扩展精质模型的宇宙学检验

我们利用 Planck 2018 宇宙微波背景（CMB）数据，结合重子声学振荡（BAO）和红移空间畸变（RSD）数据，研究扩展精质模型（即具有作为暗能量的标量场势的标量-张量引力模型）的宇宙学观测检验。作为一个示例，我们考虑具有 Brans-Dicke 动能项 $\frac{\omega(\phi)}{\phi} \phi_{;\mu} \phi^{;\mu}$ 和二次标量势 $V (\phi) = A + B (\phi - \phi_0) + \frac{C}{2} (\phi - \phi_0)^2$ 的模型，该模型在 $\omega(\phi) \to \infty$ 极限下退化为广义相对论（GR），在 $B=C=0$ 极限下退化为宇宙学常数。在此模型中，标量场通常沿势滚动并在 $V (\phi)$ 极小值附近振荡。我们发现，对 CMB+BAO+RSD 数据集的模型参数估计为 $\lg \alpha = -3.6 _{-0.54}^{+0.66}~ (68\%)$，对应于 $3.8 \times 10^5 < \omega_0 < 9.5 \times 10^7~ (68\%)$，以及 $\lg C = 4.9 \pm 1.4~ (68\%)$。然而，GR $\Lambda$CDM 模型拟合数据的优劣几乎与此扩展精质模型相当，且被 Akaike 信息准则（AIC）所偏好。自复合时期以来引力常数的变化被限制为 $0.97 < G_{\rm rec}/G_0 < 1.03~ (1 \sigma)$。鉴于近期有报告称 CMB 数据偏好闭合宇宙，我们在拟合中考虑非平坦几何的情形，发现 $\Omega_k$ 的均值从 $-0.049$ 略微偏移至 $-0.036$，且我们模型中的参数与 $\Omega_k$ 不简并。