Дослідження еволюції космологічних параметрів на основі моделей темної енергії в теорії калуци-кляйна
Анотація
Метою цього дослідження є визначення характеристик часової еволюції різних космологічних величин на основі чотирьох моделей, побудованих для Всесвіту, що зазнає прискореного розширення. Це формулювання виконано в рамках простору-часу Калуци-Клейна для нульової просторової кривизни. Щоб розв’язати рівняння поля, для кожної моделі вибирається підхід таким чином, щоб це призвело до характерного перевороту параметра уповільнення, щоб забезпечити його узгодженість з нещодавніми астрофізичними спостереженнями, які вказують на зміну від уповільненого розширення до прискореного розширення Всесвіту. На основі цих чотирьох моделей отримані часові еволюції кількох космологічних параметрів і їх варіації показані графічно в залежності від часу. Довільні константи, пов’язані з кожною моделлю, налаштовані так, що модель правильно прогнозує значення параметра Хаббла, параметра уповільнення, щільності енергії та гравітаційної постійної в даний час. Висновки цих моделей узгоджуються один з одним, і вони узгоджуються з спостережуваними особливостями. Гравітаційна постійна (G) показує швидке падіння в ранньому Всесвіті, а потім надзвичайно повільне зростання, яке триває в даний час. Взявши G за константу в двох із чотирьох моделей, космологічна стала не залежить від часу. Важливим відкриттям є те, що характерний переворот параметра уповільнення майже збігається з характерним переворотом космологічної постійної (Λ), що вказує на зв’язок між прискореним розширенням і темною енергією, яка представлена Λ. Інші сюжети щодо Λ також зображують роль темної енергії в управлінні космічною еволюцією. Враховуючи його динамічну природу, Λ у тексті згадується як космологічний термін (замість космологічної постійної). Всупереч поширеній тенденції використання довільних одиниць, для всіх вимірних величин використовуються одиниці СІ.
Завантаження
Посилання
A. G. Riess, A. V. Filippenko, P. Challis, A. Clocchiatti, A. Diercks, P. M. Garnavich, R. L. Gilliland, et al., “Observational Evidence from Supernovae for an Accelerating Universe and a Cosmological Constant,” Astron. J. 116(3), 1009–1038 (1998). https://doi.org/10.1086/300499
S. Perlmutter, G. Aldering, G. Goldhaber, R. A. Knop, P. Nugent, P. G. Castro, S. Deustua, et al., “Measurements of Ω and Λ from 42 High‐Redshift Supernovae,” Astrophys. J. 517(2), 565–586 (1999). https://doi.org/10.1086/307221
A. G. Riess, P. E. Nugent, R. L. Gilliland, B. P. Schmidt, J. Tonry, M. Dickinson, R. I. Thompson, et al., “The Farthest Known Supernova: Support for an Accelerating Universe and a Glimpse of the Epoch of Deceleration,” Astrophys. J. 560(1), 49–71 (2001). https://doi.org/10.1086/322348
T. Padmanabhan and T. R. Choudhury, “A theoretician's analysis of the supernova data and the limitations in determining the nature of dark energy,” Mon. Not. R. Astron. Soc. 344(3), 823–834 (2003). https://doi.org/10.1046/j.1365-8711.2003.06873.x
L. Amendola, “Acceleration at z > 1?” Mon. Not. R. Astron. Soc. 342(1), 221–226 (2003). https://doi.org/10.1046/j.1365-8711.2003.06540.x
B. Ratra, and P. J. E. Peebles, “Cosmological consequences of a rolling homogeneous scalar field,” Phys. Rev. D 37(12), 3406 3427 (1988). https://doi.org/10.1103/physrevd.37.3406
T. Chiba, T. Okabe, and M. Yamaguchi, “Kinetically driven quintessence,” Phys. Rev. D 62(2) (2000). https://doi.org/10.1103/physrevd.62.023511
E. Elizalde, S. Nojiri, and S. D. Odintsov, “Late-time cosmology in a (phantom) scalar-tensor theory: Dark energy and the cosmic speed-up,” Phys. Rev. D 70(4) (2004). https://doi.org/10.1103/physrevd.70.043539
R. R. Caldwell, “A phantom menace? Cosmological consequences of a dark energy component with super-negative equation of state,” Phys. Lett. B 545(1-2), 23–29 (2002). https://doi.org/10.1016/s0370-2693(02)02589-3
D. Janzen, “Einstein's cosmological considerations,” (2014). https://arxiv.org/pdf/1402.3212.pdf
J. M. Overduin and F. I. Cooperstock, “Evolution of the scale factor with a variable cosmological term,” Phys. Rev. D 58(4) (1998). https://doi.org/10.1103/physrevd.58.043506
S. Nojiri, S. D. Odintsov, and S. Tsujikawa, “Properties of singularities in the (phantom) dark energy universe,” Phys. Rev. D 71(6) (2005). https://doi.org/10.1103/physrevd.71.063004
S. Nojiri, S. D. Odintsov, and M. Sasaki, “Gauss-Bonnet dark energy,” Phys. Rev. D 71(12) (2005). https://doi.org/10.1103/physrevd.71.123509
T. Harko, F. S. N. Lobo, S. Nojiri, and S. D. Odintsov, “f(R,T)gravity,” Phys. Rev. D 84(2) (2011). https://doi.org/10.1103/physrevd.84.024020
C. Brans and R. H. Dicke, “Mach's Principle and a Relativistic Theory of Gravitation,” Phys. Rev. 124(3), 925–935 (1961). https://doi.org/10.1103/physrev.124.925
D. Sáez and V. J. Ballester, “A simple coupling with cosmological implications,” Phys. Lett. A 113(9), 467–470 (1986). https://doi.org/10.1016/0375-9601(86)90121-0
M. Kiran, D. R. K. Reddy, and V. U. M. Rao, “Minimally interacting holographic dark energy model in a scalar- tensor theory of gravitation,” Astrophys. Space Sci. 354(2), 577–581 (2014). https://doi.org/10.1007/s10509-014-2099-0
Y. Aditya, V. U. M. Rao, and M. Vijaya Santhi, “Bianchi type-II, VIII and IX cosmological models in a modified theory of gravity with variable Λ,” Astrophys. Space Sci. 361(2) (2016). https://doi.org/10.1007/s10509-015-2617-8
V. U. M. Rao, U. Y. D. Prasanthi, and Y. Aditya, “Plane symmetric modified holographic Ricci dark energy model in Saez-Ballester theory of gravitation,” Results Phys. 10, 469–475 (2018). https://doi.org/10.1016/j.rinp.2018.06.027
Y. Aditya and D. R. K. Reddy, “FRW type Kaluza–Klein modified holographic Ricci dark energy models in Brans–Dicke theory of gravitation,” Eur. Phys. J. C 78(8) (2018). https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-018-6074-8
T. Kaluza, “On the Unification Problem in Physics,” Int. J. Mod. Phys. D 27(14), 1870001 (2018). https://doi.org/10.1142/s0218271818700017
O. Klein, “Quantentheorie und fünfdimensionale Relativitätstheorie,” Z. Für Phys. 37(12), 895–906 (1926). https://doi.org/10.1007/bf01397481
A. Chodos, and S. Detweiler, “Where has the fifth dimension gone?” Phys. Rev. D 21(8), 2167–2170 (1980). https://doi.org/10.1103/physrevd.21.2167
E. Witten, “Some properties of O(32) superstrings,” Phys. Lett. B 149(4-5), 351–356 (1984). https://doi.org/10.1016/0370-2693(84)90422-2
A. Thomas, C. Alan, and P.G.O. Freund, 1936, editors, Modern Kaluza-Klein theories, (Addison-Wesley Pub. Co., Menlo Park, Calif, 1987). http://pi.lib.uchicago.edu/1001/cat/bib/719574
T. Appelquist and A. Chodos, “Quantum Effects in Kaluza-Klein Theories,” Phys. Rev. Lett. 50(3), 141–145 (1983). https://doi.org/10.1103/physrevlett.50.141
W. J. Marciano, “Time Variation of the Fundamental “Constants” and Kaluza-Klein Theories,” Phys. Rev. Lett. 52(7), 489–491 (1984). https://doi.org/10.1103/physrevlett.52.489
U. Mukhopadhyay, I. Chakraborty, S. Ray, and A. A. Usmani, “A Dark Energy Model in Kaluza-Klein Cosmology,” Int. J. Theor. Phys. 55(1), 388–395 (2015). https://doi.org/10.1007/s10773-015-2672-5
P. B. Pal, “Determination of cosmological parameters: An introduction for non-specialists,” Pramana 54(1), 79–91 (2000). https://doi.org/10.1007/s12043-000-0008-2
G. K. Goswami, “Cosmological parameters for spatially flat dust filled Universe in Brans-Dicke theory,” Res. Astron. Astrophys. 17(3), 27 (2017). https://doi.org/10.1088/1674-4527/17/3/27
A. Pradhan, G. Goswami, and A. Beesham, “The reconstruction of constant jerk parameter with f(R,T) gravity,” J. High Energy Astrophys. 2023. https://doi.org/10.1016/j.jheap.2023.03.001
A. Pradhan, P. Garg, and A. Dixit, “FRW cosmological models with cosmological constant in f(R, T) theory of gravity,” Can. J. Phys. 99(9), 741–753 (2021). https://doi.org/10.1139/cjp-2020-0282
G. P. Singh, A. Y. Kale, and J. Tripathi, “Dynamic cosmological ‘constant’in brans dicke theory,” Rom. Journ. Phys. 58(1-2), 23-35 (2013). https://rjp.nipne.ro/2013_58_1-2/0023_0035.pdf
A.K. Yadav, “Bianchi type V matter filled universe with varying Lambda term in general relativity,” (2009). https://arxiv.org/abs/0911.0177
M. Moksud Alam, “Kaluza-Klein Cosmological Models with Barotropic Fluid Distribution,” Phys. & Astron. Int. J. 1(3) (2017). https://doi.org/10.15406/paij.2017.01.00018
G. P. Singh, B. K. Bishi, and P. K. Sahoo, “Scalar field and time varying cosmological constant in f (R, T ) gravity for Bianchi type-I universe,” Chin. J. Phys. 54(2), 244–255 (2016). https://doi.org/10.1016/j.cjph.2016.04.010
R. K. Tiwari, F. Rahaman, and S. Ray, “Five Dimensional Cosmological Models in General Relativity,” Int. J. Theor. Phys. 49(10), 2348–2357 (2010). https://doi.org/10.1007/s10773-010-0421-3
S. K. Tripathy, B. Mishra, S. Ray, and R. Sengupta, “Bouncing universe models in an extended gravity theory,” Chin. J. Phys. 71, 610–622 (2021). https://doi.org/10.1016/j.cjph.2021.03.026
H. Farajollahi, M. Setare, F. Milani, and F. Tayebi, “Cosmic dynamics in F(R,ϕ) gravity,” Gen. Relativ. Gravit. 43(6), 1657–1669 (2011). https://doi.org/10.1007/s10714-011-1148-z
E. Aydiner, I. Basaran-Öz, T. Dereli, and M. Sarisaman, “Late time transition of Universe and the hybrid scale factor,” Eur. Phys. J. C 82(1) (2022). https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-022-09996-2
A. Pradhan, B. Saha, and V. Rikhvitsky, “Bianchi type-I transit cosmological models with time dependent gravitational and cosmological constants: reexamined,” Indian J. Phys. 89(5), 503–513 (2014). https://doi.org/10.1007/s12648-014-0612-5
S. Kotambkar, G. P. Singh, and R. Kelkar, “Bulk Viscous Anisotropic Cosmological Models with Dynamical Cosmological Parameters G and ∧,” Nat. Sci. 07(04), 179–189 (2015). https://doi.org/10.4236/ns.2015.74021
A. Pradhan, A. K. Pandey, and R. K. Mishra, “Bianchi type-I transit cosmological models with time dependent gravitational and cosmological constants,” Indian J. Phys. 88(7), 757–765 (2014). https://doi.org/10.1007/s12648-014-0472-z
B. Saha, V. Rikhvitsky, and A. Pradhan, “Bianchi type-I cosmological models with time dependent gravitational and cosmological constants: An alternative approach,” Rom. Journ. Phys. 60(1-2), 3-14 (2015). https://rjp.nipne.ro/2015_60_1-2/RomJPhys.60.p3.pdf
S. Ray, U. Mukhopadhyay, and S.B.D. Choudhury, “Dark energy models with a time-dependent gravitational constant,” Int. J. Mod. Phys. D 16(11), 1791–1802 (2007). https://doi.org/10.1142/s0218271807011097
S. Ray, F. Rahaman, U. Mukhopadhyay, and R. Sarkar, “Variable Equation of State for Generalized Dark Energy Model,” Int. J. Theor. Phys. 50(9), 2687–2696 (2011). https://doi.org/10.1007/s10773-011-0766-2
M. Tegmark, M. R. Blanton, M. A. Strauss, F. Hoyle, D. Schlegel, R. Scoccimarro, M. S. Vogeley, et al., “The Three‐Dimensional Power Spectrum of Galaxies from the Sloan Digital Sky Survey,” Astrophys. J. 606(2), 702–740 (2004). https://doi.org/10.1086/382125
A. Pradhan, and H. Amirhashchi, “Dark energy model in anisotropic Bianchi type-III space-time with variable EoS parameter," Astrophys. Space Sci. 332(2), 441-448 (2010). https://doi.org/10.1007/s10509-010-0539-z
V. M. Zhuravlev, “Two-component cosmological models with a variable equation of state of matter and with thermal equilibrium of components,” J. Exp. Theor. Phys. 93(5), 903-919 (2001). https://doi.org/10.1134/1.1427102
P. J. E. Peebles, and B. Ratra, “The cosmological constant and dark energy," Rev. Mod. Phys. 75(2), 559–606 (2003). https://doi.org/10.1103/revmodphys.75.559
J. Kujat, A. M. Linn, R. J. Scherrer, and D. H. Weinberg, “Prospects for Determining the Equation of State of the Dark Energy: What Can Be Learned from Multiple Observables?” Astrophys. J. 572(1), 1-14 (2002). https://doi.org/10.1086/340230
M. Bartelmann, K. Dolag, F. Perrotta, C. Baccigalupi, L. Moscardini, M. Meneghetti, and G. Tormen, “Evolution of dark-matter haloes in a variety of dark-energy cosmologies,” New Astron. Rev. 49(2-6), 199-203 (2005). https://doi.org/10.1016/j.newar.2005.01.014
Авторське право (c) 2023 Судіпто Рой, Асміта Дас, Анвеша Дей, Деболіна Бісвас, Судіпто Саха Рой
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
