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Revisitando la relación entre el factor de escala y el tiempo cósmico utilizando análisis numérico

Autores: Chudzik, Artur

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Revisitando la relación entre el factor de escala y el tiempo cósmico utilizando análisis numérico


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas generales

Palabras clave

Tiempo cósmico
Factor de escala
Escalamiento de ley de potencias
Campo escalar-tensor
Direccionalidad
Datos cosmológicos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 21

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Antecedentes: Ajustes cosmológicos actuales típicamente asumen una relación directa entre el tiempo cósmico () y el factor de escala (), sin embargo, este ansatz permanece en gran medida sin probar a través de observaciones diversas. Objetivos: (i) probar si un solo escalado de ley de potencias () puede reproducir datos cosmológicos de tiempo tardío y temprano y (ii) explorar si un () evolucionando dinámicamente, modelado como un campo escalar-tensor, induce naturalmente asimetría direccional en la evolución cósmica. Métodos: Ajustamos un modelo constante a cuatro conjuntos de datos independientes: 1701 supernovas Pantheon+SH0ES, 162 estallidos de rayos gamma, 32 cronómetros cósmicos y el espectro TT Planck 2018 (2507 puntos). El espectro angular CMB se mapea en una escala logarítmica similar a la distancia (), permitiendo un análisis unificado de probabilidad. Cada conjunto de datos arroja valores ligeramente diferentes preferidos para y ; por lo tanto, también realizamos un ajuste combinado global. Para la dinámica escalar-tensor, integramos bajo tres potenciales - cuadrático, coseno y ruptura de paridad () - y cuantificamos la direccionalidad a través de la evolución hacia adelante/hacia atrás y los exponentes de Lyapunov. Resultados: (1) El modelo constante- logra buenos ajustes en todos los conjuntos de datos. En el análisis combinado, arroja y , superando globalmente al CDM (), aunque el CDM sigue siendo preferido para algunos datos de cronómetros de baja redshift. Los datos de GRB de alto redshift y CMB impulsan el ajuste mejorado. Las evaluaciones numéricas de probabilidad son aproximadamente tres veces más rápidas que para el CDM. (2) Los modelos dinámicos exhiben un comportamiento direccional en el tiempo: bajo potenciales asimétricos, la evolución hacia adelante muestra exponentes de Lyapunov finitos (), mientras que las trayectorias hacia atrás permanecen confinadas (), realizando la emergencia clásica de la flecha del tiempo sin entropía o entrada cuántica. Limitaciones: Este estudio aborda solo la evolución de fondo homogénea; las perturbaciones y derivaciones físicas de los potenciales siguen siendo preguntas abiertas. Conclusiones: El enfoque de escalado temporal ofrece un escenario de control computacionalmente eficiente en pruebas de modelos cosmológicos. Las extensiones escalar-tensor introducen naturalmente asimetría temporal clásica que es numéricamente accesible y observable dentro de los conjuntos de datos actuales. El código y los datos completos están disponibles.

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