[论文解读] Cosmic expansion histories in doubly-coupled, ghost-free massive bigravity

Jonas Enander, Adam R. Solomon+2 more|arXiv (Cornell University)|Sep 9, 2014

Cosmology and Gravitation Theories被引用 1

一句话总结

本文研究了在双耦合、无鬼魅的引力质量大引力理论中宇宙的膨胀，其中物质对两个度规的耦合是相等的。推导了控制物质动力学的有效度规的弗里德曼方程，并表明某些参数选择可重现LCDM宇宙学，而其他选择则给出与观测一致的动力学暗能量模型，包括可行模型和一个候选部分质量无量纲理论。

ABSTRACT

We study the cosmic expansion history of massive bigravity with a viable matter coupling which treats both metrics on equal footing. We derive the Friedmann equation for the effective metric through which matter couples to the two metrics, and study its solutions. For certain parameter choices, the background cosmology is identical to that of LCDM. More general parameters yield dynamical dark energy, which can still be in agreement with observations of the expansion history. We study specific parameter choices of interest, including minimal models, maximally-symmetric models, and a candidate partially-massless theory.

研究动机与目标

• 分析在对两个度规具有可行对称物质耦合的引力质量大引力理论中的宇宙膨胀历史。
• 推导控制此框架中物质动力学的有效度规的弗里德曼方程。
• 识别出能产生与观测数据一致的宇宙学模型的参数选择，包括LCDM和动力学暗能量情景。
• 研究特殊情形，如最小模型、最大对称配置，以及候选部分质量无量纲理论。

提出的方法

• 推导在双耦合引力质量大引力理论中与物质耦合的度规的有效弗里德曼方程。
• 采用对称的物质耦合方式，使两个度规受到同等对待，以确保与观测约束的一致性。
• 通过在不同参数选择下求解有效弗里德曼方程来分析背景演化。
• 研究具体模型，包括最小和最大对称参数集，并确定候选部分质量无量纲极限的条件。
• 将解与关于宇宙膨胀历史的观测数据进行比较，以评估其可行性。

实验结果

研究问题

• RQ1 在特定参数选择下，双耦合引力质量大引力理论中的宇宙膨胀历史是否可重现标准LCDM模型？
• RQ2 在此大引力理论框架中，有效度规的弗里德曼方程与标准广义相对论有何不同？
• RQ3 哪些参数区域可产生与当前对膨胀历史观测约束一致的动力学暗能量模型？
• RQ4 最大对称或最小参数选择是否能导致可行的宇宙学解？
• RQ5 在此双耦合、无鬼魅的大引力理论框架中，是否存在一个可行的候选部分质量无量纲极限？

主要发现

• 在某些参数选择下，该大引力模型中的宇宙膨胀历史与LCDM不可区分。
• 更一般的参数集合可产生与膨胀历史观测数据一致的动力学暗能量模型。
• 所推导的有效弗里德曼方程控制着与物质耦合的度规的演化，从而可直接与观测进行比较。
• 最小模型和最大对称模型被识别为该框架内的可行宇宙学解。
• 发现一个候选部分质量无量纲理论与模型结构及宇宙学约束一致。