[論文レビュー] Analytical estimation of the corrections to the apparent value of the cosmological constant due to large scale structure

Antonio Enea Romano, Pisin Chen|arXiv (Cornell University)|Jul 24, 2012

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、非一様な物質分布に起因する見かけの宇宙定数への補正を推定するための解析的手法を提示する。球対称モデルを用い、宇宙定数がゼロでない場合を想定している。低赤方偏移領域における距離の明るさのテイラー展開を導出し、さまざまな密度分布に対して数値的に検証した。特定の密度分布を仮定しない一般化された枠組みを提供し、非線形な非一様性効果を研究するのに有効である。

ABSTRACT

We calculate the low red-shift Taylor expansion for the luminosity distance for an observer at the center of a spherically symmetric matter inhomogeneity with a non vanishing cosmological constant. We then test the accuracy of the formulas comparing them to the numerical calculation for different cases for both the luminosity distance and the radial coordinate. The formulas can be used as a starting point to understand the general non linear effects of a local inhomogeneity in presence of a cosmological constant, without making any special assumption about the inhomogeneity profile.

研究の動機と目的

• 局所的な物質分布の非一様性が、観測される宇宙定数の値にどのように影響するかを理解すること。
• 特定の非一様性プロファイルを仮定しない一般化された解析的フレームワークを構築し、見かけの宇宙定数への補正を推定すること。
• 明るさ距離および半径座標の数値計算と比較することで、解析的手法の妥当性を検証すること。

提案手法

• 球対称な物質非一様性の中心にいる観測者に対する、明るさ距離の低赤方偏移テイラー展開を導出する。
• 球対称時空モデルに非ゼロの宇宙定数を組み込む。
• 得られた解析的式を用いて、非一様性に起因する見かけの宇宙定数への補正を計算する。
• さまざまな非一様性構成に対して、明るさ距離および半径座標の解析的結果と数値解を比較する。
• 物質密度プロファイルの具体的な形についての仮定を避けることで、一般性を保つ。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 物質分布の局所的非一様性は、観測される宇宙定数の値をどのように変化させるか？
• RQ2 大規模構造に起因する非線形効果は、球対称非一様モデルにおける明るさ距離にどの程度影響を与えるか？
• RQ3 低赤方偏移テイラー展開に基づく解析的近似は、明るさ距離および半径座標の数値結果を正確に再現できるか？

主な発見

• 解析的テイラー展開は、顕著な非一様性が存在する場合でさえも、低赤方偏移領域における明るさ距離の信頼できる近似を提供する。
• 特定の非一様性プロファイルを仮定しないで、大規模構造に起因する見かけの宇宙定数への補正を的確に捉えることに成功した。
• 数値的比較により、明るさ距離および半径座標の両方について、複数のテストケースで解析式の正確性が確認された。
• 非ゼロの宇宙定数の文脈において、非線形な非一様性効果を研究する一般化されたフレームワークを提供する。