来自星系团对 $f(R)$ 引力的新约束

大质量星系团的丰度是探测宇宙尺度上偏离广义相对论 (General Relativity, GR) 的有力探针。尽管恒星和星系检验已施加了严格的限制，但在更大尺度上，诸如 $f(R)$ 之类的替代引力理论仍可作为有效理论发挥作用。本文基于对当前 X 射线选星系团样本的完全自洽分析，并考虑了宇宙学参数与天体物理参数之间的所有协方差，给出了对两种流行的 $f(R)$ 模型——Hu-Sawicki 模型和“designer”模型——的约束。利用星系团数目计数，结合来自宇宙微波背景 (CMB)、大尺度结构产生的 CMB 透镜势的最新数据，以及对背景膨胀历史及其平均物质密度的其他宇宙学约束，我们分别在 95.4% 置信水平上获得了 Hu-Sawicki 模型（取 $n=1$）的上限 $\log_{10}|f_{R0}| < 4.79$ 和 designer 模型的上限 $\log_{10}B_0 < 3.75$。我们结果的稳健性源于：对红移高达 $z \sim 0.5$ 的已知最大质量星系团的高质量增长数据、对系统不确定性的严格控制（包括基于弱引力透镜数据的精确质量校准），以及在数据质量范围内使用完整的暗晕质量函数形状。