[論文レビュー] A theoretical model of Dark Energy Stars in Einstein-Gauss-Bonnet Gravity

Manuel Malaver, Hamed Daei Kasmaei+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 16, 2021

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 11

ひとこと要約

この論文は、アインシュタイン＝ガウス＝ボンネット重力におけるダークエネルギー星の理論的モデルを提案している。修正された Korkina-Orlyanskii 度様ポテンシャルを用いて、負の非等方的圧力とダークエネルギー状態方程式（pr = ωρ）を持つ相対論的星の解を導出している。解は、ガウス＝ボンネット結合定数の特定の値に対して正則で物理的に妥当であるが、因果律および強エネルギー条件を破る。

ABSTRACT

Dark energy stars research is an issue of great interest since recent astronomical observations with respect to measurements in distant supernovas, cosmic microwave background and weak gravitational lensing confirm that the universe is undergoing a phase of accelerated expansion and this cosmological behavior is caused by the presence of a cosmic fluid which has a strong negative pressure that allows to explain the expanding universe. In this paper, we obtained new relativistic stellar configurations within the framework of Einstein-Gauss-Bonnet (EGB) gravity considering negative anisotropic pressures and the equation of state pr=ω {ho} where pr is the radial pressure, ω is the dark energy parameter, and {ho} is the dark energy density. We have chosen a modified version of metric potential proposed by Korkina-Orlyanskii (1991). For the new solutions we checked that the radial pressure, metric coefficients, energy density and anisotropy are well defined and are regular in the interior of the star and are dependent of the values of the Gauss-Bonnet coupling constant. The solutions found can be used in the development of dark energy stars models satisfying all physical acceptability conditions, but the causality condition and strong energy condition cannot be satisfied.

研究の動機と目的

• アインシュタイン＝ガウス＝ボンネット重力の文脈において、ダークエネルギー星の理論的モデルを構築すること。
• 負の非等方的圧力とダークエネルギー状態方程式（pr = ωρ）を持つ星の構成を調査すること。
• 解の物理的妥当性を保証すること。これには、度様成分、エネルギー密度、圧力の正則性と有限性が含まれる。
• 解がガウス＝ボンネット結合定数にどのように依存するかを分析すること。
• 解が因果律および強エネルギー条件といった重要な物理的条件を満たすかどうかを評価すること。

提案手法

• 相対論的星の内部解を構築するために、Korkina-Orlyanskii 度様ポテンシャルの修正版が用いられている。
• 径方向圧力は、ダークエネルギー状態方程式 pr = ωρ によりモデル化されており、ここで ω はダークエネルギーパラメータである。
• エネルギー密度および非等方性は、アインシュタイン＝ガウス＝ボンネット重力の場の方程式から導出されている。
• 星の中心および境界における正則性と有限性が解に満たされているか確認されている。
• 度様成分、エネルギー密度、圧力、非等方性の挙動を分析することで、解の物理的妥当性が評価されている。
• 導出された解を用いて、因果律および強エネルギー条件のテストが行われている。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 アインシュタイン＝ガウス＝ボンネット重力において、ダークエネルギー的状態方程式を持つ安定で正則な星の構成が可能か？
• RQ2 ガウス＝ボンネット結合定数は、ダークエネルギー星の物理的性質にどのように影響するか？
• RQ3 導出された解は、正則性と有限性といった標準的な物理的妥当性条件を満たすか？
• RQ4 解が因果律および強エネルギー条件をどの程度破るか？
• RQ5 修正された Korkina-Orlyanskii 度様ポテンシャルは、高曲率重力における実用的なダークエネルギー星モデルをもたらすか？

主な発見

• 度様ポテンシャル、エネルギー密度、径方向および接線方向圧力、非等方性の解は、星の内部全域で正則かつ有限である。
• 径方向圧力、エネルギー密度、非等方性は、すべてガウス＝ボンネット結合定数の値に明示的に依存している。
• 因果律および強エネルギー条件を除く、すべての物理的妥当性条件が解によって満たされている。
• 因果律条件が破られている。これは、星の一部の領域で音の位相速度が光速を超えることを示している。
• 強エネルギー条件も破られている。これは、ダークエネルギーが駆動する宇宙の加速膨張と整合的である。
• このモデルは、高曲率重力におけるダークエネルギー星の実用的枠組みを提供しているが、根本的な物理的制約を伴う。