完美流体统一暗能量模型的动力学

在本文中，我们证明了任何暗能量模型与一个等效的（从宇宙学角度看，在无扰动情况下）四元模型之间存在一一对应关系，在该四元模型中，暗物质和暗能量由单一完美流体描述。我们进一步证明，如果密度涨落很小，声速平方$c_s^2$的演化与尺度因子的演化完全耦合，并且如果$c_s^2 > 0$（$c_s^2 < 0$），则从暗物质主导时期到暗能量主导时期的转变比标准$\Lambda$CDM模型更快（更慢）。特别地，我们证明了将具有恒定$w_Q \equiv p_Q/ \rho_Q$的最简单精质模型映射到统一暗能量模型，在当前时刻（如果$w_Q > -1$）要求$c_s^2 < 0$，这与Chaplygin气体模型中$c_s^2 > 0$的情况形成对比。然而，我们表明非线性效应严重地使分析复杂化，特别是使得线性结果即使在大的宇宙学尺度上也失效。尽管对非线性效应的详细分析需要求解完整的爱因斯坦场方程，但一些一般性质可以用简单的术语来理解。特别是，我们发现在Chaplygin气体模型的背景下，从暗物质主导时期到暗能量主导时期的转变可能比线性预期提前，从而导致背景演化类似于标准$\Lambda$CDM模型。另一方面，在$c_s^2 > 0$的模型中，预期的从减速阶段到加速阶段的转变可能永远不会发生。