[論文レビュー] Constraining the dark energy perturbations using growth index analysis

Spyros Basilakos|arXiv (Cornell University)|Dec 6, 2014

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 3被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、プランク先行情報と$χ^2$-最小化を用いて、ダークエネルギーの摂動を制約することで、ダークエネルギーのクラスタリングを考慮した新しい物質成長指数の定式化を提案する。結果として、クラスタリングされたダークエネルギーに対して強い統計的支援が得られ、現在の宇宙におけるクインテッセンスモデルでは$δ_{de0} = 0.108 \pm 0.031$、ファントムモデルでは$δ_{de0} = 0.081 \pm 0.022$が得られた。

ABSTRACT

We derive a new formulation of the growth index of matter fluctuations in the regime where the dark energy is allowed to have clustering. In particular, we find that the growth index is not only affected by the cosmological parameters but rather it depends on the choice of the considered dark energy (homogeneous or clustered). Using the {\em Planck} priors and performing a standard $\chi^2$-minimization between theoretical expectations and growth data, we place tight constraints on the DE perturbations. As an example, close to the present time we obtain that $\delta_{de0}=0.108\pm 0.031$ for the quintessence model.Regarding the phantom model we find $\delta_{de0}=0.081\pm 0.022$. Also, we statistically quantify the ability of the growth index to represent the observations. Finally, based on the growth index analysis we find that the growth data favor the clustered dark energy scenario.

研究の動機と目的

• ダークエネルギーのクラスタリング効果を組み込んだ新しい物質成長指数の定式化を開発すること。
• 観測的成長データとプランク先行情報を使って、ダークエネルギー摂動の振幅（$\delta_{de0}$）を制約すること。
• 成長指数分析を用いて、クラスタリングされたダークエネルギーと均一なダークエネルギーのシナリオの間で統計的にどちらが優位かを評価すること。
• 宇宙論的パラメータとダークエネルギーモデルの選択が、成長指数にどのように同時に影響を与えるかを定量化すること。

提案手法

• ダークエネルギーのクラスタリング効果を明示的に含む、修正された成長指数の定式化を導出する。
• 分析において宇宙論的パラメータを制約するために、プランク2015年CMB先行情報を利用する。
• 理論的成長指数の予測と観測的成長データとの間に標準的な$χ^2$-最小化を実行する。
• $χ^2$-最小化フレームワークを用いて、異なるダークエネルギー・モデルに対する$\delta_{de0}$の制約を抽出する。
• 成長指数モデルがデータにどの程度適合するかを統計的に評価し、クラスタリングされたダークエネルギーの支持度を検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ダークエネルギーのクラスタリングを組み込むことで、物質フラクチュエーションの成長指数にどのような影響が生じるか？
• RQ2 現在の宇宙におけるダークエネルギー摂動の振幅（$\delta_{de0}$）に対する最もきつい制約は何か？
• RQ3 クラスタリングを考慮した場合、クインテッセンス・モデルとファントム・モデルのどちらが観測された成長データにより適しているか？
• RQ4 成長指数分析は、均一なシナリオと比較して、クラスタリングされたダークエネルギーのシナリオを統計的に支持するか？

主な発見

• 成長指数の定式化は、ダークエネルギーを均一とみなすかクラスタリングとみなすかによって敏感に変化するため、クラスタリング効果が無視できないことが示された。
• クインテッセンス・モデルでは、現在の宇宙におけるダークエネルギー摂動の振幅が$\delta_{de0} = 0.108 \pm 0.031$に制約された。
• ファントム・モデルでは、現在の時点で制約がさらに厳しくなって$\delta_{de0} = 0.081 \pm 0.022$となった。
• 成長データは、均一な場合と比較して、クラスタリングされたダークエネルギーのシナリオに統計的に顕著な支持を示した。
• この分析は、ダークエネルギーのクラスタリングを適切に考慮すれば、成長指数が観測データを効果的に表現できることを示した。