JWST 观测约束精细结构常数的时间演化与暗能量-电磁耦合

文献中曾假设某些物理参数可能随时间演化，天体物理数据可作为探针。近期，詹姆斯·韦伯空间望远镜（JWST）发布了其早期观测数据。在本工作中，我们选取了具有强 [OIII]（静止系下 $\lambda=4959$ \AA \,和 $5007$ \AA）发射线的高红移（$z>7.1$）星系的 JWST 光谱观测，以约束精细结构常数（$\alpha$）的演化。利用红移分别为 $7.19$ 和 $8.47$ 的两个星系的光谱，$\alpha$ 相对于其标准值的偏离分别被发现小至 $0.44^{+8.4+1.7}_{-8.3-1.7} \times 10^{-4}$ 和 $-10.0^{+18+1.5}_{-18-1.5} \times 10^{-4}$（第一个误差为统计误差，第二个为系统误差）。将我们的结果与先前数据相结合表明 $\frac{1}{\alpha} \frac{d \alpha}{dt} = 0.30^{+4.5}_{-4.5} \times 10^{-17}~{\rm yr^{-1}}$。显然，没有 $\alpha$ 宇宙演化的证据。文中还讨论了进一步约束 $\alpha$ 时间演化的前景。暗能量的标量场被假设通过与电磁场的相互作用驱动宇宙加速膨胀。通过积分精细结构常数变分 $\frac{\Delta\alpha}{\alpha}(z)$ 的观测数据，我们建立了暗能量与电磁力之间耦合强度的严格上限。我们的分析给出 $\zeta \leq 3.92 \times 10^{-7}$（95% 置信水平），这是迄今为止最严格的约束。