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早期暗能量巧合问题的暗物质触发机制

宇宙学与河外天体物理 2023-05-31 v1 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 唯象学 高能物理 - 理论

摘要

早期暗能量(EDE)的宇宙学作用在时间上局域于物质-辐射相等时期附近,以解决哈勃张力,但这引入了一个新的巧合问题:如果EDE与物质和辐射都解耦,为何其动力学应发生在相等时期附近?该问题的解决方案可能在于一个{\it早期暗 sector}(EDS),其中暗物质质量依赖于EDE标量场。具体而言,我们考虑EDE与暗物质的普朗克抑制耦合,这自然源于前者由量子引力效应打破整体U(1)U(1)平移对称性而产生。在足够平坦的势下,物质-辐射相等时暗物质主导地位的上升本身触发了EDE的滚动及随后的衰变。我们表明,这一{\it触发}EDS(tEDS)模型可以在背景层面上自然解决EDE巧合问题,而无需对暗物质耦合或初始条件进行任何微调。当拟合当前宇宙学数据(包括来自局地距离阶梯和低红移涨落振幅的数据)时,tEDS最大似然模型在解决哈勃张力方面表现与EDE相当,达到H0=71.2H_0 =71.2 km/s/Mpc。然而,拟合\emph{Planck}宇宙微波背景数据需要特定范围的初始场位置,以平衡驱动声学振荡的标量场涨落,这提供了与其他EDE模型可检验的差异。

关键词

引用

@article{arxiv.2212.08098,
  title  = {A Dark Matter Trigger for Early Dark Energy Coincidence},
  author = {Meng-Xiang Lin and Evan McDonough and J. Colin Hill and Wayne Hu},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2212.08098},
  year   = {2023}
}

备注

12 pages, 6 figures