相互作用暗区宇宙学中的标准扰动理论 I:Einstein de Sitter 核函数的失效
宇宙学与河外天体物理
2026-03-16 v1
摘要
相互作用暗区(IDS)模型为标准 CDM 宇宙学提供了常见的扩展,允许冷暗物质(CDM)和暗能量(DE)之间进行非引力能动量交换。尽管此类模型可被构建来再现与 CDM 相同的背景扩张历史,但其对宇宙结构增长的影响根本不同,需谨慎处理宇宙扰动。在本工作中,我们发展了用于 IDS 宇宙学的一条一环路标准扰动理论(SPT)形式,无需采用 Einstein--de~Sitter(EdS)近似。我们表明,即使存在弱小的暗区相互作用,也会导致扰动核函数呈现非平凡的时间依赖性,从而导致 EdS 近似在 CDM 分析中常被假设的失效。通过推导并数值求解二阶和三阶核函数的演化方程,我们计算了相应的一条一环路修正项对物质功谱的贡献,发现即使存在较小的相互作用强度,此类修正项的偏差也可能显著超过百分比级。我们的结果表明,IDS 模型中的非线性修正是系统性放大的,忽略核函数的完整时间依赖性可能在亚非线性尺度上导致偏差预测。这些发现确立了 IDS 场景下基于时间依赖扰动处理的必要性,并为使用非线性大尺度结构(LSS)可观测量进行精度测试提供了稳健框架。
引用
@article{arxiv.2603.12431,
title = {Standard Perturbation Theory for Interacting Dark Sector cosmologies I: Breakdown of Einstein de Sitter kernels},
author = {Matheus Wolney and Gabriel Sampaio and Humberto Borges and Iuri Baranov and Rodrigo von Marttens},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.12431},
year = {2026}
}
备注
Text with 29 pages and 8 figures. Comments are welcome