[논문 리뷰] Modified Gravity and Cosmology: An Update by the CANTATA Network

Emmanuel N. Saridakis, Ruth Lazkoz외 51명|arXiv (Cornell University)|2021. 05. 20.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 73인용 수 167

한 줄 요약

수정 중력 및 우주론의 최근 발전에 대한 포괄적 검토로, 이론적 일관성 점검, 배경 및 섭동 예측, 그리고 관측 데이터와의 대조를 개괄합니다. 실행 가능한 이론과 향후 방향을 요약합니다.

ABSTRACT

General Relativity and the $Λ$CDM framework are currently the standard lore and constitute the concordance paradigm. Nevertheless, long-standing open theoretical issues, as well as possible new observational ones arising from the explosive development of cosmology the last two decades, offer the motivation and lead a large amount of research to be devoted in constructing various extensions and modifications. All extended theories and scenarios are first examined under the light of theoretical consistency, and then are applied to various geometrical backgrounds, such as the cosmological and the spherical symmetric ones. Their predictions at both the background and perturbation levels, and concerning cosmology at early, intermediate and late times, are then confronted with the huge amount of observational data that astrophysics and cosmology are able to offer recently. Theories, scenarios and models that successfully and efficiently pass the above steps are classified as viable and are candidates for the description of Nature. This work is a Review of the recent developments in the fields of gravity and cosmology, presenting the state of the art, high-lighting the open problems, and outlining the directions of future research. Its realization was performed in the framework of the COST European Action ``Cosmology and Astrophysics Network for Theoretical Advances and Training Actions''.

연구 동기 및 목표

• 일반 상대성 이론(GR)과 Lambda-CDM를 넘어서는 중력과 우주론의 탐구를 동기화한다.
• 확장 중력 이론에 대한 이론적 일관성 기준을 요약한다.
• 우주 역사 전반에 걸친 배경 진화 및 섭동에 대한 예측을 검토한다.
• 이론적 및 관측 타당성 테스트를 모두 통과하는 실행 가능한 모델을 분류한다.
• COST 네트워크 프레임워크 안의 열린 문제와 향후 연구 방향을 개요한다.

제안 방법

• 수정 중력과 우주론의 이론적 프레임워크를 조사하고 종합한다.
• 일관성 기준과 기하학적 배경(우주론적/구대칭)을 기준으로 이론을 평가한다.
• 배경 및 섭동 차원에서의 예측을 초기, 중간, 후기에 걸쳐 관측 데이터와 비교한다.
• 이론적 및 관찰적 테스트를 모두 통과하는 실행 가능한 모델을 식별한다.
• CANTATA 네트워크 내의 열린 문제와 향후 연구 의제를 강조한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 수정 중력 이론에 대한 이론적 일관성 요건은 무엇인가?
• RQ2 확장 중력 이론은 배경 우주론과 우주론적 섭동을 어떻게 수정하는가?
• RQ3 다양한 시대에 걸친 현재 관측 데이터에 직면했을 때 어떤 모델이 여전히 실행 가능한가?
• RQ4 중력과 우주론에서 향후 연구를 위한 주요 열린 문제와 방향은 무엇인가?

주요 결과

• 본 연구는 중력과 우주론 발전에 대한 최신 연구 동향을 제시한다.
• 이론의 이론적 일관성, 배경 동작 및 섭동에 대한 검증 과정을 강조한다.
• 이러한 테스트를 통과한 이론과 시나리오를 자연의 기술에 대한 실행 가능한 후보로 식별한다.
• 논문은 COST European Action 프레임워크 내의 열린 문제를 제시하고 향후 연구 방향을 개요한다.
• 업데이트는 2023년까지 문헌에서 제안된 다양한 모델과 접근 방식을 포괄한다.