f(R) 引力中的非线性物质与速度功率谱

我们研究了 f(R) 引力理论中的物质和速度散度功率谱及其时间演化，数据源自多个具有不同盒子尺寸和分辨率的大体积 N 体模拟。我们发现，由于第五种力的非线性本质，准确预测 f(R) 引力中的物质功率谱对模拟的要求比 $\Lambda$CDM 情形更为严格。研究表明，除非变色龙效应非常微弱，否则线性微扰理论是 f(R) 模型的糟糕近似。我们指出，相对于基准 $\Lambda$CDM 模型，速度散度功率谱非线性尾部的相对差异比物质功率谱中的差异更为显著，这表明未来针对本动速度数据收集的巡天将为限制修正引力理论开辟新机遇。对功率谱时间演化的深入研究表明，其演化历史中存在一种模式，这可以用 f(R) 引力中变色龙型第五种力的性质来解释。改变模型参数 $|f_{R0}|$（该参数量化了偏离标准引力的强度）主要改变了第五种力开始出现的时刻，导致不同的 f(R) 模型在任何给定时间都处于同一演化路径的不同阶段。