Papers
Topics
Authors
Recent
Search
2000 character limit reached

Dynamical reconstruction of the $Λ$CDM model in scalar-tensor $f(R,T)$ gravity

Published 9 May 2023 in gr-qc | (2305.05337v2)

Abstract: In this work, we use the dynamical system approach to explore the cosmological background evolution of the scalar-tensor representation of $f(R,T)$ gravity, where $R$ is the Ricci scalar and $T$ is the trace of the stress-energy tensor. The motivation for this work resides in finding dynamical cosmological behaviors comparable with the $\Lambda$CDM model without the necessity of recurring to a dark energy component. We introduce a set of dynamical variables that allow for a direct comparison with the cosmological standard model and the current experimental measurements, and develop a dynamical system framework to analyze the cosmological evolution of Friedmann-Lema^itre-Robertson-Walker (FLRW) universes within this theory. In this framework, we obtain the critical points in the cosmological phase space and perform fully numerical integrations of the dynamical system to extract the cosmological behavior, subjected to initial conditions compatible with the measurements by the Planck satellite. The phase space of the theory is proven to feature fixed points associated with cosmological behaviors analogous to those of GR, whereas variations in the scalar field associated to the dependency in $T$ affect the phase space structure only quantitatively. Our results indicate that cosmological solutions featuring a radiation dominated epoch, followed by a transition into a matter dominated epoch, and finally a transition into an exponentially accelerated epoch, are allowed by the theory, while maintaining a present state compatible with the current measurements from the Planck satellite and solar system dynamics, and preserving the regularity of the scalar fields and their interaction potential.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (59)
  1. A. G. Riess et al. (Supernova Search Team), Astron. J. 116, 1009 (1998), arXiv:astro-ph/9805201 .
  2. S. Perlmutter et al. (Supernova Cosmology Project), Astrophys. J. 517, 565 (1999), arXiv:astro-ph/9812133 .
  3. N. Aghanim et al. (Planck), Astron. Astrophys. 641, A6 (2020), [Erratum: Astron.Astrophys. 652, C4 (2021)], arXiv:1807.06209 [astro-ph.CO] .
  4. S. M. Carroll, Living Rev. Rel. 4, 1 (2001), arXiv:astro-ph/0004075 .
  5. S. Nojiri and S. D. Odintsov, eConf C0602061, 06 (2006), arXiv:hep-th/0601213 .
  6. F. S. N. Lobo,   (2008), arXiv:0807.1640 [gr-qc] .
  7. S. Nojiri and S. D. Odintsov, Phys. Rept. 505, 59 (2011), arXiv:1011.0544 [gr-qc] .
  8. S. Capozziello and M. De Laurentis, Phys. Rept. 509, 167 (2011), arXiv:1108.6266 [gr-qc] .
  9. F. S. N. Lobo, J. Phys. Conf. Ser. 600, 012006 (2015), arXiv:1412.0867 [gr-qc] .
  10. E. N. Saridakis et al. (CANTATA),   (2021), arXiv:2105.12582 [gr-qc] .
  11. P. Avelino et al., Symmetry 8, 70 (2016), arXiv:1607.02979 [astro-ph.CO] .
  12. T. Harko and F. S. N. Lobo, Extensions of f(R) Gravity: Curvature-Matter Couplings and Hybrid Metric-Palatini Theory (Cambridge University Press, 2018).
  13. F. S. N. Lobo and T. Harko, Int. J. Mod. Phys. D 31, 2240010 (2022), arXiv:2203.03295 [gr-qc] .
  14. T. Harko and F. S. N. Lobo, Int. J. Mod. Phys. D 29, 2030008 (2020), arXiv:2007.15345 [gr-qc] .
  15. T. Harko and F. S. N. Lobo, Galaxies 2, 410 (2014), arXiv:1407.2013 [gr-qc] .
  16. T. Harko and F. S. N. Lobo, Phys. Rev. D 86, 124034 (2012a), arXiv:1210.8044 [gr-qc] .
  17. T. Harko and F. S. N. Lobo, Int. J. Mod. Phys. D 21, 1242019 (2012b), arXiv:1205.3284 [gr-qc] .
  18. H. F. M. Gonner, Found. Phys. 14, 865 (1984).
  19. S. Nojiri and S. D. Odintsov, PoS WC2004, 024 (2004), arXiv:hep-th/0412030 .
  20. K. Bamba and S. D. Odintsov, JCAP 04, 024 (2008), arXiv:0801.0954 [astro-ph] .
  21. T. Harko and F. S. N. Lobo, Eur. Phys. J. C 70, 373 (2010), arXiv:1008.4193 [gr-qc] .
  22. S. D. Odintsov and D. Sáez-Gómez, Phys. Lett. B 725, 437 (2013), arXiv:1304.5411 [gr-qc] .
  23. T. Koivisto, Class. Quant. Grav. 23, 4289 (2006), arXiv:gr-qc/0505128 .
  24. T. Harko, Phys. Rev. D 90, 044067 (2014), arXiv:1408.3465 [gr-qc] .
  25. F. Rajabi and K. Nozari, Eur. Phys. J. C 82, 995 (2022), arXiv:2211.00594 [gr-qc] .
  26. M. J. S. Houndjo and O. F. Piattella, Int. J. Mod. Phys. D 21, 1250024 (2012), arXiv:1111.4275 [gr-qc] .
  27. M. J. S. Houndjo, Int. J. Mod. Phys. D 21, 1250003 (2012), arXiv:1107.3887 [astro-ph.CO] .
  28. B. Deb and A. Deshamukhya, in 23rd International Conference on General Relativity and Gravitation (2022) arXiv:2207.10610 [gr-qc] .
  29. R. K. Tiwari and F. M. D. Esmaeili, Indian J. Phys. 96, 2205 (2022).
  30. J. Bora and U. D. Goswami, Phys. Dark Univ. 38, 101132 (2022), arXiv:2207.12847 [gr-qc] .
  31. M. Sharif and S. Iltaf, Phys. Scripta 97, 075002 (2022), arXiv:2207.02146 [gr-qc] .
  32. H. Shabani and P. H. R. S. Moraes, Phys. Scripta 98, 065302 (2023), arXiv:2206.14920 [gr-qc] .
  33. Z. Feng,   (2022), arXiv:2210.01574 [gr-qc] .
  34. G. Mohan and U. D. Goswami,   (2022), arXiv:2211.02948 [gr-qc] .
  35. U. Ghosh and S. Guha,   (2022), arXiv:2211.08753 [gr-qc] .
  36. P. Bhar and P. Rej, New Astron. 100, 101990 (2023), arXiv:2212.07810 [gr-qc] .
  37. M. Sharif and T. Naseer, Eur. Phys. J. Plus 137, 1304 (2022), arXiv:2212.06814 [gr-qc] .
  38. J. M. Z. Pretel, Mod. Phys. Lett. A 37, 2250188 (2022), arXiv:2301.02881 [gr-qc] .
  39. P. H. R. S. Moraes, Eur. Phys. J. C 75, 168 (2015), arXiv:1502.02593 [gr-qc] .
  40. P. H. R. S. Moraes and P. K. Sahoo, Phys. Rev. D 96, 044038 (2017), arXiv:1707.06968 [gr-qc] .
  41. J. a. L. Rosa and P. M. Kull, Eur. Phys. J. C 82, 1154 (2022), arXiv:2209.12701 [gr-qc] .
  42. B. Ghosh and S. Mitra, Int. J. Mod. Phys. A 37, 2250207 (2022), arXiv:2211.12932 [gr-qc] .
  43. J. a. L. Rosa, Phys. Rev. D 103, 104069 (2021), arXiv:2103.11698 [gr-qc] .
  44. J. a. L. Rosa and D. Rubiera-Garcia, Phys. Rev. D 106, 064007 (2022), arXiv:2204.12944 [gr-qc] .
  45. D. Wands, Class. Quant. Grav. 11, 269 (1994), arXiv:gr-qc/9307034 .
  46. L. Perko, Differential Equations and Dynamical Systems (Springer New York, New York, NY, 2001).
  47. S. Wiggins, Introduction to Applied Nonlinear Dynamical Systems and Chaos, edited by S. N. York (Springer New York, New York, NY, 2003).
  48. H. Shabani and M. Farhoudi, Phys. Rev. D 88, 044048 (2013), arXiv:1306.3164 [gr-qc] .
  49. H. Shabani and M. Farhoudi, Phys. Rev. D 90, 044031 (2014), arXiv:1407.6187 [gr-qc] .
  50. S. D. Odintsov and V. K. Oikonomou, Phys. Rev. D 96, 104049 (2017), arXiv:1711.02230 [gr-qc] .
  51. S. Carloni, JCAP 09, 013 (2015), arXiv:1505.06015 [gr-qc] .
  52. J. a. L. Rosa and T. Zlosnik, Phys. Rev. D 109, 024018 (2024), arXiv:2309.06232 [gr-qc] .
  53. S. Carloni and J. P. Mimoso, Eur. Phys. J. C 77, 547 (2017), arXiv:1701.00231 [gr-qc] .
  54. N. Tamanini and C. G. Boehmer, Phys. Rev. D 87, 084031 (2013), arXiv:1302.2355 [gr-qc] .
  55. A. Bonanno and S. Carloni, New J. Phys. 14, 025008 (2012), arXiv:1112.4613 [gr-qc] .
  56. T. P. Sotiriou and V. Faraoni, Class. Quant. Grav. 25, 205002 (2008), arXiv:0805.1249 [gr-qc] .
  57. V. Faraoni, Phys. Rev. D 80, 124040 (2009), arXiv:0912.1249 [astro-ph.GA] .
  58. P. P. Avelino and L. Sousa, Phys. Rev. D 97, 064019 (2018), arXiv:1802.03961 [gr-qc] .
  59. P. P. Avelino and R. P. L. Azevedo, Phys. Rev. D 105, 104005 (2022), arXiv:2203.04022 [gr-qc] .
Citations (3)

Summary

No one has generated a summary of this paper yet.

Paper to Video (Beta)

No one has generated a video about this paper yet.

Whiteboard

No one has generated a whiteboard explanation for this paper yet.

Open Problems

We haven't generated a list of open problems mentioned in this paper yet.

Continue Learning

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

Collections

Sign up for free to add this paper to one or more collections.

Tweets

Sign up for free to view the 1 tweet with 2 likes about this paper.