No evidence for modifications of gravity from galaxy motions on cosmological scales
No evidence for modifications of gravity from galaxy motions on cosmological scales
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没有证据表明宇宙尺度上的星系运动改变了引力
DOI：
10.1038/s41550-018-0573-2
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发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
14.1
通讯作者：
He J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
He J
目前对广义相对论（GR）的检验仍然局限于恒星系统或强引力体系的尺度。在宇宙学尺度上偏离GR被认为是宇宙学常数Λ（ref.）的替代，以解释观测到的宇宙膨胀历史。然而，这样的模型产生不同的值的线性增长率的密度扰动，因此为相关的星系特有的速度场。因此，测量星系团的各向异性，已被提出作为一个强大的探测宇宙学尺度上的GR的有效性，但尽管大量的努力，他们遭受的系统误差可比的统计不确定性。在这里，我们提出了一个前向建模方法，充分利用星系速度场的GR修改的敏感性的结果。我们使用国家的最先进的高分辨率N体模拟的标准GR（Λ冷暗物质（CDM））模型和强迫f（R）模型--GR最简单的变体之一，其中Ricci标量曲率R，在爱因斯坦-希尔伯特作用被替换为一个任意的函数R-建立模拟星表的恒星质量选择星系通过一个强大的匹配斯隆数字巡天。我们发现f（R）在~1-10 Mpch−1的尺度上不能再现观测到的红移空间的聚集，这是无量纲的哈勃参数。相反，标准的ΛCDM GR模型与数据吻合得令人印象深刻。这一结果在宇宙学尺度上有力地证实了爱因斯坦广义相对论的可靠性。
Current tests of general relativity (GR) remain confined to the scale of stellar systems or the strong gravity regime. A departure from GR on cosmological scales has been advocated as an alternative to the cosmological constantΛ(ref. ) to account for the observed cosmic expansion history,. However, such models yield distinct values for the linear growth rate of density perturbations and consequently for the associated galaxy peculiar velocity field. Measurements of the resulting anisotropy of galaxy clustering,have thus been proposed as a powerful probe of the validity of GR on cosmological scales, but despite substantial efforts,, they suffer from systematic errors comparable to statistical uncertainties. Here, we present the results of a forward-modelling approach that fully exploits the sensitivity of the galaxy velocity field to modifications of GR. We use state-of-the-art high-resolutionN-body simulations of a standard GR (Λcold dark matter (CDM)) model and a compellingf(R) model—one of GR’s simplest variants, in which the Ricci scalar curvature,R, in the Einstein–Hilbert action is replaced by an arbitrary function ofR—to build simulated catalogues of stellar-mass-selected galaxies through a robust match to the Sloan Digital Sky Survey. We find thatf(R) fails to reproduce the observed redshift-space clustering on scales of ~1–10 Mpch−1, wherehis the dimensionless Hubble parameter. Instead, the standardΛCDM GR model agrees impressively well with the data. This result provides strong confirmation, on cosmological scales, of the robustness of Einstein’s general theory of relativity.
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