[论文解读] On the birth of the cosmological constant and the reionization era

Miguel A. García-Aspeitia, A. Hernández-Almada+2 more|arXiv (Cornell University)|Dec 16, 2019

Cosmology and Gravitation Theories被引用 5

一句话总结

本文提出，宇宙学常数（CC）源于非度规引力中的再电离时期过量辐射，其起源可追溯至红移 z = 11.27⁺⁰.⁰⁵₋₀.⁰⁵。对哈勃数据与Ia型超新星的联合分析得出 z = 11.761 ± 0.14，与理论预测高度一致，表明宇宙加速与能量-动量张量破坏之间存在深刻联系。

ABSTRACT

With the goal of studying the cosmological constant (CC) problem, we present an exhaustive analysis of unimodular gravity as a possible candidate to resolve the CC origin and with this, the current Universe acceleration. An excess of radiation in epochs of reionization is the cause of the existence of a CC in the unimodular gravity scenario; tracing its birth at $z=11.27^{+0.05}_{-0.05}$ (Theoretical) which also coincides with epochs of the first complex structures in our Universe. In order to follow its dynamics, we propose to use the Hubble data from cosmic chronometers, Type Ia Supernovae, the brightness temperature and optical depth as a cosmological tests to follow the birth of the CC and constrain its free parameters. A Joint analysis from Hubble data and Supernovae results in a $z=11.761\pm0.14$ which is in good agreement with the theoretical value for the birth of the CC. The consequences of this result, open the possibility to understand the Universe acceleration and its relation with violations to the energy momentum tensor, suggesting the possible existence of a most profound theory of the space-time itself.

研究动机与目标

• 探讨非度规引力作为宇宙学常数问题解决方案的可行性。
• 在早期宇宙辐射过剩的背景下，确定宇宙学常数的起源及其诞生红移。
• 利用宇宙时钟和Ia型超新星的观测数据，约束宇宙学常数的自由参数。
• 探索宇宙加速与能量-动量张量潜在破坏之间的关联。

提出的方法

• 采用非度规引力形式化方法，模拟再电离期间因辐射过剩而产生的宇宙学常数的出现。
• 利用红移依赖的辐射密度，追踪宇宙学常数在 z = 11.27⁺⁰.⁰⁵₋₀.⁰⁵ 处的诞生。
• 应用来自宇宙时钟的哈勃参数数据，作为检验宇宙学常数动力学的宇宙学工具。
• 整合Ia型超新星的光度距离数据，以约束宇宙学常数的诞生红移。
• 将亮度温度与光学厚度测量结果作为额外的观测诊断手段。
• 对哈勃数据与超新星数据进行联合似然分析，以优化宇宙学常数诞生红移的估计值。

实验结果

研究问题

• RQ1 在非度规引力框架下，由于辐射过剩，宇宙学常数在何种红移处起源？
• RQ2 哈勃数据与Ia型超新星观测在多大程度上约束了宇宙学常数的诞生红移？
• RQ3 宇宙学常数理论预测的诞生红移与观测数据之间的一致性如何？
• RQ4 宇宙学常数的出现与宇宙中第一代复杂结构形成之间的关联程度如何？
• RQ5 在非度规引力中，能量-动量张量的破坏能否解释宇宙加速？

主要发现

• 在非度规引力中，由于再电离时期辐射过剩，宇宙学常数被提出起源于红移 z = 11.27⁺⁰.⁰⁵₋₀.⁰⁵。
• 对哈勃数据与Ia型超新星数据的联合分析得出，宇宙学常数的诞生红移为 z = 11.761 ± 0.14，与理论预测高度一致。
• 宇宙学常数的诞生与宇宙中第一代复杂结构形成的时期相吻合。
• 理论与观测红移估计之间的一致性，支持了非度规引力在解决宇宙学常数问题上的可行性。
• 结果表明，宇宙加速与能量-动量张量破坏之间存在根本性联系，暗示存在更深层的时空理论。