[論文レビュー] A White Hole Model of the Big Bang

Philip Gibbs|ArXiv.org|Mar 4, 1998

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 4被引用数 3

ひとこと要約

本稿では、標準的なビッグバン宇宙論の代替として、ホワイトホールモデルを提案している。宇宙は、不均一なLemaître-Tolman時空内に存在する大規模で球対称なホワイトホールとしてモデル化されている。CMB非等方性およびハッブルフローのデータを用いてモデルを制約した結果、コペルニクスの原則が、Ω ≈ 1（0.9999から1の間）という高い精度で成立することが示された。

ABSTRACT

A model of the universe as a very large white hole provides a useful alternative inhomogeneous theory to pit against the homogeneous standard FLRW big bang models. The white hole would have to be sufficiently large that we can fit comfortably inside the event horizon at the present time, so that the inhomogeneities of space-time are not in contradiction with current observational limits. A specific Lemaitre-Tolman model of a spherically symmetric non-rotating white hole with a few adjustable parameters is investigated. Comparison of calculated anisotropy in the Hubble flow and the CMB against observational limits constrain the parameter space. A Copernican principle would require that we are not too near the centre of the white hole. As an additional constraint this predicts a value of Omega between 0.9999 and 1.

研究の動機と目的

• ビッグバンが特異点ではなく、ホワイトホールの爆発として解釈可能かどうかを検討すること。
• 宇宙の非等方性に関する観測限界に対して、非一様なホワイトホールモデルの妥当性を検証すること。
• 我々が宇宙の中心にいないというコペルニクスの原則が、モデルのパラメータを制約できるかどうかを特定すること。
• CMBおよびハッブルフローの観測データを用いて、ホワイトホールモデルと標準的なFLRWビッグバン宇宙論を比較すること。

提案手法

• モデルは、調整可能なパラメータを持つ非回転ホワイトホールを記述するため、Lemaître-Tolmanの球対称時空を用いる。
• 時空幾何学は、球対称な質量分布を伴うアインシュタインの場の方程式から導出される。
• モデルは、宇宙が大規模なホワイトホールの事象の地平線内にあり、物質および放射がホワイトホール特異点から発生すると仮定する。
• 観測的制約は、予想されるハッブルフローおよび宇宙マイクロ波背景（CMB）の非等方性を計算することで適用される。
• 予測された非等方性と、CMBおよび大規模構造からの現在の観測限界を比較することで、パラメータ空間が制限される。
• コペルニクスの原則が適用され、我々がホワイトホールの中心に近い位置にないことが要求され、これによりモデルのパラメータがさらに制限される。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ビッグバンは、非一様な時空内におけるホワイトホール特異点からの物質および放射の放出として解釈可能か？
• RQ2 観測されたCMB非等方性およびハッブルフロー非等方性は、ホワイトホールモデルのパラメータにどのような制約を課すか？
• RQ3 地球が宇宙の中心にないというコペルニクスの原則は、ホワイトホールモデルに対して妥当な制約を提供できるか？
• RQ4 ホワイトホールモデルは、標準的なFLRWビッグバンモデルと比較して、大規模構造および等方性を説明する上で有効か？
• RQ5 観測的制約および原理的制約のもとで、ホワイトホールモデルはどのようなΩ値を予測するか？

主な発見

• ホワイトホールが十分に大きい場合には、CMBおよびハッブルフロー非等方性に関する現在の観測限界と、ホワイトホールモデルが整合する。
• 我々がホワイトホールの中心に近くないというコペルニクスの原則が、Ωの値を狭い範囲に制限する。
• モデルは、Ωが0.9999から1.0の間であると予測しており、臨界密度に極めて近い宇宙を示唆している。
• ホワイトホールモデルの非一様性は、局所的な非一様性を許容しつつも、グローバルな等方性観測と矛盾しない。
• ホワイトホールの爆発としてビッグバンの物理的起源を提供する点で、均一なFLRWビッグバンモデルの有効な代替となる。
• 観測データおよびコペルニクスの原則からの制約は、Ω ≈ 1の宇宙を強く支持しており、現在の宇宙論的測定と整合的である。