Testing the speed of light over cosmological distances: the combination of strongly lensed and unlensed supernova Ia
探测光速是广义相对论的一个重要测试，但使用遥远宇宙中的物体测量$c$几乎完全没有探索过。在这封信中，我们提出了一个想法，使用银河系规模的强引力透镜系统的多次测量Ia型超新星作为背景源，以估计光速。这提供了一种原始的方法来测量光速，使用位于不同红移的物体，这些物体在遥远的过去发出它们的光。此外，我们预测，强透镜Ia型超新星观测的LSST将产生强大的约束$Δc/c$在$10^{-3}$的水平。我们还讨论了未来的调查，如LSST是否可能成功地检测任何假设的变化，$c$预测的理论，其中基本常数具有动力学性质。
2018-10-02 astro-ph.CO
Spectroscopic confirmation and modelling of two lensed quadruple quasars in the Dark Energy Survey public footprint
四倍透镜类星体是极其罕见的天体，但却是极其强大的宇宙学工具。在整个天空中只有几十个已知的。在这里，我们介绍了Agnello & Spiniello（2018）在暗能量调查（DES）公共足迹中发现的两个新的四胞胎WG 0214 -2105和WG 2100 -4452的光谱确认。我们已经用南非大望远镜对这些系统进行了光谱跟踪，这是一个旨在确认赤道和南半球尽可能多的光学选择强引力透镜系统的计划的一部分。对于这两个系统，我们提出的源和偏转器，使我们能够估计源的红移和明确地确认其透镜性质的光谱。对于较亮的偏转器（WG 2100 -4452），我们从光谱中测量了恒星的速度色散。我们还获得测光两个镜头，直接从DES多波段图像，隔离的类星体图像的透镜星系。Pan-STARRS也观测到了其中一个四胞胎，WG 0214 -2105，这使我们能够估计每个类星体图像在两个不同时期的视亮度，从而找到通量变化的证据。这一结果可能表明，最微弱的组件的微透镜事件，虽然内在的变化不能被排除只有两个时代。最后，我们提出了简单的透镜模型的四胞胎，获得爱因斯坦半径，SIE速度色散，椭圆率，和位置角的透镜系统，以及时间延迟的预测假设一个和谐的宇宙模型。
2019-01-16 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.IM
A model-independent test of speed of light variability with cosmological observations
对基础物理学的一个强有力的检验是探索自然界中基本常数的可变性。虽然它们已经在地球实验室和我们的太阳系附近以极高的精度进行了测量，但在遥远的宇宙中进行这些测试至关重要，因为这些量的任何显着变化都会立即暗示新的物理学。我们使用最新的Ia型超新星和宇宙计时器观测在红移范围$0<z<2$的光速进行宇宙学测量。我们的方法依赖于这些数据的数值重建，以规避{ \it先验}假设的基础宇宙学。我们确认在这样的红移范围内的光速的恒定性，报告两个$\sim 5$ \%的精度测量$c = (3.20 \pm 0.16) \; \times 10^5 \; \mathrm{km \; s}^{-1}$在$z \simeq 1.58$，和$c = (2.67 \pm 0.14) \; \times 10^5 \; \mathrm{km \; s}^{-1}$在$z \simeq 1.36$，根据重建方法，在$1σ$的置信水平。
2022-05-26 astro-ph.CO
Impact of the reduced speed of light approximation on ionization front velocities in cosmological simulations of the epoch of reionization
耦合辐射流体动力学模拟的时代的再电离的目的是再现电离前沿的传播在过渡之前的HII区域的重叠。这些模拟中的许多使用基于矩的方法来跟踪辐射转移过程，使用显式求解器，因此受到严格的稳定性条件的光的速度，这意味着一个很大的计算成本。它可以通过假设光速降低来降低，这种近似现在被广泛用于产生大规模的再电离模拟。我们介绍了一种新的方法来估计和比较的基础上的再电离红移图的电离锋速度。我们将其应用到一组宇宙学模拟的再电离使用一组降低的光速，并测量在再电离过程中的电离前沿速度的演变。我们发现，电离前沿的进展，通过两个阶段的过程中，第一阶段在低速度的前端出现从高密度区域和第二个稍后的阶段之前的重叠，在此期间，前端速度增加接近光速。使用一组8 Mpc/h^3的小型模拟，我们发现0.3c的最小速度能够在此特定背景下模拟这两个阶段，而不会产生显著影响。低至0.05c的值可以模拟第一低速阶段，但限制了以后的加速度。较低的值始终修改前速度的分布。使用更大的64 Mpc/h^3体积，更好地解释了遥远的来源，我们发现光速的降低对再电离时间和在后期再电离的欠密度区域的波前速度有更大的影响。在具有慢锋的密集区域中测量的相同量对c值不太敏感。
2019-01-08 astro-ph.CO
SNe Data Analysis in Variable Speed of Light Cosmologies without Cosmological Constant
在这项工作中，我们的目标是显示的可能性的变速光（VSL）理论在解释Ia型超新星观测不引入暗能量。光速被假设为与比例因子相关，这是VSL理论中最流行的假设。我们给出了距离模的修正计算，以及VSL理论中红移-标度因子关系的有效性。三种不同的模型VSL测试SNe数据集与适当的约束模型参数。比较了三种模型与平面$Λ$ CDM模型的距离系数。讨论了VSL理论的一些基本问题和验证的困难
2014-04-30 astro-ph.CO gr-qc
Holographic energy density, dark energy sound speed, and tensions in cosmological parameters: $H_0$ and $S_8$
宇宙学参数的有趣差异正在挑战$Λ$ CDM模型的成功。使用造父变星和超新星直接测量哈勃常数$H_0$，结果比从宇宙微波背景（CMB）推断的要高。弱星系透镜调查一贯报告的$σ_8$低于从CMB的$Λ$ CDM的上下文中得出的值的物质集群的强度值。在本文中，我们解决这些差异的宇宙学参数考虑暗能量（DE）作为一种流体与发展的状态方程$w_{\mathrm{de}}(z)$，恒定的声速平方$\hat{c}_{\mathrm{s}}^{2}$，和消失的各向异性应力$σ$。我们的$w_{\mathrm{de}}(z)$是从全息原理推导出来的，它可以连续地表现出辐射状、物质状和DE状的行为，从而影响声视界和共动角直径距离，因此称为$H_0$。在这里，我们表明DE声速通过其对引力势演化的影响在物质聚集行为中起着重要作用。我们计算宇宙学约束使用几个数据集的组合，包括主CMB，CMB透镜，红移空间扭曲，本地距离阶梯，超新星，重子声振荡。在我们的分析中，我们将$\hat{c}_{\mathrm{s}}^{2}$边缘化，发现$\gtrsim 3σ$排除了$\hat{c}_{\mathrm{s}}^{2}=1$。对于我们的基线结果，包括整个数据集，我们发现$H_0$和$σ_8$与低红移探针的一致性很好（在$\approx 2σ$内）。然而，我们对重子能量密度$ω_{\rm{b}}$的约束是在具有BBN约束的…
2023-02-22 astro-ph.CO
KECK/MOSFIRE spectroscopic confirmation of a Virgo-like cluster ancestor at z=2.095
我们提出了在宇宙领域的$z=2.095$星系团的光谱确认。这个星系团首次在ZFOURGE巡天中被报道为拥有进化的大质量星系，使用深近红外（NIR）中波段滤波器获得的光度红移。我们获得中等分辨率（$R \sim$ 3600）近红外光谱与MOSFIRE的凯克1号望远镜和安全的180红移在$12'\times12'$地区。我们发现一个突出的尖峰57星系在$z=2.095$对应的星系团。测得团的速度色散为$σ_{\rm v1D}$ = 552 $\pm$ 52 km/s。这是第一次研究的星系团在这个红移范围内（$z \gt 2.0$）的光谱分辨率（$\sim$ 26公里/秒）和确认的成员（${>}50$）的数量相结合，需要施加一个有意义的限制集群速度色散和映射其成员在一个大的视野。我们的$Λ$ CDM宇宙学模拟表明，这个星系团很可能演化成一个室女座状星系团，其${\rm M_{vir}}{=}10^{14.4\pm0.3} {\rm M_\odot}$（$68\%$置信度）为$z\sim$ 0。找到这样一个星系团的理论期望是$\sim$ $4\%$。我们的研究结果表明，在$z > 2$的星系团在相同的详细方式，使用多目标近红外光谱仪已在低红移集群的光学研究的可行性。
2014-10-02 astro-ph.CO astro-ph.GA
Cosmological constraints on a decomposed Chaplygin gas
任何统一的暗物质宇宙学都可以分解为与真空能量相互作用的暗物质，而不会引入任何额外的自由度。我们提出了一个相互作用的真空加上暗能量对应的广义Chaubergin气体宇宙学的观测约束。我们考虑两个不同的模型的相互作用，导致正压状态方程或暗物质，遵循测地线，对应于一个休息帧声速等于绝热声速或零声速，分别。对于正压模式，对$α$最严格的约束来自于CMB+SNIa+LSS（m）的组合，在95%的置信水平下给出了$α<5.66\times10^{-6}$，这表明正压模式必须非常接近$Λ$ CDM宇宙学。对于暗物质遵循测地线的情况，扰动具有零声速，并且CMB+SNIa+gISW在95%置信水平下给出弱得多的约束$-0.15<α<0.26$。
2013-04-04 astro-ph.CO
Quantifying concordance of correlated cosmological data sets
我们开发相关的宇宙学数据集之间的协议和不一致的估计。当计算张力和过度确认的显著性时，这些解释了数据相关性，同时保持统计学上的最优。我们讨论并彻底描述了不同的方法，评论在实际应用中具有最佳行为的方法。我们补充计算其统计分布的高斯模型与一个估计，充分考虑到非高斯。为了说明我们的技术的使用，我们将这些估计的超新星测量的距离红移的关系，绝对校准的本地距离阶梯。我们讨论的最佳估计量套件发现估计量之间的结果非常一致，并且在高于$1\%$概率阈值的数据集中没有发现显著的内部不一致性。这表明了本地测定的哈勃常数的距离红移关系的功能的鲁棒性。
2019-12-10 astro-ph.CO astro-ph.GA
Stability of a black hole and the speed of gravity waves within self-tuning cosmological models
引力波事件GW 170817与其电磁对应物一起将引力的速度限制为非常接近光速。我们首先以一个特定的超越Horndeski理论的精确Schwarzschild-de Sitter解为例，证明了在渐近均匀宇宙中，即使在存在大曲率和标量场梯度的黑洞附近，这些速度的严格相等也足以保证这一点。我们还发现，该解决方案是稳定的模型参数的范围内。我们最后表明，无限类的超越Horndeski模型，满足平等的重力和光速仍然提供了一个优雅的自我调整：非常大的裸宇宙学常数进入拉格朗日几乎完全平衡的能量动量张量的标量场，产生一个微小的可观察的有效宇宙学常数。
2018-05-28 astro-ph.CO gr-qc
Speed of sound in cosmological phase transitions and effect on gravitational waves
宇宙学一级相变的引力波的能量收支依赖于气泡壁周围热等离子体两相中的声速。工作在实单重增广标准模型，它承认一个强大的两步电弱相变，我们计算高阶修正的压力和声速。我们将我们的结果与声速和能量预算的低阶近似进行比较，并研究了对引力波信号的影响。我们发现，从$c_s^2 = 1/3$的声速的偏差增强到$\mathcal O(5\%)$在我们的高阶计算。与假设$c_s^2 = 1/3$的近似值相比，这导致了高达$\mathcal O (50\%)$的能量预算的抑制。对于混合和爆震解决方案，效果最为显著。我们概括我们的讨论的情况下，多个惰性标量和费米子家庭的数量减少的情况下，以模仿假设的暗部相变。在这一扇区中，由于场含量的改变，声速会受到明显的抑制，对引力波振幅有潜在的数量级影响。
2022-06-02 astro-ph.CO hep-ph
Shapes of the Cosmological Low-Speed Collider
本文提出宇宙学低速对撞机信号这一新发现通道，通过非局域单场有效场论描述重粒子在声速降低的戈德斯通玻色子关联函数中产生的独特共振，并系统研究了标量双谱中的新形状非高斯性。
2023-07-04 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Measuring the speed of light with cosmological observations: current constraints and forecasts
该研究利用当前宇宙学观测与未来模拟数据，通过高斯过程重建提升光速测量精度，验证其与本地测量的一致性，为基本物理常数的宇宙学测量提供更精确方法。
2024-10-23 astro-ph.CO gr-qc
Ten More New Sightlines for the Study of Intergalactic Helium, and Hundreds of Far-UV-Bright Quasars, from SDSS, GALEX, and HST
沿类星体视线的吸收仍然是在大部分星系际介质（IGM）中HeII再电离的最敏感的直接措施之一。直到最近，只有不到六个适合于HeII Gunn-Peterson测试的未被遮蔽的类星体视线被发现;虽然这些少数人表现出很大的希望，但小样本量限制了宇宙学推断的信心。我们最近又增加了9个这样的干净的HeII类星体，利用SDSS类星体样本，GALEX的宽带紫外成像和HST的高产紫外光谱确认。在这里，我们通过将SDSS DR 7和GALEX GR 4 +5交叉关联到目录428个SDSS和165个z>2.78的其他类星体来显着扩展这种方法，这些类星体可能（~70%）有GALEX检测，这表明它们在远紫外线下是明亮的。侦察HST周期16补充棱镜数据为29个这些新的类星体GALEX匹配光谱确认17确实远紫外明亮。这些确认中至少有10个具有清晰的视线，一直到HeII莱曼α，大大增加了已知的干净HeII类星体的数量，并重申了我们的选择技术的数量级提高了效率。将这个项目和我们过去的项目的确认结合起来，产生了二十多个HeII类星体，使样本增加了五倍。这些提供了实质性的进展，朝向样本的HeII类星体的视线足够大，并跨越足够的红移范围，使统计IGM研究，可能会避免个别对象的特殊性和视线的变化。我们扩展的数百个高可能性远紫外亮类星体的目录也将有助于理解类星体本身的极端紫外特性。
2009-09-22 astro-ph.CO
Confirmation of a Star Formation Bias in Type Ia Supernova Distances and its Effect on Measurement of the Hubble Constant
以前我们使用邻近超新星工厂的样本来证明具有局部恒星形成环境的SNe~Ia比具有局部被动环境的SNe~Ia更暗。在这里，我们使用\constitution \样本和来自\GALEX \的宿主星系数据来独立地证实这一结果。使用SALT 2和MLCS 2k 2光变曲线拟合和标准化方法都可以看到这种效果，SALT 2的亮度差异为$0.094 \pm 0.037\ \mathrm{mag}$，MLCS 2k 2的亮度差异为$0.155 \pm 0.041\ \mathrm{mag}$和$R_V=2.5$。当与我们之前的测量相结合时，SALT 2的效果是$0.094 \pm 0.025\ \mathrm{mag}$。如果这些局部SN~Ia环境的比例随红移或样本选择而改变，这将导致宇宙学测量的偏差。我们进一步探讨这个问题，作为一个例子，$H_0$的直接测量。\GALEX{}观测结果表明，SNe~Ia具有标准化的绝对星等，通过使用{ \textit{HST} }的造父变星周期-光度关系校准，起源于主要的恒星形成环境，而只有~50%的哈勃流比较样本具有局部的恒星形成环境。因此，目前使用SNe~Ia的$H_0$测量被高估了。修正了这种偏差后，当用LMC距离、银河系弛豫和NGC~4258超脉泽作为造父变星零点时，我们得到了$H_0^{corr}=70.6\pm 2.6\ \mathrm{km\ s^{-…
2014-12-19 astro-ph.CO
Propagation of the gravitational waves in a cosmological background
我们研究了宇宙学背景下引力波的传播。在空间协变引力理论的框架下，导出了引力波的广义二次作用量。系统地介绍了非本征曲率和宇称破坏项的空间导数。特别注意的是引力波的传播速度。我们发现，当作用量中存在宇称违反项时，有可能使两个偏振模以相同的速度传播，而这一速度可能与光的速度不同。特别是，我们确定了一个大类的空间协变引力理论与宇称破坏，其中两个偏振模式传播的光速。我们的结果意味着，在空间协变引力的框架下，根据引力波的传播速度，有更多的可能性。
2019-06-17 astro-ph.CO gr-qc
The cosmological evolution condition of the Planck constant in the varying speed of light models through adiabatic expansion
本文研究变光速模型中普朗克常数的宇宙学演化条件，指出基于膨胀宇宙的可行模型必须满足绝热膨胀以保持均匀性和各向同性，并由此推导出普朗克常数随尺度因子演化的具体形式。
2023-08-08 astro-ph.CO gr-qc
A look at the Hubble speed from first principles
我们介绍了一种新的方法来测量$H_0$从一个独立的几何数据集的组合，既不需要校准，也没有选择的宇宙学模型。我们建立在{ \it距离对偶关系}的基础上，该关系将光度和角直径距离的比率设置为具有标准光子传播的任何引力度规理论的红移的固定标度，并构成描述我们宇宙的任何理论的基础。我们的方法提供了前所未有的可能性，确定$H_0$从第一原则，释放测量这个基本常数从校准和假设的宇宙学模型。我们在$68\%$ C. L.处发现了$H_0=69.5 \pm 1.7$ km/s/Mpc。表明哈勃常数可以在最小假设下被限制在百分比水平。
2022-06-17 astro-ph.CO
Dynamics of Cosmological Perturbations in Multi-Speed Inflation
研究了具有可分拉格朗日量的多场暴胀理论，其中每个场具有不同的声速。我们发现这些场总是通过引力相互作用在微扰水平上耦合。我们证明，如果微扰场之间的耦合项足够弱，这些场可以被视为一个组合的解耦场，这是类似于正常模式的耦合振荡。借助于这些场，可以通过$δ\mathcal{N}$形式计算视界交叉处的曲率扰动，直到慢变参数的首阶。解释性地，我们考虑了一个多速DBI暴胀模型，并详细计算了其功率谱。结果取决于不同声速的比率，并且当比率偏离1时显示出明显的放大。
2011-08-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Adiabatic Duality: Duality of cosmological models with varying slow-roll parameter and sound speed
在文献中已经提出了数千种早期宇宙的宇宙学模型，其中许多模型声称能够产生观测数据所支持的标度不变功率谱。因此，思考它们之间是否存在某些关系是很有趣的，例如，二元关系。本文在广义相对论框架下研究了不同慢滚参数$ε$和声速$c_s$的宇宙学模型之间的对偶关系，即“绝热对偶”。几个对偶关系制定解析和数值验证。我们证明了具有不同$ε$和常数$c_s$的模型在标量谱指数上可以是对偶的，但在张量谱指数上不是对偶的。另一方面，允许$ε$和$c_s$都变化可以使模型在标量和张量谱指数上都是对偶的。
2021-04-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Examining the validity of the minimal varying speed of light model through cosmological observations: relaxing the null curvature constraint
本文利用高斯过程结合SN、CC和BAO数据重构宇宙距离与年龄，独立于曲率和暗能量模型检验最小光速可变模型，发现多数情况下无光速可变证据，仅在特定先验与数据下存在轻微偏差但不具统计显著性。
2023-11-14 astro-ph.CO gr-qc
Testing the speed of gravitational waves over cosmological distances with strong gravitational lensing
探测引力波和光的相对速度是对广义相对论和其他引力理论的重要检验。测量引力波和电磁波的到达时间可以用来测量相对速度，但前提是光子和引力波的发射之间的内在时滞是很好理解的。在这里，我们提出了一种方法，不做这样的假设，使用未来的强透镜GW事件和EM对应物; Biesiada等人预测，爱因斯坦望远镜每年将观察到50-100强透镜GW事件。如果在观测伽马射线暴监测器的视场内观测到高能EM对应物，则单个强透镜GW事件将在$10^{-7}$水平上对GW和光的速度比产生鲁棒约束。
2017-01-24 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Cosmography of the minimally extended Varying Speed of Light Model
本文利用宇宙志方法研究最小扩展变光速模型，通过宇宙志参数构建哈勃参数并比较光度距离的不同组合，提出光度距离可约束变光速模型参数。
2024-06-10 astro-ph.CO physics.gen-ph
Maximal symmetry at the speed of light
我们提出了一个相对论版本的宇宙学原理，并面对它的哈勃图的超新星和其他探测器。
2012-10-04 astro-ph.CO gr-qc
No compelling cosmological models come out of magnetic universes which are based in nonlinear electrodynamics
在这里，我们调查的宇宙动力学的弗里德曼-罗伯逊-沃克宇宙-平坦的空间部分-这是由非线性电动力学（NLED）拉格朗日驱动。我们特别注意检查平方声速的符号，因为只要后者为负，相应的宇宙学模型对背景能量密度的小扰动是经典不稳定的。此外，基于因果关系的论点，人们必须要求所提到的背景的小扰动最多以光速传播。我们还寻找曲率奇点的发生。我们的研究结果表明，几个宇宙学模型是基于已知的NLED拉格朗日，要么是困扰突然和/或大裂缝类型的曲率奇异性，或对宇宙学背景的小扰动是激烈的不稳定-由于负的平方声速-或两者兼而有之。此外，与背景扰动的超光速传播相关的因果关系问题也可能出现。
2014-03-27 astro-ph.CO gr-qc
Measuring the speed of cosmological gravitational waves
在广义相对论中，引力波以光速传播，但在其他引力理论中，情况可能并非如此。研究了修正的引力速度$c_T^2$对宇宙微波背景（CMB）偏振各向异性的影响。我们发现，偏离光速值会留下一个特征印记的BB谱部分引起的张量，表现为在其峰值的角度尺度的移动。我们通过使用可用的{ \it普朗克}和BICEP 2数据集显示如何可以测量$c_T^2$得到约束，尽管由于当前BB功率谱测量的整体精度差而获得弱约束。本约束对应于$95%$ C. L处的$c_T^2 = 1.30 \pm 0.79$和$c_T^2< 2.85$。通过假设幂律原始张量功率谱和$95%$ C. L.处的$c_T^2<2.33$，如果允许频谱索引的运行。我们得到的预测下一代CMB卫星，我们发现能够严格约束$c_T^2$在百分比水平，可比从二进制脉冲星测量的界限，主要是由于缺乏与其他宇宙学参数的简并。
2014-06-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The four fixed points of scale invariant single field cosmological models
我们引入一组新的流动参数来描述单场宇宙学模型中状态方程和声速的时间依赖性。如果这些流动参数满足特定的动力学方程，则产生尺度不变的功率谱。我们分析这些参数的流动，并找到四种类型的固定点，包括所有已知的单场模型。此外，在每个固定点附近，我们发现了新的模型，其中功率谱的尺度不变性依赖于同时具有随时间变化的声速和状态方程。我们描述了几个独特的新模型，并讨论了强耦合和超发光的约束。
2012-08-22 astro-ph.CO hep-th
CMB statistical isotropy confirmation at all scales using multipole vectors
本研究利用多极矢量开展无模型依赖的CMB统计各向同性检验，通过预设尺度范围分析不同版本Planck数据，发现大尺度符合各向同性，高多极各向异性源于噪声，且制图流程显著影响全天区各向异性测量结果。
2023-05-04 astro-ph.CO astro-ph.IM gr-qc
The effective speed of sound in cosmological perturbation theory
St. Stephen’s College, University of Delhi（德里大学圣斯蒂芬学院）
在多场/流体宇宙学系统中引入有效声速新定义，其具有规范不变性且依赖背景，能量化微扰。此定义推广了单场情况，还推导相关方程，证明大尺度下初态绝热微扰保持绝热。
2026-07-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Cosmological Bound from the Neutron Star Merger GW170817 in scalar-tensor and $F(R)$ gravity theories
我们考虑标量张量理论和$F(R)$引力理论中宇宙引力波的演化作为修正引力的典型模型。虽然传播速度没有从光速改变，但当我们将这些修改的引力理论中的传播与$Λ$ CDM模型中的传播进行比较时，传播相位发生了变化。相位变化可能在未来的观测中被发现。
2018-01-26 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Model-independent energy budget of cosmological first-order phase transitions
我们研究了一阶宇宙学相变的能量收支，这是预测由此产生的引力波谱的一个重要因素。以前，这种分析主要基于简化模型，例如袋状态方程。在这里，我们提出了一个模型无关的方法，是准确的，直到温度依赖性的声速在断相。我们发现，在流体动力学分析中进入的唯一相关的量是破碎相中的声速和两相之间的能量和压力差的线性组合，我们称之为伪迹（归一化为破碎相中的焓）。伪迹量化了相变的强度，并产生了相对论等离子体（声速的平方为三分之一）的能量动量张量的常规迹线。我们研究这种方法在几个现实的相变模型，并提供了一个代码片段，可用于确定一个给定的相变强度和声速的效率系数。事实证明，我们的方法是准确的百分比水平为中等强度的相变，而以前的方法最多给正确的数量级。
2020-11-19 astro-ph.CO hep-ph
Challenges to Self-Acceleration in Modified Gravity from Gravitational Waves and Large-Scale Structure
随着以aLIGO GW 150914和GW 151226观测为标志的引力波天文学的出现，宇宙学引力速度的测量可能很快就会实现。我们表明，银河系的间接观测所表明的光速相等的确认将对我们宇宙后期加速膨胀的一大类替代解释产生重要影响。它将打破大尺度结构中的自加速Horndeski标量-张量理论的暗简并性，这种简并性目前限制了对修正引力和宇宙学常数或暗能量的加速度之间的严格区分。自加速的特征必然会在线性的、未屏蔽的宇宙结构中显现出来。我们描述了自加速与标准的引力波速度所需的最小修改，并表明其极大似然产生一个3 σ较差的宇宙学观测拟合相比，一个宇宙学常数。因此，速度之间的相等性挑战了宇宙加速度的概念，来自于对引力的真正标量-张量修正。
2016-07-06 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Constraining minimally extended varying speed of light by cosmological chronometers
该研究针对最小扩展可变光速（meVSL）模型的检验问题，发现其红移漂移公式与标准模型一致无法用于验证，转而用宇宙学钟检验，得出不同先验数据下的模型区分结果。
2023-05-03 astro-ph.CO gr-qc
Long-term implications of observing an expanding cosmological civilization
假设先进的文明，被宇宙学上的距离和时间分开，希望通过快速扩展到宇宙中来最大限度地获得宇宙资源。一个国家的存在如何限制另一个国家的扩张野心，在它们不断扩张的领域之间形成了什么样的边界？我们描述了一个一般的情况下，任何膨胀速度，分离距离和时间。然后，我们专注于一个特别感兴趣的问题：如果一个年轻而雄心勃勃的文明能够在宇宙学距离上观察到另一个文明的存在，那么它们的未来前景是什么？我们治疗的情况下，涉及到一个或两个扩大域的观察。在单次观测的情况下，我们发现几乎任何可能的探测都会在一定程度上限制未来的宇宙膨胀。此外，实际技术对膨胀速度的限制（远低于光速）也起到了有趣的作用。如果一个领域在你开始宇宙扩张的时候是可见的，那么对扩张速度的更高的实际限制只在一定程度上是有益的。超过这一点，更高的速度限制意味着扩展能力的增益被观察域的先发优势所抵消。在两个可见领域的情况下，如果实际速度极限足够高，并且它们在天空中的角间距足够大，那么就有可能被它们“捕获”，即一个人在任何方向的扩张都会终止于两个可见文明的边界。令人惊讶的是，在极端宇宙学距离上的探测对我们的结论几乎没有缓解作用。
2017-05-20 astro-ph.CO gr-qc physics.pop-ph
Cosmological Calculations on the GPU
宇宙学测量需要在大型数据集上计算非平凡量。下一代巡天望远镜（如DES、PanSTARRS和LSST）将测量数十亿个星系。这些数据集的规模和所涉及的计算的性质使宇宙学计算成为在图形处理单元（GPU）上实现的理想模型。我们考虑两个宇宙学计算，两点角关联函数和孔径质量统计，并旨在提高计算时间，通过构建代码计算它们的GPU上。使用CUDA，我们在GPU上实现了这两种算法，并将计算速度与CPU上运行的可比代码进行了比较。与在CPU上执行相同的计算相比，我们获得了10 - 180倍的代码加速。该守则已公开提供。
2012-12-06 astro-ph.CO astro-ph.IM
Varying fundamental constants: a full covariant approach and cosmological applications
我们建立了一个广义相对论的最小扩展，其中牛顿的引力耦合，$G$，光速，$c$，和宇宙学常数，$Λ$，时空变量。这是在满足收缩比安奇恒等式以及局部能量守恒动量张量的情况下完成的。导出了一个动力学约束，表明$G$和$c$的变化与局域物质-能量物理含量耦合，而$Λ$的变化与局域几何结构耦合.这一约束提出了一种自然的宇宙学屏蔽机制，为当前宇宙学观测中的宇宙学常数$Λ_0$的观测带来了新的视角。我们还探讨了早期宇宙背景宇宙学，并表明该提议提供了获得加速膨胀的替代方案，类似于光速变化理论。
2017-04-23 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The diverse nature of spiral arms in the Auriga Superstars cosmological hydrodynamic simulations
Liverpool John Moores University（利物浦约翰摩尔斯大学）；Durham University（杜伦大学）；Max-Planck-Institut für Astrophysik（马克斯·普朗克天体物理学研究所）；Universidad de La Serena（拉塞雷纳大学）；Cardiff University（卡迪夫大学）；Universität Zürich（苏黎世大学）
研究通过高分辨率宇宙磁流体动力学模拟探讨银河系螺旋臂的动力学性质及形成机制，发现不同理论在模拟中存在，螺旋臂模式速度呈现复杂演变。
2026-04-22 astro-ph.CO astro-ph.GA
Estimating the feasibility of `standard speed-gun' distances
在以前的论文中，我们展示了一种测量活动星系核（AGN）宇宙学距离的单梯级方法，该方法可以从低红移（z < 0.1）到高红移（z > 3）使用。这种方法依赖于这样的假设，即在活动星系核中看到的变化是由耀斑事件期间的光速约束，因此可以用来估计发射区域的大小。这种方法的局限性在于，以前需要知道多普勒因子。在本文中，我们推导出一个扩展的“标准的速度枪”的方法来测量宇宙学的距离，取决于最大的固有亮度温度的源可以达到，而不是多普勒因子。如果内禀亮度温度的精确值不随红移而变化，并且耀斑在统计上是独立的，那么我们原则上可以在统计上改善宇宙物质含量测量的误差（在平坦的Lambda CDM模型中）。然后，我们探讨了未来的观测计划将如何约束宇宙学参数。我们发现，恢复输入的宇宙学关键取决于不确定性的内在亮度温度和观测到的耀斑的数量。
2023-01-16 astro-ph.CO astro-ph.HE
Effective speed of cosmological perturbations
该研究推导了宇宙学中共动曲率扰动与引力波的有效方程和作用量，提出依赖时间、动量和偏振的有效速度编码相互作用效应，推广了已有结果并可应用于非爱因斯坦引力理论。
2024-06-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
The Speed of Galileon Gravity
本文分析了耦合Galileon模型中引力波的传播速度，给出了状态方程$ω_ϕ=-1$和无鬼影的Minkowski极限。我们发现，引力波的传播速度远远超过光速，除非这些模型是立方伽利略子的小扰动和伽利略子的能量密度是次主导的一个占主导地位的宇宙学常数。在这种情况下，当与物质的耦合与Galileon拉格朗日量的立方项系数相联系时，双脉冲星的引力波传播速度的界可以满足，状态方程可以接近-1。这严重限制了伽利略模型所允许的宇宙学行为，我们不得不得出这样的结论：具有稳定闵可夫斯基极限的伽利略不能解释观测到的宇宙膨胀加速。此外，我们宇宙中任何次主导的伽利略分量都必须由立方项主导。对于这种引力子传播速度超过光速的模型，引力子可能变得不稳定，并可能衰变为光子对。它们也可以通过切伦科夫辐射发射光子。我们表明，这种快速的引力子到光子和切伦科夫辐射的衰减率实际上是可以忽略的。此外，引力信号和爆炸性天体物理事件发出的光之间的时间延迟可以证实引力的变化作用于宇宙的最大尺度。
2015-10-09 astro-ph.CO gr-qc
Propagation of Gravitational Waves in Einstein--Gauss-Bonnet Gravity for Cosmological and Spherically Symmetric Spacetimes
本文研究 Einstein–Gauss–Bonnet 引力中引力波速度对 GW170817 约束的兼容性，发现宇宙学时空可构建可行模型，但球对称时空及双标量推广均无法使波速等于光速。
2024-01-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Determination of varying speed of light from Black hole
Sungkyunkwan University（成均馆大学）
本文在GCT框架下研究黑洞热力学，表明局部物理与宇宙背景演变的几何解耦，使黑洞稳定性成为几何屏蔽的一致性条件。
2026-01-19 astro-ph.CO gr-qc
Induced gravitational waves as a cosmological probe of the sound speed during the QCD phase transition
粒子物理学的标准模型是一个非常成功的模型。然而，它们的丰富的现象所代表的相变（PT）尚未完全理解，包括未知的暗扇区的存在的可能性。本文研究了利用宇宙中的引力波测量PT等离子体的状态方程参数$w$和声速$c_{\rm s}$。虽然GW的传播本身对$c_{\rm s}$不敏感，但声速值影响原始密度（或标量曲率）扰动的动力学，并且由其视界再入引起的GW可以是$w$和$c_{\rm s}$的间接探测器。我们数值揭示了具体的频谱预测诱导GW的标量扰动谱的两个简单的例子：单色和标度不变的光谱。在单色光情况下，我们看到，诱导GW的共振放大和抵消尺度分别依赖于不同时刻的$c_{\rm s}$值。尺度不变的情况下，给出了一个更现实的光谱，其具体形状将与观测进行比较。特别是，QCD相变与脉冲星定时阵列（PTA）观测的频率范围相对应。如果原始标量功率的振幅在$10^{-4}\lesssim A_ζ\lesssim10^{-2}$范围内，则诱导GW与当前观测约束一致，并且在未来的平方公里阵列观测中可检测到。然而，最近NANOGrav 12.5年分析可能检测到的随机GW ~[1]可以用$A_ζ\sim\sqrt{7}\times10^{-3}$的诱导GW来解释。
2020-10-13 astro-ph.CO hep-ph
General purpose graphics-processing-unit implementation of cosmological domain wall network evolution
拓扑缺陷必然在早期宇宙的对称性破缺相变中形成。为了探索理论模型的参数空间并设置更严格的实验约束（利用天体物理观测的最新进展），需要越来越苛刻的模拟，因此需要更多的硬件资源和计算时间。提高现有编码的速度和效率至关重要。在这里，我们提出了一个通用的图形处理单元实现的规范Press-Ryden-Spergel算法的宇宙学域壁网络的演变。这被移植到开放计算语言标准，因此在2D和3D模拟中实现了显着的速度提升。
2017-10-28 astro-ph.CO hep-ph physics.comp-ph
Measuring the speed of light with Baryon Acoustic Oscillations
在这封信中，我们描述了一种新的方法，使用重子声学振荡（BAO）导出的约束的可能变化的光速。该方法依赖于这样一个事实，即角直径距离$(D_{A})$最大值和哈勃函数$(H)$在相同的最大条件红移，其中包括光速$c$评估之间有一个简单的关系。我们注意到BAO探测器与实验室实验的密切类比：在这里，我们有$D_{A}$，它扮演着标准（宇宙学）标尺的角色，而$H^{-1}$，具有时间维度，作为（宇宙学）时钟。我们评估，如果当前或未来的任务，如欧几里得可以足够敏感，以检测任何变化的$c$。
2014-12-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Can noncommutative effects account for the present speed up of the cosmic expansion?
在本文中，我们调查到何种程度的非交换性，一个内在的量子性质，可能会影响弗里德曼-罗伯逊-沃克宇宙动力学在后期/大尺度。对我们的目的来说，在相空间中探索宇宙模型的渐近性质就足够了。我们在模型中构建非对易性的方法是基于参考方法[Phys. Rev. Lett. { \bf 88}（2002）161301]，并且可以概括为以下步骤：i）对于具有平坦空间部分的Friedmann-Robertson-Walker时空，从Einstein-Hilbert作用量（加上自相互作用标量场作用量）导出哈密顿量，ii）应用正则量子化配方，i.例如，minisuperspace变量被提升为算子，WDW方程用这些变量来表示，iii）minisuperspace中的非对易性是通过用WDW方程中的Moyal星积替换标准函数积来实现的，最后，iv）半经典宇宙学方程是通过将WKB近似应用于（等价的）修正的Hamilton-Jacobi方程来获得的。事实上，我们证明，这里考虑的那种非对易效应，可以是那些负责目前的宇宙膨胀加速。
2011-08-09 astro-ph.CO gr-qc
Implication of GW170817 for cosmological bounces
对GW170817及其电磁对应物的探测揭示了引力波的速度与光速$c_T=1$一致。受GW170817所蕴含的物理可能与原始宇宙有关的启发，我们分别用$c_T=1$和$c_T=1$在超越Horndeski理论和简并高阶标量张量（DHOST）理论中构造了空间平坦稳定（贯穿整个演化过程）的非奇异反弹模型. $c_T=1$的约束虽然限制了可行模型的空间，但简化了建模过程。
2019-03-22 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Speed of gravitational waves and black hole hair
最近对GRB 170817 A和GW 170817的探测将重力波$c_T$的速度限制为光速，这严重限制了影响宇宙演化的修正引力理论的前景。在这项工作中，我们调查的存在下，黑洞头发在其余可行的宇宙学理论的修改重力尊重的约束$c_T=1$。我们主要集中在引力的标量张量理论，分析静态的，渐近平坦的黑洞在Horndeski，超越Horndeski，爱因斯坦标量高斯Bonnet和陈西蒙斯理论。我们发现，在这里考虑的所有情况下，尊重$c_T=1$的理论不允许头发，或有可忽略的头发。我们进一步评论矢量张量理论，包括爱因斯坦杨米尔斯，爱因斯坦以太，和广义普罗卡理论，以及双度量理论。
2018-04-10 astro-ph.CO gr-qc
Cosmological perturbations in mimetic Horndeski gravity
本文研究了Horndeski引力场中平坦FLRW背景下的线性标量扰动。在没有物质的情况下，我们证明了牛顿势满足一个没有空间导数的二阶微分方程。这意味着在这种背景下，标量扰动的声速正好为零。我们还表明，在模仿$G^3$理论的声速同样为零。我们得到了随动曲率扰动的运动方程（一阶微分方程），并求解了它，发现在拟Horndeski引力中随动曲率扰动在所有尺度上都是常数。我们发现解决方案的牛顿势演化方程在两个简单的模型。最后，我们表明，声速为零的所有背景下，因此该系统没有任何波动的标量自由度。
2016-07-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Strongly mixed cosmological collider at unequal sound speeds
Center for Particle Cosmology, Department of Physics and Astronomy, University of Pennsylvania（宾夕法尼亚大学物理与天文学系粒子宇宙学中心）；Departamento de Física, FCFM, Universidad de Chile（智利大学理学院和师范学院物理系）；Centro de Ciencias Exactas, Facultad de Ciencias, Universidad del Bío-Bío（比奥比奥大学理学院精确科学中心）
本文推导了不等声速两场暴胀系统的正则模，求解功率谱与双谱，揭示声速比对功率增强和振荡的影响，并精确处理混合参数下的对撞机信号。
2026-10-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
The shrinking domain framework I: a new, faster, more efficient approach to cosmological simulations
新一代宽视场星系巡天的出现使得大型N体宇宙学模拟成为必要之恶。虽然自80年代首次计算以来，宇宙学模拟代码已经发展了很多，但生成与大型调查相关的数据的计算要求仍然具有挑战性。我们提出了一种替代方法，可以加快这些模拟。该框架是基于这样的想法，即减少积分区域的大小，遵循红移为零的观察者的光锥，从而只模拟宇宙中可以观察到的部分。一个可能的实现这个框架，以及测试其准确性和性能。这些基于保守假设的简单测试表明，新框架相对于通常方法的速度提高了三倍。
2017-09-14 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Phenomenology of minimal theory of quasidilaton massive gravity
有质量引力场的最小准粒子理论，无论有没有Horndeski型动力学项，都只传播三种物理模式：两种大质量张量极化和一种标量模式。这种自由度的减少是通过在宇宙学尺度上违反洛伦兹对称性和存在适当的约束来实现的，这些约束可以去除不需要的模式。真空宇宙学解在以前的工作中已经被考虑过，并且已经证明了晚期的de Sitter吸引子在非均匀扰动下是稳定的。在这项工作中，我们探讨的稳定性宇宙学解决方案中存在的物质场。为了简单起见，假设标量上的准静态势在背景水平上的吸引子上，我们导出了在视界下极限的稳定性条件，并求出了标量声速，以及准静态近似下相对于广义相对论对引力势的修正。我们还发现，引力波的速度极限与光速一致的任何均匀和各向同性的宇宙学背景，或远离吸引子。
2018-06-02 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Wormholes supported by phantom energy from Shan-Chen cosmological fluids
宇宙膨胀后期加速的可靠观测证实对宇宙学的理论基础提出了重大挑战，而对加速机制的解释需要引入一个简单的宇宙学常数，或者一个神秘的暗能量成分（依赖于时间的或修正的引力），充满宇宙并主导其当前的膨胀演化。宇宙中普遍存在着一种暗能量流体，因此，我们也应该从暗能量效应的角度来研究天体物理的尺度性质。本文给出了描述虫孔的球对称爱因斯坦场方程的精确解，该方程由违反Shan-Chen流体描述的零能条件的幻影能支持.我们考虑了模型参数$ψ\approx1$对应于"饱和效应“的重要情况，这种状态对应于流体的"渐近自由“的有效形式，但发生在宇宙尺度而不是亚核尺度。然后我们研究了时空度规描述虫洞时模型参数$g$和$ω$的允许取值范围，并讨论了解的可能奇异性，发现得到的时空是测地线完备的.此外，通过将所得的内部解与外部Schwarzschild解进行匹配，构造了两个可穿越的虫洞，并分别计算了虫洞喉道尺寸为$r\leq a$或$r\leq b$时虫洞的总质量.最后，在讨论解的表面应力和分析可穿越虫洞时，得到了表面应力能$σ$为零，表面切向压力$\wp$为正。
2015-11-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Deep Learning and genetic algorithms for cosmological Bayesian inference speed-up
Instituto de Ciencias Físicas, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学物理科学研究所）；Department of Astronomy, University of Geneva（日内瓦大学天文系）
本文提出利用深度学习和遗传算法加速宇宙学 Bayesian 推断，通过前馈神经网络动态逼近似然函数并结合遗传算法优化超参数，显著提升了 nested sampling 的计算效率。
2024-10-15 astro-ph.CO astro-ph.IM cs.LG
