[論文レビュー] Interacting R\\'enyi holographic dark energy with parametrization on the interaction term

Umesh Kumar Sharma, Vipin Chandra Dubey|arXiv (Cornell University)|Jan 7, 2020

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 4

ひとこと要約

本稿では、平坦なフレリッドマン＝ロバートソン＝ウォーカー宇宙における相互作用的Rényiホログラフィックダークエネルギー（RHDE）モデルを提案する。赤方偏移の下限カットオフとしてホッブルドール半径を用い、ダークマターとダークエネルギー間の3つのパラメータ化された相互作用項を導入する。このモデルは、最終期の加速的膨張を示し、状態方程式パラメータがファントム領域に入り、特定のパrameter選択において、特にモデルIおよびIIIでは古典的安定性を示す。

ABSTRACT

In the present work, we study the R$\\acute{e}$nyi holographic dark energy model (RHDE) in a flat FRW Universe where the infrared cut-off is taken care by the Hubble horizon and also by taking three different parametrizations of the interaction term between the dark matter and the dark energy. Analyzing graphically, the behavior of some cosmological parameters in particular deceleration parameter, equation of state (EoS) parameter, energy density parameter and squared speed of sound, in the process of the cosmic evolution, is found to be leading towards the late-time accelerated expansion of the RHDE model.

研究の動機と目的

• 平坦なFRW宇宙におけるRényiホログラフィックダークエネルギー（RHDE）の宇宙論的挙動を調査すること。
• ダークマターとダークエネルギー間の相互作用項の3つの異なるパラメータ化が、宇宙論的パラメータの進化に与える影響を検討すること。
• 二乗音速を用いた安定性評価を通じて、RHDEモデルの古典的安定性を評価し、妥当なパラメータ領域を特定すること。
• モデルが観測された最終期の加速的膨張を再現可能であり、宇宙共存問題を解決可能かどうかを検証すること。

提案手法

• モデルは、Rényiエントロピー形式を用いてダークエネルギーのエネルギー密度を定義し、ホッブルドール半径を下限カットオフとして用いる。
• 相互作用項Qの3つの異なるパラメータ化を導入する：Q = 3α₁Hρ_tot、Q = 3α₂Hρ_m、Q = 3δHρ_q。これにより、エネルギー移動ダイナミクスが多様化する。
• 修正されたエネルギーバランス方程式から、主要な宇宙論的パラメータ（減速パラメータq(z)、状態方程式ω_D、エネルギー密度Ω_D、二乗音速v_s²）の進化が導出される。
• グラフィカル解析を用いて、異なる赤方偏移範囲およびパラメータ値におけるこれらのパラメータの時間的進化を検討する。
• 二乗音速v_s²の符号を分析することで安定性を評価し、v_s² ≥ 0が古典的安定性を示す。
• 数値シミュレーションとプロットを用いて、異なるパラメータ集合（α₁, α₂, δ）におけるモデルの挙動を比較し、観測傾向との整合性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ホッブルドール半径カットオフを有する相互作用的RHDEモデルは、初期の減速期から最終期の加速期への遷移を生じるか？
• RQ2 Q = 3α₁Hρ_tot、Q = 3α₂Hρ_m、Q = 3δHρ_qという相互作用パラメータ化の選択が、状態方程式パラメータω_Dの進化にどのように影響するか？
• RQ3 二乗音速v_s²が示す古典的安定性（v_s² ≥ 0）が成立する条件は何か？
• RQ4 エネルギー密度パラメータΩ_Dは時間とともにどのように変化するか？また、将来の宇宙における観測期待値と一致するか？
• RQ5 3つのパラメータ化モデル（I, II, III）のうち、Ω_Dおよびq(z)といった宇宙論的パラメータの観測挙動と最も一致するのはどれか？

主な発見

• すべての3つのモデルおよびパラメータ選択において、減速パラメータq(z)は過去に正（減速）の状態から現在にかけて負（加速）の状態に遷移しており、観測と整合的である。
• 状態方程式パラメータω_Dは-1未満の値に近づき、特にモデルIおよびIIではファントム的挙動を示す。モデルIIではα₂ = 0のときのみクインテッセンス領域に留まる。
• ダークエネルギー密度パラメータΩ_Dは赤方偏移とともに単調に増加し、非相互作用状態（α₁ = α₂ = 0）では1に近づくが、相互作用状態では1未満に安定化し、ダークマターとダークエネルギーのバランスを示す。
• モデルIIはα₂ = 0.09およびα₂ = 0.18のとき、観測されたΩ_Dの進化と整合しない。一方、モデルIおよびIIIは観測傾向とより良好に一致する。
• 二乗音速v_s²は、特定のパラメータ選択においてモデルIおよびIIIで古典的安定性（v_s² ≥ 0）を示すが、α₁、α₂、δの特定の値では不安定性（v_s² < 0）が生じる。特にモデルIIでは過去において顕著に見られる。
• パラメータを適切に選択した場合、モデルIおよびIIIは低赤方偏移領域で類似した宇宙論的挙動を示し、動的進化の堅牢性を示唆する。