[論文レビュー] Interaction between Generalized Varying Chaplygin gas and Tachyonic Fluid

Martiros Khurshudyan|arXiv (Cornell University)|Jan 6, 2013

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 7被引用数 16

ひとこと要約

本稿では、tachyonic fluid と変化する一般化チャプランギンガス（VGCG）を組み合わせた宇宙論的モデルを調査している。VGCGは時間変化するダーク成分（ω_X(t)）との相互作用によって生じる。減速パラメータで制御される符号変化可能な相互作用項を用いて、3つの宇宙論的シナリオにおいてtachyonポテンシャル V(ϕ) と総方程式状態 ω_tot の数値的解析を実施した。主な結果として、中間的およびロガミディエイトなモデルではクインテッセンスに類似した振る舞い（ω_tot > -1）が、発生的シナリオではファントムに類似した振る舞い（ω_tot < -1）が観察された。特定のパラメータ選択下では、V(ϕ) は時間とともにゼロに近づく。

ABSTRACT

We consider a mixture of varying Generalized Chaplyagin gas [1] interacting with a Tachyonic fluid in framework of GR. We suppose, that a Tachyonic fluid and Generalized Chaplyagin gas was separated somehow from Darkness of the Universe. Remaining darkness will be described by $ω_{X}$ and we will have not any other information. We also suppose, that varying Generalized Chaplyagin gas under consideration was appeared due to interaction between remaining Darkness and Generalized Chaplyagin gas. At the same time we assume, that our Tachonic fluid does not fell remaining Darkness. In this letter we investigate graphically the potential $V(ϕ)$ of the Tachyonic fluid and $ω_{\small{tot}}$ of the mixture. Interaction between components taken to be sign-changeable, occurring thanks to imposing of deceleration parameter into expression of interaction term [2],[3].

研究の動機と目的

• tachyonic fluid と変化する一般化チャプランギンガス（VGCG）の相互作用を統一的ダークエネルギー枠組みでモデル化すること。
• VGCGが時間変化するダーク成分（ω_X(t)）と通常のチャプランギンガスとの相互作用によって生じるメカニズムを調査すること。
• tachyonic fluid が残りのダーク成分と相互作用しないものと仮定し、その力学的独立性を保つこと。
• 異なる宇宙論的シナリオ下でのtachyonポテンシャル V(ϕ) と総方程式状態 ω_tot の時間的進化を調査すること。
• Q = q(3Hbρ_ncg + γρ̇_ncg) という符号変化可能な相互作用項（q は減速パラメータ）が宇宙論的ダイナミクスに与える影響を分析すること。

提案手法

• 相対論的スカラー汎関数 L = -V(ϕ)√(1 - ∂_μϕ∂^μϕ) を用いてtachyonic fluid をモデル化し、エネルギー密度 ρ_TF = V(ϕ)/√(1 - ȳ²) と圧力 P_TF = -V(ϕ)√(1 - ȳ²) を得る。
• 変化する一般化チャプランギンガス（VGCG）を、状態方程式 P_ncg = -A(a)/ρ^α_ncg で定義し、A(a) = -ω(t)A₀a^(-3(1+ω(t))(1+α)) とする。ここで ω(t) = ω₀ + ω₁(tḢ/H) である。
• 全エネルギー密度と全圧力をそれぞれ ρ_tot = ρ_TF + ρ_ncg および P_tot = P_TF + P_ncg で定義する。
• 符号変化可能な相互作用項 Q = q(3Hbρ_ncg + γρ̇_ncg) を導入する。ここで q = -1/H² (d²a/dt²)/a は減速パラメータであり、エネルギー移動の方向を動的に変化可能にする。
• 3つの異なるスケール因子モデルを適用する：発生的（a(t) = a₀(B + e^{Kt})^m）、中間的（a(t) = exp(λt^β)）、ロガミディエイト（a(t) = exp(μ(ln t)^α)）。
• パラメータを調整して V(ϕ) → 0 が t → ∞ 時に成立するようにし、V(ϕ) と ω_tot の時間的進化を数値的に解析する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 残りのダーク成分の時間変化する状態方程式パラメータ ω_X(t) は、変化する一般化チャプランギンガスの進化にどのように影響を与えるか？
• RQ2 tachyonic fluid と VGCG 間の符号変化可能な相互作用が存在する状況下で、tachyonポテンシャル V(ϕ) の時間的挙動はいかなるものか？
• RQ3 異なる宇宙論的シナリオにおいて、総方程式状態 ω_tot はクインテッセンスに類似（ω_tot > -1）またはファントムに類似（ω_tot < -1）の振る舞いを示すか？
• RQ4 相互作用項 Q に減速パラメータ q を含めることで、成分間のエネルギー交換ダイナミクスにどのような影響が生じるか？
• RQ5 このモデルは、V(ϕ) → 0 が遅い時間に成立するのを再現できるか？ そして、tachyonic場の安定性にどのような意味を持つのか？

主な発見

• 発生的シナリオ（a(t) = a₀(B + e^{Kt})^m）では、総方程式状態 ω_tot がファントムに類似した振る舞い（ω_tot < -1）を示し、超加速的膨張期を示唆している。
• 中間的（a(t) = exp(λt^β)）およびロガミディエイト（a(t) = exp(μ(ln t)^α)）シナリオでは、ω_tot が -1 より大きいまま維持され、劣加速的膨張を示すクインテッセンスに類似したダイナミクスが観察された。
• 選択されたパラメータセット下で、3つのシナリオすべてにおいて tachyonポテンシャル V(ϕ) が時間とともにゼロに近づくことが示され、tachyonic場の遅い時間における安定化可能性が示唆された。
• 残りのダーク成分の時間依存的状態方程式パラメータ ω_X(t) は、発生的およびロガミディエイトモデルでは動的に変化するが、中間的シナリオでは一定のまま維持された。
• 相互作用項 Q = q(3Hbρ_ncg + γρ̇_ncg) は、減速パラメータ q の影響により符号が変化可能であり、成分間のエネルギー移動の方向を制御可能にした。
• 数値的結果は、V(ϕ) → 0 が遅い時間に成立するモデルが一貫しており、tachyonic fluid が相互作用宇宙論におけるダークエネルギー候補としての妥当性を支持していることを確認した。