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暗能量的压强参数化:基于最新宇宙学数据的一阶和二阶约束

宇宙学与河外天体物理 2025-09-22 v2

摘要

我们探索了 Λ\LambdaCDM 模型的一个扩展,其中暗能量 (DE) 流体的压强 pp 随宇宙膨胀而演化,并表示为尺度因子 aa 的函数。相应的能量密度 ρ\rho 由连续性方程导出,从而在宇宙晚期膨胀过程中产生一个动态的状态方程参数 wp/ρw \equiv p/\rho。压强使用在当前时期 (a=1a = 1) 附近的泰勒展开进行建模,在动态暗能量 (DDE) 框架内引入了对宇宙学常数的偏离。在一阶近似下,单个新参数 Ω1\Omega_1 捕获线性偏离,而二阶参数 Ω2\Omega_2 则解释压强的二次演化。我们使用多个观测数据集约束一阶和二阶 DDE 模型,并将其性能与 Λ\LambdaCDM 和 CPL 参数化进行比较。对 Planck CMB、DESI 和 DESY5 数据的联合分析得出了支持 DDE 的最强证据,一阶模型的偏离度为 2.7σ2.7\sigma,二阶模型超过 4σ4\sigma,为偏离宇宙学常数提供了强有力的统计支持。在二阶情况下重建的 DE 演化揭示了能量密度和 wDE(a)w_{\rm DE}(a) 中独特的非单调行为,包括明显的幽灵穿越现象。值得注意的是,wDE(a)w_{\rm DE}(a) 的晚期演化在不同数据集之间保持一致,并与 CPL 参数化表现出强烈的一致性,这突显了基于压强方法的稳健性。

关键词

引用

@article{arxiv.2505.02932,
  title  = {Pressure Parametrization of Dark Energy: First and Second-Order Constraints with Latest Cosmological Data},
  author = {Hanyu Cheng and Eleonora Di Valentino and Luis A. Escamilla and Anjan A. Sen and Luca Visinelli},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2505.02932},
  year   = {2025}
}

备注

29 pages including references, 4 tables, and 11 figures