其他流行的引力模型区分开来。当与星系超密度相结合时,这个约束被改进为$σ_γ\sim 0.02-0.03$。将星系的奇特速度与引力波探测结合起来用于宇宙学的潜力突出表明,在未来十年中,需要对附近的引力波事件进行广泛的光学到近红外跟踪,或者精确的GW定位。
2020-05-09 astro-ph.CO
Probing gravity at large scales through CMB lensing
我们描述了一种方法来探测重力与宇宙微波背景(CMB)的透镜会聚$κ$,特别是通过测量$E_G$,与速度发散的引力标量位差的拉普拉斯的比率。使用CMB透镜代替星系-星系透镜避免了内在的对准,同时也缺乏对透镜红移的严格限制和源平面的显著不确定性。我们建立了广义相对论和修正引力下的$E_G$模型,发现由于增长率$f$的尺度依赖性,所以$f(R)$引力下的$E_G$应该是尺度依赖的。接下来,我们构建了一个估计$E_G$的银河系CMB透镜和星系团的角功率谱,随着RSD参数$β$。我们还预测统计误差$E_G$从目前的普朗克CMB透镜地图和光谱星系和类星体样本从斯隆数字巡天数据发布11,是9%的星系和8%的类星体时,包括在内。我们还发现,即将到来的光谱和测光调查,结合最终的普朗克透镜图,可以精确地测量的红移和尺度依赖的$E_G$的红移$z=2$和更高,与测光调查具有优势,由于其高的数密度。先进的ACTPol的透镜图将进一步提高$E_G$的灵敏度。最后,我们发现,先进的ACTPol交叉相关的光谱(光度)调查可以区分广义相对论和$f(R)$重力在$3σ$($13σ$)的水平。进行$E_G$的$<1$ %测量需要欧几里得或LSST的$β$的10%精度,目前可通过光谱测量实现,但仅通过光度测量难以实现。
2015-06-04 astro-ph.CO
Probing non-standard gravity with the growth index: a background independent analysis
对增长指数$γ(z)$的测量提供了一条线索,可以证明爱因斯坦的场方程是否也包含了大宇宙尺度上的引力,即宇宙加速膨胀的尺度。我们表明,在这个函数中编码的信息可以令人满意地参数化使用一个小的系数$γ_i$在这样一种方式,真正的缩放的增长指数恢复到优于$1\%$在大多数暗能量和暗引力模型。我们发现,当前数据的可能性是最大的$γ_0=0.74\pm 0.44$和$γ_1=0.01\pm0.46$,测量兼容的$Λ$ CDM预测。此外,数据有利于模型预测略低于普朗克LambdaCDM方案的结构增长。本文的主要目的是提供一个处方,例行计算,以分析的方式,在相关的宇宙学场景的增长指数$γ_i$的幅度,并显示这些参数自然定义的空间,替代理论的重力预测可以比较增长数据的方式是独立于宇宙学背景的膨胀历史。由于标准$Ω$平面提供了一个工具来识别不同的膨胀历史$H(t)$及其与各种宇宙学模型的关系,因此$γ$平面可以用来定位不同的增长率历史$f(t)$及其与备选引力模型的关系。结果发现,Dvali-Gabadadze-Porrati重力模型在$95\%$置信水平下被拒绝.通过模拟未来的数据集,例如欧几里得任务将提供的数据集,我们还展示了如何区分LambdaCDM预测与更极端的可能性,例如平滑暗能量模型,聚类精髓或参数化后弗里德曼宇宙学模型。
2014-03-04 astro-ph.CO
Probing gravity with a joint analysis of galaxy and CMB lensing and SDSS spectroscopy
我们目前的测量$E_G$,从大尺度结构的重力探测器,使用BOSS LOWZ和CMASS光谱样品,从SDSS(星系透镜)和普朗克(CMB透镜)的透镜测量。使用SDSS透镜和BOSS LOWZ样本,我们测量了$\langle{E_G}\rangle=0.40^{+0.05}_{-0.04}$(统计)、$\pm 0.026$(系统),与普朗克$Λ$ CDM模型的预测值$E_G=0.46$一致。使用CMB透镜,我们测量了LOWZ的$\langle{E_G}\rangle=0.46^{+0.08}_{-0.09}$(统计学上与星系透镜和普朗克预测一致)和CMASS样本的$\langle{E_G}\rangle=0.39^{+0.05}_{-0.05}$(统计学上与普朗克预测的$E_G=0.40$一致)。我们还研究了$E_G$的红移演化通过分裂的LOWZ样本为两个样本的基础上的红移,与模型预测的结果是一致的。我们估计上述$\langle{E_G}\rangle$数的系统不确定性为$\sim 6$ %(当使用星系-星系透镜)或$\sim 3$ %(当使用CMB透镜),次显性引用的统计误差。这些系统误差预算分别由星系-星系透镜效应的观测系统学和理论模型的不确定性决定。我们不估计星系-宇宙微波背景辐射透镜互相关的观测系统性。
2018-11-14 astro-ph.CO
Probing the Existence of a Dark Matter Isothermal Core Using Gravity Modes
虽然日震学已被用作研究太阳内部大部分物理机制的有效工具,但对深核的微观和动力学仍然没有很好的了解。如果太阳捕获了光,非湮灭性的暗物质粒子,日震异常可能部分得到解决,这是目前讨论的暗物质候选者,其动机是最近的直接检测极限。一旦被捕获,这些粒子(4-10 GeV)自然会充满太阳核心。使用一个定义良好的恒星演化代码,考虑到一个准确的描述捕获的暗物质粒子的太阳,我们调查的影响,这些粒子在其内核。即使太阳核心中相对少量的暗物质粒子也会在重力模式的绝对频率值上留下印记,以及相同程度的模式之间的等距间距。重力模式的周期分离可以揭示湮灭暗物质的变化高达3%,而非湮灭暗物质的变化高达20%。这种效应在重力偶极子(l=1)模式的情况下最为显著。
2010-09-26 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ex
Probing Lambda-Gravity with Bose-Einstein Condensate
利用玻色-爱因斯坦凝聚体探测λ-引力,通过量子声子激发提高灵敏度,实现高精度测量引力常数和宇宙学常数。
2025-11-28 astro-ph.CO cond-mat.quant-gas gr-qc