[論文レビュー] Can black holes be torn up by phantom in cyclic cosmology

Xin Zhang|arXiv (Cornell University)|Aug 10, 2007

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 2

ひとこと要約

この論文は、ループ量子宇宙論やブレーンワールドの設定から導かれるサイクル的宇宙論モデルにおいて、フェイントダークエネルギーがブラックホールを破壊できるかどうかを調査している。流体降着理論を用いて、ブラックホールはサイクル的拡張段階において、質量を失った後に再び質量を回復する可能性があることが示され、フェイントエネルギーが常にブラックホールを破壊すると仮定する考え方に疑問を呈している。

ABSTRACT

Infinitely cyclic cosmology is often frustrated by the black hole problem. It has been speculated that this obstacle in cyclic cosmology can be removed by taking into account a peculiar cyclic model derived from loop quantum cosmology or the braneworld scenario, in which phantom dark energy plays a crucial role. In this peculiar cyclic model, the mechanism of solving the black hole problem is through tearing up black holes by phantom. However, using the theory of fluid accretion onto black holes, we show in this paper that there exists another possibility: that black holes cannot be torn up by phantom in this cyclic model. We discussed this possibility and showed that the masses of black holes might first decrease and then increase, through phantom accretion onto black holes in the expanding stage of the cyclic universe.

研究の動機と目的

• 無限にサイクルする宇宙論において、フェイントダークエネルギーがブラックホール問題を解決できるかどうかを評価すること。
• フェイントエネルギーがサイクル的モデルにおいてブラックホールを破壊するという仮説の妥当性を調査すること。
• サイクル的宇宙におけるフェイント降着下でのブラックホール進化の代替的結果を探ること。
• 流体降着理論を用いて、サイクル的宇宙の拡張段階におけるブラックホールの質量変化を分析すること。

提案手法

• フェイントダークエネルギーとブラックホールの相互作用をモデル化するために流体降着理論を適用した。
• サイクル的宇宙の拡張段階にわたるブラックホール質量の変化を追跡した。
• ループ量子宇宙論とブレーンワールドの理論的枠組みを用いて、サイクル的モデルの文脈を定義した。
• フェイントエネルギーのエネルギー条件とブラックホールへの降着ダイナミクスを分析した。
• フェイントエネルギーの降着によって質量減少の後、質量増加が生じる可能性を評価した。
• 結果を、フェイントエネルギーが常にブラックホール破壊を引き起こすという一般的な仮定と対比した。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 フェイントダークエネルギーは、サイクル的宇宙論的モデルにおいて、ブラックホールを効果的に破壊できるか？
• RQ2 フェイントエネルギーがブラックホールに降着する際、サイクル的宇宙の拡張段階でブラックホール質量はどのように変化するか？
• RQ3 ブラックホールがフェイント降着によって最初に質量を失い、その後で再び質量を回復するような状況は存在するか？
• RQ4 流体降着理論は、フェイントエネルギーが常にブラックホールを破壊すると考える考え方にどのように挑戦するか？
• RQ5 質量回復の可能性が、サイクル的宇宙論の長期的妥当性に与える影響は何か？

主な発見

• フェイントダークエネルギーのブラックホールへの降着は、拡張段階において初期にブラックホール質量の減少を引き起こす可能性がある。
• 質量損失の後、ブラックホールは後に質量を回復する可能性があり、従来考慮されていなかった回復段階を示している。
• ブラックホール質量の進化メカニズムは、不可逆的破壊ではなく、動的な質量変化である。
• ブラックホール質量の回復可能性は、フェイントエネルギーが常にブラックホール問題を解決するとする仮定を揺るがす。
• 結果から、フェイントエネルギーだけではサイクル的宇宙論におけるブラックホール問題が解決されない可能性がある。
• 流体降着理論は、フェイントダークエネルギーを含むサイクル的モデルにおいて、従来の仮定よりもはるかに複雑なブラックホール進化を明らかにしている。