基于 Szekeres 模型的宇宙结构粗粒化描述
广义相对论与量子宇宙学
2016-03-23 v3 宇宙学与河外天体物理
摘要
我们证明，著名的 Szekeres 模型所具有的全部动力学自由度，允许描述经历“薄饼”坍缩的精细三维冷暗物质结构网络（过密度区和/或密度空洞）。通过将爱因斯坦场方程简化为一组演化方程（这些方程本身在线性极限下简化为线性扰动的演化方程），我们确定了此类结构的动力学，其中每个结构的空间共动位置由标准早期宇宙初始条件唯一指定。通过一个代表性示例，我们详细考察了从最后散射面的线性初始数据演化至今、达到完全非线性 10-20 Mpc 尺度构型的结构的密度对比度、哈勃流和本动速度。为激发进一步研究，我们对 Szekeres 模型与线性扰动及 Zeldovich 近似的薄饼坍缩之间的联系进行了定性讨论。这种结构建模类型提供了一种粗粒化——但完全相对论性、非线性且非微扰的——描述，刻画了演化中的大尺度宇宙结构在维里化之前的状态，因此在宇宙学研究中具有巨大的应用潜力。
引用
@article{arxiv.1507.02306,
title = {Coarse-grained description of cosmic structure from Szekeres models},
author = {Roberto A. Sussman and I. Delgado Gaspar and Juan Carlos Hidalgo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1507.02306},
year = {2016}
}
备注
V3: Discussion of the expansion eigenvalues and of the Zeldovich approximation added. Figures modified accordingly. References updated. Version accepted for publication in JCAP