宇宙距离关系的无模型三方检验

宇宙学距离是宇宙学中的基本观测量。在广义相对论中，假设河外介质中没有显著的光子吸收（即宇宙不透明度），光度距离（$D_L$）、角直径距离（$D_A$）和引力波距离（$D_{\rm GW}$）三者之间是平凡相关的。超新星长期以来是主要的宇宙学标准烛光，但明亮标准汽笛如今已被证明是一种替代方案，其优势在于无需借助其他天体物理源进行校准。此外，它们还能通过 $D_L$ 与 $D_{\rm GW}$ 之间的差异来测量对修正引力的偏离。然而，在哈勃图中引力参数与宇宙学参数存在简并，使得探测超越标准模型的物理变得困难。最近，一种名为 FreePower 的无模型方法被提出，用于从大尺度结构中推断角直径距离，该方法不依赖于早期宇宙和暗能量物理的知识。本文中，我们提出了一种对这三种距离之比的三方检验，其对宇宙学、早期宇宙、宇宙不透明度和修正引力所作的假设最少。接着，我们利用 LSST 与 Roman 超新星、爱因斯坦望远镜明亮汽笛以及联合的 DESI 类 + Euclid 类星系巡天的组合对该检验进行预言。我们发现，即便在这种高度无模型的方法下，我们仍能在多个红移 bin 中各自探测到这些距离之比的百分量级偏离，从而实现对 $\Lambda$CDM 和标准物理的极高精度一致性检验。它还可给出 $H_0$ 的亚百分精度测量。