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从现代宇宙学探针看待暗区:交互式辐射

宇宙学与河外天体物理 2026-05-26 v1

摘要

[已删略] 我们约束了一个由自由辐射和类流体成分构成的现象学暗辐射(DR)框架,为标准辐射部门提供了一个模型无关的扩展。利用 Planck CMB 数据、DESI DR2 BAO 测量以及 Pantheon+ 和 DES Y5(Dovekie)超新星样本,我们对额外的相对论自由度进行约束并评估其对宇宙紧张问题的影响。我们仅从 CMB 数据获得 Nfld<0.66N_{\rm fld}<0.66(95% 置信区间),而结合 BAO 数据则得到 Nfs=2.93±0.23N_{\rm fs}=2.93\pm0.23Nfld=0.360.21+0.16N_{\rm fld}=0.36^{+0.16}_{-0.21}(68% 置信区间),与自由辐射的标准模型预期一致。DR 框架通过增强的早期时期膨胀率显著缓解了 Hubble 紧张问题,这减少了声波孔径尺度。根据 T\mathcal{T} 统计量,CMB+BAO 数据下 SH0ES 的紧张问题从在 Λ\LambdaCDM 中的显著性降低到统计上不显著。贝叶斯模型比较显示,在不包括 SH0ES 数据时,DR 相对于 Λ\LambdaCDM 没有决定性偏好,结果处于弱ly 不偏好范围。然而,包括 SH0ES 数据后,DR 场景获得了决定性的贝叶斯证据。总体而言,DR 提供了一个解决 Hubble 紧张问题的引人注目的框架。在考虑 CMB、BAO、Pantheon++ 和 SH0ES 数据时,我们发现有效辐射内容增加,Ntot=3.630.15+0.13N_{\rm tot}=3.63^{+0.13}_{-0.15},自由辐射比例为 ffs=0.392±0.026f_{\rm fs}=0.392\pm 0.026,声波孔径尺度减小,rd=141.81.2+1.3Mpcr_d = 141.8^{+1.3}_{-1.2}\,\mathrm{Mpc},原始氦质量分数提高,YHe=0.2530±0.0017Y_{\rm He}=0.2530 \pm 0.0017,这一值大约在金属贫淡 H II 区域的直接测定值之上约 2-2.5σ\sigma,但在当前不确定性范围内与其他丰度测量值基本一致。

关键词

引用

@article{arxiv.2605.24089,
  title  = {Exploring the Dark Sector: Interacting Radiation in Light of Modern Cosmological Probes},
  author = {Matteo Mescia and Héctor Gil-Marín},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2605.24089},
  year   = {2026}
}

备注

To be submitted to JCAP, 34 pages, 14 figures