[논문 리뷰] Little Rip and Pseudo Rip cosmological models with coupled dark energy based on a new generalized entropy

Iver Brevik, А. В. Тимошкин|arXiv (Cornell University)|2024. 04. 08.

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 노지리-오딘츠프-파라오니 체계에 기반한 일반화된 엔트로피 함수를 사용하여 결합된 어두운 에너지와 어두운 물질을 고려한 리틀 리프(LR) 및 페르소 리프(PR) 우주론적 모델을 제안한다. 볼륨 점성과 네 파rameter 엔트로피 함수를 프리드만 방정식에 통합함으로써 수정된 상태 방정식을 유도하고, LR 및 PR 행동이 나타나는 파라미터 조건을 규명하였으며, 일반화된 엔트로피가 만유의 후기 동역학을 안정화시키고 점근적으로 ω → −1이 되는 비특이적 우주 미래를 가능하게 함을 보여준다.

ABSTRACT

We study Little Rip (LR) and Pseudo Rip (PR) cosmological models containing two coupled fluids: dark energy and dark matter. We assume a spatially flat Friedmann-Robertson-Walker (FRW) universe. The interaction between the dark energy and the dark matter fluid components is described in terms of the parameters in the generalized equation of state (EoS) in presence of the bulk viscosity. We consider entropic cosmology and use a description based on a new generalized entropy function, which was proposed by Nojiri-Odintsov-Faraoni [1]. Conditions for the appearance of the (LR) and the (PR) in terms of the parameters of the (EoS) are obtained. Introducing an energy density $ρ_g$ corresponding to a specified entropy function $S_g$, together with an interaction term $Q$ in the gravitational equations of motion, we derive modified forms of the EoS parameters. We discuss the corrections of the thermodynamic parameters associated with the generalized entropy function. Properties of the late universe as well as in the early universe in this formalism are pointed out.

연구 동기 및 목표

• 결합된 어두운 에너지와 어두운 물질을 가진 평탄한 FRW 우주에서 리틀 리프와 페르소 리프 시나리오를 조사하기 위해.
• 비특이적 미래 특이성을 모델링하기 위해 볼륨 점성과 일반화된 엔트로피 함수를 우주론적 프레임워크에 통합하기 위해.
• 수정된 상태 방정식을 유도하고 LR 및 PR 행동이 나타나는 파라미터 영역을 규명하기 위해.
• 일반화된 엔트로피 형식론 하에서 열역학적 일관성과 후기 우주 진화를 분석하며, 우주상수의 역할을 포함하기 위해.

제안 방법

• 베켄슈타인-호킹, 츠allis, Rényi, 바로우, 카니아다키스 엔트로피를 통합하는 네 파ram터 일반화된 엔트로피 함수 Sg(α+, α−, β, γ)를 채택하기 위해.
• ρg가 엔트로피 함수에서 유도되며 보정 항을 포함하는 수정된 프리드만 방정식 H² = k²/3 (ρ + ρm + ρg)를 사용하기 위해.
• 어두운 에너지와 어두운 물질 간의 상호작용 항 Q를 에너지 균형 방정식에 도입하기 위해: ˙ρ + 3H(p + ρ) = −Q 및 ˙ρm + 3H(pm + ρm) = Q.
• 후기 시점 근사식 GH² ≪ 1을 적용하여 ρg ≈ 3H²/k² [1 − α₊/(γ₀(2−β)) (GH²β π α₊)^(1−β) ]의 해석적 표현을 도출하기 위해.
• 볼륨 점성과 함께 일반화된 상태 방정식을 사용하여 어두운 에너지를 모델링하고, LR 및 PR 영역의 효과적 상태 방정식 매개변수를 유도하기 위해.
• 허블 파라미터와 상태 방정식 매개변수 ω의 점근적 행동을 분석하여, LR 및 PR 모두에서 ω → −1임을 보여주며, 이는 비특이적 미래를 시사한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 볼륨 점성과 결합된 어두운 에너지-물질 시스템에서 일반화된 엔트로피 파라미터(α₊, α₋, β, γ)에 어떤 조건이 충족될 경우 리틀 리프와 페르소 리프 우주론이 나타나는가?
• RQ2 볼륨 점성과 일반화된 엔트로피 함수의 포함이 효과적 상태 방정식과 허블 파라미터의 진화에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 일반화된 엔트로피 형식론이 열역학적 일관성을 유지하면서도 비특이적 우주 미래(LR 및 PR)를 지원할 수 있는가?
• RQ4 후기 우주에서 일반화된 엔트로피 함수에 의해 유도되는 에너지 밀도와 압력의 보정은 무엇인가?
• RQ5 이 일반화된 엔트로피 우주론 프레임워크에서 우주상수가 어떤 극한 경우로 나타나는가?

주요 결과

• 리틀 리프(LR)와 페르소 리프(PR) 시나리오는 효과적 상태 방정식 매개변수 ω가 점근적으로 −1에 수렴할 때 나타나며, 이는 비특이적 우주 미래와 일치한다.
• 일반화된 엔트로피 함수에서 유도된 에너지 밀도 ρg ≈ 3H²/k² [1 − α₊/(γ₀(2−β)) (GH²β π α₊)^(1−β) ]는 후기 우주에서 프리드만 방정식에 비특이적 보정을 제공한다.
• LR 및 PR 조건은 파라미터 β와 γ₀에 의해 결정되며, 우주 시간 t → ∞에서 H → ∞(LR) 또는 H → H∞ < ∞(PR)가 되는 것으로, 엔트로피 함수의 점근적 행동에 따라 달라진다.
• 이 모델은 엔트로피 함수가 베켄슈타인-호킹 형태로 축소될 경우 우주상수가 극한 경우로 나타남을 보여주며, 이는 프레임워크의 일관성을 검증한다.
• 볼륨 점성과 일반화된 엔트로피의 포함은 상태 방정식 매개변수 ω → −1로의 매끄러운 전이를 이끌어내어 유한 시간 특이성을 피한다.
• 이 형식론은 우주상수를 포함할 경우 플랑크 관측 제약 조건과도 호환되는 일정하거나 증가하는 어두운 에너지 밀도를 가진 타당한 후기 우주론을 지원한다.