[论文解读] Interacting R\\'enyi holographic dark energy with parametrization on the interaction term

Umesh Kumar Sharma, Vipin Chandra Dubey|arXiv (Cornell University)|Jan 7, 2020

Cosmology and Gravitation Theories被引用 4

一句话总结

本文提出了一种在平坦弗里德曼-罗伯逊-沃克宇宙中的相互作用Rényi全息暗能量（RHDE）模型，以哈勃视界作为红外截断，并引入了暗物质与暗能量之间三种参数化的相互作用项。该模型表现出晚期加速膨胀，状态方程参数进入鬼魅区域，且在某些参数选择下，平方声速表明经典稳定性，特别是在模型I和III中。

ABSTRACT

In the present work, we study the R$\\acute{e}$nyi holographic dark energy model (RHDE) in a flat FRW Universe where the infrared cut-off is taken care by the Hubble horizon and also by taking three different parametrizations of the interaction term between the dark matter and the dark energy. Analyzing graphically, the behavior of some cosmological parameters in particular deceleration parameter, equation of state (EoS) parameter, energy density parameter and squared speed of sound, in the process of the cosmic evolution, is found to be leading towards the late-time accelerated expansion of the RHDE model.

研究动机与目标

• 探讨在平坦FRW宇宙中，以哈勃视界作为红外截断的Rényi全息暗能量（RHDE）的宇宙学行为。
• 考察暗物质与暗能量之间三种不同相互作用项参数化对宇宙学参数演化的影响。
• 通过平方声速分析评估RHDE模型的稳定性，并确定可行的参数区域。
• 确定该模型是否能够重现观测到的晚期加速膨胀，并解决宇宙巧合问题。

提出的方法

• 该模型采用Rényi熵形式化方法定义暗能量的能量密度，以哈勃视界作为红外截断。
• 引入了三种不同的相互作用项Q的参数化形式：Q = 3α₁Hρ_tot，Q = 3α₂Hρ_m，以及Q = 3δHρ_q，以实现不同的能量转移动力学。
• 从修改的能量平衡方程中推导出关键宇宙学参数（如减速参数q(z)、状态方程ω_D、能量密度Ω_D以及平方声速v_s²）的演化。
• 通过图形分析研究这些参数在不同红移范围和参数值下的时间演化。
• 通过分析平方声速v_s²的符号来评估稳定性，其中v_s² ≥ 0表示经典稳定性。
• 利用数值模拟与图表比较不同参数集（α₁, α₂, δ）下模型的行为，并评估其与观测趋势的一致性。

实验结果

研究问题

• RQ1 具有哈勃视界截断的相互作用RHDE模型是否能产生从早期减速到晚期加速的转变？
• RQ2 相互作用参数化形式的选择（Q = 3α₁Hρ_tot，Q = 3α₂Hρ_m，Q = 3δHρ_q）如何影响状态方程参数ω_D的演化？
• RQ3 在何种条件下，RHDE模型能通过平方声速v_s²表现出经典稳定性？
• RQ4 能量密度参数Ω_D如何随时间演化？其演化是否与未来宇宙的观测预期一致？
• RQ5 在三种参数化模型（I、II、III）中，哪一个最符合Ω_D和q(z)等宇宙学参数的观测行为？

主要发现

• 对于所有三种模型及参数选择，减速参数q(z)表现出从过去正值（减速）到当前负值（加速）的转变，与观测结果一致。
• 状态方程参数ω_D趋近于低于-1的值，表明具有鬼魅行为特征，尤其在模型I和II中表现明显；其中模型II仅在α₂ = 0时保持在标量场区域。
• 暗能量密度参数Ω_D随红移单调增加，在非相互作用情况下（α₁ = α₂ = 0）趋近于1，而在相互作用情况下则稳定在1以下，表明暗物质与暗能量之间达到平衡。
• 当α₂ = 0.09和α₂ = 0.18时，模型II与观测到的Ω_D演化不一致，而模型I和III则与观测趋势更吻合。
• 平方声速v_s²表明，在特定参数选择下，模型I和III具有经典稳定性（v_s² ≥ 0），而某些α₁、α₂和δ的取值会导致不稳定性（v_s² < 0），尤其在模型II的早期阶段更为明显。
• 在选定参数下，模型I和III在低红移区域表现出相似的宇宙学行为，表明其动力学演化具有鲁棒性。