[논문 리뷰] Modified Chaplygin Gas as Scalar Field and Holographic Dark Energy Model

Biswajit Paul, P. Thakur외 1명|ArXiv.org|2008. 09. 20.

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 평탄하고 비평탄한 FRW 우주에서 수정 캐플린 기체(MCG)의 스칼라 장 표현을 수립하며, 저시기 가속을 지지하는 물리적으로 현실적인 잠재력이 유도된다. 또한 MCG를 기반으로 한 허브리틱스 어둠침료 에너지 모델을 구축하여, 닫힌 우주에서 사건의 지평선의 제한된 영역에서 안정성을 보이며, 바로티ropic 유체가 추가되더라도 잠재력의 형태가 유지됨을 보여준다.

ABSTRACT

We study the correspondence between field theoretic and holographic dark energy density of the universe with the modified Chaplygin gas (MCG) respectively both in a flat and non-flat FRW universe. We present an equivalent representation of the MCG with a homogeneous minimally coupled scalar field by constructing the corresponding potential. A new scalar field potential is obtained here which is physically realistic and important for cosmological model building. In addition we also present holographic dark energy model described by the MCG. The dynamics of the corresponding holographic dark energy field is determined by reconstructing the potential in a non-flat universe. The stability of the holographic dark energy in this case in a non-flat universe is also discussed.

연구 동기 및 목표

• 평탄하고 비평탄한 FRW 우주론에서 수정 캐플린 기체(MCG)의 등가 스칼라 장 표현을 수립하기.
• 매개변수 A, B, 및 α를 갖는 MCG 상태방정식에 대응하는 물리적으로 현실적인 스칼라 장 잠재력 V(φ)를 유도하기.
• 비평탄한 우주에서 MCG를 기반으로 한 허브리틱스 어둠침료 에너지 모델을 구축하고, 해당 어둠침료 에너지 장에 대응하는 잠재력을 재구성하기.
• 특히 닫힌 모델에서 비평탄한 우주에서의 허브리틱스 어둠침료 에너지 모델의 안정성을 분석하기.
• 바로티ropic 유체의 포함이 허브리틱스 어둠침료 에너지 장의 잠재력과 동역학에 어떤 영향을 미치는지 조사하기.

제안 방법

• FRW 계량에서 평탄하고 비평탄한 경우를 모두 고려하여 에너지 밀도 및 압력 방정식을 풀어 MCG에 대한 스칼라 장 잠재력 V(φ)를 재구성하기.
• 에너지 밀도 ρ_MCG = [A / (1 - α)]^{1/(1+α)} [1 + (1 - α)B t]^{1/(1+α)} 를 사용하여 스칼라 장의 진화 및 잠재력을 도출하기.
• 어둠침료 에너지를 모델링하기 위해 허브리틱스 원리를 적용하여 에너지 밀도를 미래의 사건의 지평선 RH의 역제곱과 연결하기.
• 허브리틱스 어둠침료 에너지 모델의 안정성을 평가하기 위해 효과적 상태방정식 w_Λ 와 음속 제곱 v_Λ² 를 유도하기.
• 닫힌 우주에서 Ω_Λ 와 단위변수 y 에 대한 v_Λ² 의 행동을 분석하여 안정 영역을 결정하기.
• 모델이 안정한 영역을 정의하기 위해 매개변수 n = 3(1 + B)(1 + α) 를 사용하여 사건의 지평선 RH 의 영역을 정의하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 수정 캐플린 기체(MCG)는 평탄하고 비평탄한 FRW 우주에서 균일한 최소 결합 스칼라 장과 잘 정의된 잠재력으로 등가적으로 기술될 수 있는가?
• RQ2 MCG에 대한 스칼라 장 잠재력 V(φ)의 명시적 형태는 무엇이며, 매개변수 A, B, 및 α 에 어떻게 의존하는가?
• RQ3 비평탄한 우주에서 MCG를 기반으로 한 허브리틱스 어둠침료 에너지 모델은 어떻게 행동하는가? 어둠침료 에너지 장에 대응하는 재구성된 잠재력은 무엇인가?
• RQ4 MCG를 기반으로 한 허브리틱스 어둠침료 에너지 모델은 어떤 조건에서 닫힌 우주에서 안정한가?
• RQ5 바로티ropic 유체 항(B ≠ 0)의 포함이 허브리틱스 어둠침료 에너지 모델의 잠재력 형태에 영향을 미치는가?

주요 결과

• α = 1 인 경우, MCG의 스칼라 장 잠재력은 φ → 0 및 φ → ±∞ 일 때 모두 일정한 값으로 수렴하며, 이는 저시기 안정성 행동을 나타낸다.
• B = 1/3 이고 A ≠ 0 인 경우, 도출된 잠재력은 굴러가는 타키온의 것과 유사하며, 저시기에는 작은 양의 효과적 진공 에너지 상수를 지지한다.
• B = 0 이고 α = 1 인 경우, MCG를 기반으로 한 허브리틱스 어둠침료 에너지 모델은 Setare [31]의 일반화된 캐플린 기체 상태방정식을 복원한다.
• 닫힌 우주에서, 사건의 지평선 RH 의 제한된 영역에서 허브리틱스 어둠침료 에너지 모델은 안정하다. 이 영역는 n = 3(1 + B)(1 + α) 와 Ω_Λ > 0 로 정의된다.
• Ω_Λ > 0 이고 y ∈ (π/2, 3π/2) 인 범위에서 음속 제곱 v_Λ² 는 양수를 유지하여 이 범위에서 안정성을 나타내며, y ≤ π/2 또는 y ≥ 3π/2 일 경우 불안정성이 발생한다.
• 일반화된 캐플린 기체에 바로티ropic 유체를 추가하더라도 잠재력의 형태는 그대로 유지되며, 전체 어둠침료 에너지 밀도만 변화된다.