早期暗能量、哈勃参数张力与弦轴子宇宙

宇宙微波背景(CMB)功率谱的精确测量与标准 $\Lambda$CDM 宇宙学模型的预测高度一致。然而，由 CMB 推断的哈勃参数 $H_0$ 值与由低红移宇宙观测推断的值之间存在某种张力，且暗能量密度的异常小值是该模型一个令人困惑的成分。在本文中，我们探索一种具有新的奇异能量密度的情景，其在早期表现为宇宙学常数，然后在某临界红移 $z_c$ 快速衰减。此类奇异能量密度受到弦轴子宇宙启发的暗能量情景的推动。通过提高早期膨胀率，极精确确定的退耦声视界角尺度可借助更大的哈勃常数得以保持。但我们发现，Planck 温度功率谱紧密约束早期暗能量密度的大小，从而约束由 CMB 得出的哈勃常数的任何偏移。若要求再电离光深小于 Planck 2016 的 $2\sigma$ 上限 $\tau\lesssim 0.0774$，则早期暗能量允许的哈勃参数偏移至多为 1.6 km~s$^{-1}$~Mpc$^{-1}$（在 $z_c\simeq 1585$ 时），太小而无法完全缓解哈勃参数张力。仅当 $\tau$ 增加超过 $5\sigma$ 时，CMB 哈勃参数才能与局域测量值一致。在此过程中，我们导出对复合时期早期暗能量贡献的强约束——对于 $10 \lesssim z_c \lesssim 10^5$，其绝不能超过辐射/物质密度的约 $2\%$。