II. 非线性相互作用暗能量:解析解与理论病态
广义相对论与量子宇宙学
2025-10-20 v2 宇宙学与河外天体物理
摘要
我们研究了具有唯象非线性相互作用核 的相互作用暗能量 (IDE) 模型,具体为 , 和 。利用我们在关于线性核的姊妹篇中发展的动力学系统技术,我们推导出了确保能量密度为正且定义良好的新条件,以及避免未来大撕裂奇点的判据。我们发现,对于 ,所有密度均保持为正;而对于 和 ,如果能量从暗物质 (DM) 流向暗能量 (DE),则 DM 或 DE 出现负值是不可避免的。我们还表明,对于 和 ,在幽灵区域 中总会出现大撕裂奇点;而对于 ,如果能量从 DE 流向 DM,则可能避免这一命运。此外,我们在 和 的情况下给出了 和 新的精确解析解,并获得了 DM、DE、总流体的有效状态方程以及重构的动力学 DE 状态方程 (, , 和 ) 的新表达式。利用这些结果,我们讨论了幽灵穿越,评估了每种核如何解决巧合问题,并应用状态诊断来比较各模型。这些发现扩展了对非线性 IDE 模型的理论理解,并为未来的观测约束提供了解析工具。
引用
@article{arxiv.2509.04494,
title = {II. Non-Linear Interacting Dark Energy: Analytical Solutions and Theoretical Pathologies},
author = {Marcel van der Westhuizen and Amare Abebe and Eleonora Di Valentino},
journal= {arXiv preprint arXiv:2509.04494},
year = {2025}
}
备注
38 pages, 19 figures, 12 tables. This work is the second in a series of three companion papers on interacting dark energy: I. Linear Interacting Dark Energy (arXiv:2509.04495), II. Non-Linear Interacting Dark Energy, and III. Summary and Constraints (arXiv:2509.04496)