[論文レビュー] Solution to the Dark Energy Problem

Paul H. Frampton|arXiv (Cornell University)|Apr 8, 2010

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、可視宇宙を準静的で漸近的に平坦なブラックホールとしてモデル化することで、ホログラフィック原理との整合性から、ダークエネルギー問題が解決されることを提案している。WMAP7のデータを用いて、物理的半径とシュバルツシルト半径の比（$\epsilon(t_0) \approx 1$）が得られ、わずかな不一致にとどまることを示しており、著者らはこれを宇宙のデ de Sitter 型および拡張的性質に起因すると説明している。

ABSTRACT

I discuss a solution to the dark energy problem, which arises when the visible universe is approximated by a black hole, in a quasi-static asymptotically-flat approximation. Using data, provided by WMAP7, I calculate the Schwarzschild radius $r_S$ and compare to the measured physical radius of the visible universe, bounded by the surface of last scatter. The ratio, $\epsilon(t_0) = r/r_S$ is found to be comparable to $\epsilon = 1$, as allowed by the holographic principle. The measurement of a shift parameter, $\sigma$, introduced by Bond, Efstathiou and Tegmark in 1997, plays an important role in the accuracy of the calculation. The approximation leads to a surprisingly small discrepancy, presumably explicable by the de Sitter, and expanding, nature of the actual universe.

研究の動機と目的

• 可視宇宙を準静的で漸近的に平坦な近似のもとでブラックホールとしてモデル化することで、ダークエネルギー問題を解決すること。
• 観測された可視宇宙の半径が、ダークエネルギーによって予測されるシュバルツシルト半径と一致するかどうかを検証すること。
• ホログラフィック原理との整合性を、比 $\epsilon(t_0) = r/r_S$ を用いて評価すること。
• Bond, Efstathiou, および Tegmark (1997) が導入したシフトパラメータ $\sigma$ が、計算の精度を向上させる役割を果たすかどうかを評価すること。
• 宇宙のデ de Sitter 型および拡張的性質の文脈において、物理的半径とシュバルツシルト半径のわずかな観測上の不一致がどのように説明できるかを検討すること。

提案手法

• 宇宙の可視領域を、宇宙論的力学を単純化するための準静的で漸近的に平坦な近似のもとでブラックホールとしてモデル化する。
• WMAP7のデータを用いて、可視宇宙の質量エネルギー含量を推定し、シュバルツシルト半径 $r_S$ を計算する。
• 可視宇宙の物理的半径は、最後散乱面から決定され、WMAP7の宇宙論的パラメータを用いる。
• ホログラフィック原理との整合性を検証するため、比 $\epsilon(t_0) = r/r_S$ を計算する。ホログラフィック原理では $\epsilon \approx 1$ が要求される。
• Bond, Efstathiou, および Tegmark (1997) が定義したシフトパラメータ $\sigma$ を用いて、半径および赤方偏移の測定精度を向上させる。
• 宇宙のデ de Sitter 型および拡張的性質をモデルに組み込み、$r/r_S$ の比におけるわずかな残差不一致を説明する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 可視宇宙の物理的半径は、その質量エネルギー含量から導かれるシュバルツシルト半径と近似的に一致するか？
• RQ2 比 $\epsilon(t_0) = r/r_S$ はどの程度ホログラフィック原理を満たしているか？
• RQ3 シフトパラメータ $\sigma$ の導入により、半径および質量推定の精度はどの程度向上するか？
• RQ4 宇宙が動的で拡張的であるにもかかわらず、$r$ と $r_S$ の間の観測上の不一致がなぜ驚くほど小さいのか？
• RQ5 宇宙のデ de Sitter 型拡張が、$\epsilon = 1$ からのわずかなずれを説明できるか？

主な発見

• 比 $\epsilon(t_0) = r/r_S$ は1に近い値であることが判明し、ホログラフィック原理との強い整合性を示している。
• 計算により、可視宇宙の物理的半径とシュバルツシルト半径との間に驚くほど小さな不一致が生じることが明らかになった。
• Bond, Efstathiou, および Tegmark (1997) が導入したシフトパラメータ $\sigma$ は、半径および質量推定の精度を高める上で重要な役割を果たしている。
• $\epsilon = 1$ からのわずかな観測上のずれは、実際の宇宙のデ de Sitter 型および拡張的性質に起因するとされている。
• 準静的で漸近的に平坦な近似は、ブラックホールの類似性を用いたダークエネルギー問題のモデル化に実用的であるフレームワークを提供している。
• 結果から、ダークエネルギー問題は、宇宙をブラックホールとしてのホログラフィック解釈によって解決可能である可能性が示唆されている。