尺度依赖的局部原初非高斯性作为 $S_8$ 张力的解决方案

在过去十年中，多项探测指出，在标准宇宙学模型内从宇宙微波背景外推得到的密度涨落振幅，与由大尺度结构中 $S_8$ 参数所概括的振幅之间存在宇宙学张力。这种 $S_8$ 张力的起源尚未得到阐明，可能暗示着数据中的系统误差、未被计入的重子物理效应，或是超出标准宇宙学模型的新物理学。重子物理原则上可以通过在非线性尺度上比传统假设更强地抑制物质功率谱，为该张力提供一个非线性解决方案。与许多其他针对 $S_8$ 张力的提议解决方案不同，这样的解决方案不会加剧 Hubble 张力。然而，流体动力学模拟中没有任何现实的重子反馈能提供作为红移函数所需的抑制。在此，我们指出局部型原初非高斯性 (PNG) 的尺度依赖性（在几 Mpc 的尺度上具有显著的 PNG）可以提供所需的抑制，因为这种 PNG 能够在比重子稍大的尺度上抑制功率谱。我们通过在 0.5 Gpc/$h$ 的盒中设计具有尺度依赖的局部型 PNG 的无碰撞数值结构形成模拟来证明这一点。作为一个原理验证，我们简单的模型表明，具有尺度依赖性的 PNG（在大尺度上对原初密度涨落采用高斯随机场，而在 $\lesssim 10$ Mpc 尺度上 $f_{\rm NL} \simeq -300$），结合最先进的物质功率谱重子化，原则上可以解决 $S_8$ 张力。因此，$S_8$ 张力将成为非平凡暴胀物理学的确凿证据。