f(T)引力模型与宇宙加速膨胀的观测限制

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基于广义相对论和宇宙学原理建立的现代宇宙学虽然取得了辉煌的成就,但还有一些亟待解决的重大理论问题,其中之一就是宇宙目前为什么在做加速膨胀。一种解释宇宙目前加速膨胀的方式是引入暗能量,它是一种具有负压强的能量组分。大量的观测数据表明,暗能量如果存在其大约占据宇宙能量的70%。另一种方式就是对爱因斯坦引力理论进行修正,通过这种方式我们不需要直接引入暗能量就可以解释宇宙目前的加速膨胀。基于绝对平行引力理论拓展出的f(T)引力理论就是一种修改引力理论。f(T)引力理论类似于基于爱因斯坦广义相对论提出的f(R)引力理论。大量的工作已经证明,f(T)引力理论可以很好地解释宇宙当前的加速膨胀。人们利用最新的重子声学振荡数据发现了暗能量一些新的重要性质,所以我们有必要研究最新的重子声学振荡数据对修改引力理论的限制。本文我们使用含重子声学振荡、超新星、宇宙微波背景辐射、哈勃参数的最新观测数据检验了六种可行的f(T)引力模型。我们发现尽管f(T)引力模型可以解释宇宙目前的加速膨胀,但是信息判据的结果表明目前的观测数据仍然最支持包含宇宙学常数和冷暗物质的宇宙学模型(ΛCDM)。此外,由于暗能量状态方程参数w(z)的演化形式至今还不能确定,人们提出了很多参数化形式。然而基于这些参数化暗能量模型研究宇宙的加速膨胀出现了一些不一致的结果,比如ΛCDM模型预言宇宙会持续加速膨胀,而基于Chevallier-Polarski-Linder(CPL)参数化(w(z)=w0+w1z/(1+z),其中w0和w1是两个常数),人们用低红移的超新星和重子声学振荡数据发现宇宙膨胀的加速度可能已经变小了,但加入宇宙微波背景辐射数据后,观测数据仍支持宇宙膨胀的加速度在变大。因此,我们利用不依赖模型的非参数化贝叶斯方法重构了减速参数q(z)的演化。通过重构,我们发现所有的观测数据都支持宇宙膨胀的加速度仍在变大,同时由于目前的观测数据是支持空间平直的宇宙从而空间曲率对减速参数演化的影响是可以忽略的。此外,我们重构出的q(z)有明显的振荡行为,并且与ΛCDM模型相比,观测数据在3.2σ置信水平上更支持振荡的q(z)。我们的研究表明人们此前得到的宇宙膨胀的加速度可能变小的结果应该是由于采用了错误的暗能量模型导致的,并且基于ΛCDM模型得到的q(z)的演化是不准确的。
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