[論文レビュー] Spectrum of Cosmological Perturbations from Multiple-Stage Inflation

Mairi Sakellariadou, Nikos Tetradis|arXiv (Cornell University)|Jun 24, 1998

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、原始的密度揺らぎのスペクトルに不連続性を予測する複数段階の超対称的ハイブリッドインフレーションモデルを提案しており、CMB非等方性の観測された角度スペクトルを再現し、銀河集団のクラスタリングデータにおける $k_b \simeq 0.05 h/Mpc$ の折り返しを説明している。スペクトル指数は $n \simeq 1$ から $n \sim 0.6$ に低下し、COBE-DMR および APM サーベイ観測と良好に一致する。

ABSTRACT

Within the context of supersymmetric hybrid inflation, we study a multiple-stage inflationary scenario that predicts a break in the primordial spectrum of adiabatic density perturbations. Computing the spectrum for the range of scales relevant for the COBE-DMR measurements and APM galaxy survey data, we show that, assuming standard values for the cosmological constants, the theoretical predictions of our model are in good agreement with present observational data. We reproduce the angular power spectrum of CMB anisotropies, and account for the break at $k_b \\simeq 0.05 h/Mpc$ in the power spectrum of galaxy clustering, with a sharp drop of the spectral index from a value $n \\simeq 1$ to $n \\sim 0.6$. In addition, our predicted value for

研究の動機と目的

• 超対称的ハイブリッドフレームワークにおける複数段階のインフレーションが原始的スペクトルに与える影響を調査すること。
• 銀河集団のクラスタリングパワー スペクトルにおける観測された不連続性 $k_b \simeq 0.05 h/Mpc$ を説明すること。
• インフレーションモデルの理論的予測を COBE-DMR および APM 銀河サーベイの観測データと調和させること。
• スペクトル指数が $n \simeq 1$ から $n \sim 0.6$ に急激に低下する現象が、このインフレーション状況内で自然に説明可能かどうかを特定すること。

提案手法

• 超対称的ハイブリッドインフレーションフレームワーク内での複数段階のインフレーション過程のモデル化。
• COBE-DMR および APM データに関連するスケールにおける原始的スペクトルの等温密度揺らぎの計算。
• 標準的宇宙論定数を用いてモデルパラメータを制約すること。
• 理論的予測を観測されたCMB非等方性の角度スペクトルに一致させること。
• 銀河集団クラスタリングのパワー スペクトルを分析し、$k_b \simeq 0.05 h/Mpc$ における不連続性を同定すること。
• モデルの予測の文脈において、スペクトル指数が $n \simeq 1$ から $n \sim 0.6$ に変化する様子を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 超対称的ハイブリッドフレームワークにおける複数段階のインフレーションモデルは、原始的パワー スペクトルに検出可能な不連続性を生じさせることができるか？
• RQ2 このモデルは、観測されたCMB非等方性の角度スペクトルを再現できるか？
• RQ3 このモデルは、銀河集団クラスタリングパワー スペクトルにおける $k_b \simeq 0.05 h/Mpc$ のスペクトル不連続性を説明できるか？
• RQ4 このモデルにおけるスペクトル指数の予測値は何か？ そして、$n \simeq 1$ から $n \sim 0.6$ への観測された低下と一致するか？
• RQ5 標準的宇宙論定数のもとで、理論的予測は COBE-DMR および APM サーベイのデータとどの程度一致するか？

主な発見

• モデルは、観測データと整合的である $k_b \simeq 0.05 h/Mpc$ で原始的スペクトルの不連続性を予測している。
• 理論的CMB非等方性の角度スペクトルは、モデルの枠組み内で観測スペクトルと一致している。
• 不連続性スケールにおいて、スペクトル指数が $n \simeq 1$ から $n \sim 0.6$ に急激に低下し、銀河集団のクラスタリングにおける観測された振る舞いを再現している。
• 標準的宇宙論定数のもとで、モデルの予測はCOBE-DMR 測定値およびAPM銀河サーベイデータと良好に一致している。
• 複数段階のインフレーションのシナリオは、パrameterの微調整を必要とせず、大規模構造およびCMB非等方性の観測された特徴を成功裏に説明している。
• 大スケールにおけるスペクトル指数の予測値は、不連続性スケールにおける観測された $n \sim 0.6$ と一致しており、モデルの妥当性を支持している。