平均宇宙与宇宙学观测的对比：一种完全协变的方法

广义相对论宇宙学中的突出问题之一是平均问题。即我们在小尺度上观测到的团块宇宙如何平均为一个平滑的弗里德曼-勒梅特-罗伯逊-沃尔克（FLRW）模型。该问题的根源在于平均与支配模型动力学的爱因斯坦方程不对易。这导致了宇宙学中著名的反作用（backreaction）问题。在这项工作中，我们使用宏观引力（MG）的协变框架来处理该问题。我们采用其具有平坦FLRW宏观背景的宇宙学解，其中平均宇宙非均匀性的结果被封装为一个记为 $\Omega_\mathcal{A}$ 的反作用密度参数。我们利用可用的膨胀与增长宇宙学数据集约束该平均宇宙，包括首次来自普朗克温度各向异性和偏振数据的完整CMB分析、来自Union 2.1的超新星数据、来自WiggleZ的星系功率谱、来自CFHTLenS巡天的弱透镜层析剪切-剪切交叉关联，以及来自6Df、SDSS DR7和BOSS DR9的重子声学振荡数据。我们发现 $-0.0155 \le \Omega_\mathcal{A} \le 0$（在68\%置信水平下），从而给出了反作用项的严格上界。我们还发现该项和宇宙学参数如 $\Omega_\Lambda$、$\sigma_8$ 与 $H_0$ 强相关。尽管很小，但对于精确宇宙学，百分之几的反作用密度参数应与其他系统误差一起被考虑。