Theoretical Researches in Cosmology  Page description

Help  Print 
Back »
 

Details of project

  
Identifier
100216
Type PD
Principal investigator Keresztes, Zoltán
Title in Hungarian Elméleti Kozmológiai Kutatások
Title in English Theoretical Researches in Cosmology
Keywords in Hungarian Tachion sötét energia, Randall-Sundrum 2-es típusú brán kozmológia, Lokális forgásszimmetriával rendelkező kozmológiák
Keywords in English Tachyon dark energy, Randall-Sundrum type 2 brane cosmology, Cosmologies with locally rotational symmetry
Discipline
Physics (Council of Physical Sciences)100 %
Ortelius classification: Relativity
Panel Natural Sciences Committee Chairs
Department or equivalent Department of Theoretical Physics (University of Szeged)
Starting date 2011-09-01
Closing date 2015-08-31
Funding (in million HUF) 13.986
FTE (full time equivalent) 2.40
state closed project
Summary in Hungarian
A pályázat célja a kozmológiához kapcsolódó korábbi kutatásaim folytatása. Vizsgálataimat az alábbi kozmológiai témákban tervezem:
1. Tachion sötét energia;
2. Randall-Sundrum 2-es típusú brán kozmológia;
3. Lokális forgásszimmetriával rendelkező kozmológiák.

1.: A sötét energia modellek célja magyarázatot adni a világegyetem gyorsuló tágulására a késői fejlődési szakaszban. Korábban azt találtuk, hogy az Ia típusú szupernóva megfigyelések megmagyarázhatók tachion mező, mint sötét energia segítségével, illetve az adatokkal leginkább illeszkedő paraméterek esetén a mező porszerű anyagként viselkedik a távoli múltban. Ezért valószínű, hogy a tachion skalármező járulékot adhat a hideg sötét anyaghoz. Figyelembe véve egy nem elhanyagolható por komponenst, a korábbi tachion kozmológiai modell általánosítását tervezem. Az általánosított modell kozmológiai teszteknek való alávetésével meghatározható lesz, hogy a sötét anyag mekkora hányadát teheti ki a tachion mező. Tanulmányozni fogom továbbá az általánosított tachion univerzum modell végső állapotait és a struktúraképződést.

2.: Az alternatív gravitációs modellekben a sötét anyag és a sötét energia gravitációs eredetű lehet. A Randall-Sundrum 2-es típusú brán-világ modell a húr / M elmélet motiválta alternatív gravitációs modellek egyike. Vizsgálni kívánom ebben a modellben az ötdimenziós téridőbe szimmetrikusan ágyazott Friedmann brán perturbációit.

3.: Az utóbbi években az anizotróp kozmológiai modelleket egyre növekvő érdeklődés övezi. Különböző lokális forgásszimmetriával rendelkező kozmológiai modellek perturbációinak (skalár és tenzor típusúak) vizsgálatát tervezem abban az esetben, amikor a háttéren a Weyl tenzor mágneses része eltűnik. Ilyen speciális eseteket szolgáltatnak például a pozitív kozmológiai konstanssal rendelkező Kantowski-Sachs kozmológiák.
Summary
The aim of the proposal is to continue my previous researches related to cosmology. My investigations will be focused on the following cosmological topics:
1. Tachyon dark energy;
2. Randall-Sundrum type 2 brane cosmology;
3. Cosmologies with locally rotational symmetry.

1.: Dark energy models aim to explain the accelerated expansion rate of the Universe at late times. We have found the type Ia supernovae observations can be explained by tachyon field as dark energy and the field behaves as dustlike matter in the distant past for the best fit parameters with the data. Therefore, it is likely that the tachyon scalar field could contribute to cold dark matter. The generalization of our previous tachyonic model is planned by taking into account a non-negligible dust component. The model will be subjected to the available cosmological tests. I wish to determine what could be the final state of the universe model and to investigate the structure formation.

2.: In the alternative gravitational models, dark matter and dark energy could have gravitational origin. One of the alternative gravitational models is the Randall-Sundrum type 2 brane-world model motivated by string / M theory. I wish to investigate the perturbation of Friedmann brane embedded symmetrically in five-dimensional space-time.

3.: The anisotropic cosmological models have growing interest in the last years. The investigation of perturbations (scalar and tensor types) of different cosmologies with locally rotational symmetry is planned in the case when the magnetic part of Weyl tensor vanishes on the background. One of the aims is to consider the Kantowski-Sachs cosmologies with positive cosmological constant as a special case.




 

Final report

  
Results in Hungarian
A pályázat futamideje alatt sötét energia modelleket, Randall-Sundrum brán világot, anizotróp kozmológiákat, kompakt kettősöket és akkréciós folyamatokat tanulmányoztam. Néhány eredmény: Barionikus és sötét anyag jelenlétében a tachionikus sötét energia skalármező modellben megjelenő puha szingularitáson keresztüli fejlődés a mezőnek egy geometriailag indukált anyag transzformációját idézi elő. Ezt követően az univerzum végül Big Crunch erős szingularitásban omlik össze. Továbbfejlesztettünk egy tömegnélküli vektor és egy skalármező szuperpozíciójaként előálló tömeges vektormezőként megjelenő sötét energia modellt. Megvizsgáltam a különböző sötét energia modellek konzisztenciáit a szupernóva és Hubble paraméter adatokra vonatkozó megfigyelésekkel. E modellekben általában kevesebb hideg sötét anyag szükséges, mint LCDM kozmológiában. A Kantowski-Sachs anizotróp kozmológiai modellek kvazár megfigyelésekkel való konzisztenciája azt mutatta, hogy az anizotrópia irányban a távoli múltban az univerzum összehúzódó fázisából tágulóba léphetett („visszapattanás”). Az anyagsűrűség perturbációja az anizotrópia irányában kissé a visszapattanást követően lokális szélsőértéket vesz fel. A magasfrekvenciájú nyírás és anyagsűrűség perturbációk ugyanakkora hangsebességgel, de egymáshoz képest pi/2 fáziseltolódással terjednek. A Weyl görbületi perturbációk tanulmányozása irányfüggő diszperziós relációk létezését mutatja.
Results in English
During the time span of the proposal I carried out researches related to dark energy models, Randall-Sundrum braneworld, anisotropic cosmologies, compact binary systems and accretion discs. Some results: Evolution through the soft singularity occuring in the tachyonic scalar field dark energy model in the presence of baryonic and dark matter requires a geometrically induced matter transformation of the field. Finally the universe collapses in a Big Crunch strong singularity. Another model was further developed, in which the dark energy appears as massive vector field emerging from a superposition of a massless vector and a scalar field, the latter corresponding to the Goldstone boson. I investigated the consistencies of the different dark energy models with data sets on type Ia supernovae and Hubble parameter. In the above models less cold dark matter is necessary than in the LCDM cosmology. The consistency of Kantowski-Sachs anisotropic cosmological models with quasar observations shows that the universe could have experienced a bounce in the distant past in the direction of anisotropy. The matter density perturbations in the bouncing direction experience a local maximum slightly after the bounce. The high frequency shear and matter density perturbations are phase shifted by pi/2 and share the same speed of sound. The perturbations of Weyl curvature showed the existence of direction dependent dispersion relations.
Full text https://www.otka-palyazat.hu/download.php?type=zarobeszamolo&projektid=100216
Decision
Yes





 

List of publications

  
M. Bradley, P. K. S. Dunsby, M. Forsberg, Z. Keresztes: Density growth in Kantowski–Sachs cosmologies with a cosmological constant, Class. Quantum Grav. 29, 095023, 2012
Z. Keresztes, L. Á. Gergely, A. Yu. Kamenshchik: Paradox of soft singularity crossing and its resolution by distributional cosmological quantities, Phys. Rev. D 86, 063522, 2012
Z. Keresztes, L. Á. Gergely, A. Yu. Kamenshchik, V. Gorini, D. Polarski: Soft singularity crossing and transformation of matter properties, Phys. Rev. D 88, 023535, 2013
M. Tápai, Z. Keresztes, L. Á. Gergely: Spin-dominated waveforms for unequal mass compact binaries, Phys. Rev. D 86, 104045, 2012
L. Á. Gergely, Z. Keresztes, A. Yu. Kamenshchik: Distributional cosmological quantities solve the paradox of soft singularity crossing, AIP Conf. Proc. 1514, 132, 2013
A. Yu. Kamenshchik, Z. Keresztes, L. Á. Gergely: The paradox of soft singularity crossing avoided by distributional cosmological quantities, to be published in the Proceedings of Thirteenth Marcel Grossmann Meeting - MG13 (2013), 2013
Z. Keresztes, M. Forsberg, M. Bradley, P. K. S. Dunsby, L. Á. Gergely: Perturbations of Kantowski-Sachs models with a cosmological constant, to be published in the Proceedings of Spanish Relativity Meeting – ERE2012, 2013
M. Bradley, M. Forsberg, Z. Keresztes, P. K. S. Dunsby, L. Á. Gergely: Perturbations of Kantowski-Sachs models, to be published in the Proceedings of Thirteenth Marcel Grossmann Meeting - MG13, 2013
M. Bradley, P. K. S. Dunsby, M. Forsberg, Z. Keresztes: Density growth in Kantowski–Sachs cosmologies with a cosmological constant, Class. Quantum Grav. 29, 095023, 2012
Z. Keresztes, L. Á. Gergely, A. Yu. Kamenshchik: Paradox of soft singularity crossing and its resolution by distributional cosmological quantities, Phys. Rev. D 86, 063522, 2012
Z. Keresztes, L. Á. Gergely, A. Yu. Kamenshchik, V. Gorini, D. Polarski: Soft singularity crossing and transformation of matter properties, Phys. Rev. D 88, 023535, 2013
M. Tápai, Z. Keresztes, L. Á. Gergely: Spin-dominated waveforms for unequal mass compact binaries, Phys. Rev. D 86, 104045, 2012
L. Á. Gergely, Z. Keresztes, A. Yu. Kamenshchik: Distributional cosmological quantities solve the paradox of soft singularity crossing, AIP Conf. Proc. 1514, 132, 2013
A. Yu. Kamenshchik, Z. Keresztes, L. Á. Gergely: The paradox of soft singularity crossing avoided by distributional cosmological quantities, Proceedings of the Thirteenth Marcel Grossman Meeting on General Relativity, Eds. RT Jantzen, K Rosquist, R Ruffini, World Scientific Singapore, p. 1847-1849 (2015), 2015
Kun E, Wiita PJ, Gergely LA, Keresztes Z, Gopal-Krishna, Biermann PL: Constraints on supermassive black hole spins from observations of active galaxy jets, ASTRON NACHRICH 334: (9) 1024-1027, 2013
Z. Keresztes, M. Forsberg, M. Bradley, P. K. S. Dunsby, L. Á. Gergely: Perturbations of Kantowski-Sachs models with a cosmological constant, Springer Proceedings in Mathematics & Statistics 60, 289-293, 2014
M. Bradley, M. Forsberg, Z. Keresztes, P. K. S. Dunsby, L. Á. Gergely: Perturbations of Kantowski-Sachs models, Proceedings of the Thirteenth Marcel Grossman Meeting on General Relativity, Eds. RT Jantzen, K Rosquist, R Ruffini, World Scientific Singapore, p. 2547-2549 (2015), 2015
Zs. Horváth, Z. Keresztes, A. Y. Kamenshchik, L. Á. Gergely: Criticality and big brake singularities in the tachyonic evolutions of closed Friedmann universes with cold dark matter, Phys. Rev. D 91, 103513, 2015
L. Á. Gergely, Z. Keresztes: Spinning compact binary dynamics and chameleon orbits, Phys. Rev. D 91, 024012, 2015
Zoltán Keresztes, Mats Forsberg, Michael Bradley, Peter K.S. Dunsby, László Á. Gergely: Gravitational, shear and matter waves in Kantowski-Sachs cosmologies, J. Cosmol. Astropart. Phys. (JCAP) 11 (2015) 042; DOI: 10.1088/1475-7516/2015/11/042, 2015
Zoltán Keresztes, László Á. Gergely, Tiberiu Harko, Shi-Dong Liang: Cosmological constraints on superconducting dark energy models, Phys. Rev. D 92, 123503; DOI: 10.1103/PhysRevD.92.123503, 2015




 

Events of the project

  
2023-08-09 14:06:29
Kutatóhely váltás
A kutatás helye megváltozott. Korábbi kutatóhely: Kísérleti Fizikai Tanszék (Szegedi Tudományegyetem), Új kutatóhely: Elméleti Fizika Tanszék (Szegedi Tudományegyetem).



Back »