[논문 리뷰] $H_0$ tension and the de Sitter Swampland

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

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 8

한 줄 요약

이 논문은 현재의 물질 밀도 $\omega_m$에 의해 결정되는 작은 양의 적색편이 $z_*$에서 허블 파라미터의 전환점이 있는 우주론적 모델을 제안한다. 이 모델은 일시적인 디 de Sitter 상태를 예측하며, $H_0$ 휴리스틱 문제를 현상학적으로 해결하면서도, 디 de Sitter 스와플랜드 추측과 일치시켜 디 de Sitter 상태의 불안정성을 암시한다.

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 $\Lambda$CDM, the conjecture calls $\Lambda$CDM into question. Reality appears sympathetic to this idea as local measurements of the Hubble constant $H_0$ are also at odds with $\Lambda$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 $\omega_m$. 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

• ΛCDM 모델 하에서 국지 측정치와 플랑크 데이터 사이의 지속적인 $H_0$ 휴리스틱 문제를 해결하기 위해.
• 디 de Sitter 스와플랜드 추측이 ΛCDM 우주론적 모델의 안정성에 미치는 영향을 탐구하기 위해.
• 허블 파라미터가 작은 양의 적색편이 $z_*$에서 전환점을 가지는 현상학적 모델을 제안하기 위해, 현재의 물질 밀도 $\omega_m$와 일치시키기 위해.
• 균일한 저적색편이 설문 조사($z \leq 0.1$)에서 이 전환점의 관측 가능 신호를 식별하기 위해.

제안 방법

• 작은 양의 적색편이 $z_*$에서 허블 파라미터 $H(z)$가 전환점을 가지는 현상학적 모델을 도입한다.
• 현재의 물질 밀도 $\omega_m$로부터 전환점 조건을 유도하여, $H(z)$의 곡률와 연결한다.
• 프리드만 방정식을 사용하여 일시적인 디 de Sitter 유사 상태를 가정한 $H(z)$의 진화를 모델링한다.
• $H_0$ 휴리스틱 문제에 중점을 두어, 모델이 ΛCDM 및 플랑크 데이터와 일치하는지 분석한다.
• 전환점이 관측 가능한 저적색편이 설문 조사($z \leq 0.1$)에서의 특징을 식별한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 낮은 적색편이에서 허블 파라미터의 전환점이 $H_0$ 휴리스틱 문제를 해결할 수 있는가?
• RQ2 전환점의 위치인 $z_*$는 현재의 물질 밀도 $\omega_m$와 어떻게 관련이 있는가?
• RQ3 일시적인 디 de Sitter 상태는 디 de Sitter 스와플랜드 추측과 일치하며, 우주의 안정성과 부합하는가?
• RQ4 이 모델은 저적색편이 균일 설문 조사로 ΛCDM과 구별될 수 있는가?

주요 결과

• 모델은 현재의 물질 밀도 $\omega_m$에 의해 결정되는 작은 양의 적색편이 $z_*$에서 허블 파라미터의 전환점을 예측한다.
• 이 전환점은 국지적 $H_0$ 측정치와 플랑크 기반 ΛCDM 추정치를 자연스럽게 조율하는 메커니즘을 제공한다.
• 이 특징은 적색편이 $z \leq 0.1$를 커버하는 균일한 설문 조사에서 관측 가능하며, ΛCDM에서의 이격이 감지 가능하다.
• 모델은 디 de Sitter 상태가 불안정하다는 것을 암시하며, 이는 디 de Sitter 스와플랜드 추측을 지지한다.