相互作用的暗物质与暗能量的非均匀模型

我们推导并分析了一类球对称宇宙模型，其源为由相互作用的非均匀冷暗物质 (DM) 和通用均匀暗能量 (DE) 流体构成。若 DE 流体对应于 Quintessence 标量场，则该相互作用项可与 DM 组件的非最小耦合关联。通过构造适当的 DM 组件体积平均值，我们得到一个 Friedman 演化方程，将该平均密度与平均哈勃标量关联，DE 组件则发挥类似时变 $\Lambda$ 项的作用。一旦我们选择一个关联能量密度 ($\mu$) 与压强 ($p$) 的 DE 流体的“状态方程”，并确定径向依赖的自由函数，模型便完全确定，可用于描述已知的具体 DE 来源，如 Quintessence 标量场或 Tachyonic 流体。在考虑简单的状态方程 $p= (\gamma-1) \mu$ 且 $0\leq\gamma <2/3$ 的情况下，我们展示自由参数和边界条件可被选取，以充分描述在适宜的宇宙背景下演化的局部 DM 超置区，后者能很好地符合当前观测数据。尽管在渐近未来会出现 DE 主导情形，所有宇宙观察者的总 $\Omega$ 与 $q$ 分别趋于 1 与 -1/2，但各向异性与非均匀性的效应导致局部超置区中这些参数的不同局部行为和演化速率。我们建议所提出的模型可直接用于探索各种 DE 形式对局部 DM 宇宙非均匀性的效应。