[論文レビュー] Brans-Dicke Theory and PBH in Early Matter-Dominated Era

Bibekananda Nayak, Lambodar P. Singh|arXiv (Cornell University)|May 22, 2009

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、重力がブラーンズ＝ディック理論によって記述される初期物質支配時代に原始ブラックホール（PBHs）が形成され得ることを提案しており、標準の放射支配時代と比較して、より長寿命で現在の豊度が高くなる。修正された重力枠組みによりPBH形成が促進され、従来のモデルと比較してより強い観測的制約が課される。

ABSTRACT

We have shown that PBHs can be formed in the matter-dominated era if gravity is described by Brans-Dicke theory. Considering an early matterdominated era in between inflation and reheating, we found that the PBHs which are formed during this era lives longer than the standard case where PBHs are formed in early radiation-dominated era. Thus in comparison with stanard scenario more number of PBHs are existing today. Again the constraint on PBH formation becomes stronger than the standard case indicating a significant enhancement in the formation of PBH during the matterdominaed era.

研究の動機と目的

• インフレーションの直後、物質支配時代に原始ブラックホール（PBHs）が形成されるメカニズムを、ブラーンズ＝ディック理論の重力理論に基づいて調査すること。
• ブラーンズ＝ディック重力が、標準の放射支配時代と比較してPBHの寿命および現在の豊度に与える影響を評価すること。
• 初期宇宙における修正された重力ダイナミクスの結果、PBH形成にかかる観測的制約を導出すること。

提案手法

• インフレーションと再熱の間の初期物質支配時代をモデル化し、ブラーンズ＝ディック理論における非最小結合を仮定する。
• ブラーンズ＝ディック重力下での密度摂動の成長を解析し、PBH形成の条件を特定する。
• 修正された重力ダイナミクスを用いて、物質支配時代に形成されたPBHの寿命を計算する。
• 得られたPBHの豊度と制約を、PBHが放射支配時代に形成される標準的シナリオと比較する。
• ブラーンズ＝ディック理論における有効重力定数を用いて、PBH形成の臨界収縮閾値を修正する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 ブラーンズ＝ディック重力下で、初期物質支配時代にPBHが形成可能か？
• RQ2 物質支配時代に形成されたPBHの寿命は、標準の放射支配時代に形成されたものと比較してどのように異なるか？
• RQ3 ブラーンズ＝ディック重力は、現在のPBH豊度にどのような影響を及ぼすか？
• RQ4 この修正された重力枠組み下で、PBH形成に関する観測的制約はどのように変化するか？

主な発見

• ブラーンズ＝ディック理論下で物質支配時代に形成されたPBHは、修正された重力ダイナミクスのおかげで、標準的シナリオと比較してより長寿命である。
• ブラーンズ＝ディックの物質支配時代シナリオでは、標準の放射支配ケースと比較して、現在のPBHの豊度が顕著に高い。
• この枠組みでは、PBH形成に関する制約がより厳しくなるため、PBH生成の強化が顕著に現れる。
• ブラーンズ＝ディック理論における非最小結合は、有効重力強度を高め、物質支配期におけるPBH形成を促進する。