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无模型宇宙热力学与暗能量动力学的模型无关重构

宇宙学与河外天体物理 2026-04-22 v1

摘要

我们对宇宙热力学演化进行模型无关的探索,通过使用高斯过程回归从观测数据重构膨胀历史。我们考虑三种独立的数据组合,即 CC32+DESI DR2+Pantheon+、CC32+DESI DR2+Union3 和 CC32+DESI DR2+DES Y5,从而评估不同超新星样本对重构的影响。从对红移范围 0 到 2 内的重构哈勃参数及其导数进行评估,我们计算与 apparent horizon 相关的关键热力学量,包括诊断函数 P(z)P(z)、熵产生率 S˙tot\dot{S}_{\mathrm{tot}} 及其二阶导数 S¨tot\ddot{S}_{\mathrm{tot}}。我们发现 P(z)P(z) 在所有红移范围内均为正值,确保广义第二定律的有效性。相应地,S˙tot>0\dot{S}_{\mathrm{tot}} > 0 持续存在,而在低红移下 S¨tot<0\ddot{S}_{\mathrm{tot}} < 0,表明宇宙正向稳定热力学平衡演化。为评估方法论的鲁棒性,重构采用多种协方差核函数,包括平方指数核和 Mat\'ern 核,其 ν=5/2,7/2,\nu = 5/2, 7/2,9/29/2 版本均在不确定性范围内给出一致结果。我们还对暗能量方程状态进行完全模型无关的重构,发现其在当前时刻与宇宙常数相符,暂无显著偏离 Λ\LambdaCDM 的统计显著性差异。

关键词

引用

@article{arxiv.2604.18723,
  title  = {Model-independent reconstruction of cosmic thermodynamics and dark energy dynamics},
  author = {Afaq Maqsood and Tanima Duary},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2604.18723},
  year   = {2026}
}