天文
超新星证据支持宇宙模型基础变革
研究表明，Timescape宇宙学模型在超新星数据分析中优于标准冷暗物质模型，或需重新审视宇宙学理论基础。
我们基于最新的Pantheon Ia型超新星光谱数据集，进行了与宇宙学模型无关的统计分析，改进了Lane等人采用的传统方法。通过Tripp公式对超新星进行标准化，我们避免了拉伸和颜色分布之间的潜在相关性。在此基础上，将传统的冷暗物质模型(CDM)与考虑非均匀性反作用的Timescape模型进行比较。Timescape模型不依赖暗能量，而是用动能引力能及其梯度解释观测结果。分析结果显示，无论数据样本覆盖全红移范围，还是限定在高红移范围，Timescape模型均显著优于CDM。这表明需要重新思考理论和观测宇宙学的基础。
冷暗物质模型作为标准宇宙学模型已使用了25年，但近年研究(如Abbott等2024年)指出其存在重大挑战，或需进行根本性调整。本研究通过Bayesian统计方法，证明Timescape模型在Ia型超新星观测中更具优势。该模型可能不仅是CDM的可行替代，还可能成为首选。这一发现可能对宇宙学及早期宇宙的天体物理模型产生深远影响。
Timescape模型基于Buchert标量平均方案，利用非均匀性反作用来解释宇宙扩展，其核心参数为宇宙中空洞的体积分数。不同于CDM假设的Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker(FLRW)模型，Timescape模型通过平均准局域哈勃扩展条件，考虑局部结构对大尺度演化的影响。数值相对论模拟也证实了这一点。
Pantheon数据集的Bayesian分析显示，Timescape模型在低红移数据中显著优于CDM。对于高红移样本，尽管CDM表现更为均衡，Timescape模型仍表现出更强的统计支持。此外，过去的校准假设，如宇宙学偏差校正(例如Malmquist偏差)，对Timescape和CDM的影响相似，因此不会改变这一趋势。
新分析使用了与传统模型无关的超新星参数分布，避免了模型假设带来的偏差。即便在低红移区域，数据也显示了Timescape的优势。这表明，当前对低红移样本的光曲线标准化改进，可能会进一步巩固这一模型的优越性。未来的数据，如DES5yr样本，将更有助于细化模型验证。
总的来说，研究结果表明，Timescape模型不仅是对CDM框架的挑战，也为理解宇宙非均匀性提供了新的视角。这种对理论基础的重新审视，将帮助我们更好地解析宇宙的整体演化过程。
本文译自 Oxford Academic，由 BALI 编辑发布。