全广义相对论与牛顿结构形成计算的比较

在研究宇宙学结构形成的标准方法中，假设宇宙的整体膨胀是均匀的，而不均匀性的引力效应完全编码在一个牛顿势中。一个持续争论的话题是，这在多大程度上完全捕捉了广义相对论所决定的动力学，尤其是在精密宇宙学时代。为了定量评估这一点，我们直接将标准N体牛顿计算与爱因斯坦方程的全数值解进行比较，针对具有各种幅度初始不均匀性、尺度与哈勃视界相当的冷物质。我们分析了相对于基准观测者定义的密度、光度距离和其他量演化中的差异。这是通过重建由牛顿量所决定的有效时空和物质场，并注意区分数值分辨率效应来进行的。我们发现，全广义相对论和牛顿计算表现出极好的一致性，即使深入非线性 regime。它们仅在弱引力假设失效的区域中显著不同，这种情况出现在考虑扰动超过标准值的极端情形时。