[論文レビュー] Is Cosmic Censorship valid in Higher Dimensions

Rituparno Goswami, Pankaj S. Joshi|arXiv (Cornell University)|Dec 23, 2002

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 2

ひとこと要約

この論文は、特異性が事象の地平線の背後に隠されているべきであるという一般相対性理論の原則である宇宙的遮断原理が、高次元時空においても成立するかどうかを調査している。高次元における重力的収縮を分析した結果、終状態としてブラックホールと裸の特異性の両方が出現しうることを明らかにした。これは、このような設定において宇宙的遮断原理が普遍的に成立するとは限らないことを示唆している。

ABSTRACT

We study here the question if we can recover cosmic censorship by making a transition to higher dimensional spacetimes. It is pointed out that if only black holes are to result as end state of a continual gravitational collapse, several conditions must be imposed on the collapsing configuration, some of which would appear to be rather restrictive and we need to study carefully if these can be suitably motivated physically in a realistic collapse scenario. It would appear that in a generic higher dimensional collapse, both black holes and naked singularities would develop as end states of collapse.

研究の動機と目的

• 高次元時空における宇宙的遮断原理が依然として有効であるかどうかを評価すること。
• 高次元における重力的収縮が、終状態として常にブラックホールしか生成しないかどうかを特定すること。
• 宇宙的遮断原理に必要な物理的条件が、現実的な収縮シナリオにおいて自然に満たされるかどうかを評価すること。
• 高次元への移行が、重力的収縮における裸の特異性に関する問題を解決するのに十分かどうかを調査すること。

提案手法

• 一般相対性理論を用いて、高次元時空における重力的収縮の力学を分析すること。
• エネルギー条件と幾何的制約を、収縮する配置に適用し、地平線の形成を評価すること。
• 高次元における捕獲面および見かけの地平線の振る舞いを研究すること。
• 一般的な収縮条件下で、事象の地平線が保証されるかどうかを評価すること。
• 4次元における収縮と比較することで、次元依存性を特定すること。
• 高次元において宇宙的遮断原理を強制するために必要な条件の物理的妥当性を評価すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 重力的収縮の過程で、高次元時空においても宇宙的遮断原理が保持される可能性はあるか？
• RQ2 収縮配置にどのような物理的条件を課すことで、ブラックホールのみが形成されることを保証できるか？
• RQ3 これらの条件は、現実的な高次元収縮シナリオにおいて自然に満たされるのか？
• RQ4 一般の収縮過程において、高次元はブラックホールの形成を裸の特異性の形成よりも好むのか？
• RQ5 高次元への移行が、宇宙的遮断原理を回復させるのに十分か？

主な発見

• 一般の高次元における重力的収縮では、終状態としてブラックホールと裸の特異性の両方が形成される可能性がある。
• 宇宙的遮断原理を強制するために必要な条件は極めて制限的であり、物理的考察からは容易に導かれない。
• 高次元における収縮では、事象の地平線が形成される保証がないため、宇宙的遮断原理の有効性が揺らぐ。
• 結果から、宇宙的遮断原理は高次元時空において普遍的に成立するとは言えないことが示唆される。
• 高次元における裸の特異性の形成は、4次元を超えて宇宙的遮断原理仮説が破綻する可能性を示唆している。