宏观引力平均宇宙中的膨胀与结构增长可观测量

我们利用宏观引力 (Macroscopic Gravity, MG) 的精确且协变的框架，研究了不均匀性平均对膨胀和大尺度结构增长可观测量的影响。众所周知，应用爱因斯坦方程与空间平均不可交换，并导致平均问题。对于应用于 Friedmann-Lemaitre-Robertson-Walker (FLRW) 度规的 MG 形式体系，这产生了一个额外的动力学项，封装为表示为 $\Omega_A$ 的平均密度参数。文献中已知平直 FLRW 度规的 MG 精确各向同性宇宙学解，我们在此推导了一个各向异性精确解。利用各向同性解，我们将膨胀历史与当前的超新星距离、重子声学振荡 (Baryon Acoustic Oscillations)、宇宙微波背景 (CMB) 最后散射面以及哈勃常数测量数据进行比较，发现 $-0.05 \le \Omega_A \le 0.07$（95% 置信水平）。对于平直度规情况，这简化为 $-0.03 \le \Omega_A \le 0.05$。我们还发现，在拟合中包含此项可将通常的宇宙学参数值偏移百分之几到百分之十几。接下来，我们推导了 MG 中大尺度结构增长率的方程，该方程包含一个由于平均产生的项，并将其与 LCDM 一致模型进行比较。我们发现，幅度在上述界限范围内的 $\Omega_A$ 会导致晚期增长相对于 LCDM 的相对偏差高达 2-4%。因此，增长的偏移幅度可能与暗能量密度参数或其状态方程等宇宙学参数的类似变化所引起的偏移幅度相当。该效应的幅度也可能与未来巡天考虑的一些系统效应相当。这表明平均项及其可能的影响需要在未来的精密宇宙学研究中受到严格约束。（摘要删节）