引力稳定性与体宇宙学

本文讨论了体粘度（bulk viscosity）对极早期宇宙稳定性以及与气体云极端引力坍缩相关动力学的影响。在这两种情况下，粘度系数均通过 $\zeta=\zeta_0 \rho^s$ 形式的幂律与能量密度 $\rho$ 相关联（其中 $\zeta_0, s=const.$），并分析了密度对比度的行为。在第一种情况中，填充各向同性均匀背景的物质由超相对论性状态方程描述。密度对比度的解析表达式表明，一旦 $\zeta_0$ 超过临界值，其增长随时间被抑制。另一方面，在此机制下，趋近初始奇点的渐近过程呈现出不稳定的坍缩图景。在第二种情况中，我们在牛顿力学框架内研究了均匀球对称气体云的自上而下碎裂过程，其中包括与体粘滞现象相关的负压贡献。在趋向奇点的极端机制下，我们表明，与气体绝热类行为（由特定的多方指数范围界定）相关的密度对比度，在足够大的粘性贡献下会呈现消失行为，从而阻止子结构的形成。这一特征在等温类坍缩中并不存在。我们还强调，在绝热类情形中，体粘度也导致了阈值尺度（相当于 Jeans 长度）的出现，超过该尺度扰动开始增长。