[論文レビュー] Lorentz violating Ho\v{r}ava-Lifshitz gravity in light of new data

A. Nilsson, Ewa Czuchry|arXiv (Cornell University)|Mar 9, 2018

Noncommutative and Quantum Gravity Theories参考文献 27被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、Planck CMB、SneIa（JLA）、BAO、およびハッブルパラメータの事前分布を含む最新の宇宙論的データを用いて、ローレンツ対称性が破れるホルラヴァ＝リフシッツ重力理論を再検討している。空間曲率パラメータ $ abla_k$ と余剰次元パラメータ $ abla N_u$ を自由パラメータとして扱った。詳細バランス状況では、空間曲率が正である観測的証拠（3$ abla$以上）が強く得られ、一般化されたバージョンでは1$ abla$の証拠が得られた。これは、理論的定式化の違いに対して観測的根拠が得られていることを示唆している。

ABSTRACT

We present new observational constraints on Lorentz violating Ho\v{r}ava-Lifshitz cosmological scenarios using an updated cosmological data set from Cosmic Microwave Background (Planck CMB), expansion rates of elliptical and lenticular galaxies, JLA compilation (Joint Light-Curve Analysis) data for Type Ia supernovae (SneIa), Baryon Acoustic Oscillations (BAO) and priors on the Hubble parameter with an alternative parametrisation of the equations. Unlike in other approaches we consider the curvature parameter $\Omega_k$ as a free parameter in the analysis we considered the parameters $\Omega_k$ and $\Delta N_ u$ as completely free, which helped to place new, updated bounds on several of the theory parameters. Remarkably, the detailed balance scenario exhibits positive spatial curvature to more than $3\sigma$, whereas for further theory generalizations we found evidence for positive spatial curvature at 1$\sigma$. This could create circumstantial evidence from observations and could be used to single out distinct formulations and scenarios.

研究の動機と目的

• 最新で包括的な宇宙論的データセットを用いて、ローレンツ対称性が破れるホルラヴァ＝リフシッツ重力理論を再評価すること。
• 観測データがホルラヴァ＝リフシッツ宇宙論モデルにおいて正の空間曲率（$ abla_k > 0$）を支持するかどうかを調査すること。
• 理論的定式化の違いを検証するため、$ abla_k$ と $ abla N_u$ を固定値ではなく自由パラメータとして扱うこと。
• 最新の高精度宇宙論測定を活用して、理論パラメータの制約をより厳密に求める。
• 観測データが詳細バランス状況とその一般化形態を空間曲率の特徴に基づいて区別できるかどうかを評価すること。

提案手法

• 分析には、Planck CMBの温度および偏光パワースペクトル、JLA SneIaの等光度距離、バリオンアコースティック振動（BAO）測定、直接的なハッブルパラメータ測定が含まれる。
• 空間曲率パラメータ $ abla_k$ は、宇宙論尤度解析において自由パラメータとして扱われ、非ゼロの空間曲率を許容する。
• $ abla N_u$ は、余剰次元の数や修正重力効果に関連するパラメータであり、自由パラメータとして扱われ、理論空間の広範な探索が可能になる。
• ホルラヴァ＝リフシッツ重力の宇宙論的文脈における力学をよりよく捉えるために、場の運動方程式の代替パラメータ化が採用された。
• ベイズ的モデル比較が用いられ、さまざまな理論的状況における正の曲率の有意性が評価された。
• パラメータ空間の探索と事後確率制約の導出のため、マルコフ連鎖モンテカルロ（MCMC）サンプリングを用いて全尤度が計算された。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 更新された宇宙論的データセットは、ローレンツ対称性が破れるホルラヴァ＝リフシッツ重力理論の詳細バランス状況において、正の空間曲率を支持する証拠を提供するか？
• RQ2 $ abla_k$ と $ abla N_u$ を両方とも自由パラメータとして扱った場合、観測的制約はどのように変化するか？
• RQ3 一般化されたホルラヴァ＝リフシッツ重力モデルにおいて、標準的な $\Lambda$CDM モデルと比較して、正の空間曲率に統計的に有意な傾向があるか？
• RQ4 観測データは、空間曲率の制約に基づいて、詳細バランス状況とその一般化形態を区別できるか？
• RQ5 最新の宇宙論的データを用いて、ローレンツ対称性が破れるホルラヴァ＝リフシッツ重力理論のパラメータに更新された境界は何か？

主な発見

• ローレンツ対称性が破れるホルラヴァ＝リフシッツ重力理論の詳細バランス状況では、空間曲率が3$ abla$以上という有意水準で正であることが示された。
• 一般化された理論の形式では、空間曲率が正である証拠は1$ abla$の信頼水準で得られた。
• $ abla_k$ と $ abla N_u$ を自由パラメータとして扱うことで、理論パラメータの制約がより厳密かつ情報量が多くなることが明らかになった。
• 正の曲率への観測的傾向は、ホルラヴァ＝リフシッツ重力理論の異なる理論的定式化を特定するための間接的証拠となり得る。
• Planck CMB、JLA SneIa、BAO、およびハッブルパラメータの事前分布を含む更新されたデータセットにより、空間曲率制約の統計的有意性が強化された。
• 結果から、ローレンツ対称性が破れるホルラヴァ＝リフシッツ重力理論は、特に将来的なデータが正の曲率をさらに支持する場合、$\Lambda$CDM とは別な有効な代替理論である可能性があると示唆されている。