[論文レビュー] Interacting Tsallis holographic dark energy: Cosmic behaviour, statefinder analysis and $ω_D-ω'_D$ pair in the non-flat universe

Umesh Kumar Sharma, Vipin Chandra Dubey+1 more|arXiv (Cornell University)|Jun 15, 2019

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 65被引用数 10

ひとこと要約

本稿は、赤方偏移の下限としての表面領域を用いた非平坦宇宙における相互作用的Tsallisホログラフィックダークエネルギー（THDE）モデルを調査する。状態finder診断とωD–ω′Dペア解析を用いて、相互作用項b²が方程式状態ωDがプロップ・ディバイドライン（ωD = −1）を越えるのを可能にすることを示す。一方、空間曲率とTsallisパラメータδは宇宙論的進化に顕著な影響を及ぼし、特定のパラメータ領域では将来、軌道がΛCDM固定点に近づく。

ABSTRACT

The paper explores the interacting Tsallis holographic dark energy (THDE) model in a non-flat universe following an infrared cutoff as the apparent horizon. The equation of state (EoS) and the deceleration parameter of THDE model are determined to understand the cosmological evolution for interacting THDE model in the nonflat universe. By applying the statefinder $(r, s)$ parameter-pairs diagnostic and $ω_D-ω'_D$ pair dynamical analysis for the derived THDE model, we plot the evolutionary trajectories for different cases of Tsallis parameter $δ$ and interaction term $b^{2}$ and also, for spatial curvature $Ω_{k0}= 0, -0.0012$ and $0.0026$ corresponding to flat, open and closed universes, respectively, in the framework of Planck 2018 base cosmology results VI-LCDM observational data.

研究の動機と目的

• 非平坦宇宙における相互作用的Tsallisホログラフィックダークエネルギー（THDE）の宇宙論的進化を調査すること。赤方偏移の下限として表面領域を用いる。
• Tsallisパラメータδ、相互作用強度b²、空間曲率Ωk0が方程式状態（EoS）と減速パラメータqに与える影響を調査すること。
• 状態finder（r, s）とωD–ω′Dペア診断を用いて、THDEモデルが他のダークエネルギーモデルとどのように区別できるかを検討すること。
• THDEモデルが、異なる曲率と相互作用条件のもとで、プロップ・ディバイドライン（ωD = −1）を越えるか、そして将来ΛCDM固定点に近づくかを特定すること。
• 観測データフィッティングを通じて、THDEモデルがPlanck 2018ベース宇宙論（VI-LCDM）結果と整合するかを評価すること。

提案手法

• Tsallis一般化エントロピーSδ = γAδを用いて、THDEのエネルギー密度ρT = CL2δ−4を導出。Tsallisパラメータδを自由パラメータとして導入する。
• ダークエネルギーとダークマターの間でQ = 3Hb²(ρD + ρm)という相互作用項を導入し、エネルギーの交換を可能にし、EoSパラメータの進化を変化させる。
• 空間曲率Ωk0を有する非平坦宇宙におけるFriedmann方程式を導出し、減速パラメータqとEoSωDを赤方偏移の関数として計算する。
• 状態finder診断（r, s）を用いて、異なるδ、b²、Ωk0値におけるモデルの進化軌道を(r, s)平面上で分析する。
• ωD–ω′Dペア診断を用いて、EoSの動的挙動、特にωDがプロップ・ディバイドライン（ωD = −1）を越えるかを検討する。
• 数値シミュレーションを実施。Planck 2018ベース宇宙論（VI-LCDM）データを用い、空間曲率をΩk0 = 0（平坦）、−0.0012（開宇宙）、0.0026（閉宇宙）として設定し、異なる曲率状態を表現する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 非平坦宇宙における相互作用的Tsallisホログラフィックダークエネルギーモデルは、プロップ・ディバイドライン（ωD = −1）を越えることができるか。その条件は何か。
• RQ2 Tsallisパラメータδと相互作用強度b²は、THDEモデルにおける減速から加速への遷移にどのように影響を与えるか。
• RQ3 空間曲率（Ωk0）は、状態finderパラメータ（r, s）とωD–ω′Dペアの進化軌道にどのように影響を与えるか。
• RQ4 状態finder（r, s）とωD–ω′D診断は、ΛCDMやチャプリンガスモデルを含む他のダークエネルギーモデルと、相互作用的THDEモデルを効果的に区別できるか。
• RQ5 異なるパラメータ設定のもとで、THDEモデルは将来、ΛCDM固定点（r=1, s=0, ωD=−1, ω′D=0）に近づくか。

主な発見

• 方程式状態ωDがプロップ・ディバイドライン（ωD = −1）を越えるのは、相互作用項b² > 0のときのみであり、これはプロップ的挙動を示す。相互作用がない（b² = 0）場合には、ωDは−1より上に留まる。
• δ = 1.7およびδ = 1.9の場合、空間曲率にかかわらず、(r, s)平面上のモデルの進化軌道は、将来ΛCDM固定点（r=1, s=0）に近づく。
• δ = 2.1の場合、モデルは(r, s)平面上でチャプリンガス的挙動を示し、ΛCDMとは異なる動的進化を示す。
• ωD–ω′D平面上では、b² = 0.04の場合、δ = 1.7に対してωD = −1未満の軌道が観測され、プロップ状態の挙動を確認する。一方、b² = 0.16では、持続的なプロップ状態が観測される。
• 減速パラメータqは、正（減速）から負（加速）に遷移し、その遷移の赤方偏移と速度はδとb²に依存する。
• モデルの現在のr, s, q, ωD, ω′Dの値はδとb²に大きく依存し、平坦、開宇宙、閉宇宙のそれぞれについて表1に要約されている。