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测试宇宙中等价原理:基于星系多轨迹的模型无关方法

宇宙学与河外天体物理 2026-04-10 v3 广义相对论与量子宇宙学

摘要

我们提出了在宇宙尺度上测试等价原理的方法。这一广义相对论的基石已经在标准物质方面得到高精度测试,但其对未知暗物质的有效性仍是一个关键的待解决问题。我们构建了一个可测量的量符 EPE_P,其作为一个空测试量符,即在弱等价原理被违反时会偏离单位值。该量符可以通过两种不同星系 Population 的交叉相关直接测量,due to the inclusion of large-scale relativistic corrections。我们方法的一个关键特点是只涉及最小假设,不需要指定功率谱形状、背景演化、宇宙结构生长率、星系偏差函数或对等价原理违反的模型。我们对 Dark Energy Spectroscopic Instrument 和 Square Kilometre Array (SKA) 提供了预测。虽然 Relativistic corrections 可以被两个调查以高显著性检测到,但只有 SKA 能将 EPE_P 限制在一个有趣的水平,其精度在 z<0.6z < 0.6 的红移范围内约为 7-15%。

关键词

引用

@article{arxiv.2412.08627,
  title  = {Testing the equivalence principle across the Universe: a model-independent approach with galaxy multi-tracing},
  author = {Sveva Castello and Ziyang Zheng and Camille Bonvin and Luca Amendola},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2412.08627},
  year   = {2026}
}

备注

v3: updated magnification bias modelling - DESI: matched to simulations, SKA: fixed minor typo; no significant impact on the results