Ricci Cosmologies

Summary

This dissertat ion deals with the new framework of Ricci Cosmology which has recently emerged from the study of out-of-equilibrium relativistic fluids in curved space! ime.

After briefly recalling the strengths and the challenges of the widely accepted Standard Cosmological Model or ACDM, we shortly review the theoretical construction on which the framework of Ricci Cosmology relies.

Next, we introduce different models we have derived in this framework in order to describe the late-time accelerated expansion of the Universe, tinder the assumption of constant transport coefficients.

The first model considered is Isotropic Ricci Cosmology , in which Ricci pressure terms affect, all the matter components filling in the Universe. A departure from perfect fluid redshift scaling is found for each matter component.

Next, we consider two models in which we drop the assumption of the Cosmological Principle: in the first model, we study the consequences of the departure from equilibrium for cosmic fluids on a background described by the Bianchi I Type metric, while in the second model, we consider an inhomogeneous Universe described by the Lemaitre-Tolman-Bondi metric.

Then, we study the model of Ricci Vacuum Cosmology in which non-equilibrium Ricci terms affect only the vacuum pressure. As a result of such departure from equilibrium for the vacuum, its energy density depends on the energy densities of matter and radiation. Two subcases are taken into account: in the first, the Ricci vacuum interacts with Cold Dark Matter, while in the second, it interacts with a relativistic species, which we call Dark Radiation.

The last model we consider is the Tilted Ricci Cosmology, in which the observer 4-velocity docs not. coincide with the fluid 4-velocity, leading to the presence of an energy flux and an anisotropic stress in the fluid as seen by the observer. We study the effects that the non-equilibrium Ricci terms have onto the cosmic fluid and on its energy conditions.

Finally, after introducing the statistical tools for Bayesian Inference and the available cosmological data, we discuss the results of the lit of the Isotropic Hicci Cosmology model against these cosmological data.

Observational bounds on the parameters of the model are found and its capability to relief the Hubble tension at the background level and to describe better than COM the cosmological data are discussed.

Streszczenie

W rozprawie rozważa się nowy rodzaj kosmologii, zwanej kosmologią Ricciego, która pojawia się jako konsekwencja uwzględnienia relatywistycznych płynów nierównowagowych w zakrzywionej czasoprzestrzeni.

Po krótkim przypomnieniu zalet, i wyzwań powszechnie akceptowanego Standardowego Modelu Kosmologicznego ACDM, przedstawiona jest konstrukcja teoretyczna, na której opierają się kosmologie Ricciego. Następnie przedstawiamy różne modele, które wyprowadziliśmy w ramach tej kosmologii w celu opisania przyspieszonej ekspansji Wszechświata w późnym okresie jego ewolucji i przy założeniu stałych współczynników równań transportu płynu.

Pierwszym rozważanym modelem jest izotropowa kosmologia Ricciego, w której człon związany z ciśnieniem Ricciego wpływa na wszystkie składniki materii wypełniające Wszechświat. Dla każdego rodzaju materii mamy tutaj do czynienia z odejściem od skalowania przesunięcia ku czerwieni charakterystycznego dla płynu doskonałego.

W następnym kroku rozważamy dwa modele, w których odrzucone jest założenie o spełnianiu zasady kosmologicznej: w pierwszym modelu badane są konsekwencje adaptacji nierównowagowych płynów kosmicznych w czasoprzestrzeni opisanej przez metrykę typu Bianchi I, natomiast, w modelu drugim rozważamy ich następstwa dla niejednorodnego wszechświata opisanego metryką Lemaitre’a-Tolmana-Bondiego.

Dalej badamy model próżniowy Ricciego, w którym człony nierównowagowego ciśnienia Ricciego wpływają tylko na ciśnienie próżni związanej ze stałą kosmologiczną, W wyniku takiego odstępstwa od stanu rówwnowagi dla próżni, jej gęstość energii zależy także od gęstości energii materii i gęstości energii piomieniowania. Pod uwagę brane są tutaj dwa podprzypadki: w pierwszym próżnia Ricciego oddziałuje z zimną ciemną materią, podczas gdy w drugim oddziałuje z relatywistycznym typem materii, który nazywamy ciemnym promieniowaniem.

Ostatnimi rozważanymi przez nas modelami są kosmologie nachylone Ricciego, w których cztcroprędkość obserwatora nie pokrywa się z czteroprędkością płynu kswiiczncgo, co prowadzi do obecności strumienia energii i anizotropowego naprężenia w płynie, które mogą być zmierzone przez obserwatora. Poza tym badamy wpływ nierównowagowych członów Ricciego na płyn kosmiczny oraz na związane z jego własnościami warunki energetyczne,

W końcu, po wprowadzeniu narzędzi statystycznych potrzebnych do wnioskowania bayesowskiego i zastosowaniu dostępnych danych kosmologicznych, omawiamy wyniki dopasowania modelu izotropowej kosmologii Ricciego do tych danych.

W rezultacie znajdujemy obserwacyjne ograniczenia na parametry modeli kosmologii Ricciego i poddajemy pod dyskusję ich zdolność do rozwiązania problemu niezgodności pomiaru parametru Hubble’a oraz lepszego niż w modelu standardowym ACDM dopasowania danych kosmologicznych.

Tytuł
Ricci Cosmologies
Tytuł
Kosmologie Riccicgo
Twórca
Caroli Roberto
Promotor
prof. Dąbrowski Mariusz P.
Dyscyplina naukowa
Dziedzina nauk ścisłych i przyrodniczych; Nauki fizyczne
Instytucja
Instytut Fizyki
Miejsce wydania
Szczecin
Data
2022
Język
angielski
Słowa kluczowe
Ricci Cosmology; relativistic out-of-equilibrium fluid; second-order transport coefficients; effective pressure
Słowa kluczowe
kosmologie Ricciego; relatywistyczne płyny nierównowagowe; współczynniki równań transportu drugiego rzędu; ciśnienia efektywne
Opis
Informacja w BIP: https://bip.usz.edu.pl/doktorat-habilitacja/16815/roberto-caroli
Opis
Ze względu na konieczność ochrony danych osobowych, strona tytułowa została okrojona
Prawa autorskie
Rozprawa doktorska dopuszczona do publicznej obrony, udostępniona na podstawie Zarządzenia nr 274/2021 Rektora Uniwersytetu Szczecińskiego
Kategorie
Rozprawy doktorskie
Data udostępnienia4 sie 2022, 13:20:37
Data mod.10 sie 2022, 10:29:16
DostępPubliczny
Aktywnych wyświetleń0