以符号翻转宇宙学常数缓解宇宙学张力

受近期源于梯度暗能量的猜想——即宇宙近期从反德西特真空跃迁到德西特真空——的启发，我们通过引入一个在特定红移 $z_\dagger$ 处符号翻转的宇宙学常数（$\Lambda_{\rm s}$）来扩展 $\Lambda$CDM 模型，并称该模型为 $\Lambda_{\rm s}$CDM。我们讨论了该模型的构造与理论特征，发现当确保 $\Lambda_{\rm s}$CDM 与 CMB 数据的一致性时：（i）宇宙单调膨胀的条件意味着 $z_\dagger\gtrsim1.1$；（ii）$H_0$ 与 $M_B$（Ia 型超新星绝对星等）值与 $z_\dagger$ 反相关，并在 $z_\dagger=1.5$ 时达到 $H_0\approx74.5~{\rm km\, s^{-1}\, Mpc^{-1}}$ 和 $M_B\approx-19.2\,{\rm mag}$，与 SH0ES 测量一致；（iii）只要 $z_\dagger\lesssim 2.34$，$H(z)$ 就对 Ly-$\alpha$ 测量给出极佳拟合。我们进一步利用完整 Planck CMB 数据集（含与不含 BAO 数据）研究了模型约束。我们发现仅 CMB 数据无法约束 $z_\dagger$，但 CMB+BAO 数据集支持 $\Lambda_{\rm s}$ 的符号翻转，给出约束：$z_\dagger=2.44\pm0.29$（68% C.L.）。我们的分析揭示 $z_\dagger$ 的下限和上限分别由星系与 Ly-$\alpha$ BAO 测量控制，且星系 BAO 数据所要求的较大 $z_{\dagger}$ 值使模型无法达到最高的本地 $H_0$ 测量值。总体上，$\Lambda_{\rm s}$CDM（i）缓解了 $H_0$ 张力且与 TRGB 测量完全一致，（ii）缓解了 $M_B$ 张力，（iii）消除了与 Ly-$\alpha$ 测量的分歧，（iv）缓解了 $S_8$ 张力，（v）与 BBN 对物理重子密度的约束更符合。[节略]