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
Imitating accelerated expansion of the Universe by matter inhomogeneities - corrections of some misunderstandings
一些误解建模的明显加速膨胀的宇宙,并对“弱奇点”澄清:1。在Hirata和Seljak(HS)给出的减速参数的五种定义中,只有$q_1$是膨胀加减速的正确不变测度。在非均匀模型中,$q_3$和$q_4$与加速度无关。2. $q_4$定义中涉及的方向平均与观测天文学中所做的并不对应。3. HS的方程(38)将$q_4$与流动不变量连接起来,当应用于Lemartre-Tolman(L-T)模型的对称中心时,给出了自相矛盾的结果。确定$q_{3'}$的中间方程(31)是正确的,但是近似的,因此它不能用于确定减速参数的符号。即便如此,在L-T模型的对称中心,它对$q_{3'}(0)$的符号没有限制。4. Vanderveld { \it et al.}是一个中心质量密度的圆锥形轮廓--一个完全可以接受的配置。5.在L-T模型中,中心观测者的“逆问题”方程中的所谓“临界点”是视视界的一种表现--这是零λ L-T模型中过去光锥的一个共同特性,如果方程被正确积分,就完全可以处理。
2010-04-29 astro-ph.CO gr-qc
The accelerated expansion of the Universe as a quantum cosmological effect
研究了与自由无质量标量场最小耦合的量子化Friedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker(FLRW)模型.在先前的论文\cite{fab2}中,该模型的解被构造为Wheeler-DeWitt方程的负模和正模解的高斯叠加,并且在量子宇宙学的Bohm-de Broglie(BdB)解释的框架下获得量子玻姆轨道。在目前的工作中,我们分析了不同类别的高斯包的量子玻姆轨线。我们能够证明,这个新的类产生玻姆轨迹开始经典(减速膨胀),在其演化的中间,由于在此期间的量子宇宙学效应的存在,经历了加速膨胀,并返回到其经典减速膨胀在遥远的未来。对于$z<1$,我们还证明了量子宇宙学模型中的光度距离与红移之间的关系可以接近于经典宇宙学常数中的对应关系。这些结果表明,有可能解释目前的观测高红移超新星的量子宇宙学效应的表现。
2003-02-27 astro-ph gr-qc hep-th
Intermediate inflation and the slow-roll approximation
结果表明,空间均匀的解决方案耦合到一个非线性标量场和其他物质的爱因斯坦方程表现出加速膨胀在后期的各种潜力$V$。这些势严格为正,但在无穷远处趋于零。它们满足与慢滚近似有关的$V'/V$和$V''/V'$的限制。这些结果将适用于具有正宇宙学常数的时空的Wald定理推广到由属于一个大类的势驱动的加速膨胀的时空。
2005-03-14 gr-qc
Hubble law, Accelerating Universe and Pioneer Anomaly as effects of the space-time conformal geometry
通过将适当的保角变换处理为从同动洛伦兹参考系到匀加速洛伦兹参考系的坐标变换,给出了宇宙膨胀及其可能的局部表现的描述。建立了共形时间不均匀性的显式表达式。得到了位置宇宙学距离关于红移的简单函数形式的表达式。将它与纵向多普勒效应的相对论公式耦合,得到了哈勃定律的显式表达式,从而将加速度与哈勃常数联系起来。推广传统哈勃定律的表达式在运动学上再现了实验观察到的现象,这种现象通常被视为暗能量的表现。在小时限内的共形时间变形导致二次时间非线性。应用于描述位置型实验,这预示了普遍的均匀变化的蓝移频率漂移的存在。所得公式再现了Pioneer Anomaly的实验数据。
2008-06-02 gr-qc
Dark energy and large-scales solitonic back-reaction behavior in power-law inflation
我们研究了大尺度(宇宙学)模式的反作用在通货膨胀期间的行为。我们发现,一组模式,它描述了非常大规模的波动的能量密度在通货膨胀期间,由于反作用的影响,在他们之间的相位演变,但有一个撕裂的这些模式相对于其他模式,描述天体物理尺度。这种效应可能是宇宙大尺度均匀性和各向同性的起源,也可能是暗能量存在的表现,暗能量是宇宙加速膨胀的原因。
2019-01-25 gr-qc
Observational constraints on cosmological models with Chaplygin gas and quadratic equation of state
用不同的宇宙学模型描述了宇宙加速膨胀的观测表现,特别是Ia型超新星、重子声学振荡、哈勃参数$H(z)$和宇宙微波背景约束的最新观测数据。比较了$Λ$ CDM、广义和修正的Chaubergin气体模型以及二次型状态方程模型。对于这些模型,我们估计最佳的模型参数和允许的误差与不同的方法来计算的声音地平线尺度$r_s(z_d)$。在所考虑的模型中,$χ^2$的最佳值是二次状态方程模型,但它有2个额外的参数相比,$Λ$ CDM,因此是不赞成赤池信息准则。
2016-07-31 gr-qc
Cosmological dynamics of $f(R)$ gravity scalar degree of freedom in Einstein frame
$f(R)$引力模型是一类重要的修正引力模型,其中晚期宇宙加速膨胀被认为是引力大尺度修正的表现。$f(R)$重力模型可以通过重新定义模型变量用标量自由度表示。将作用量从约当标架保角变换到爱因斯坦标架,使得标量自由度更加明确,便于研究。本文在Einstein框架下数值研究了幂律($ξR^n$)和Starobinsky(消失宇宙学常数)$f(R)$引力模型的标量自由度特征及其宇宙学意义。这两个模型都表现出标量自由度的有趣行为,并且可以在爱因斯坦坐标系中产生具有负标量场状态方程的宇宙加速膨胀。然而,幂律模型的标量场势是场的良好行为函数,而在Starobinsky模型的情况下,场的值越高,势就变得平坦。此外,幂律模型的标量场的状态方程总是负的,小于-1/3,这对应于产生宇宙加速膨胀的暗能量的行为。这并不总是Starobinsky模型的情况。在后期,Starobinsky模型表现为宇宙学常数$Λ$,在任何时候都表现为$n\rightarrow 2$值的幂律模型。
2013-08-24 gr-qc
Chameleon stars supported by a cosmological scalar field
从宇宙加速膨胀是由一个变色龙标量场驱动的假设出发,从宇宙学的考虑出发,导出了描述宇宙物质含量与标量场直接耦合的函数。在从宇宙学进展到天体物理学尺度的过程中,这个函数被用来估计这种非最小耦合可能对通常(多变)恒星的性质产生的影响,这些恒星的物质可以直接与宇宙学变色龙相互作用。它表明,为了获得的大小和质量的紧凑的配置所支持的变色龙标量场的那些普通的恒星相比,它是必要的,假设的压力的物质内容的宇宙是实质上不同于零。在实验室实验中的非最小耦合的影响的可能表现形式的问题也进行了讨论。
2012-09-20 astro-ph.SR gr-qc
Constraining $f(Q,T)$ gravity from energy conditions
我们生活在实验宇宙学的黄金时代。具有高精度的新实验被用来约束几种引力理论的建议,因为它以前从未做过。然而,从理论的角度来看,约束新引力理论的重要角色是能量条件。在整个工作中,我们仔细约束的自由参数的两个不同的家庭的$f(Q,T)$重力使用不同的能量条件。这种引力理论结合了通过非度规标量函数$Q$的引力效应,以及经典理论中宇宙量子时代的表现(由于能量动量张量$T$的踪迹的存在)。我们的研究揭示了$f(Q,T)$引力的可行性,以描述我们的宇宙所经历的加速膨胀。此外,我们的一个模型自然地提供了一个幻影制度的暗能量,并满足主导的能量条件。本文的结果加强了$f(Q,T)$作为一个有前途的完整引力理论的可行性,为描述宇宙暗区开辟了一条新的道路。
2021-02-11 gr-qc hep-th
The Hubble IR cutoff in holographic ellipsoidal cosmologies
众所周知,对于空间平坦的FRW宇宙学,全息暗能量不利于哈勃参数作为红外截止的候选者。为了克服这个问题,我们探索了在全息椭球宇宙学模型中使用这种截断,并导出了由这种全息能量密度引起的一般椭球度规。尽管这种截断存在于均匀和各向同性宇宙中的缺点,但基于这一通用度量,我们开发了一个合适的椭球全息宇宙学模型,充满了暗物质和暗能量分量。在后期阶段,宇宙演化是由全息各向异性暗能量与正压状态方程。宇宙学以加速的方式向各个方向扩展。由于这里给出的椭球宇宙学不是渐近FRW,在大宇宙尺度上宇宙的均匀性和各向同性的偏离在所有宇宙演化过程中保持不变。这一特征使得研究的全息椭球宇宙学可以由状态方程$ω=p/ρ$来控制,其范围属于精华甚至幻影物质。
2018-01-05 gr-qc
Multi-horizon spherically symmetric spacetimes with several scales of vacuum energy
我们提出了一个具有真空暗流体的球对称多视界时空族,它与时间相关的空间非均匀的宇宙学项相关联。真空暗流体通过其应力-能量张量的对称性以与模型无关的方式定义,即,它在洛伦兹作用下的不变性在一个特殊的空间方向上增强($p_r=-ρ$表示球对称),这使得暗流体基本上是各向异性的,并允许其密度演变。相关的宇宙学模型属于Lemaitre类模型与各向异性流体和描述了一个宇宙与几个尺度的真空能量相关的相变在其演化过程中。解的典型行为和时空视界的数目由真空标度的数目决定。我们详细地研究了一个具有三个真空标度的模型:GUT,QCD和负责目前的加速膨胀。模型参数由观测数据、分析性和因果关系条件确定。我们发现我们的宇宙有三个视界。在第一次膨胀期间,宇宙进入T区域,这使得膨胀不可逆转。在QCD尺度下的第二次相变之后,宇宙进入R区域,在很长一段时间内,它的几何形状几乎保持伪欧几里德。在穿过与当前真空密度相关的第三视界后,宇宙应该进入下一个T区,并不可避免地膨胀。
2012-04-02 astro-ph.CO gr-qc
A minimal self tuning model to solve the cosmological constant problem
宇宙的膨胀被观察到正在加速,最简单的解决方案是一个经典的宇宙学常数。然而,这需要量子真空的贡献,预计比观测大许多数量级,并且遭受辐射不稳定性,需要反复微调。在本文中,我们提出了一个最小的,自调谐的标量场模型,可以动态地取消一个大的量子真空能量,避免温伯格的No Go定理,并产生加速de Sitter扩展在较低的能量尺度作为解决问题。我们的极小模型,其中包含一个非正则动能和一个线性的潜力,属于动力学重力编织类的Horndeski理论,这是没有观测排除,并位于已知的Fab四或回火模型。我们发现在慢滚和快滚的限制解析解,并数值求解运动方程来说明我们的模型。我们表明,该模型允许一个物质占主导地位的时代,并在真空能量密度的相变下的吸引子解决方案是稳定的。我们还考虑了所需的能量尺度匹配的意见。我们的模型表明,存在一个更广泛的类成功的自调整模型比以前假设的。
2022-11-03 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Vacuum solutions in the Einstein-Aether Theory
爱因斯坦-以太(EA)理论属于一类修正的引力理论,其特征在于引入了一个类时单位矢量场,称为以太。在这种情况下,一个优选的框架作为洛伦兹不变性被破坏的自然结果而出现。在目前的工作中,我们已经获得并分析了一些精确的解决方案,该理论允许的两个特殊情况下的完美流体,都与Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker(FLRW)对称性:(i)流体与恒定的能量密度($p=-ρ_0$),和(ii)流体与零能量密度($ρ_0=0$),相应的真空解决方案与宇宙学常数($Λ$),分别。我们的解表明,EA和GR理论不能仅通过耦合常数来区分对方。这种差异是清楚地表明,因为存在的奇异性,有没有在GR理论。这个特性出现在$p=-ρ_0$和$ρ_0=0$的解中,后者只依赖于以太场。此外,我们还考虑了Raychaudhuri方程中EA理论的项,讨论了这种情形下强能量条件的意义,发现这依赖于以太场。解决方案允许一个扩展或收缩系统。得到了一个反弹解、一个奇异解、一个常数解和一个加速膨胀解,从坍缩系统或宇宙学模型的动力学角度展示了EA理论的丰富性.考虑有效流体的能量条件的分析表明,在能量密度不变的情况下,乙醚项对系统的加速膨胀有显著的贡献。另一方面,对于真空情况($ρ_0=0$),对于醚流体,能量条件全部满足。
2019-11-15 gr-qc
Cosmological Casimir effect with maximum planckian momentum and accelerating universe
我们在这里发展了一种机制,不使用宇宙学常数,复制一个加速的宇宙。这是通过考虑卡西米尔真空能量密度来完成的,假设基础理论允许最大动量,这是在一个大的膨胀FRW宇宙中爱因斯坦方程的主要贡献项。正如许多量子引力研究所述,我们假设最大动量与普朗克长度作为基本长度的存在有关。这种见解,连同普朗克尺度修正的能量/动量色散关系的FRW背景的假设,在这里被用来计算卡西米尔真空能量。我们表明,在这些假设下,宇宙的加速膨胀。作为最后一步,我们分析所得到的模型与实验数据的兼容性,写下卡西米尔能量和压力的状态方程,并观察到这个状态方程属于一类模型,自然适合宇宙学观测。我们强调,我们的结果依赖于,一旦一个基本长度被引入Casimir效应,只是一般的论点,因此它是独立的显式形式的能量动量色散关系。
2007-05-05 astro-ph gr-qc hep-th
Scale Invariance at low accelerations (aka MOND) and the dynamical anomalies in the Universe
银河系和整个宇宙都表现出巨大的动力学异常:它们中观测到的物质非常缺乏足够的引力来解释它们的动力学。对这一难题的主流反应是援引大量的“暗物质”-据称它提供了所需的额外引力-以及“暗能量”,以解释宇宙学中的进一步异常现象,如观察到的加速膨胀。MOND范式提供了一个不同的解决方案:在低加速度的限制下(低于某个加速度$a_0$)对标准动力学(重力和/或惯性)进行分解。在这个极限下,动力学变成时空尺度不变,并由引力常量$\mathcal{A}_0\equiv Ga_0$控制,它取代了牛顿的$G$。有了新的动力学,星系中异常的各种详细表现被预测,而不需要暗物质。宇宙学的异常现象可以,但不一定与小的加速度有关。例如,如果相关的引力常量是$\approx 2πG$,那么在解释宇宙膨胀历史时就不需要暗物质了。这种$G$的“重整化”可能是MOND理论的一个无量纲参数。常数$a_0$原来带有宇宙学的内涵,在那个$2πa_0\approx cH_0\approx c^2(Λ/3)^{1/2}$中,$H_0$是宇宙目前的膨胀率,而$Λ$是测量的“宇宙学常数”。有一些MOND理论认为这种“巧合”是自然的。我借鉴了从量子理论到MOND聚光灯方面的启发性历史和概念类比。我还解释了MOND如何可能与量子真空对局部动力学的影响有很强的联系。
2016-06-08 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Space-time-matter gravity as the origin of rotation in 4-D stationary and axisymmetric vacuum solutions
研究提出时空物质(STM)理论,将4D稳态轴对称真空解中的旋转解释为5D流形额外维度的诱导效应,为暗物质相关的观测修正提供新解释。
2024-02-16 gr-qc