DHOST宇宙学—解决反弹/浮现宇宙学不稳定性的一类宇宙起源模型

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本文主要研究如何利用DHOST理论在解决反弹/浮现宇宙学中的不稳定性问题。本文在简并高阶标量张量理论(DHOST)的框架下,利用单一标量场与引力的耦合,研究了一类新的非奇异反弹宇宙学理论。在该类理论中,原本在标量-张量理论和Horndeski/Galileon理论中广泛存在的非奇异反弹宇宙学中的梯度不稳定性被DHOST理论中新算符带来的效应取代,这源自对于扰动色散关系的修正。计算结果表明,当原初扰动在反弹阶段演化时,这一类反弹图像确实可以避免不稳定性。因此,在Horndeski/Galileon框架下非奇异反弹宇宙学所禁止的理论可以在DHOST理论中被巧妙地规避。为了计算标量扰动和张量扰动的功率谱,本文采用了一个反弹宇宙学图像的普适参数化方法。我们证明通过热收缩相由真空涨落产生的标量扰动总是会产生偏蓝功率谱,因此被观测排除。如果在热收缩相之前引入物质收缩相,或者引入某种热气体作为标量扰动的起源,可以得到标量功率谱的标度不变性。在这两种情形下,我们预测了标量扰动的振幅和张标比。选择合适的模型参数,我们证明结果可以与天文观测数据吻合。因此,如果引入上述两种机制之一,那么该模型是可以符合观测限制的。本文从DHOST宇宙学出发,展示了一类新的宇宙学图像。和Galileon起源一样,这类宇宙学模型在无穷远处同样是渐进闵可夫斯基的,但是在晚期演化为辐射主导时期,因此,该模型有一个巧妙的结束机制,这在标准的Galileon起源中是不存在的。我们分析了宇宙学扰动的行为并证明了标量模式和张量模式都可以从梯度不稳定性的问题中被解决。并进一步分析了在多种条件下产生的原初标量功率谱,探讨是否存在某种尺度不变性。
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