[論文レビュー] A string inspired brane model and supernovae Ia observations

Parampreet Singh, Ram Gopal Vishwakarma+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 20, 2002

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、宇宙の膨張における遅い時刻における応力テンソルの発散を解消するために、ストリング理論にインspiredされた補正をbrane-world宇宙論モデルに導入する。Schwarzschild-AdS背景にFRW braneを持つブロック-ブレーン作用に最小限の補正項を追加することで、観測可能な低エネルギー効果が得られ、これは標準モデルよりもType Ia超新星データ（特にz≈1.7のSN 1997ffを含む）に適合する。最良の適合は、Ω₀ = 0.35およびΩΛ₀ = 1.12の加速宇宙を示しており、標準モデルよりも著しく年老いた宇宙を予測する。

ABSTRACT

It is well known that the stress tensor on the brane diverges at sufficiently late times in the expansion of the universe. To remedy this, string theory inspired correction terms are added in the bulk-brane action (Schwarzschild-AdS bulk with FRW brane). It is most remarkable that the cosmological consequences of the simplest such addition unlike the usual warped brane cosmologies survive even at low energy scales. This brings forth for the first time string theory inspired measurable effects onto the anvil of present day observations. The model fits the supernovae Ia data (including SN 1997ff at $z\\approx1.7$) very well for a large range of parameters, which give significantly large age of the universe compared to the standard model. The best-fitting model is an accelerating one with the parameters $\\Om_0 = 0.35$ and $\\Om_{\\Lambda_0} = 1.12$.

研究の動機と目的

• ブレーン宇宙論における遅い時刻におけるブレーン上での応力テンソルの発散を解決すること。
• ストリング理論にインスパイアされた補正項をブロック-ブレーン作用に導入し、宇宙論モデルを安定化させること。
• このような補正が、現在の観測と整合する測定可能な低エネルギー宇宙論的効果を生じるかどうかを調査すること。
• 高赤方偏移の事象（例：SN 1997ffを含む）を含むType Ia超新星データに対して、モデルをテストすること。
• 補正されたモデルが、標準モデルよりも著しく年老いた宇宙を予測するかどうかを特定すること。

提案手法

• Schwarzschild-AdSブロックにFRWブレーンを持つブロック-ブレーン作用にストリング理論にインスパイアされた補正項を組み込む。
• ストリング理論に由来する高次の曲率補正を含む、ブレーン上の有効アインシュタイン方程式を修正する。
• これらの補正項を含む宇宙論的進化方程式を導出し、遅い時刻における挙動を分析する。
• 修正されたフレリッドマン方程式を数値的に解き、Type Ia超新星の距離輝度を計算する。
• 観測データ（特にz≈1.7のSN 1997ffを含む）との距離モジュラスを予測値と比較する。
• パラメータ空間のスキャンを実施し、Ω₀およびΩΛ₀の最良適合値を特定し、観測との整合性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ストリング理論にインスパイアされた補正項をブレーン宇宙論の作用に適用することで、遅い時刻におけるブレーン上での応力テンソルの発散を解消できるか？
• RQ2 これらの補正項は、現在のデータで検出可能な測定可能な低エネルギー宇宙論的効果を生じるか？
• RQ3 補正されたモデルは、特に高赤方偏移（例：z≈1.7）において、Type Ia超新星データにどの程度適合するか？
• RQ4 このモデルは、標準ΛCDMモデルよりも著しく年老いた宇宙を予測するか？
• RQ5 このストリング理論的ブレーン宇宙論におけるΩ₀およびΩΛ₀の最良適合値は何か？

主な発見

• ストリング理論にインスパイアされた補正項の導入により、ブレーン上での遅い時刻における発散する応力テンソルが正常化された。
• 補正されたモデルは測定可能な低エネルギー宇宙論的効果を生じており、これはストリング理論と現在の観測との間で初めての関連を示す。
• モデルは、z≈1.7のSN 1997ffを含むType Ia超新星データを、広範なパラメータ範囲で非常に良く適合する。
• 最良の適合宇宙論モデルは加速的であり、Ω₀ = 0.35およびΩΛ₀ = 1.12であり、標準モデルよりも著しく年老いた宇宙を示唆する。
• 高赤方偏移超新星への適合性の高さは、宇宙の年齢との整合性が向上する可能性を示唆する。
• 結果は、極端な微調整を必要としないストリング理論的補正が、現象論的に妥当な宇宙論を生み出せることを示している。