基于广义相对论光线追踪的宇宙学距离：框架及与宇宙学描摹预测的对比
宇宙学与河外天体物理
2023-03-15 v2
摘要
在这项工作中，我们展示了一个用于在全非线性广义相对论框架下计算宇宙学距离的新型光线追踪工具的初步结果。我们利用该工具研究了光度距离的通用宇宙学描摹表示（在红移三阶处截断）准确捕捉“真实”光度距离中各向异性的能力。我们使用了宇宙大尺度结构形成的数值相对论模拟，这些模拟不受宇宙学中常见简化假设的约束。我们发现，当采样尺度严格大于 100 Mpc/h 时，通用的三阶宇宙学描摹在红移至 z≈0.034 范围内精度在 1% 以内，这与早先的预测一致。我们发现，包含小尺度结构通常会破坏三阶宇宙学描摹在较宽红移区间内精确再现完整光度距离的能力，这或许是意料之中的。对于采样小尺度结构的模拟，我们在 z≈0.02 处发现光线追踪光度距离单极子的 ±5% 方差。此外，我们在此研究的全部 25 个观测者在其天空中 z≈0.03 处看到光度距离有 9–20% 的方差，到 z≈0.1 时减小到 2–5%。这些计算基于采用全非线性广义相对论的模拟和光线追踪，并凸显了在低红移各向同性宇宙学分析中进行公平天空采样潜在的重要性。
引用
@article{arxiv.2209.06775,
title = {Cosmological distances with general-relativistic ray tracing: framework and comparison to cosmographic predictions},
author = {Hayley J. Macpherson},
journal= {arXiv preprint arXiv:2209.06775},
year = {2023}
}
备注
34 pages, 11 figures (excluding appendices), matches version accepted for publication in JCAP