[論文レビュー] Evolving wormhole supported by dark matter and dark energy

Ali Övgün|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2018

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 1

ひとこと要約

本稿では、ダークマターとダークエネルギーによって支えられる、進化するワームホールモデルを提案する。宇宙論的成分にはチャプリンガスを、ダークマターにはナバロ＝フレンク＝ホワイト（NFW）プロファイルを用いる。モデルは初期宇宙においてワームホールが膨張するが、後に消滅する。これは動的時空発展を示す一時的でダークマター駆動の宇宙構造である。

ABSTRACT

In this paper, we study the evolving wormhole, using dark matter and dark energy. The important of this work is that the matter has two components: cosmological part (only time dependent) and wormhole part (only space dependent). To do so, we use the Chaplygin gas as an equation of state for cosmic part $ au_c=-\frac{\alpha}{ ho_{c}^\beta} $ and Navarro-Frenk-White dark matter density profile to form dark wormhole. We reveal more interesting results that evolving dark wormhole is inflated in the early universe and then wormhole is vanished.

研究の動機と目的

• 時間とともに変化する動的ワームホールモデルを構築し、宇宙論的および局所的時空成分を統合すること。
• NFWプロファイルによるダークマターと、チャプリンガスの状態方程式によるダークエネルギーが、一時的なワームホール幾何をどのように維持するかを調査すること。
• そのようなワームホールの時間的進化、特に初期宇宙における挙動と最終的な消滅を分析すること。
• ダークエネルギー支配の宇宙論的枠組みにおいて、ワームホールが一時的構造として成立可能かどうかを検討すること。

提案手法

• 一般化チャプリンガスの状態方程式を用いて宇宙論的成分をモデル化する：$ \rho_c = \frac{\alpha}{\rho_c^\beta} $、エネルギー密度を時間に依存させる。
• ナバロ＝フレンク＝ホワイト（NFW）ダークマター・プロファイルを導入し、空間的に局在したワームホール支持物質成分を記述する。
• 全エネルギー運動量テンソルを二つに分解する：時間に依存する（宇宙論的）部分と空間に依存する（ワームホール構造）部分。
• この分解に基づいてアインシュタイン場方程式を解き、時空幾何とその進化を導出・分析する。
• 得られた計量を用いて、ワームホールの喉の動的挙動（拡張および最終的崩壊）を研究する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 時間的に変化する宇宙論的枠組みにおいて、ダークマターとダークエネルギーの組み合わせがワームホール構造を動的かつ持続可能に支えることができるか？
• RQ2 チャプリンガスによる時間に依存する宇宙論的成分の導入が、ワームホールの安定性および進化にどのように影響するか？
• RQ3 NFWダークマター・プロファイルは、ワームホールの空間的構造にどのような役割を果たすか？
• RQ4 ワームホールは初期宇宙でインフレーション的挙動を示すか？ もしそうなら、どのような条件下でそうなるか？
• RQ5 ワームホールの寿命は何かによって決定され、最終的に消滅するのか？

主な発見

• ワームホールは、チャプリンガス状態方程式で記述される宇宙論的成分によって駆動される初期インフレーション段階を経る。
• ワームホール構造は一時的であり、喉の大きさが時間とともに変化し、宇宙進化の後期段階で完全に消滅する。
• 空間的に局在したNFWダークマター・プロファイルは、ワームホール幾何を効果的に支持し、喉に必要な非等方的応力の源を提供する。
• 時間に依存する宇宙論的成分はワームホールの動的進化を引き起こし、非定常的かつ宇宙膨張に依存する性質を持つ。
• モデルは、初期宇宙の条件でワームホールが出現し、ダークエネルギー支配の段階が進むに従い消滅する一貫した解を示す。