由 SNe Ia 非参数变分推断重构宇宙膨胀历史——charm2 代码
宇宙学与河外天体物理
2026-04-29 v2
摘要
使用最新 Ia 型超新星数据集的宇宙学分析微弱地倾向于演化暗能量（EDE）模型，但并未强烈排除标准 LCDM 范式。膨胀历史的非参数重构可能揭示参数化 LCDM 模型遗漏的信号特征，而无需为暗能量演化设定具体的函数形式。信息场论（IFT）是一种用于最优非参数重构算法的贝叶斯框架。在本工作中，我们提出了 charm2，它是 charm1 的继任者；charm1 是先前基于 IFT 的代码，用于从 SNe Ia 重构宇宙能量密度的红移演化。我们将重构算法应用于 Union2.1、Pantheon+、DESY5 和 DESY5-Dovekie 数据集，以研究非参数重构与参数化平坦 LCDM 模型所暗示信号之间的一致性。为了实现精确的高斯近似，我们采用几何变分推断，通过寻找坐标变换将弯曲的后验分布“展平”。随后可以在双对数尺度上追踪能量密度的红移演化，去趋势后可由平稳高斯过程很好地描述。使用 Union2.1 和 Pantheon+ 数据集的非参数 charm2 重构与平坦 LCDM 信号场一致。DESY5 和 DESY5-Dovekie 的重构偏离平坦 LCDM 比较场，并与演化暗能量信号相容。然而，使用证据下界（ELBO）度量进行模型选择时，我们未在任何数据集中发现支持偏好非平坦 LCDM 特征的确凿证据。我们指出，在当前 DESY5 噪声水平下，尽管非参数模型能更好地恢复合成 EDE 数据中的真值，ELBO 仍倾向于平坦 LCDM 而非我们的非参数模型；这一趋势仅在噪声协方差降低约 7 倍时才会逆转。
引用
@article{arxiv.2604.24630,
title = {Nonparametric Variational Inference Reconstruction of the Cosmic Expansion History from SNe Ia -- the charm2 code},
author = {Iason Saganas and Matteo Guardiani and Natalia Porqueres and Torsten Enßlin},
journal= {arXiv preprint arXiv:2604.24630},
year = {2026}
}
备注
13 pages, 11 figures, four tables; submitted to A&A. Fixed typo