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修改的分数阶模型中的引力变化:观测约束与快慢动力学

综合物理 2026-06-27 v1 宇宙学与河外天体物理 广义相对论与量子宇宙学

摘要

我们研究了一个分数引力模型,其中 Hubble 参数与引力常数均由于分数重整化群效应而动态演化。该模型包含一个与时变 GG 耦合的标量场,生成了分数作用宇宙学特有的非定域修正。解析与数值解揭示了振荡区间、循环相位与快速变化,对 BBN 与早期宇宙演化具有深刻意义。我们开发了一个稳健的数值框架来积分正则化系统,并将所得的 H(z)H(z) 演化与来自 Hubble 参数、重子声学振荡、Ia 型超新星、引力透镜与黑洞阴影的观测数据进行比较,从而实现对宇宙学图学量的一致重构。贝叶斯分析表明,μ=0\mu=0 的分数模型是唯一在统计上可行的变体。推断的 Hubble 参数在各模型间保持稳定(h0.72h\simeq 0.72),而分数参数在 μ=0\mu=0 情况下得到了显著更好的约束(α=1.200.14+0.25\alpha=1.20^{+0.25}_{-0.14}ζ=0.430.29+0.39\zeta=0.43^{+0.39}_{-0.29})。动力学部分给出 m=30.820.9+28.0m=30.8^{+28.0}_{-20.9}Γ=108.3±1.1\Gamma=108.3\pm1.1,导致正的判别式与一个明确确定的弛豫时间尺度 τrel9\tau_{\rm rel}\simeq 9 Gyr,证实了过阻尼区间。尽管 μ=0\mu=0 模型获得了略低于 Λ\LambdaCDM 的 χmin2\chi^2_{\min},但由于其参数空间较小,BIC 强烈支持 Λ\LambdaCDM。总体而言,该模型再现了晚期加速并模拟了 Λ\LambdaCDM,同时引入了独特的宇宙学图学特征。动力学系统分析阐明了稳定性结构与参数依赖性,表明分数非定域修正可能为解决 H0H_0S8S_8 张力提供新途径。

关键词

引用

@article{arxiv.2607.09722,
  title  = {Varying Gravity from a Modified Fractional Model: Observational Constraints and Slow-Fast Dynamics},
  author = {Rami Ahmad El-Nabulsi and Genly Leon and Esteban González and Kevin Marroquín},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.09722},
  year   = {2026}
}

备注

84 pages, 14 compound figures