Kosmologische Dynamik und Beobachtungsbeschränkungen: Zusammenfassung und Einführung

Linktabelle

• Zusammenfassung und Einleitung
• Die f(Q)-Gravitation: eine kurze Übersicht
• Kosmologische Dynamiken in der Spätzeit
• Parameterbeschränkungen
• Schlussfolgerungen
• Danksagungen und Referenzen

Abstrakt

Schlüsselwörter : Modifizierte Gravitation, Dunkle Energie, f(Q)-Gravitation, Parameterbeschränkungen.

PACS : 04,50 Kd, 98,80 K

1. Einleitung

Seit über zwei Jahrzehnten werden in der Kosmologie erhebliche Anstrengungen unternommen, um eine Erklärung für die beobachtete späte kosmische Beschleunigung zu finden. Der wichtigste Forschungsansatz ist die Einführung einer neuen Energiekomponente im Universum, der so genannten Dunklen Energie (DE), die sich durch ihren negativen Druck auszeichnet. Dennoch ist es bis heute nicht gelungen, das Rätsel der DE endgültig und zufriedenstellend zu lösen; ihre Einbindung in den Rahmen fundamentaler physikalischer Theorien stellt die Forscher weiterhin vor Herausforderungen (eine umfassende Übersicht zu diesem Thema finden Sie in den Referenzen [1, 2, 3]).

Einer der faszinierendsten Ansätze zur Erklärung der kosmischen Beschleunigung in der Spätphase, der über die Einbeziehung von DE oder neuartigen Materieformen zur Erklärung dieses Phänomens hinausgeht, liegt im Bereich der modifizierten Gravitationstheorien (siehe z. B. Referenzen [4, 5, 6] für eine Übersicht). In diesem Rahmen wird die grundlegende Wirkung üblicherweise unter Annahme verallgemeinerter Funktionen der Skalarkrümmung (die sogenannten f(R)-Theorien), allgemeiner Theorien höherer Ordnung, Skalar-Tensor-Theorien der Gravitation usw. konstruiert. Vor kurzem ist ein neuer Vorschlag im Bereich der modifizierten Gravitationstheorien aufgetaucht. Diese speziellen Theorien, in denen Gravitationswechselwirkungen durch Nichtmetrizität bestimmt werden und Krümmung und Torsion vernachlässigbar sind, werden als f(Q)-Theorien oder f(Q)-symmetrische teleparallele Gravitation bezeichnet, wobei Q der Nichtmetrizitätsskalar ist [7, 8, 9, 10, 11]. Diese theoretischen Rahmen bergen das Potenzial, neue Perspektiven auf das Phänomen der kosmischen Beschleunigung zu bieten, die sich aus den inhärenten Konsequenzen einer alternativen Geometrie im Gegensatz zum konventionellen Riemannschen Rahmen ergeben (siehe Ref. [12] für eine aktuelle und umfassende Übersicht zu diesem Thema).

Obwohl dieser Vorschlag sehr neu ist, gibt es in der Literatur zahlreiche Arbeiten, die auf seiner Grundlage durchgeführt wurden [13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46]. Aufgrund der Anwesenheit nichtlinearer Elemente in den Feldgleichungen besteht eine der Hauptherausforderungen dieser Szenarien normalerweise darin, Lösungen abzuleiten, sei es mit analytischen oder numerischen Mitteln. Obwohl die Feldgleichungen üblicherweise numerisch gelöst werden, ist es auch ein üblicher Versuch, neben anderen Strategien eine Parametrisierung entweder des Hubble-Parameters, des Gleichungszustandsparameters oder von f(Q) in Bezug auf die Rotverschiebung vorzuschlagen.

Beispielsweise führten die Autoren in Ref. [13] eine Beobachtungsanalyse mehrerer modifizierter f(Q)-Modelle unter Verwendung des Rotverschiebungsansatzes durch, wobei der f(Q)-Lagrange-Operator als explizite Funktion der Rotverschiebung f(z) neu formuliert wird. Es werden verschiedene polynomische Parametrisierungen von f(z) vorgeschlagen, darunter neue Terme, die Abweichungen vom ΛCDM-Modell ermöglichen würden. In Ref. [27] wird eine neue Parametrisierung des Hubble-Parameters auf modellunabhängige Weise vorgeschlagen und auf die Friedmann-Gleichungen im FLRW-Universum angewendet. Außerdem implementierten die Autoren von Ref. [38] ein Parametrisierungsschema für den Hubble-Parameter und erhielten so eine exakte Lösung für die Feldgleichungen in der f(Q)-Kosmologie.