Effect of primary scalar hair on black hole's strong lensing in Beyond Horndeski Gravity
该研究在超越Horndeski引力框架下，分析带原初标量毛黑洞的强引力透镜性质，结合事件视界望远镜观测数据对标量毛参数给出更精确约束，并发现满足约束的模型存在局域不稳定性。
2025-08-31 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Cosmology after Phantom Crossing by Horndeski Gravity
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
该研究探讨了Horndeski引力中宇宙膨胀横越幽灵态后的引力影响，分析了不同路径对暗能量方程状态行为的 implications。
2025-12-08 astro-ph.CO gr-qc
Testing Gravity Using Galaxy Clusters: New Constraints on Beyond Horndeski Theories
超越霍恩代斯基类的替代引力理论允许不需要宇宙学常数的自加速de-Sitter宇宙学。这使它们成为$Λ$ CDM的可行替代品，因此，用广义相对论测试它们的小尺度预测是至关重要的。这些理论一般预测牛顿力定律和光在扩展物体内部的引力透镜的偏差。因此，通过同时拟合星系团的X射线和透镜轮廓，可以得到新的约束条件。在这项工作中，我们将这种方法应用于堆叠配置文件的58高红移（$ 0.1<z<1.2$）集群使用X射线表面亮度配置文件从XMM集群调查和弱透镜配置文件CFHTLenS。通过执行多参数马尔可夫链蒙特卡罗分析，我们能够放置新的约束的参数，从牛顿定律$Υ_{1}=-0.11^{+0.93}_{-0.67}$和光弯曲$Υ_{2}=-0.22^{+1.22}_{-1.19}$的偏差。这两个约束都与广义相对论一致，其中$Υ_{1}=Υ_{2}=0$。我们在这里提出的第一个观测约束$Υ_{2}$，以及第一个河外测量这两个参数。
2016-11-07 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The phenomenology of beyond Horndeski gravity
我们研究超越Horndeski类标量张量引力理论的现象学，它在宇宙尺度上可以用一个额外的时间函数$α_{\rm H}$以及通常的四个Horndeski自由函数集来表征。我们表明，$α_{\rm H}$可以直接关系到阻尼的物质功率谱的大小尺度。我们还发现，宇宙微波背景（CMB）的温度功率谱在低多极增强和透镜势降低，作为$α_{\rm H}$的函数。我们发现$α_{\rm H}$的顺序${\cal O}(1)$使用测量的温度和偏振的CMB，以及来自它的透镜电位，结合大尺度结构数据的限制。我们发现，红移空间失真测量可以发挥重要作用，约束这些理论。最后，我们评论最近的限制，从观测的电磁对应的引力波信号，我们发现，这些限制减少了模型的自由参数的数量，但没有显着改变对其余参数的约束。
2019-08-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Higher-Order Spectra of Weak Lensing Convergence Maps in Parameterized Theories of Modified Gravity
我们计算了投影（二维）弱透镜收敛映射的高阶谱族的低$\ell$极限。在此限制下，使用{ \em树级}微扰计算将这些光谱计算到任意阶。我们使用平天近似和欧拉微扰的结果的基础上生成函数的方法。我们测试这些结果的低阶成员的这个家庭，即对国家的最先进的模拟全天空弱透镜收敛映射的斜和库尔特光谱，并发现我们的结果是非常好的协议。我们还展示了如何计算这些光谱中存在一个现实的天空掩模和高斯噪声。我们将这些结果推广到三维（3D），并计算{ \em等时}高阶谱。这些结果将是有价值的高阶统计分析从未来的全天弱透镜调查，如{ \em欧几里德}调查在低$\ell$模式。作为说明性的例子，我们计算这些统计的背景下，{ \em Horndeski}和{ \em超越Horndeski}理论的修改的重力。它们将特别有用的约束理论，如Gleyzes-Langlois-Piazza-Vernizzi（GLPV）理论和简并高阶标量张量（DHOST）理论，以及常用的Dvali-Gabadadze-Porrati（nDGP）模型的正常分支，聚类精华模型和大量中微子的场景。
2020-04-15 astro-ph.CO gr-qc
What can Cosmology tell us about Gravity? Constraining Horndeski with Sigma and Mu
唯象函数$Σ$和$μ$（也称为$G_{\rm light}/G$和$G_{\rm matter}/G$）通常用于分别将物质密度对比度与透镜势和牛顿势相关的泊松方程的可能修改参数化。今后对大尺度结构的测量将对它们有很好的约束。但是，测量这些函数的特定值对修正的引力理论有什么意义呢？我们问这个问题的背景下，一般Horndeski类的单场标量张量理论与二阶运动方程。我们发现几个一致性条件，使人们有可能排除广泛的理论类的基础上测量的$Σ$和$μ$是独立的参数形式。例如，对$Σ\ne 1$的测量将排除所有具有动能标准形式的模型，而发现$Σ-1$和$μ-1$具有相反的符号将强烈地不利于整个Horndeski模型类。我们分别考察了大尺度和小尺度的极限，尺度依赖的可能性，以及与引力波速度界限的一致性。我们根据$Σ$和$μ$之间的测量差异确定可以排除的Horndeski理论的子类。
2016-11-08 astro-ph.CO gr-qc
The role of the tachyonic instability in Horndeski gravity
快子不稳定性与下面的哈密顿量的无界性有关，并导致不稳定的低$k$区。在修正引力的宇宙学探索中，它很少被考虑，更多的关注是流行的无鬼和无梯度条件。后者本质上是高$k$语句。在这里，我们将所有三个条件组合成一套完整的要求，我们证明，以保证稳定的整个宇宙尺度范围。然后，我们探讨了不同的条件对标量张量引力的参数空间的影响，特别强调非快子。本文主要讨论Horndeski引力，并分别讨论了$f(R)$和广义Brans Dicke理论的两个子类。我们确定了几个有趣的功能，例如在参数空间的设计师$f(R)$的$w$ CDM的背景下，以前的研究结果发光。当看到的唯象函数$Σ$和$μ$，分别与弱透镜和集群潜力，我们发现，在广义布朗迪克的情况下，无快子条件清楚地削减模型与$μ\,,\,Σ>1$。这种效应在Horndeski案例中不太普遍，因为理论中有大量的自由函数。
2019-02-18 astro-ph.CO gr-qc
The effective field theory of inflation/dark energy and the Horndeski theory
宇宙学扰动的有效场论（EFT）是处理暴胀和暗能量的低能自由度的有用框架。本文从酉规范中最一般的作用量出发，对修正引力理论的EFT进行了综述，其中包括Arnowitt-Deser-Misner（ADM）形式中出现的时滞函数和三维几何标量。将扰动的作用量展开到二阶，并施加消除二阶以上空间导数的条件，得到了曲率扰动和单标量自由度引力波的拉格朗日量.由此产生的二阶拉格朗日用于计算在通货膨胀过程中产生的标量和张量功率谱。我们还表明，最一般的标量张量理论与二阶运动方程-Horndeski理论-属于我们的一般EFT框架的行动，并在Horndeski理论的背景运动方程可以方便地表示在三个EFT参数。最后，我们研究了基于Horndeski理论的暗能量模型的物质密度扰动方程和有效引力耦合，以使模型与大尺度结构和弱透镜效应的观测相对应。
2014-09-01 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Deflection angle with electromagnetic interaction and gravitational-electromagnetic dual lensing
本文研究了一般带电静态球对称时空中带电信号的轨道偏转和引力电磁双透镜效应。我们表明，以前开发的中性粒子的微扰方法可以扩展到电磁相互作用的情况下。偏转角仍然采用（准）级数形式，并且可以考虑源和观测者的有限距离效应。与纯引力情况相比，GEL中的像的视角、放大率和时间延迟都从一阶非平凡开始受到电磁修正。前导修正的符号和相对大小由$\sim \frac{Q}{M}\frac{q}{E}$确定，其中$M,~Q,~q,~E$分别是时空的质量和电荷，以及信号粒子的电荷和能量。结果表明，对于$qQ>0$（或$<0$），电磁相互作用会减小（或增大）偏转角，而对于GEL，则会减小（或增大）各像的碰撞参量、视角、放大倍数和总走时。对于小$β$和$qQ>0$，时间延迟增加，否则总是增加，而不管$qQ$的符号。将所得结果应用于Reissner-Nordstrom时空、荷电强子时空和荷电Horndeski时空中宇宙射线中荷电质子的偏转和GEL。
2021-08-11 gr-qc
Gravity at the horizon: on relativistic effects, CMB-LSS correlations and ultra-large scales in Horndeski's theory
我们解决的最大可观测尺度上的引力一致的修改的影响，专注于星系数计数和交叉相关的物质大尺度结构（LSS）分布和宇宙微波背景（CMB）之间的相对论效应。我们的分析适用于一个非常广泛的类一般标量张量理论编码的Horndeski拉格朗日和完全一致的线性尺度，保留完整的动态的标量场，而不是假设准静态演化。作为特定的例子，我们考虑自加速协变伽利略子，Brans-Dicke理论和参数化的基础上的有效场论的暗能量，使用\hiclass \，代码来解决这些模型的影响相对论修正LSS观测。我们发现，特别是涉及积分沿视线（透镜收敛，时间延迟和集成的萨克斯-沃尔夫效应- ISW）的影响可以大大修改，甚至导致$\mathcal{O}(1000\%)$偏离广义相对论的情况下，伽利略模型的ISW效应，标准探针，如增长函数只改变了$\mathcal{O}(10\%)$。当关联不同红移的星系数计数时，这些影响变得占主导地位，并可能导致总信号的$\sim 50\%$偏差，这可能是未来LSS调查所观察到的。由于它们的综合性质，这些深红移互相关对引力的变化很敏感，即使在暗能量统治之前的时代探测也是如此。我们使用LSS和CMB温度各向异性之间的互相关进一步隔离ISW效应，并使用当前数据进一步约束Horndeski模型（删节）。
2016-07-17 astro-ph.CO gr-qc
Phenomenology of Horndeski Gravity under Positivity Bounds
本文重新审视Horndeski引力的正定性约束，将其转化为暗能量有效场论的可行性条件并实现于EFTCAMB中，发现这些约束显著收紧了背景演化和线性扰动的理论预测，特别是增强了μ与Σ的相关性及对引力波光速的约束。
2024-03-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
New scaling solutions in cubic Horndeski theories
我们提出了一个可行的暗能量的情况下存在的立方Horndeski相互作用和一个标准的标量场动力学项与两个指数势。我们表明存在新的缩放解决方案，沿立方耦合$G_3$提供了一个重要的贡献，以同样的方式作为背景流体密度的规模的场密度。解最终进入由标量场主导的不动点驱动的宇宙加速时代，该不动点产生于第二指数势。我们澄清可行的参数空间中，所有的理论上一致的条件，包括那些没有鬼和拉普拉斯不稳定性满足标度和标量场占主导地位的临界点。与具有相同标量势的Quintessence相比，我们发现立方耦合产生了一些新的特征：（i）允许的模型参数空间更宽，因为更陡的势可以驱动宇宙加速：（ii）相对于Quintessence，现在的暗能量状态方程$w_ϕ$可以更接近$-1$;（iii）即使在标度时代，与立方耦合相关的密度在标准场密度上占主导地位，在低红移时，前者的贡献往往被抑制。我们还计算了与准静态近似下的物质扰动和弱透镜势在亚视界极限的增长相关的量，并表明立方耦合导致的扰动的修改后的演变，可以区分从Quintessence。
2018-09-19 astro-ph.CO gr-qc
Possibility of realizing weak gravity in redshift space distortion measurements
我们研究了实现比广义相对论更低的物质密度扰动增长率的可能性。利用Horndeski改进引力理论的有效场论方法，导出了哈勃半径深处扰动的有效引力耦合$G_{\rm eff}$和引力滑移参数$η$.在Horndeski理论中，我们导出了一个与张量扰动相关的弱引力的必要条件，但这不是一个充分条件，因为标量物质相互作用的存在总是增强$G_{\rm eff}$。在Horndeski域之外，有可能实现小于牛顿引力常量$G$的$G_{\rm eff}$，而标量和张量扰动满足无鬼和稳定性条件。我们提出了一个具有不同$c_{\rm t}$的具体暗能量场景，并数值研究了扰动的演化，以使模型与红移空间扭曲和弱透镜的观测结果相对抗。
2015-08-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Testing general scalar-tensor gravity and massive gravity with cluster lensing
我们探讨的可能性，测试修改后的重力表现出Vainshtein机制对集群透镜的观察。我们的工作在最一般的标量张量理论与二阶场方程（Horndeski的理论），并推导出静态和球对称的解决方案，其中的标量场屏蔽低于一定的半径。据发现，在最一般的情况下，问题的基本结构可以捕获的程序分类Vainshtein解决方案的不同的解决方案的五次方程，已经在大规模重力的背景下进行。对引力透镜的关键影响是，标量场的二阶导数在从屏蔽区到非屏蔽区的过渡处可以相当大，从而在会聚中留下一个凹陷。这使我们能够把观测约束的参数特征的一般标量张量修改的重力。我们演示了这是如何发生在大规模的重力作为一个例子，并讨论其观测签名集群透镜。
2013-06-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dark energy in Horndeski theories after GW170817: A review
中子星并合产生的引力波事件GW 170817与电磁波事件一起表明，对于红移$z<0.009$，引力波$c_t$的速度非常接近光速。这对在修正引力理论框架下构建的暗能量模型提出了严格的限制。我们回顾了标量-张量理论中的晚期宇宙加速模型，特别关注暗能量状态方程的演化和与宇宙增长历史相关的观测量。我们提供了一个规范准备制定的标量扰动充分Horndeski理论和估计与大尺度结构的演变，宇宙微波背景，和弱透镜采用所谓的准静态近似的模式深处的声音视界。根据$c_t$最近的观测界，我们还根据不同的结构形成模式将幸存的暗能量模型分为四类，并讨论了如何在观测上将它们彼此区分开来。特别是，标量场$ϕ$与形式为$G_4(ϕ) R$的Ricci标量$R$耦合的非极小耦合理论，包括$f(R)$引力，不仅可以从宇宙膨胀和增长历史中严格约束，而且可以从屏蔽引力耦合的变化中严格约束。积分萨克斯-沃尔夫信号与星系分布的互相关可以是一个关键的可观察到的放置边界的相对比率的立方伽利略密度总暗能量密度。引力波天文学的曙光将打开一个新的窗口，通过修正的张量微扰光度距离来进一步约束非最小耦合理论。
2019-05-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Observational signatures of the theories beyond Horndeski
在修正引力的有效场论方法中，我们导出了在平坦各向同性宇宙学背景下，正压理想流体存在时的线性扰动运动方程。在一个简单版本的Gleyzes-Langlois-Piazza-Vernizzi（GLPV）理论，这是Horndeski理论的最小扩展，我们表明，张量传播速度的平方$c_{\rm t}^2$从1的轻微偏差通常会导致大的修改的传播速度的平方$c_{\rm s}^2$的标量自由度$ϕ$。只要场$ϕ$的动能$ρ_X$比背景能量密度$ρ_m$小得多，这个问题就一直存在，这是过去渐近的大多数暗能量模型的情况。由于以常数比$ρ_X/ρ_m$为特征的标度解是避免这一问题的一种方法，我们在Jordan框架下的GLPV理论框架下研究了标度暗能量模型的微扰演化.如果标量扰动的振荡模式被微调，使得它最初被抑制，则两个引力势$Ψ$和$Φ$之间的各向异性参数$η=-Φ/Ψ$对于远离1的$c_{\rm t}^2$显著偏离1。对于其它一般的初始条件，当$c_{\rm t}^2$偏离1时，$Ψ$将出现频率与$c_{\rm s}^2$有关的大振荡.在这两种情况下，该模型可以留下明显的印记的观测CMB和弱透镜。
2015-05-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Dark energy scenario consistent with GW170817 in theories beyond Horndeski gravity
四阶Gleyzes-Langlois-Piazza-Vernizzi（GLPV）理论是标量张量理论的一般框架，它允许在各向同性宇宙学背景下实现张量传播速度$c_t$等于1。我们提出了一个暗能量模型，在该模型中，晚期宇宙加速发生在一个简单的k-本质拉格朗日类似的鬼凝聚与立方和四次Galileons在GLPV理论的框架。我们表明，各种各样的变化的暗能量状态方程$w_{\rm DE}$包括进入区域$w_{\rm DE}<-1$可以实现不违反条件的鬼和拉普拉斯不稳定性的情况下。由于存在一个二次k-本质拉格朗日量$X^2$，避免了对物质时代跟踪状态方程$w_{\rm DE}=-2$的逼近，这一方法不受观测数据的支持.研究了$c_t^2=1$模型中非相对论性物质扰动的演化，证明了分别与牛顿引力势和弱引力透镜势有关的两个量$μ$和$Σ$实际上是等价的，使得$μ\simeq Σ>1$ .对于其中的偏差$w_{\rm DE}$从$-1$是显着的情况下，在较晚的宇宙学时期，$μ$和$Σ$的值往往是较大的低红移。我们还发现我们的暗能量模型可以与Horndeski理论中由于大质量天体内部引力定律的修正而产生的偏差参数$α_{\rm H}$的界限相一致。
2018-05-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmic magnification in beyond-Horndeski gravity
本文在超越Horndeski引力框架下，利用角功率谱研究了包含相对论修正的宇宙放大效应，发现常数与动态现象学在低高红移处信号表现不同，表明参数时间变化对识别引力真实特征至关重要。
2025-11-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Gravitational wave lensing beyond general relativity: birefringence, echoes and shadows
引力波（GW），作为光，被介入的物质引力透镜，偏转其轨迹，延迟其到达，偶尔产生多个图像。在超越广义相对论（GR）的理论中，新的引力自由度为GW透镜增加了额外的复杂性和丰富性。我们开发了一种形式主义来计算GW的传播超过GR一般的时空，包括新领域的动力学相互作用。我们的框架依赖于识别短波展开中领先阶的动态传播本征态（度规和附加场的线性组合）。我们确定这些本征态和条件下，他们获得不同的传播速度周围的透镜。本征态之间的速度差异导致双折射现象，包括在没有电磁对应物的情况下可观察到的度量偏振（$h_+,h_\times$的正交叠加）之间的时间延迟。特别地，当累积延迟大于信号的持续时间时，产生GW回波，而较短的时间延迟产生波形的加扰。我们还描述了GW阴影的形成，因为非传播度量分量来源于透镜周围的附加场的背景。作为一个例子，我们将我们的方法应用到四次Horndeski理论与Vainshtein筛选，并表明双折射效应探测了与多信使事件GW170817的约束互补的参数空间区域。在未来，强透镜引力波和双星黑洞在密集环境（如活动星系核）附近的合并将实现这些新的引力测试的潜力。
2020-11-16 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Eikonal gravitational-wave lensing in Einstein-aether theory
本研究探讨爱因斯坦-以太理论中引力波在非均匀背景下的传播，发现透镜效应会修正引力波速度但无偏振差异，为打破理论参数简并性提供了新途径。
2025-08-04 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Effective gravitational couplings for cosmological perturbations in the most general scalar-tensor theories with second-order field equations
在Horndeski的最一般的标量张量理论中，标量密度扰动方程是在与引力最小耦合的非相对论性物质存在的情况下导出的。在亚视界尺度的准静态近似下，我们得到了与物质扰动增长率有关的有效引力耦合$G_{eff}$和与光线偏离有关的有效引力势$Φ_{eff}$.然后，我们将我们的公式应用到一些修改后的引力模型的暗能量-如那些基于f（R）理论，Brans-Dicke理论，动力学引力辫子，协变Galileons，和场导数耦合与爱因斯坦张量。我们的研究结果对今后大尺度结构、弱透镜效应和宇宙微波背景的高精度观测中检验引力的大距离修正是有用的。
2011-11-26 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Spinning Black Holes with Scalar Hair and Horizonless Compact Objects within and beyond General Relativity
过去的几年给我们带来了观测引力物理学的黄金时代。LIGO/Virgo/KAGRA合作对引力波的几次观测，以及EHT合作对M87中心超大质量黑洞周围阴影和光透镜的几次观测，将为科学界指明正确的方向，以找到克尔假说的答案。为了遵循这一方向，有必要系统地构建和分析具有附加场的广义相对论或修正的引力理论中的解的物理性质。在这篇论文中，我们将提供这样的结构和分析的紧凑对象内（复杂）Einstein-Klein-Gordon理论与各种标量势和一个特殊的标量张量理论-移位对称Horndesky理论。在简要介绍了一些贯穿本论文的关键问题之后，我们讨论了有和没有标量毛的Kerr黑洞的视界几何。我们继续构造和研究与前一章讨论的相同的毛状解，但具有更高的方位调和指数。在接下来的两章中，我们在量子色动力学轴子势的基础上引入了一个不同的标量势，得到并研究了无水平紧致天体和黑洞。然后，我们转到移位对称的Horndeski理论，在那里我们执行类似的构造和分析已经提到的。最后，我们导出了光环的径向稳定性与其周围的类时圆轨道之间的关系。我们接着研究了类时粒子落向所有致密物体时，引力能在辐射中的转换效率。最后，我们提出一些结论和意见。
2022-04-05 gr-qc
Weakening Gravity on Redshift-Survey Scales with Kinetic Matter Mixing
我们探讨一般的标量张量模型中存在的物质和标量场，我们称之为动力学物质混合之间的动力学混合。在引力从标量中分离的框架中，这是由于物质种类与引力扇区的非正式耦合，非正式系数取决于标量场的梯度。在物质最小耦合的框架中，它起源于所谓的超越Horndeski二次拉格朗日量。我们通过允许非正式耦合系数依赖于标量场的梯度来扩展相互作用暗能量的有效理论。在这种非常一般的方法中，我们推导出避免鬼和梯度不稳定性的条件，并且我们独立于用于描述动作的帧度量来定义动力学物质混合。我们研究了它的现象学后果的$Λ$ CDM背景演变，首先分析小尺度。然后，我们计算了所有尺度下的CMB各向异性和CMB透镜势的物质功率谱和角谱。我们采用COOP的公共版本，一个数值爱因斯坦-玻尔兹曼求解器，实现了非常一般的标量张量修改的重力。相当独特的是，动能物质混合在短尺度上削弱了引力，相对于$Λ$ CDM情况，预测了较低的$σ_8$。我们提出这是一个可能的解决方案的CMB最佳拟合模型和低红移观测之间的紧张关系。
2016-09-05 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A simple prediction of the nonlinear matter power spectrum in Brans-Dicke gravity from linear theory
本文证明在 Brans-Dicke 引力中，只要 BD 与 GR 宇宙具有相同的早期演化和今天的准线性功率参数，非线性物质功率谱增强因子即可由线性理论以 1%-2% 精度预测，并提供了基于 hi_class 和 EuclidEmulator2 的计算代码。
2024-08-06 astro-ph.CO gr-qc
