无需声学视界的哈勃常数测定：未来星系巡天的展望

来自星系巡天的 $H_0$ 约束源于两种可标准化标尺的几何性质：声学视界尺度 $r_s$ 与物质-辐射相等尺度 $k_{\rm eq}$。尽管过去十年的多数分析聚焦于第一种尺度，近期工作强调第二种尺度可提供关于宇宙膨胀率的独立信息源。近期从相等尺度获取独立于声学视界的 $H_0$ 测量的方法，通过移除对重子密度的声学视界定标先验来避免基于 $r_s$ 的信息。我们提出一种对 $r_s$ 取边际化的新方法；这允许保留重子信息，从而获得更紧的参数约束。对于一个类 Euclid 光谱巡天，我们预测基于相等尺度的本方法所得独立于声学视界的 $H_0$ 约束为 $\sigma_{H_0} = 0.7\rm{\ km\ s^{-1}\ Mpc^{-1}}$，而来自声学视界的为 $\sigma_{H_0} = 0.5\rm{\ km\ s^{-1}\ Mpc^{-1}}$。因此即将到来的相等尺度 $H_0$ 测量可极具竞争力，但我们提醒此类测量的观测系统误差影响仍须详细研究。将我们的新方法应用于 BOSS 功率谱，仅由相等尺度给出 $H_0 = 69.5^{+3.0}_{-3.5}\rm{\ km\ s^{-1}\ Mpc^{-1}}$，比先前约束略紧。基于 $r_s$ 与 $k_{\rm eq}$ 的 $H_0$ 测量的一致性可提供宇宙学模型有价值的内部一致性检验；作为一个例子，我们考虑早期暗能量所产生的 $H_0$ 变化。假设 \textit{Planck}+SH0ES 最佳拟合 EDE 模型，我们发现 Euclid 的两种测量间存在 $2.6\sigma$ 偏移（$\Delta H_0 = 2.6\rm{\ km\ s^{-1}\ Mpc^{-1}}$）；若改假设 ACT 最佳拟合模型，则增至 $9.0\sigma$（$\Delta H_0 = 7.8\rm{\ km\ s^{-1}\ Mpc^{-1}}$）。