Differentiating Between Modified Gravity Theories in the Solar System
在以前工作的基础上,我们重新研究了在太阳系引力势鞍点附近测试改进牛顿动力学的可能性,通过即将到来的LISA探路者任务的扩展。我们扩展了目前的分析,以包括这些理论的准线性公式,这些理论是由完全相对论性修改的引力理论产生的。使用类似的定量和定性工具,我们证明,在一般情况下,仪器响应和典型的信噪比,这样的测试将是不同的。最后,我们调查的限制,从一个负面的结果和参数化的自由函数。
2014-03-21 astro-ph.CO gr-qc
A quantitative analysis of singular inflation with scalar-tensor and modified gravity
我们提供了一个详细的定量描述奇异通货膨胀。描述了它与暗能量时代的有限时间未来奇点的密切类比。调用和分类的奇异性,这种通货膨胀的有限时间宇宙学奇点,我们调查他们的发生,特别强调IV型奇点。这项研究是在一般的非正则标量张量理论的背景下进行的。此外,有限时间奇异性对慢滚参数的影响也进行了研究。特别地,我们研究了三种情况,其中奇点发生在暴胀时期,在年底,我们还研究了奇点发生的情况下,远远晚于通货膨胀结束。使用获得的慢滚参数,对于每种情况下,我们明确计算的光谱指数的原始曲率扰动$n_s$,相关的运行的光谱指数$a_s$和标量张量比$r$和比较所得到的值的普朗克和BICEP 2数据。正如我们所证明的,在某些对应于IV型奇点的情况下,当奇点发生在最后或暴胀之后,可能有可能与观测数据一致。然而,所有观察指标的绝对一致性是没有实现的。相反,如果奇点发生在暴胀时期,这对理论来说是灾难性的,因为观测指标变得发散。我们还展示了如何IV型奇点可能始终容纳在宇宙的后期演化。
2015-04-16 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Relativistic MOND as an alternative to the dark matter paradigm
Milgrom的修正牛顿动力学(MOND)提供了一种有效的方法来总结星系的现象,它不依赖于暗物质的概念,它有很大的预测能力。在这里,我简要地回顾MOND以及它作为一个非相对论性修正引力理论AQUAL的实现。如果要避免暗物质,引力透镜和宇宙学需要一个不同于广义相对论的相对论引力理论。近年来,这样一个理论,T $e$ V $e$ S,已经从AQUAL与桑德斯的类时向量场的结合中出现。我讨论它的结构和它的一些成功和缺点。
2009-01-12 astro-ph.CO
Lunar system constraints on the modified theories of gravity
质量缺失问题的MOND范式需要引入一个通过观察和实验来识别的泛函。我们认为AQUAL理论是MOND的一种实现。我们表明,地球GM测量的月球激光测距和各种人造地球卫星,包括LAGEOS卫星的精确跟踪的精确值,限制这个功能,使一些选择/建议的功能被驳回。
2013-05-17 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Systematic simulations of modified gravity: chameleon models
在这项工作中,我们系统地研究了线性和非线性结构的形成变色龙理论的修改重力,使用一个通用的参数化描述了一个大类的模型,仅使用4个参数。为此,我们修改了N体模拟代码ECOSMOG,对不同的模型和参数值(包括默认的LCDM)进行了总共65次模拟。这些模拟使我们能够探索参数空间的重要部分。我们研究了修正引力对物质功率谱和质量函数的影响,发现了一个丰富而有趣的现象,即使在k~0.05h/Mpc的尺度上,线性分析也不能再现与LCDM范式的差异,因为后者错误地假设引力的修正仅取决于背景物质密度。我们的研究结果表明,变色龙屏蔽机制是显着更有效的比其他机制,如的duplex和duplex,特别是在高密度区域和早期,并可以作为一个指导,以确定部分的变色龙参数空间是宇宙学上有趣的,因此值得进一步研究在未来。
2013-04-16 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Superbounce and Loop Quantum Ekpyrotic Cosmologies from Modified Gravity: $F(R)$, $F(G)$ and $F(T)$ Theories
我们调查的实现两个弹跳范式,即超反弹和圈量子宇宙学ekpyrosis,在各种修改的引力的框架。特别是,我们专注于$F(R)$,$F(G)$和$F(T)$重力,我们重建其特定的子类,导致这样的宇宙演化。这些子类由幂律、多项式或超几何ansatzes构成,它们可以由幂律近似。实现上述两种反弹宇宙学的不同有效引力的定性相似性表明了这种反弹背后的某种普遍性。最后,进行线性扰动分析,我们证明了所获得的解决方案是条件稳定或完全稳定的。
2015-08-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Black holes, cosmological solutions, future singularities, and their thermodynamical properties in modified gravity theories
沿着这篇评论,我们集中在修改的引力理论的几个属性的研究,特别是在黑洞解和比较与这些解决方案在广义相对论,和Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker度量。四阶引力理论的物理性质也是本研究的一个主题,特别关注范式f(R)模型的局部和全局稳定性。此外,我们还修正了一些试图推广Cardy-Verlinde公式的尝试,包括修正的引力,其中得到了熵界之间的关系。此外,对宇宙学奇点进行了深入的研究,这似乎是一种修正的引力理论的真正可能性,并研究了熵界的有效性。
2012-09-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Testing quantum gravity effects with latest CMB observations
受量子引力物理的启发,非对易相空间方法导出了一个修正的引力波色散关系。这个特征,如果应用到非常早期的宇宙中,会产生一个修正的原始张量扰动的功率谱,在大尺度上具有功率抑制。我们用BICEP 2和Planck实验来对抗这一现象,并证明了具有修正色散关系的暴胀比标准暴胀范式更能同时拟合观测结果。特别是,数值结果表明,在最新的宇宙微波背景辐射(CMB)观测下,与极小模型相比,原始张量模的量子引力修正功率谱的统计显著性大于$3σ$.我们的研究表明,BICEP 2和普朗克数据之间的潜在张力可以解决量子引力效应。
2014-06-19 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Inconsistency of modified gravity in cosmology
本文以 $f(R)$ 引力为例,揭示修正引力理论在宇宙学应用中无法区分引力与非引力能量,导致宇宙学版本与其宏观平均产生量级为一的不一致,并指出该问题广泛存在于含额外自由度的理论中。
2024-04-08 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gluon condensate, modified gravity, and the accelerating Universe
最近有人建议在空间平坦的Friedmann-Robertson-Walker宇宙中研究引力胶子凝聚q的动力学。宇宙的膨胀(或者更一般地说,非零的里奇曲率标量R的存在)扰动了胶子凝聚,并可能在有效引力作用量中引入非解析项\tilde{h}(R,q)。本文的目的是探讨一个特殊的非分析项\tilde{h} \propto η |R| ^{1/2} |q| ^{3/4}的宇宙学意义。在平衡值q_{0}附近对引力胶子凝聚真空能量密度ρ_{V}(q)进行二次近似,并在修正引力项\tilde{h}中取一个小的耦合常数η,得到了一个在定性和定量上都类似于现在宇宙的“加速宇宙”.这个模型宇宙的未知分量X(这里,主要是由于修正的引力效应)有一个有效的状态方程参数\bar{w}_{X},发现它从上面的值向-1演化。
2010-02-10 astro-ph.CO gr-qc
Tensor-vector-scalar-modified gravity: from small scale to cosmology
标准宇宙学模型令人印象深刻的成功向许多人表明,它的成分是解释星系及其系统所需的全部。我总结了这个程序的一些已知问题。它们可能标志着标准引力理论在星系尺度上的失败。替代引力理论的必要线索可能在于MOND范式,它已被证明是对星系现象学的有效总结。一个简单的非线性修正引力理论在非相对论水平上对MOND是公平的,但不能始终如一地提升到相对论地位。这些障碍首先被TeVeS(一种协变的修正引力理论)的公式化所克服。我回顾了它的结构,它的MOND和牛顿的限制,以及它在面对星系现象学的表现。总结了TeVeS宇宙学的特点,并描述了与强、弱引力透镜数据的对抗
2012-01-13 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Cosmologically Viable Solutions in Geometric Modified Gravity
Centro de Astrofı́sica da Universidade do Porto(波尔图大学天体物理中心)
本文研究基于挠率或非度量性的远平行引力扩展模型,发现部分模型虽能复现宇宙晚期加速,但常因爱丁顿参数偏差违反太阳系约束,强调需在宇宙学与局域尺度统一检验修正引力理论。
2025-11-08 astro-ph.CO gr-qc
Can background cosmology hold the key for modified gravity tests?
修正的引力理论是一种流行的替代暗能量作为一种可能的解释所观察到的宇宙加速膨胀,其宇宙学测试是目前一个活跃的研究领域。近年来的研究越来越多地集中在测试这些理论的非线性制度,这是计算要求。在这里,我们表明,在某些情况下,一整类的理论可以排除使用背景宇宙学单独。这是可能的,因为某些类别的模型(i)基本上不能产生特定的背景膨胀历史,并且(ii)所述历史与局部重力测试不兼容。作为一个例子,我们证明了一个流行的一类模型,$f(R)$重力,将是不可行的,如果观察表明,即使是轻微的偏离背景扩张的历史,从$Λ$ CDM范式。
2016-09-02 astro-ph.CO
Modified Gravity Theories in Light of the Anomalous Velocity Dispersion of NGC1052-DF2
最近对超矮星系NGC 1052-DF 2的观测引发了暗物质假说与修正引力理论之间的讨论。根据银河系中10个球状星团的运动学数据,报告的低速色散(< 10.5 km/s,90%置信水平)指向一个非常低的动力学质量($\sim$ $3.4 \times 10^{8} M_{\odot}$),它与银河系中的发光质量($\sim$ $2.0 \times 10^{8} M_{\odot}$)处于同一量级。这被解释为星系“没有暗物质”的第一个证据。有人认为,暗物质不一定与银河系尺度上的重子质量耦合,这对修正的引力理论提出了挑战。我们在四种流行的引力理论[修正的牛顿动力学(MOND),Weyl共形引力,修正的引力(MOG)/标量张量矢量引力(STVG)和Verlinde的涌现引力]的背景下探索NGC 1052-DF 2的动力学,并给出了详细的速度分散的径向变化的分析。我们证明了NGC 1052-DF 2的色散数据与修正的引力范式完全一致(以及与没有暗物质的广义相对论完全一致)。我们对超矮星系NGC 1052-DF 4也得到了类似的结论,它被认为是“没有暗物质”的星系的第二候选者。
2019-12-07 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Testing modified gravity with globular clusters: the case of NGC 2419
球状星团的动力学已经在广义相对论的背景下被非常详细地研究过,同时也用了与标准范式(如MOND)严重背离的引力修正。然而,目前还没有研究旨在测试重力的不太极端的修改(例如作为暗能量的替代品构建的模型)对球状星团行为的影响。这封信介绍了在狄克逊修正的重力模型下对星系团NGC 2419的速度色散剖面的拟合。数据显示,朝向星系团中心的速度离散度增加,这在广义相对论中可能难以解释。通过找到与Escherichon模型相关的最佳拟合解,我们证明了这种张力在修正引力中不存在。然而,最佳拟合参数给出的模型与太阳系的动力学不一致。探索不同的屏蔽机制应该给我们机会去理解,当涉及到球状星团时,是否有可能保持玻色子模型的吸引人的性质,同时正确地恢复太阳系动力学。
2018-02-06 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Lopsidedness of cluster galaxies in modified gravity
我们指出了一个有趣的理论预测椭圆星系内的星系团在修改后的牛顿动力学(MOND)的框架,可以用来测试这种范式。除了中央最亮的星系团星系外,其他离中心足够近的星系受到星系团其他星系的强烈引力影响。这种影响只表现为标准牛顿引力中的潮汐,这意味着星系质心的系统加速度没有影响。然而,在MOND的背景下,强等效原理被打破的结果是系统加速度改变了星系自身的自引力。我们在这里表明,在这个框架中,最初的轴对称椭圆星系成为不平衡沿外场的方向,和星系的质心,由外密度轮廓线定义,是由几百秒差距相对于dennial点。
2010-05-25 astro-ph.CO
Illuminating the Dark Sector: Understanding Modified Gravity Signatures with Cross-Correlations of Gravitational Waves and Large-Scale Structure
Sapienza University(萨皮恩扎罗马大学);INAF - Osservatorio Astronomico di Roma(意大利国家天体物理研究所罗马天文台);INFN - Sezione di Roma(意大利国家核物理研究所罗马分部);Tor Vergata University(托尔维加塔大学);Institute for Astronomy, School of Physics and Astronomy, University of Edinburgh(爱丁堡大学物理与天文学学院天体物理研究所);Leiden Observatory, Leiden University(莱顿大学莱顿天文台);ESTEC - European Space Agency(欧洲空间局欧洲空间研究与技术中心);Institute of Cosmology and Gravitation, University of Portsmouth(朴茨茅斯宇宙学与引力研究所)
本文研究了大尺度结构观测与引力波事件在测试修正引力理论中的协同作用,通过预测欧几里得等Stage-IV大尺度结构调查与爱因斯坦望远镜未来探测的交叉相关信号,揭示可能偏离ΛCDM范式的新物理特征。
2026-06-19 astro-ph.CO gr-qc
What do gas-rich galaxies actually tell us about modified Newtonian dynamics?
最近有人声称,重子塔利-费舍尔关系(BTFR),观测到的重子质量和星系外旋转速度之间的幂律关系的测量,支持修正牛顿动力学的预测的斜率和散射的关系,同时挑战冷暗物质(CDM)范式。我们研究了这些说法,发现:1)用于确定BTFR的数据中的分散性与数据上的观测不确定性相冲突; 2)这些数据并没有对最佳拟合BTFR参数做出很强的区分; 3)文献包含各种各样的BTFR测量,其中许多与最近的结果不一致; 4)声称的CDM对BTFR的“预测”是对所涉及的复杂星系尺度物理学的过度简化。我们的结论是,BTFR目前是不值得信赖的CDM的测试。
2012-04-24 astro-ph.CO
Sound speed as a source of the gravitational field in modified gravity
在修正引力中,研究表明完美流体的声速可直接影响引力场动力学,能量-动量张量迹的一阶变分不能仅由密度、压力和四速度确定,这对宇宙学研究具有重要意义。
2024-04-18 astro-ph.CO gr-qc
Spectrum of Primordial Gravitational Waves in Modified Gravities: A Short Overview
在这项工作中,我们将详尽地研究修正引力对原初引力波背景能谱的影响。S.温伯格也产生了重要的工作有关的原始引力波与最重要的一个是中微子的影响原始引力波。通过这类综述,我们的主要目的是收集所有必要的信息,以具体和定量的方式,在一篇论文中研究修改的引力对原始引力波的影响。在回顾了提取广义相对论能谱的所有必要技术,以及如何以WKB方式获得修正的引力阻尼或放大因子之后,我们集中讨论了感兴趣的修正引力的具体形式。修正引力对能谱影响的计算中最重要的参数是$a_M$,我们分别计算了$f(R,ϕ)$引力、陈-西蒙斯修正的$f(R,ϕ)$引力、爱因斯坦-高斯-博内修正的$f(R,ϕ)$引力和高阶导数扩展的爱因斯坦-高斯-博内修正的$f(R,ϕ)$引力。$a_M$的确切形式在文献中首次明确提出。对于爱因斯坦-高斯-博内特修正的$f(R,ϕ)$引力理论和高阶导数扩展的爱因斯坦-高斯-博内特修正的$f(R,ϕ)$引力理论,我们重点讨论了引力波传播速度等于光在真空中传播速度的情况。给出了用宇宙时间和红移表示的$a_M$的表达式,可直接用于修正引力对原初引力波能谱影响的数值计算.
2022-04-02 astro-ph.CO gr-qc
The prediction of rotation curves in gas-dominated dwarf galaxies with modified dynamics
我认为观察到的旋转曲线的12个气体为主的低表面亮度星系-物体中的气体质量范围之间的2.2和27倍的质量的恒星盘(平均值=9.4)。这意味着,在通常的旋转曲线分解成由各种质量分量产生的曲线时,发光恒星盘的质光比作为一个额外的可调参数实际上消失了。可以看出,所观察到的旋转曲线往往详细地反映了所观察到的气体表面密度分布的结构。这一事实在暗物质范式的背景下是难以理解的,其中暗晕在低表面密度系统中完全支配引力势;然而,在修正的牛顿动力学(MOND)的背景下,重子物质是唯一的组成部分,这是预期的结果。使用MOND,计算的旋转曲线是有效的无参数预测。
2018-11-13 astro-ph.CO astro-ph.GA
Quantitative Predictions for $f(R)$ Gravity Primordial Gravitational Waves
在这项工作中,我们将开发一个定量的方法来提取预测的原始引力波能谱的$f(R)$重力。我们将考虑两个产生不同现象学的不同模型,一个是纯$f(R)$引力模型,另一个是在辐射和非相对论理想物质流体存在下的陈-西蒙斯修正的无势$k$ -本质$f(R)$引力模型。这两个$f(R)$引力模型是经过精心挑选的,目的是让它们能够以统一的方式描述暴胀和暗能量时代,在这两种情况下都是可行的,并且与最新的普朗克数据兼容。这两个模型也都模仿了$Λ$ -冷暗物质模型,特别是纯$f(R)$模型,只是在后期,但陈-西蒙斯$k$ -本质模型在整个演化过程中的模型辐射统治时代。此外,它们保证了从暴胀时代到辐射、物质支配以及随后到暗能量时代的平稳过渡。使用WKB的方法介绍了相关文献中的西泽,我们推导出公式取决于红移产生的修改后的重力效应,量化的乘法因子,一个“阻尼”在前面的广义相对论波形。为了计算修正重力的影响,这是“阻尼”因素,我们数值求解弗里德曼方程,使用适当的初始条件,并通过引入特定的statefinder量。正如我们所展示的,纯$f(R)$重力引力波能谱略有增强,但仍远低于未来引力波实验的灵敏度曲线。相比之下,Chern-Simons $k$ -essence $f(R)$重力模型引力波能谱得到显著增强,并预测了两个信号,这可以通过未来的引力波实验来验证。
2022-01-09 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Big Bang Nucleosynthesis constraints on higher-order modified gravities
我们使用大爆炸核合成(BBN)数据,以便对高阶修正引力施加约束,特别是:(i)分别通过使用二次曲率Gauss-Bonnet $G$项和二次曲率组合而产生的$f(G)$ Gauss-Bonnet引力和$f(P)$立方引力,(ii)耦合到介子场的弦激发的二次Gauss-Bonnet引力,(iii)具有弦启发的四次曲率修正的模型,以及(iv)运行真空模型。我们进行了详细的调查的BBN时代,我们计算的偏差相比,$Λ$ CDM范例的冻结温度$T_f$。然后,我们使用$ \left|\frac{δ{T}_f}{{T}_f}\right|$上的观测界,以提取各种模型的相关参数的约束。我们发现,所有的模型都可以满足BBN约束,因此它们构成可行的宇宙学场景,因为它们可以另外占暗能量部门和后期的时间加速,在定量的方式,而不会破坏在BBN时代的轻元素的形成。然而,所获得的相关模型参数的约束是相当强的。
2022-03-24 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Voids in Modified Gravity Reloaded: Eulerian Void Assignment
我们重新审视了在变色龙型修正引力理论中计算空隙丰度的偏移集方法,这是Clampitt,Cai和Li(2013)以前研究过的。我们专注于正确解释云中空洞效应,即,位于过密区域中的那些空隙的生长可能受到其周围环境的演变的限制。这种效应可能会改变空隙的分布函数,从而影响修正重力和GR之间的差异的预测。我们表明,通常用于计算第五力的薄壳近似定性良好,但定量不准确。因此,有必要数值求解过密和欠密区域的第五种力。然后,我们将Paranjape,Lam和Sheth(2012)的欧拉空隙分配方法推广到我们修改后的引力模型。我们实现了这种方法在我们的蒙特卡罗模拟,并比较其结果与原来的拉格朗日方法。我们发现,由于环境的限制,在修正重力和GR下,小空洞的丰度都显着减少。然而,对于两种模型,感兴趣的空隙半径范围内的空隙丰度变化是相似的。因此,模型之间的差异仍然类似于拉格朗日方法的结果,特别是如果使用随机游动的相关步骤。正如Clampitt,Cai和Li(2013)一样,我们发现空隙丰度比晕丰度对修正重力更敏感。然后,我们的方法可以是一个更快的替代N体模拟研究的定性行为的广泛的一类理论。我们还讨论了与其应用相关的限制和其他实际问题。
2014-08-22 astro-ph.CO
Outer Galactic Disks and a Quantitative Test of Gravity at Low Accelerations
我们使用最近的恒星形成,外盘结的速度色散的测量Herbert-Fort等人。在近面对面的星系NGC 628,结合其他数据从文献中,执行一个简单的测试重力在低加速度。具体而言,大半径处的旋转曲线设置非标准加速度的程度,然后预测该半径处的结的scaleheight提供对场景的测试。对于我们的演示,我们假设年轻(年龄<1000万年)的H α结像它们最近形成的气体一样分布,并发现与当前数据的修改重力情景存在边际差异(> 97%置信度)。更有趣的是,我们证明,有没有内在的限制,阻止这样的测试达到可能的歧视在> 4西格玛水平与合理的投资观测资源。
2010-07-19 astro-ph.CO physics.class-ph