基于 HI 21cm 强度映射测绘对 $f(R)$ 引力的预测

Yanling Song; Yu Sang; Linfeng Xiao; Boyu Zhang; Bin Wang

基于 HI 21cm 强度映射测绘对 $f(R)$ 引力的预测

宇宙学与河外天体物理 2026-02-06 v1 广义相对论与量子宇宙学

作者: Yanling Song , Yu Sang , Linfeng Xiao , Boyu Zhang , Bin Wang

摘要

修正引力理论为广义相对论提供了充分动机的扩展方案，并可能解释宇宙在后时代加速膨胀的原因。在其中， $f(R)$ 引力代表一种最小且理论上具有吸引力的类别，由赔率波长参数 $B_0$ 所特征，量化了与广义相对论的偏离程度。本文探讨了未来中性氢 (HI) 21 cm 强度映射 (IM) 观测对低红移下 $f(R)$ 引力约束能力。我们对 $B_0$ 与标准宇宙学参数进行了 Fisher 矩阵预测，针对即将到来的 21 cm IM 实验，包括 BINGO 和 SKA1-MID（Band 1 和 Band 2），分别以及与 Planck 微波背景辐射 (CMB) 先验的组合情况。我们发现，即便是近期实验如 BINGO，即可对 $B_0$ 施加非平凡约束， $\sigma(B_0)\simeq 2.27\times 10^{-6}$ ，而 SKA1-MID 则能获得显著更紧密的约束，其中 SKA Band 2 在所考虑的配置中提供了最强的灵敏度， $\sigma(B_0)\simeq 6.37\times 10^{-8}$ 。我们进一步展示了将低红移 21 cm IM 数据与 CMB 观测相结合，能有效打破与背景宇宙学参数之间的退化关系，从而显著改善对 $B_0$ 的约束。这些结果凸显了未来 HI 强度映射测绘，结合 CMB 测量，能够在宇宙尺度上对广义相对论进行严格检验的潜力。

关键词

$f(R)$ 引力 HI 21cm 强度映射 Fisher 矩阵预测 BINGO SKA1-MID 宇宙学参数

引用

@article{arxiv.2602.05575,
  title  = {Forecast on $f(R)$ Gravity with HI 21cm Intensity Mapping Surveys},
  author = {Yanling Song and Yu Sang and Linfeng Xiao and Boyu Zhang and Bin Wang},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2602.05575},
  year   = {2026}
}

备注

13 pages, 5 figures, 2 tables

基于 HI 21cm 强度映射测绘对 $f(R)$ 引力的预测

摘要

关键词

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