[논문 리뷰] Interacting R\\'enyi holographic dark energy with parametrization on the interaction term

Umesh Kumar Sharma, Vipin Chandra Dubey|arXiv (Cornell University)|2020. 01. 07.

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 평탄한 프리드만-로버트슨-워커 우주에서 허블 호자를 적외선 절단으로 사용하고 암흑 물질과 암흑 에너지 사이의 상호작용을 세 가지 매개변수화된 상호작용 항으로 설정한 상호작용 레니의 헬로그래픽 암흑 에너지(RHDE) 모델을 제안한다. 이 모델은 저자기 가속 팽창을 나타내며, 상태 방정식 매개변수는 파라미터의 특정 선택에 따라 파라미터 영역으로 진입하고, 제곱 음속은 특정한 매개변수 조합에서 고전적 안정성을 나타낸다. 특히 모델 I 및 III에서 그러한 특성이 두드러진다.

ABSTRACT

In the present work, we study the R$\\acute{e}$nyi holographic dark energy model (RHDE) in a flat FRW Universe where the infrared cut-off is taken care by the Hubble horizon and also by taking three different parametrizations of the interaction term between the dark matter and the dark energy. Analyzing graphically, the behavior of some cosmological parameters in particular deceleration parameter, equation of state (EoS) parameter, energy density parameter and squared speed of sound, in the process of the cosmic evolution, is found to be leading towards the late-time accelerated expansion of the RHDE model.

연구 동기 및 목표

• 평탄한 FRW 우주에서 허블 호자를 적외선 절단으로 사용하는 레니의 헬로그래픽 암흑 에너지(RHDE)의 우주론적 행동을 탐색한다.
• 암흑 물질과 암흑 에너지 사이의 상호작용 항의 세 가지 다른 매개변수화가 우주론적 매개변수의 진화에 미치는 영향을 검토한다.
• 제곱 음속을 통한 안정성 평가를 통해 RHDE 모델의 타당한 매개변수 영역을 판단한다.
• 이 모델이 관측된 저자기 가속 팽창을 재현하고 우주 일치 문제를 해결할 수 있는지 확인한다.

제안 방법

• 모델은 레니 엔트로피 형식을 사용하여 암흑 에너지의 에너지 밀도를 정의하며, 허블 호자를 적외선 절단으로 사용한다.
• 세 가지 다른 상호작용 항 Q의 매개변수화가 도입된다: Q = 3α₁Hρ_tot, Q = 3α₂Hρ_m, Q = 3δHρ_q로, 에너지 이동 동역학의 다양성을 허용한다.
• 수정된 에너지 균형 방정식에서 주요 우주론적 매개변수—저항계수 q(z), 상태 방정식 ω_D, 에너지 밀도 Ω_D, 제곱 음속 v_s²—의 진화가 유도된다.
• 시간에 따른 이 매개변수들의 진화를 다양한 적색편이 범위와 매개변수 값에서 분석하기 위해 그래픽 분석이 사용된다.
• 안정성은 제곱 음속 v_s²의 부호를 분석함으로써 평가되며, v_s² ≥ 0은 고전적 안정성을 나타낸다.
• 수치 시뮬레이션과 그래프를 통해 다양한 매개변수 조합(α₁, α₂, δ)에서의 모델 행동을 비교하고 관측 경향과의 일관성을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 허블 호자 절단을 가진 상호작용 RHDE 모델이 초기에는 감속 팽창에서 현재에는 가속 팽창으로의 전이를 일으키는가?
• RQ2 Q = 3α₁Hρ_tot, Q = 3α₂Hρ_m, Q = 3δHρ_q로 매개변수화된 상호작용의 선택이 상태 방정식 매개변수 ω_D의 진화에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 제곱 음속 v_s²에 의해 나타나는 고전적 안정성이 유지되는 조건은 무엇인가? (즉, v_s² ≥ 0)
• RQ4 에너지 밀도 매개변수 Ω_D는 시간이 지남에 따라 어떻게 변화하며, 미래의 우주에 대한 관측 기대와 일치하는가?
• RQ5 세 가지 매개변수화된 모델(I, II, III) 중에서 Ω_D와 q(z)와 같은 우주론적 매개변수의 관측된 행동과 가장 잘 일치하는 것은 무엇인가?

주요 결과

• 모든 세 모델과 매개변수 조합에서, 저항계수 q(z)는 과거에는 양수(감속) 단계에서 현재에는 음수(가속) 단계로 전이되는 경향을 보이며, 관측 결과와 일치한다.
• 상태 방정식 매개변수 ω_D는 -1 이하의 값을 향해 수렴하여 파라미터 영역에서 유사한 행동을 나타내며, 특히 모델 I 및 II에서 두드러진다. 모델 II는 α₂ = 0일 때에만 쿠이니세서스 영역에 머무른다.
• 암흑 에너지 밀도 매개변수 Ω_D는 적색편이에 따라 단조롭게 증가하며, 상호작용이 없는 경우(α₁ = α₂ = 0)에는 1에 수렴한다. 반면 상호작용이 있는 경우에는 1 이하로 안정화되어 암흑 물질과 암흑 에너지 사이의 균형을 나타낸다.
• 모델 II는 α₂ = 0.09 및 α₂ = 0.18일 경우 관측된 Ω_D 진화와 일치하지 않으며, 반면 모델 I 및 III는 관측 경향과 더 잘 일치한다.
• 제곱 음속 v_s²는 특정한 매개변수 조합에서 모델 I 및 III의 고전적 안정성(v_s² ≥ 0)을 나타내지만, α₁, α₂, δ의 특정 값에서는 불안정성(v_s² < 0)이 발생하며, 특히 모델 II의 과거에 두드러진다.
• 선택된 매개변수에서 모델 I 및 III는 저적색편이 영역에서 유사한 우주론적 행동을 보이며, 이는 그들의 역학적 진화가 탄탄함을 시사한다.