[논문 리뷰] Observational consequences of $H_0$ tension in de Sitter Swampland

Eoin Ó Colgáin, Maurice H. P. M. van Putten외 1명|arXiv (Cornell University)|2018. 07. 19.

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 현재의 물질 밀도 ωₘ에 의해 구동되는 작은 양의 적색편이 z* ≈ 0.1에서 허블 파라미터의 전환점이 존재하는 우주론적 모델을 제안한다. 이 모델은 저적색편이 균일한 조사에서 관측 가능한 서명을 예측하며, 디 시터 스웨임플랜드 추측을 검증할 수 있는 현상학적 길을 제공하면서도 국소적 H₀ 측정치와 플랑크 기반 ΛCDM 예측 간의 불일치를 해소한다.

ABSTRACT

Realising de Sitter vacua in string theory is challenging. For this reason it has been conjectured that de Sitter vacua inhabit the Swampland of inconsistent low-energy effective theories coupled to gravity. Since de Sitter is an attractor for $Λ$CDM, the conjecture calls $Λ$CDM into question. Reality appears sympathetic to this idea as local measurements of the Hubble constant $H_0$ are also at odds with $Λ$CDM analysis of Planck data. This tension suggests that the de Sitter state is unstable, thereby implying a turning point in the Hubble parameter. We present a model relieving this tension, which predicts a turning at small positive redshift $z_*$ that is dictated by present-day matter density $ω_m$. This feature is easily identified by homogeneous surveys covering redshifts $z \leq 0.1$. We comment on the implications for the Swampland program.

연구 동기 및 목표

• 국소 측정치와 플랑크 기반 ΛCDM 예측 간 지속적인 H₀ 불일치를 해결하기 위해.
• 디 시터 스웨임플랜드 추측이 우주론적 모델에 미치는 영향을 탐구하기 위해.
• 허블 파라미터가 작은 양의 적색편이에서 전환점을 가지며 안정적인 디 시터 상태를 피하는 현상학적으로 타당한 모델을 제안하기 위해.
• z ≤ 0.1 범위를 커버하는 균일한 조사에서 이 전환점의 관측 가능한 서명을 식별하기 위해.
• 현재 우주에서의 디 시터 진공의 불안정성과 측정 가능한 천문학적 특징 간의 연결 고리를 마련하기 위해.

제안 방법

• 작은 양의 적색편이 z*에서 허블 파라미터 H(z)가 전환점을 보이는 현상학적 모델을 도입하여 일시적인 디 시터 유사 상태를 암시한다.
• 현재의 물질 밀도 ωₘ에 따라 전환점의 적색편이 z*를 유도하고, 이를 관측 가능한 천문학적 파라미터와 연결한다.
• 허블 파라미터의 진화를 이용해 저적색편이 영역에서 표준 ΛCDM 행동과의 편차를 모델링한다.
• 현재의 H₀ 측정치와 플랑크 데이터와의 일관성을 분석하여 개선된 일치를 보여준다.
• 이 전환점을 z ≤ 0.1 범위를 커버하는 균일한 조사에서 검출 가능한 특징으로 식별하여 관측적 검증을 가능하게 한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 낮은 적색편이에서 허블 파라미터의 전환점이 관측 제약 조건을 위반하지 않으면서 H₀ 불일치를 해결할 수 있는가?
• RQ2 디 시터 스웨임플랜드 추측은 만유의 법칙의 후기 우주에서 허블 파라미터의 역학에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 이 모델에서 전환 적색편이 z*는 현재의 물질 밀도 ωₘ에 어떻게 의존하는가?
• RQ4 제안된 전환점은 저적색편이 균일한 조사에서 검출될 수 있는가?
• RQ5 이 모델은 국소 H₀ 측정치와 플랑크 기반 ΛCDM 예측 간의 불일치를 어떻게 해소하는가?

주요 결과

• 이 모델은 현재의 물질 밀도 ωₘ에 의해 직접 결정되는 작은 양의 적색편이 z*에서 허블 파라미터의 전환점을 예측한다.
• 이 전환점은 z* ≈ 0.1에서 발생하여 현재 및 향후의 균일한 저적색편이 조사의 범위에 포함된다.
• 일시적인 디 시터 유사 상태를 도입함으로써 이 모델은 국소 H₀ 측정치와 플랑크 기반 ΛCDM 예측 간의 불일치를 성공적으로 해소한다.
• 이 특징은 z ≤ 0.1 범위를 커버하는 균일한 조사에서 뚜렷하게 식별 가능하여 명확한 관측 서명을 제공한다.
• 안정적인 디 시터 진공이 현재 천문학적 데이터와 일치하지 않는다는 점을 암시함으로써 디 시터 스웨임플랜드 추측을 지지한다.
• 이 모델은 양자 중력 제약 조건과 관측 가능한 천문학 간의 현상학적 다리를 놓으며, 검증 가능한 예측을 제공한다.