关于光度距离与加速时期

基于广义相对论(GR)和暗能量的标准宇宙学模型预言,宇宙在中等红移 $z_{acc} \sim 0.7$ 处经历了从减速膨胀到加速膨胀的转变。显然,以与模型无关的方式直接测量这一转变,而不假设 GR 是正确的引力理论,具有极大的意义。我们探究了超新星(SN)光度距离测量在多大程度上为此类转变提供了证据:我们表明,与直觉相反,相对于空(Milne)模型的 SN 距离残差 $\Delta\mu$ 中著名的“转折”在 SN 数据所跨越的红移范围内并未给出此种转变的可靠证据。该图中观测到的转折主要源于 Milne 模型中的负曲率,而非 $\Lambda$CDM 及其相关模型所预言的减速。我们表明,将距离残差相对于一个平坦、非加速模型 $(w = -1/3)$ 作图,并将 $z$ 轴重映射为 $u = \ln(1+z)$,具有若干优势;我们概述了这种表示的一些有用且直观的性质。我们得出结论,超新星与重子声学振荡(BAO)之间存在显著的互补性:超新星在低红移处提供高精度,并能很好地约束自 $z \sim 0.7$ 以来加速的净总量,但在约束 $z_{acc}$ 方面较弱;而径向 BAO 测量或许更擅长对 $z_{acc}$ 施加直接约束。