[論文レビュー] $H_0$ tension and the de Sitter Swampland

Eoin Ó Colgáin, Maurice H. P. M. van Putten+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 19, 2018

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 8

ひとこと要約

本稿では、現在の物質密度 $\omega_m$ によって規定される小さな正の赤方偏移 $z_*$ におけるハッブルパラメータの転送点を導入することで、$H_0$ 矛盾を解決する宇宙論的モデルを提案する。このモデルは一時的なデ de Sitter 時期を予測し、デ de Sitter スワームランド予想が示唆するデ de Sitter 状態の不安定性と整合する現象論的解決を提供する。

ABSTRACT

Realising de Sitter vacua in string theory is challenging. For this reason it has been conjectured that de Sitter vacua inhabit the Swampland of inconsistent low-energy effective theories coupled to gravity. Since de Sitter is an attractor for $\Lambda$CDM, the conjecture calls $\Lambda$CDM into question. Reality appears sympathetic to this idea as local measurements of the Hubble constant $H_0$ are also at odds with $\Lambda$CDM analysis of Planck data. This tension suggests that the de Sitter state is unstable, thereby implying a turning point in the Hubble parameter. We present a model relieving this tension, which predicts a turning at small positive redshift $z_*$ that is dictated by present-day matter density $\omega_m$. This feature is easily identified by homogeneous surveys covering redshifts $z \leq 0.1$. We comment on the implications for the Swampland program.

研究の動機と目的

• ローカル測定と Planck データの間の $\Lambda$CDM 框組み下での持続的 $H_0$ 矛盾を解決すること。
• デ de Sitter スワームランド予想が $\Lambda$CDM 宇宙論的モデルの安定性に与える影響を調査すること。
• ハッブルパラメータが小さな正の赤方偏移 $z_*$ で転送点を示す現象論的モデルを提案すること。このモデルは現在の物質密度 $\omega_m$ と整合する。
• 均一な低赤方偏移調査（$z \leq 0.1$）においてこの転送点の観測的兆候を同定すること。

提案手法

• 小さな正の赤方偏移 $z_*$ でハッブルパラメータ $H(z)$ に転送点を示す現象論的モデルを導入する。
• 現在の物質密度 $\omega_m$ から転送点の条件を導出し、$H(z)$ の曲率と関連付ける。
• フレリッドマン方程式を用いて、一時的なデ de Sitter 的な段階を想定して $H(z)$ の進化をモデル化する。
• $\Lambda$CDM と Planck データとの整合性を分析し、$H_0$ 矛盾に焦点を当てる。
• 赤方偏移 $z \leq 0.1$ をカバーする均一な調査において、転送点が検出可能であることを特定する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低赤方偏移におけるハッブルパラメータの転送点が $H_0$ 矛盾を解決できるか？
• RQ2 転送点の位置 $z_*$ は現在の物質密度 $\omega_m$ とどのように関係しているか？
• RQ3 一時的なデ de Sitter 段階は、デ de Sitter スワームランド予想および宇宙論的安定性と整合するか？
• RQ4 このモデルは、低赤方偏移の均一な調査を用いて $\Lambda$CDM と区別可能か？

主な発見

• このモデルは、現在の物質密度 $\omega_m$ によって決定される小さな正の赤方偏移 $z_*$ でハッブルパラメータに転送点を予測する。
• この転送点は、ローカル $H_0$ 測定値と Planck に基づく $\Lambda$CDM 評価値を自然に調和させるメカニズムを提供する。
• この特徴は、赤方偏移 $z \leq 0.1$ をカバーする均一な調査において観測可能であり、$\Lambda$CDM からのずれが検出可能である。
• このモデルは、デ de Sitter 状態が不安定であることを示唆しており、デ de Sitter スワームランド予想を支持する。