[論文レビュー] Observational consequences of $H_0$ tension in 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 5

ひとこと要約

本論文は、現在の物質密度 ωₘ によって駆動される小さな正の赤方偏移 z* ≈ 0.1 におけるハッブルパラメータの転換点を導入することで、H₀の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、低赤方偏移の均一な調査において観測可能なシグネチャーを予測し、de Sitter Swampland予想を現実の宇宙論に結びつける現象論的道筋を提供するとともに、局所的な H₀ 測定値と Planck に基づく ΛCDM 予測を調和させる。

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 $Λ$CDM, the conjecture calls $Λ$CDM into question. Reality appears sympathetic to this idea as local measurements of the Hubble constant $H_0$ are also at odds with $Λ$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 $ω_m$. 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

• 局所的測定と Planck に基づく ΛCDM 予測との間の持続的な H₀ の矛盾を解消すること。
• de Sitter Swampland 予想が宇宙論的モデル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で転換する現象論的に妥当なモデルを提示することにより、安定な de Sitter 際限状態を回避すること。
• z ≤ 0.1 をカバーする均一な調査において、この転換点の観測可能なシグネチャーを特定すること。
• de Sitter 真空の不安定性を、現在の宇宙における測定可能な宇宙論的特徴と結びつけること。

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) に転換点を持つ現象論的モデルを導入し、一時的な de Sitter に類似した状態を示唆する。
• 現在の物質密度 ωₘ の関数として赤方偏移 z* を導出し、観測可能な宇宙論的パラメータと関連付ける。
• ハッブルパラメータの進化を用いて、低赤方偏移領域における標準的 ΛCDM 行動からのずれをモデル化する。
• 現在の H₀ 測定値と Planck データとの整合性を分析し、改善された一致を示す。
• 均一な調査（z ≤ 0.1）において、この転換点が検出可能である特徴として特定し、観測的検証を可能にする。

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換点が、観測的制約に反しないまま H₀ の矛盾を解消できるか？
• RQ2 de Sitter Swampland 予想は、遅い宇宙におけるハッブルパラメータのダイナミクスにどのように影響を与えるか？
• RQ3 このモデルにおける転換赤方偏移 z* は、現在の物質密度 ωₘ にどのように依存するか？
• RQ4 提案された転換点は、低赤方偏移の均一な調査で検出可能か？
• RQ5 このモデルは、局所的 H₀ 測定値と Planck に基づく ΛCDM 予測をどのように調和させるか？

主な発見

• このモデルは、現在の物質密度 ωₘ によって直接決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換点を予測する。
• この転換点は z* ≈ 0.1 に位置し、現在および近い将来の均一な低赤方偏移調査の範囲内に位置する。
• 一時的な de Sitter に類似した状態を導入することにより、このモデルは局所的 H₀ 測定値と Planck に基づく ΛCDM 予測を成功裏に調和させる。
• この特徴は、赤方偏移 z ≤ 0.1 をカバーする均一な調査において、明確に識別可能であり、明確な観測的シグネチャーを提供する。
• 安定な de Sitter 真空が現在の宇宙論的データと整合しないことから、de Sitter Swampland 予想を支持する結果となる。
• このモデルは、量子重力の制約と観測可能な宇宙論の間の現象論的ブリッジを提供し、検証可能な予測を提示する。