[論文レビュー] Data Analysis of three parameter models of deceleration parameter in FRW Universe

Amine Bouali, Himanshu Chaudhary+3 more|arXiv (Cornell University)|Apr 25, 2023

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 4

ひとこと要約

本研究では、平坦なフレリッド＝リーマートル＝ロバーソン＝ウォーカー（FLRW）宇宙における宇宙の減速から加速への遷移をモデル化するため、4つの3パラメータの$q(z)$パラメータ化を提案する。$H(z)$、パノスンSNIa、BAO、CMBデータを用いたMCMCフィッティングにより、モデルパラメータを制約し、宇宙論的、ステートフィンガー、$Om$診断法を評価する。主な結果として、モデル3（M3）が最も高い妥当性を示し、$q(-1) \approx -0.7$の後期減速パラメータを示し、高赤方偏移で$\Lambda$CDMと一貫した振る舞いを示す。これは$\Lambda$CDMの強力な代替案であることを示唆している。

ABSTRACT

Constraining the dark energy deceleration parameter is one of the fascinating topics in the recent cosmological paradigm. This work aims to reconstruct the dark energy using parametrization of the deceleration parameter in a flat FRW universe filled with radiation, dark energy, and pressure-less dark matter. Thus, we have considered four well-motivated parameterizations of q(z), which can provide the evolution scenario from the deceleration to acceleration phase of the Universe. We have evaluated the expression of the corresponding Hubble parameter of each parametrization by imposing it into the Friedmann equation. We have constrained the model parameter through H(z), Pantheon, and baryons acoustic oscillation (BOA) data. Next, we have estimated the best-fit values of the model parameters by using Monte Carlo Markov Chain (MCMC) technique and implementing H(z)+ BAO+SNe-Ia dataset. Then we analyzed the cosmographic parameter, such as deceleration, jerk, and snap parameters, graphically by employing the best-fit values of the model parameter. Moreover, we have analyzed statefinder and Om diagnostics parameters for each scenario to discriminate various dark energy models. Using the information criteria, the viability of the models have examined. In the end, we have analogized our outcomes with the standard ΛCDM model to examine the viability of our models

研究の動機と目的

• 平坦なFLRW宇宙における$ q(z) $によるパラメータ化を用いて、暗黒エネルギーのダイナミクスを再構築すること。
• 減速から加速への遷移を記述する4つの妥当性の高い3パラメータ$ q(z) $モデルをテストすること。
• 最新の観測データセット（$ H(z) $、パノスンSNIa、BAO、CMB）を用いてモデルパラメータを制約すること。
• 宇宙論的パラメータ、ステートフィンガー、$ Om $診断法、情報基準を用いてモデルの妥当性を評価すること。
• すべてのモデルを標準的な$ \Lambda $CDMモデルと比較し、相対的な尤度と物理的妥当性を評価すること。

提案手法

• 減速から加速への宇宙の遷移を記述するため、4つの3パラメータの$ q(z) $パラメータ化を提案する。
• 各$ q(z) $モデルに対して、フリードマン方程式を解くことでハッブルパラメータ$ H(z) $を導出する。
• 観測データセット（$ H(z) $、パノスンSNIa、BAO、CMB）を統合して、モデルパラメータを制約する。
• 最良のパラメータ値を推定するために、マルコフ連鎖モンテカルロ（MCMC）技術を用いる。
• 最良のフィットパラメータを用いて、宇宙論的パラメータ（減速、ジャーブ、スナップ）を計算し、プロットする。
• ステートフィンガーと$ Om $診断法を用いて、ダークエネルギーモデルの挙動を区別し、モデルの妥当性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 4つの3パラメータ$ q(z) $モデルは、$ H(z) $、パノスンSNIa、BAO、CMBの観測データに対して、どのようにフィットするか？
• RQ2 モデルパラメータの最良のフィット値は何か？ そして、それらは減速、ジャーブ、スナップパラメータの進化にどのように影響を与えるか？
• RQ3 ステートフィンガーと$ Om $診断法は、提案されたモデルを$ \Lambda $CDMおよび互いにどのように区別するか？
• RQ4 情報基準と$ \Lambda $CDMとの比較に基づいて、どのモデルが最も高い妥当性を示すか？
• RQ5 各モデルにおける減速パラメータの後期挙動は何か？ 特に$ z = -1 $における挙動は？

主な発見

• モデル1（M1）は、高赤方偏移および低赤方偏移で$ \Lambda $CDMに非常に近く、$ q \to -1 $のデSitter状態に移行する。
• モデル2（M2）は、全赤方偏移範囲で$ \Lambda $CDMから系統的なずれを示すが、依然としてデSitter状態に到達する。$ j(0) \approx 0.42 $、$ s(0) \approx 0.9 $。
• モデル3（M3）は、高赤方偏移で$ \Lambda $CDMと一致するが、低赤方偏移では加速が遅くなる。$ q(-1) \approx -0.7 $、$ s(0) \approx 0.9 $。
• モデル4（M4）は、低赤方偏移で超加速的膨張を示し、$ j(0) \approx 2.1 $と$ \Lambda $CDMを著しく上回り、$ s(0) \approx 0.7 $。
• ステートフィンガー診断では、M1とM4はクインテッセンスに類似した挙動（$ r<1, s>0 $）を示し、$ \Lambda $CDM領域（$ r<1, s<0 $）に進入するが、M3はシャプリン・ガスに類似した挙動（$ r>1, s>0 $）を示す。
• $ Om $診断では、M1とM4はファントムに類似した挙動を示すが、M2とM3は全期間にわたり正の$ Om $値を保ち、通常のダークエネルギーを支持する。