基于多源数据集对暗能量状态方程的非参数重建

宇宙加速膨胀的原因构成了当今物理学中最基本的问题之一。在缺乏令人信服的理论来解释观测结果的情况下，首要任务是发展一套稳健的唯象模型。如果加速膨胀由某种形式的暗能量驱动，那么该唯象模型便由暗能量状态方程 w 决定。当前及未来宇宙学巡天的一个主要目标，就是高精度地测量 w 及其随时间的变化。由于 w(z) 无法直接测量，因此需要强大的重建方法从观测数据中可靠地提取它。我们近期提出了一种基于高斯过程建模的 w(z) 重建新方法。该方法能够捕捉 w(z) 中非平凡的时间依赖性，并且最重要的是，它能给出受控且无偏的误差估计。在本文中，我们将该方法扩展至包含多种测量数据：重子声学振荡、宇宙微波背景测量和超新星数据。我们分析了当前可用的数据集，并给出了对 w(z) 的约束结果，发现目前的观测结果与宇宙学常数非常吻合。此外，我们通过分析模拟的未来高质量巡天观测数据，探索了我们的方法捕捉 w(z) 非平凡行为的能力。我们发现，仅凭重子声学振荡测量本身就能得到非常出色的重建结果，而不同高质量探针的组合使我们能够以很小的误差范围非常可靠地重建 w(z)。