用高红移类星星探测新物理：轴子与非标准宇宙学

类星体作为“可标准化”烛光的哈勃图，已被用于测量宇宙晚期的膨胀历史，直至极高红移（$z \sim 7$）。研究表明，由类星体数据集推断的该历史，与宇宙微波背景（CMB）及其他数据集偏好的协调（$\Lambda$CDM）宇宙学模型在 $\gtrsim 3 \sigma$ 水平上偏离。在本文中，我们探究 $\Lambda$CDM 之外（B$\Lambda$CDM）或标准模型之外（BSM）的新物理能否使类星体数据与协调模型一致。我们首先表明，类星体 UV 与 X 射线光度间有效的红移依赖关系——补充了文献中先前的唯象工作——可潜在弥补该差异。这种红移依赖性可在具有星系际介质（IGM）中轴子–光子转换的 BSM 模型中实现，尽管偏好的参数空间{与其他各类轴子天体物理约束存在张力，张力程度}取决于对 IGM 磁场的具体假设。我们简要讨论了一种可规避这些天体物理约束的轴子模型变体。另一方面，我们表明超越 $\Lambda$CDM 的模型，如具有变化暗能量状态方程（$w$CDM）的模型或光度距离多项式展开的现象学宇宙学模型，不能缓解该张力。我们基于 \texttt{emcee}~\cite{Foreman_Mackey_2013} 和 \texttt{corner.py}~\cite{corner} 的分析代码公开于 \href{https://github.com/ChenSun-Phys/high\_z\_candles.git}{{\tt github.com/ChenSun-Phys/high\_z\_candles}}。