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平等时代的引力:朝向无需精细调节初条件的 Hubble 问题解

宇宙学与河外天体物理 2020-07-22 v2 广义相对论与量子宇宙学 高能物理 - 唯象学 高能物理 - 理论

摘要

对宇宙膨胀率(H0H_0)相互矛盾的测量可能预示着标准宇宙学模型之外的物理。在此我描述两种早期修正引力机制,它们通过在物质-辐射平等时代的膨胀率来增加 H0H_0 的值以调和之。这些基于可行 Horndeski 理论的机制,比具有振荡标量场的早期暗能量所需初条件精细调节显著更少。在平等时代的不完美暗能量(IDEE)中,初始能量密度比辐射稀释慢但比物质快,自然地在不平等时代附近达到峰值。最小的 IDEE 模型,即三次 Galileon,受宇宙微波背景(Planck)与重子声学振荡(BAO)约束过强,无法缓解 H0H_0 张力。在增强早期引力(EEG)中,标量场值调节引力的宇宙学强度。最小的 EEG 模型,即指数耦合三次 Galileon,给出 Planck+BAO 值 H0=68.7±1.5H_0=68.7 \pm 1.5(68% 置信水平),将与 SH0ES 的张力从 4.4σ4.4\sigma 降至 2.6σ2.6\sigma。此外,Galileon 对宇宙加速的贡献可通过晚期宇宙幻影膨胀(LUPE)调和 H0H_0。结合 LUPE、EEG 与 Λ\Lambda 将 Planck、BAO 与 SH0ES 间的张力降至 2.5σ2.5\sigma。我还将描述基于局域引力检验、原初元素丰度与引力波的耦合 Galileon 的额外检验。尽管仍需进一步模型构建以完全解决 H0H_0 问题并满足所有可用观测,这些例子展示了在爱因斯坦广义相对论之外解决宇宙学张力的丰富可能性。

关键词

引用

@article{arxiv.2003.06396,
  title  = {Gravity in the Era of Equality: Towards solutions to the Hubble problem without fine-tuned initial conditions},
  author = {Miguel Zumalacarregui},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2003.06396},
  year   = {2020}
}

备注

Updated discussion of S8 tension. Summary for busy readers. 26 pages + appendices, 17 figures. Accepted in PRD