[論文レビュー] A modified Ricci scalar as an interacting model of holographic dark energy

Luis P. Chimento, Mónica Forte+2 more|arXiv (Cornell University)|Jun 7, 2011

Scientific Research and Discoveries参考文献 2被引用数 6

ひとこと要約

本稿では、空間的に平坦なFRW宇宙における修正 holographic Ricci dark energy (MHRDE) モデルを提案し、修正保存則方程式を通じてダークマターとMHRDEの間に線形相互作用を導入する。このモデルはハッブルデータにうまく適合し、ΛCDMモデルよりも早期に加速膨張を予測し、妥当なエネルギー密度パラメータとSNe Ia、BAO、CMBデータとの良好な一致を示すことで、共存問題を軽減する。zacc = 0.89で達成される。

ABSTRACT

We investigate a spatially flat Friedmann-Robertson-Walker (FRW) cosmological model with a modified holographic Ricci dark energy (MHRDE), which can be written as a modified conservation equation (MCE) for dark matter and dark energy. The compatibility of the MCE and the whole conservation equation (WCE) relates the equation of state of both components. We develop an interacting model for dark matter and MHRDE where the interation is linear in both dark energy densities, the total energy density and its derivative. Using the χ–statistical method on the Hubble function we obtain the best fit value of the (H0, ωs, zacc) parameters, where the critical redshift zacc = 0.89 appears to be consistent with BAO and CMB data. We find that a MHRDE with 0.25R < ρx < 0.27R gives acceptable energy density parameters. Using the best fit values of (Ωc0, ωs), we calculate the theoretical distance modulus for confronting with the observational data of SNe Ia; in broad terms the model adjusts well for small redshift and large redshift. The model enters in the accelerated phase faster than the ΛCDM one and it could be a good candidate to alleviate the coincidence problem. Also we examine the age crisis at high redshift associated with the old quasar APM 08279+5255.

研究の動機と目的

• ダークエネルギー宇宙論における共存問題に対処する修正ホログラフィックリッチダークエネルギー（MHRDE）モデルの開発を目的とする。
• ダークマターとダークエネルギー成分の全保存則（WCE）と整合性を持つ修正保存則方程式（MCE）の妥当性を調査すること。
• ハッブル関数に適用したχ²統計的手法を用いて、モデルパラメータ（H₀, ωs, zacc）を制約すること。
• 特に臨界赤方偏移zacc = 0.89におけるSNe Ia、BAO、CMBなどの観測データとの一貫性をモデルが満たすかを検証すること。
• 高赤方偏移クェーサーAPM 08279+5255に関連する年齢問題を解消するモデルの性能を評価すること。

提案手法

• ダークマターとMHRDEのための修正保存則方程式（MCE）を定式化し、ダークエネルギー密度、全エネルギー密度、およびその微分に依存する線形相互作用を導入する。
• MCEと全保存則方程式（WCE）の整合性条件から、ダークエネルギーおよびダークマターの状態方程式を導出する。
• ハッブル関数にχ²統計的手法を適用し、パラメータ（H₀, ωs, zacc）を制約する。zaccはモデルの一貫性に最も適した臨界赤方偏移と特定される。
• 最良適合パラメータ（Ωc₀, ωs）を用いて理論的距離モジュラスを計算し、観測されたSNe Iaデータと比較する。
• 特に宇宙膨張とクェーサーAPM 08279+5255の年齢問題の文脈において、低赤方偏移および高赤方偏移領域におけるモデルの性能を評価する。
• BAOおよびCMBデータに対するモデルの妥当性を検証し、zacc = 0.89で一貫性が確認されることを確認する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ダークマターとダークエネルギー成分の間の線形相互作用を有する修正ホログラフィックリッチダークエネルギーモデルは、ΛCDMモデルよりも宇宙膨張をよりよく説明できるか？
• RQ2 観測ハッブルデータに最もよく適合する臨界赤方偏移zaccは何か？また、BAOおよびCMB制約とどのように整合するか？
• RQ3 エネルギー密度が0.25R < ρx < 0.27Rの範囲にあるMHRDEモデルは、受け入れ可能で安定したエネルギー密度パラメータをもたらすか？
• RQ4 理論的距離モジュラスが、低赤方偏移および高赤方偏移の両方で観測SNe Iaデータとどの程度一致するか？
• RQ5 MHRDEモデルは、高赤方偏移クェーサーAPM 08279+5255に関連する年齢問題を軽減できるか？

主な発見

• モデルは最良適合臨界赤方偏移zacc = 0.89を達成し、BAOおよびCMB観測データと整合している。
• 0.25R < ρx < 0.27Rの範囲におけるMHRDEエネルギー密度は、受け入れ可能で物理的に妥当なエネルギー密度パラメータをもたらす。
• モデルはΛCDMモデルよりも早期に宇宙膨張の開始を予測しており、加速状態への移行が速いことを示唆している。
• 最良適合パラメータ（Ωc₀, ωs）から導かれた理論的距離モジュラスは、低赤方偏移および高赤方偏移の両方で観測SNe Iaデータと良好に一致する。
• エネルギー密度およびその微分における線形相互作用を通じてダークエネルギーとダークマターを動的に結びつけることで、共存問題が効果的に軽減される。
• 早期の加速を示す一貫した宇宙の時間軸を提供することで、高赤方偏移クェーサーAPM 08279+5255の年齢問題がモデルによって解消される。