Дослідження еволюції космологічних параметрів на основі моделі темної енергії в рамках гравітації Бранса-Діке
Анотація
Мета цього дослідження полягає в тому, щоб знайти характеристики еволюції однорідного та ізотропного Всесвіту в рамках теорії гравітації Бренса-Дікке (BD). Для отримання рівнянь поля BD використовувався простір-час FLRW з нульовою просторовою кривизною. Масштабний коефіцієнт і параметр Хаббла були отримані з підходу для параметра уповільнення, прийнятого на основі його властивості перевороту знаку, що вказує на зміну фази від уповільнення до прискорення. Перевірка моделі була досягнута відповідною параметризацією цього підходу. Виведено та зображено графічно вирази для густини енергії, тиску, параметра рівняння стану (EoS), космологічної постійної, гравітаційної постійної. Встановлено, що гравітаційна стала зменшується з часом зі швидкістю, що поступово зменшується. Параметр Хаббла, параметр уповільнення та щільність енергії зменшуються з часом, що узгоджується з багатьма іншими дослідженнями. Значення параметра EoS в сучасну епоху від’ємне, а з часом воно стає ще від’ємнішим. Космологічна стала дуже швидко зростає в ранньому Всесвіті від негативних до менших негативних значень, стаючи врешті позитивною, з набагато повільнішими змінами після цього. Проведено космографічний та геометричний аналіз. Спостерігається поступовий перехід від режиму «квінтесенції» до фантомної темної енергії. Важливим висновком цього дослідження є те, що характерна зміна параметра уповільнення відбувається майже одночасно з характерною зміною космологічної постійної, що означає зв’язок між прискореним розширенням і темною енергією, яка тут представлена космологічною сталою. На відміну від загальноприйнятої практики використання довільних одиниць, для всіх вимірних величин використовуються правильні одиниці СІ. Це теоретичне дослідження надає читачеві простий метод формулювання моделей у рамках теорії BD.
Завантаження
Посилання
S. Perlmutter, G. Aldering, M. D. Valle, S. Deustua, R. S. Ellis, S. Fabbro, A. Fruchter, G. Goldhaber, D. E. Groom, I. M. Hook, A. G. Kim, M. Y. Kim, R. A. Knop, C. Lidman, R. G. McMahon, P. Nugent, R. Pain, N. Panagia, C. R. Pennypacker, P. Ruiz-Lapuente, B. Schaefer, and N. Walton, “Discovery of a supernova explosion at half the age of the Universe,” Nature, 391(6662), 51–54 (1998). https://doi.org/10.1038/34124
A. G. Riess, A. V. Filippenko, P. Challis, A. Clocchiatti, A. Diercks, P. M. Garnavich, R. L. Gilliland, C. J. Hogan, S. Jha, R. P. Kirshner, B. Leibundgut, M. M. Phillips, D. Reiss, B. P. Schmidt, R. A. Schommer, R. C. Smith, J. Spyromilio, C. Stubbs, N. B. Suntzeff, and J. Tonry, "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
M. Kowalski, D. Rubin, G. Aldering, R. J. Agostinho, A. Amadon, R. Amanullah, C. Balland, K. Barbary, G. Blanc, P. J. Challis, A. Conley, N. V. Connolly, R. Covarrubias, K. S. Dawson, S. E. Deustua, R. Ellis, S. Fabbro, V. Fadeyev, X. Fan, B. Farris, G. Folatelli, B. L. Frye, G. Garavini, E. L. Gates, L. Germany, G. Goldhaber, B. Goldman, A. Goobar, D. E. Groom, J. Haissinski, D. Hardin, I. Hook, S. Kent, A. G. Kim, R. A. Knop, C. Lidman, E. V. Linder, J. Mendez, J. Meyers, G. J. Miller, M. Moniez, A. M. Mourão, H. Newberg, S. Nobili, P. E. Nugent, R. Pain, O. Perdereau, S. Perlmutter, M. M. Phillips, and J. L. Yun, "Improved Cosmological Constraints from New, Old, and Combined Supernova Data Sets," Astrophys. J. 686(2), 749–778 (2008). https://doi.org/10.1086/589937
J. Guy, M. Sullivan, A. Conley, N. Regnault, P. Astier, C. Balland, S. Basa, R. G. Carlberg, D. Fouchez, D. Hardin, I. M. Hook, D. A. Howell, R. Pain, N. Palanque-Delabrouille, K. M. Perrett, C. J. Pritchet, J. Rich, V. Ruhlmann-Kleider, D. Balam, S. Baumont, R. S. Ellis, S. Fabbro, H. K. Fakhouri, N. Fourmanoit, S. González-Gaitán, M. L. Graham, E. Hsiao, T. Kronborg, C. Lidman, A. M. Mourao, S. Perlmutter, P. Ripoche, N. Suzuki, and E. S. Walker, "The Supernova Legacy Survey 3-year sample: Type Ia supernovae photometric distances and cosmological constraints," Astron. & Astrophys. 523, A7 (2010). https://doi.org/10.1051/0004-6361/201014468
S. Perlmutter, G. Aldering, G. Goldhaber, R. A. Knop, P. Nugent, P. G. Castro, S. Deustua, S. Fabbro, A. Goobar, D. E. Groom, I. M. Hook, A. G. Kim, M. Y. Kim, J. C. Lee, N. J. Nunes, R. Pain, C. R. Pennypacker, R. Quimby, C. Lidman, R. S. Ellis, M. Irwin, R. G. McMahon, P. Ruiz‐Lapuente, N. Walton, B. Schaefer, B. J. Boyle, A. V. Filippenko, T. Matheson, A. S. Fruchter, N. Panagia, H. J. M. Newberg, W. J. Couch, and T. S. C. Project, "Measurements of Ω and Λ from 42 High‐Redshift Supernovae," Astrophys. J. 517(2), 565–586 (1999). https://doi.org/10.1086/307221
E. J. Copeland, M. Sami, and S. Tsujikawa, "Dynamics of dark energy," Int. J. Mod. Phys. D 15(11), 1753–1935 (2006). https://doi.org/10.1142/s021827180600942x
G. K. Goswami, A. Pradhan, M. Mishra, and A. Beesham, "FRW dark energy cosmological model with hybrid expansion law," New Astron. 73, 101284 (2019). https://doi.org/10.1016/j.newast.2019.101284
S. K. Tripathy, S. K. Pradhan, Z. Naik, D. Behera, and B. Mishra, "Unified dark fluid and cosmic transit models in Brans–Dicke theory," Phys. Dark Universe 30, 100722 (2020). https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100722
S. K. J. Pacif, "Dark energy models from a parametrization of H: a comprehensive analysis and observational constraints," Eur. Phys. J. Plus 135(10) (2020). https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-020-00769-y
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
S. Capozziello, S. Carloni and A. Troisi, “Quintessence without scalar fields,” arXiv preprint astro-ph/0303041. 2003 Mar 3. Available from: https://doi.org/10.48550/arXiv.astro-ph/0303041
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
S. Kalyana Rama and S. Ghosh, "Short distance repulsive gravity as a consequence of non-trivial PPN parameters β and γ," Phys. Lett. B 384(1-4), 50–57 (1996). https://doi.org/10.1016/0370-2693(96)00818-0
O. Bertolami and P. J. Martins, "Nonminimal coupling and quintessence," Phys. Rev. D 61(6) (2000). https://doi.org/10.1103/physrevd.61.064007
N. Banerjee and D. Pavón, "Cosmic acceleration without quintessence," Phys. Rev. D 63(4) (2001). https://doi.org/10.1103/physrevd.63.043504
D. R. K. Reddy and M. V. S. Rao, "Axially Symmetric String Cosmological Model In Brans-Dicke Theory of Gravitation," Astrophys. Space Sci. 305(2), 183–186 (2006). https://doi.org/10.1007/s10509-006-9062-7
R. K. Mishra and A. Chand, "Cosmological models in alternative theory of gravity with bilinear deceleration parameter," Astrophys. Space Sci. 361(8) (2016). https://doi.org/10.1007/s10509-016-2837-6
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
R. K. Mishra and H. Dua, "Evolution of FLRW universe in Brans-Dicke gravity theory," Astrophys. Space Sci. 366(1) (2021). https://doi.org/10.1007/s10509-020-03908-0
C. P. Singh and S. Kaur, "Probing bulk viscous matter-dominated model in Brans-Dicke theory," Astrophys. Space Sci. 365(1) (2019). https://doi.org/10.1007/s10509-019-3713-y
R. Prasad, A. K. Yadav, and A. K. Yadav, "Constraining Bianchi type V universe with recent H(z) and BAO observations in Brans–Dicke theory of gravitation," Eur. Phys. J. Plus 135(3) (2020). https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-020-00308-9
S. K. Tripathy, S. K. Pradhan, Z. Naik, D. Behera, and B. Mishra, "Unified dark fluid and cosmic transit models in Brans–Dicke theory," Phys. Dark Universe 30, 100722 (2020). https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100722
M. Visser, “Cosmography: Cosmology without the Einstein equations,” Gen Relativ Gravit 37, 1541–1548 (2005). https://doi.org/10.1007/s10714-005-0134-8
M. Visser, "Jerk, snap and the cosmological equation of state," Class. Quantum Gravity 21(11), 2603–2615 (2004). https://doi.org/10.1088/0264-9381/21/11/006
V. Sahni, T. D. Saini, A. A. Starobinsky, and U. Alam, "Statefinder—A new geometrical diagnostic of dark energy," J. Exp. Theor. Phys. Lett. 77(5), 201–206 (2003). https://doi.org/10.1134/1.1574831
V. Sahni, A. Shafieloo, and A. A. Starobinsky, "Two new diagnostics of dark energy," Phys. Rev. D 78(10) (2008). https://doi.org/10.1103/physrevd.78.103502
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, U. Mukhopadhyay, S. Ray, and A. Bhattacharjee, "Dirac's large number hypothesis: A journey from concept to implication," Int. J. Mod. Phys. D 28(08), 1930014 (2019). https://doi.org/10.1142/s0218271819300143
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
C. R. Mahanta, S. Deka, and M. P. Das, “Bianchi Type V Universe with Time Varying Cosmological Constant and Quadratic Equation of State in f(R,T) Theory of Gravity,” East Eur. J. Phys. 1, 44-52 (2023). https://doi.org/10.26565/2312-4334-2023-1-04
G. P. Singh, A. Y. Kale, and J. Tripathi, “Dynamic cosmological ‘constant’in brans dicke theory,” Romanian Journal of Physics 58(1-2), 23-35 (2013). https://rjp.nipne.ro/2013_58_1-2/0023_0035.pdf
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
M. Tegmark, M. R. Blanton, M. A. Strauss, F. Hoyle, D. Schlegel, R. Scoccimarro, M. S. Vogeley, D. H. Weinberg, I. Zehavi, A. Berlind, T. Budavari, A. Connolly, D. J. Eisenstein, D. Finkbeiner, J. A. Frieman, J. E. Gunn, A. J. S. Hamilton, L. Hui, B. Jain, D. Johnston, S. Kent, H. Lin, R. Nakajima, R. C. Nichol, J. P. Ostriker, A. Pope, R. Scranton, U. Seljak, R. K. Sheth, A. Stebbins, A. S. Szalay, I. Szapudi, L. Verde, Y. Xu, J. Annis, N. A. Bahcall, J. Brinkmann, S. Burles, F. J. Castander, I. Csabai, J. Loveday, M. Doi, M. Fukugita, J. R. Gott III, G. Hennessy, D. W. Hogg, Ž. Ivezić, G. R. Knapp, D. Q. Lamb, and D. G. York, "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
R. Chaubey and A. K. Shukla, "The anisotropic cosmological models in f(R, T) gravity with Λ(T)," Pramana 88(4) (2017). https://doi.org/10.1007/s12043-017-1371-6
D. M. Gusu and M. V. Santhi, "Analysis of Bianchi Type V Holographic Dark Energy Models in General Relativity and Lyra’s Geometry," Adv. High Energy Phys. 2021, 1–11 (2021). https://doi.org/10.1155/2021/8818590
S. Arora and P. K. Sahoo, "Energy conditions in f(Q, T) gravity," Phys. Scr. 95(9), 095003 (2020). https://doi.org/10.1088/1402-4896/abaddc
Singh JK, Pradhan A, Beesham A. Power law cosmology in modified theory with higher order curvature term. arXiv preprint arXiv:2304.09917. 2023 Apr 19. Available from: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.09917
J. K. Singh and R. Nagpal, "FLRW cosmology with EDSFD parametrization," Eur. Phys. J. C 80(4) (2020). https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-020-7827-8
J. K. Singh, A. Singh, G. K. Goswami, and J. Jena, "Dynamics of a parametrized dark energy model in f(R,T) gravity," Ann. Phys. 2022, 168958. https://doi.org/10.1016/j.aop.2022.168958
Авторське право (c) 2023 Судіпто Рой, Ріву Кайал, Сімран Алі, Срінджої Бандіопадхяй, Дебаміта Бхаттачар'я
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).
