[논문 리뷰] Running Vacuum from Dynamical Spacetime Cosmology

Shreya Banerjee, David Benisty외 1명|arXiv (Cornell University)|2019. 10. 08.

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 스칼라 장을 사용하여 어둠의 성분을 통합하는 액션 원리에 기반한 두 번째 유형의 런닝 바닷물 모델(RVM)을 제안한다. 시공간의 동적 벡터 장 χμ을 라그랑주 승수로 도입함으로써 수정된 어둠의 물질 역학을 유도하고, 어둠의 성분 간의 확산 상호작용을 예측하여, 우주 시계 데이터와 일치하는 우주론적 해를 도출한다.

ABSTRACT

The Running Vacuum Models (RVM) are candidates to resolve the Hubble constant tension. However the model does not consider a Lagrangian formulation directly. In this paper we formulate an action principle where the RVM of the second type is obtained from an action principle, with a scalar field model for the whole dark components. The Dynamical Spacetime vector field $\chi_\mu$ is a Lagrange multiplier that forces the kinetic term of the scalar field to be evaluated as the modified dark matter. When we replace the vector field by a derivative of a scalar the model predicts diffusion interactions between the dark components with a different correspondence to the RVM. The new solutions yield new cosmological scenarios that are compatible with the cosmic chronometers data-set.

연구 동기 및 목표

• 일관된 액션 원리 내에서 두 번째 유형의 런닝 바닷물 모델(RVM)을 제안하여 허블 상수 갈등을 해결한다.
• 어두운 물질과 어두운 에너지를 추가적인 가정 없이 하나의 스칼라 장 영역으로 통합한다.
• 시공간의 동적 벡터 장 χμ을 라그랑주 승수로 도입하여 스칼라 장의 수정된 운동에너지 항을 강제한다.
• 벡터 장 χμ을 스칼라 장의 도함수로 대체함으로써 어둠의 성분 간의 확산 유사 상호작용을 탐색한다.
• 우주론적 결과를 관측 데이터, 특히 우주 시계 데이터와 비교하여 타당성을 평가한다.

제안 방법

• 런닝 바닷물 행동이 스칼라 장과 동적 시공간 벡터 장 χμ에 결합된 액션 원리에서 유도되도록 구성한다.
• χμ을 스칼라 장의 운동에너지 항을 제약하는 라그랑주 승수로 사용하여 효과적으로 어둠의 물질 기여를 수정한다.
• χμ을 스칼라 장의 도함수로 대체하여 어둠의 성분 간의 새로운 상호작용 항을 생성한다.
• 액션에서 효과적인 운동 방정식을 유도하여 어둠의 물질과 어두운 에너지 간의 확산 유사 상호작용을 드러낸다.
• 수정된 액션에서 유도된 우주론적 해를 분석하여 허블 파라미터의 진화와 어둠의 성분 역학에 중점을 둔다.
• 모델의 예측을 우주 시계 데이터셋과 비교하여 관측 가능성 여부를 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 두 번째 유형의 런닝 바닷물 모델은 기본 액션 원리에서 유도될 수 있는가?
• RQ2 시공간의 동적 벡터 장 χμ을 라그랑주 승수로 도입할 경우 효과적인 어둠의 물질 역학은 어떻게 변화하는가?
• RQ3 벡터 장 χμ을 스칼라 장의 도함수로 대체할 경우 우주론적 결과는 어떻게 되는가?
• RQ4 유도된 모델은 어둠의 성분 간의 확산 상호작용을 예측하는가? 그리고 허블 파라미터 진화에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ5 새로운 우주론적 해는 우주 시계 데이터셋과 일치하는가?

주요 결과

• 두 번째 유형의 런닝 바닷물 모델은 어둠의 성분을 통합하는 데 사용된 스칼라 장을 기반으로 한 액션 원리로부터 성공적으로 유도되었다.
• 시공간의 동적 벡터 장 χμ은 라그랑주 승수로 작용하여 수정된 운동에너지 항을 강제함으로써 어둠의 물질을 효과적으로 재정의한다.
• χμ을 스칼라 장의 도함수로 대체함으로써 어둠의 물질과 어두운 에너지 성분 간의 확산 유사 상호작용이 발생한다.
• 유도된 우주론적 해는 우주 시계 데이터셋과 호환되는 허블 파라미터의 특별한 진화를 보인다.
• 이 모델은 런닝 바닷물 시나리오에 대해 통합적이고 라그랑주 기반의 프레임워크를 제공하며, 허블 상수 갈등의 잠재적 해결책이 될 수 있다.
• 새로운 상호작용은 어둠의 성분 간의 동적 결합을 암시하여, 이전에 고려된 것보다 어둠의 성분 간의 더 깊은 상호연결성을 시사한다.