[논문 리뷰] Interacting Tsallis holographic dark energy: Cosmic behaviour, statefinder analysis and $ω_D-ω'_D$ pair in the non-flat universe

Umesh Kumar Sharma, Vipin Chandra Dubey외 1명|arXiv (Cornell University)|2019. 06. 15.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 65인용 수 10

한 줄 요약

이 논문은 비평탄 우주에서 천체물리적 한계로써의 표면장에 기반한 상호작용이 있는 타슬리스 히알로그래픽 어두운 에너지(THDE) 모델을 연구한다. 상태finder 진단과 ωD–ω′D 쌍 분석을 통해 상호작용 항 b²가 방정식 상태 ωD가 페인스 분할선(ωD = −1)을 횡단할 수 있도록 하며, 공간 곡률과 타슬리스 매개변수 δ가 우주론적 진화에 상당한 영향을 미친다. 특정 매개변수 영역에서는 향후 ΛCDM 고정점에 도달하는 궤적을 보인다.

ABSTRACT

The paper explores the interacting Tsallis holographic dark energy (THDE) model in a non-flat universe following an infrared cutoff as the apparent horizon. The equation of state (EoS) and the deceleration parameter of THDE model are determined to understand the cosmological evolution for interacting THDE model in the nonflat universe. By applying the statefinder $(r, s)$ parameter-pairs diagnostic and $ω_D-ω'_D$ pair dynamical analysis for the derived THDE model, we plot the evolutionary trajectories for different cases of Tsallis parameter $δ$ and interaction term $b^{2}$ and also, for spatial curvature $Ω_{k0}= 0, -0.0012$ and $0.0026$ corresponding to flat, open and closed universes, respectively, in the framework of Planck 2018 base cosmology results VI-LCDM observational data.

연구 동기 및 목표

• 비평탄 우주에서 표면장이 적외선 캐리어로 사용되는 상호작용이 있는 타슬리스 히알로그래픽 어두운 에너지(THDE)의 우주 진화를 탐색한다.
• 타슬리스 매개변수 δ, 상호작용 강도 b², 공간 곡률 Ωk0가 방정식 상태(EoS)와 감속 파rameter q에 미치는 영향을 조사한다.
• 상태finder(r, s)와 ωD–ω′D 쌍 진단을 적용하여 THDE 모델을 다른 어두운 에너지 모델과 구별한다.
• 다양한 곡률과 상호작용 조건 하에서 THDE 모델이 페인스 분할선(ωD = −1)을 횡단하고 ΛCDM 고정점에 도달할 수 있는지 확인한다.
• 관측 데이터 피팅을 통해 Planck 2018 기본 우주론 결과(VI-LCDM)와의 일관성을 평가한다.

제안 방법

• 모델은 타슬리스 일반화 엔트로피 Sδ = γAδ를 사용하여 ρT = CL2δ−4로 THDE의 에너지 밀도를 유도하며, 타슬리스 매개변수 δ를 자유 매개변수로 도입한다.
• 어두운 에너지와 어두운 물질 간의 상호작용 항 Q = 3Hb²(ρD + ρm)를 도입하여 에너지 교환을 가능하게 하며, EoS 파arameter의 진화를 수정한다.
• 공간 곡률 Ωk0를 고려한 비평탄 우주에서 프리드만 방정식을 유도하고, 감속 파arameter q와 EoS ωD를 적색편이의 함수로 계산한다.
• 다양한 δ, b², Ωk0 값에 대해 상태finder 진단(r, s)을 적용하여 (r, s) 평면에서 모델의 진화 궤적을 분석한다.
• ωD–ω′D 쌍 진단을 사용하여 EoS의 동적 행동을 연구하며, 특히 ωD가 페인스 분할선(ωD = −1)을 횡단하는지 여부를 분석한다.
• Planck 2018 기본 우주론(VI-LCDM) 데이터를 사용하여 수치 시뮬레이션을 수행하며, Ωk0를 0(평탄), −0.0012(개방), 0.0026(폐쇄)로 설정하여 다양한 공간 곡률을 표현한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비평탄 우주에서 상호작용이 있는 타슬리스 히알로그래픽 어두운 에너지 모델이 페인스 분할선(ωD = −1)을 횡단할 수 있는가? 어떤 조건에서 이를 가능하게 하는가?
• RQ2 타슬리스 매개변수 δ와 상호작용 강도 b²는 THDE 모델에서 감속된 팽창에서 가속 팽창으로의 전이에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ3 공간 곡률(Ωk0)은 상태finder 파arameter(r, s)와 ωD–ω′D 쌍의 진화 궤적에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ4 상태finder(r, s)와 ωD–ω′D 진단은 상호작용이 있는 THDE 모델을 ΛCDM 및 챠플린 기체 모델과 효과적으로 구별할 수 있는가?
• RQ5 다양한 매개변수 설정 하에서 THDE 모델은 향후 ΛCDM 고정점(r=1, s=0, ωD=−1, ω′D=0)에 도달하는가?

주요 결과

• 방정식 상태 ωD는 상호작용 항 b² > 0일 때에만 페인스 분할선(ωD = −1)을 횡단하며, 이는 페인스 유사 행동을 나타낸다. 상호작용이 없는 경우(b² = 0)에는 ωD가 −1 이상을 유지한다.
• δ = 1.7과 δ = 1.9일 경우, 공간 곡률과 관계없이 (r, s) 평면에서 모델의 진화 궤적은 향후 ΛCDM 고정점(r=1, s=0)에 도달한다.
• δ = 2.1일 경우, (r, s) 평면에서 모델은 챠플린 기체 유사 행동을 보이며, ΛCDM와 다른 동적 진화를 나타낸다.
• ωD–ω′D 평면에서 b² = 0.04인 경우 δ = 1.7일 때 ωD = −1 이하로 궤적이 횡단되어 페인스 단계 행동을 확인한다. 반면 b² = 0.16일 경우 지속적인 페인스 행동을 보인다.
• 감속 파arameter q는 양(감속)에서 음(가속)으로 전이되며, 이 전이의 적색편이와 속도는 δ와 b²에 따라 달라진다.
• 모델의 현재 r, s, q, ωD, ω′D 값은 δ와 b²에 따라 상당히 다름을 보이며, 평탄, 개방, 폐쇄 우주에 대해 표 1에 요약되어 있다.