利用星系团检验引力的通用框架 I：在 $f(R)$ 引力下对晕动力学质量的建模

我们提出了一种利用星系团观测检验引力的新框架，旨在从 Sunyaev Zel'dovich (SZ) 和 X 射线星系团计数以及星系团气体分数等可能的观测量中，对修正引力模型给出无偏约束。聚焦于一种流行的 $f(R)$ 引力模型，我们提出了一种新方法，将 SZ 和 X 射线星系团观测量的质量标度关系从 $\Lambda$CDM 重新校准到 $f(R)$ 引力。我们发现，无论 $f(R)$ 模型参数为何，复杂的修正引力效应均可简单地建模为对背景标量场与红移组合 $f_R(z)/(1+z)$ 的依赖。通过采用大规模 N 体模拟，我们证明了一个理论推导的 tanh 拟合公式在很大范围的背景场参数和红移下与暗物质晕的动力学质量增强高度吻合。我们的框架具有足够的灵活性，可容纳其他模型的检验以及更多观测量的纳入。该动力学质量增强的单参数描述对观测量的理论建模和实际引力检验具有重要意义。