[論文レビュー] Enlarged Q-matter cosmology

Luis P. Chimento, Alejandro S. Jakubi+1 more|arXiv (Cornell University)|May 3, 2000

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 8被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、宇宙の加速膨張と一致問題を同時に解決するため、バルク粘性流体とクインテッセンス物質を組み合わせた宇宙論的モデルを提案する。散逸的圧力とスカラー場のダイナミクスを結合することで、観測と整合する晩期の加速膨張を達成し、2つの主要な宇宙論的謎に対する統一的解決策を提供する。

ABSTRACT

We show that the combination of a fluid with a bulk dissipative pressure and quintessence matter can simultaneously drive an accelerated expansion phase and solve the coincidence problem of our current Universe. We then study some scenarios compatible with the observed cosmic acceleration.

研究の動機と目的

• 今日のダークエネルギー密度と物質密度が同程度であるという理由を、単一の理論的枠組み内で説明すること。
• 宇宙流体におけるバルク粘性圧力が、観測データと整合的である限り、晩期の加速膨張を引き起こせるかどうかを調査すること。
• クインテッセンス物質のダイナミクスと散逸的流体挙動を統合し、宇宙の加速膨張を自己一貫性のあるモデルとして実現すること。
• ハッブル定数と宇宙膨張に関する現在の観測制約と整合するシナリオを調査すること。

提案手法

• 空間的に平坦なフレリッドマン＝ロバートソン＝ウォーカー計量を用い、バルク粘性を示す宇宙流体と最小に結合されたクインテッセンススカラー場を含む。
• エネルギー運動量テンソルには、膨張率に比例する散逸的圧力項が含まれており、流体内のエントロピー生成をモデル化する。
• クインテッセンス場はポテンシャルエネルギー関数で記述され、粘性による非断熱項を含むキーン＝ゴルドン方程式に従う。
• フルシステムの式は、粘性圧力をソース項として組み込んだフレリッドマン方程式とエネルギー保存則を組み合わせたものである。
• さまざまな初期条件の下でスケール因子とスカラー場の時間発展について数値解を導出する。
• ハッブル定数と物質密度に関する観測データと比較して、モデルの整合性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 バルク散逸を示す粘性流体が、微調整を必要とせずに自然に晩期の宇宙の加速膨張を引き起こせるか？
• RQ2 粘性流体の枠組みにクインテッセンス物質を組み込むことで、一致問題が解決されるか？
• RQ3 クインテッセンス場のダイナミクスと粘性圧力の間には、加速膨張を維持するためにどのような相互作用があるか？
• RQ4 モデルパラメータに課される観測的制約は何か？ そして、それらは現在のデータとどの程度一致するか？

主な発見

• モデルは、バルク粘性とクインテッセンスポテンシャルエネルギーの両方の効果によって、加速膨張の段階を自然に生成する。
• 一致問題は緩和され、ダークエネルギー密度と物質密度の比が晩期に観測値に自然に近づく。
• 粘性圧力項は、加速に必要な有効な負の圧力に顕著に寄与し、微調整が必要な初期条件を減らす。
• ハッブル定数と宇宙膨張速度に関する現在の観測データと、モデルは整合性を保っている。