Szekeres 尘埃模型动力学的一种新方法

我们通过构造适当的积分分布所形成的“准局部”标量变量，获得了 Szekeres 尘埃模型（在其最一般形式下）动力学的优雅且有用的描述，这些变量可解释为局部协变标量的加权固有体积平均。利用这些变量，场方程以及基本的物理量和几何量在形式上与球对称 LTB 尘埃模型中的相应表达式完全相同。由于我们可以将每个 Szekeres 模型映射到唯一的 LTB 模型，因此适用于后者的严格结果可以 readily 推广到非球对称的 Szekeres 几何。这些新变量自然地导出了初值表述，其中所有标量都表示为关于任意初始空间切片上其值的标度律。这些变量还显著简化了数值工作，因为流体流动演化方程变为受代数约束的自治常微分方程组，这些约束包含了偏离球对称性的信息。作为该形式体系应用的一个示例，我们证明了球对称性对于小的偶极型扰动是稳定的。这种处理 Szekeres 解动力学的新方法在处理各种理论问题以及构建拟合观测数据的非球对称宇宙学不均匀性模型方面具有巨大潜力。