Interacciones en la cosmología de campo escalar

Investigamos modelos cosmológicos isotrópicos espacialmente planos que contienen un campo escalar con un potencial exponencial y un fluido perfecto con una ecuación de estado lineal. Incluimos un término de interacción, a través del cual la energía del campo escalar se transfiere a los campos de materia, de acuerdo con un término que surge de la teoría escalar-tensor bajo una transformación conformal y redefinición de campo. Las ecuaciones diferenciales ordinarias que rigen se reducen a un sistema dinámico cuando se definen las variables normalizadas apropiadas. Analizamos el sistema dinámico y encontramos que el término de interacción puede afectar significativamente el comportamiento cualitativo de los modelos. El comportamiento a largo plazo de estos modelos puede ser de interés cosmológico. En particular, para un rango específico de valores para los parámetros del modelo, existen soluciones atractoras a largo plazo, correspondientes a un nuevo punto de equilibrio atractivo, que son inflacionarios y en las que la densidad de energía del campo escalar permanece como una fracción fija de la densidad de energía del campo de materia. Estos modelos de campo escalar pueden ser de interés como cosmologías a largo plazo, particularmente a la luz de las recientes observaciones de la actual expansión cósmica acelerada. Para valores apropiados del parámetro de acoplamiento de interacción, este punto de equilibrio es un foco atractivo, y por ende, a medida que las soluciones inflacionarias se acercan a este atrayente a largo plazo, el campo escalar oscila. Por lo tanto, estos modelos también pueden ser importantes en el estudio de la inflación en el universo temprano.