利用DESI DR2数据检验一种新型非标准暗物质

本文提出了一种非标准暗物质(NSDM)模型，其中暗物质(DM)的状态方程(EoS)被参数化为$w_{\rm dm} = w_2 a^2$。该暗物质模型的动机是，暗物质在尺度因子$a = 0$附近必须变为冷暗物质(CDM)，这意味着暗物质的状态方程$w_{\rm dm}$及其对尺度因子的导数${\rm d}w_{\rm dm}/{\rm d}a$在$a = 0$处均为零。通过结合最新的宇宙学数据集——包括Planck2018宇宙微波背景(CMB)距离先验、暗能量光谱仪(DESI)第二次数据发布的重子声学振荡测量，以及三个独立的Ia型超新星数据集，即暗能量巡天第五年(DESY5)汇编、Union3汇编和PantheonPlus样本——我们约束了$\Lambda w_2$DM、$ww_2$DM和$w_0w_aw_2$DM模型，这些模型分别通过在$\Lambda$CDM、$w$CDM和$w_0w_a$CDM模型中将CDM替换为NSDM构建而成。我们发现，对于CMB+DESI+Union3和CMB+DESI+DESY5的数据组合，在超过$3\sigma$置信水平下存在对负暗物质状态方程的偏好。此外，对于所有数据组合，在$w$CDM和$w_0w_a$CDM模型中将CDM替换为NSDM显著降低了违反零能量条件的概率。而且，$ww_2$DM和$w_0w_aw_2$DM模型相对于$\Lambda$CDM模型的受青睐程度与$w_0w_a$CDM模型相当。