宇宙学微扰：涡度、等曲率与磁场

在本文中，我回顾了近期使用宇宙学微扰理论开展的一些相互关联的工作，这是一种对宇宙不均匀性进行建模的有力技术。贯穿这些工作的共同主题是非绝热压力或熵微扰的存在。在简要介绍了描述牛顿宇宙学和相对论宇宙学中不均匀性的标准技术后，我讨论了涡度的产生。正如经典流体力学一样，在线性化微扰理论中不存在涡度（除非作为初始条件包含）。允许熵微扰并在微扰理论中工作至二阶，我表明即使在没有矢量微扰的情况下，纯标量微扰也会产生涡度，其源项是一阶能量密度梯度和等曲率或非绝热压力微扰的二次项。这将 Crocco 定理推广到了宇宙学背景。随后，我在不同模型中引入等曲率微扰，重点关注标准一致宇宙学中的熵微扰以及涉及两个标量场的暴胀模型。作为最后一个主题，我研究了磁场，这是早期宇宙中涡度的潜在观测后果。我简要回顾了近期关于以一致方式将磁场纳入微扰理论的一些工作。我仅使用解析技术表明，磁场可以由高阶微扰产生，尽管其太小而无法提供整个原初种子场，这与一些数值研究一致。最后以总结和该工作的一些潜在扩展作为结束。