f(R) 引力宇宙学中的半解析星系形成

在大距离上修改广义相对论方程提供了一种可能性，即在不引入宇宙学常数的情况下解释我们观测到的宇宙属性。存在许多此类修改引力宇宙学的提议，但往往它们在非线性区域对结构形成的后果尚未被准确知晓。在这项工作中，我们采用 f(R) 引力模型的高分辨率数值模拟，并结合星系形成的半解析模型 (SAM)，以获得星系属性演化的详细预测。f(R) 引力模型意味着存在一种“第五力”，但该力在局部受到抑制，从而保留了广义相对论在太阳系尺度上的成功。我们表明，f(R) 引力模型中的暗物质晕具有相对于 LCDM 情景的修正维里标度，反映了在给定质量下更高的暗物质速度弥散。这一效应通过适当修正质量 - 温度关系在 SAM 中得以考虑。我们发现，f(R) 引力中预测的星系统计属性（如恒星质量函数和宇宙恒星形成率）与 LCDM 相比通常仅显示出非常微小的差异，这些差异小于不同 SAM 模型结果之间的弥散，后者可视为其系统不确定性的度量。我们还证明，星系偏倚无法区分 f(R) 引力与标准宇宙学情景。然而，f(R) 引力在大尺度上宇宙结构的线性增长率中留下了修改印记，这可以从大星系样本的统计属性中恢复。