[論文レビュー] Perihelion precession and bending of light near charged dilaton black holes

Sumanta Chakraborty, Soumitra SenGupta|arXiv (Cornell University)|Aug 4, 2012

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、弦に由来する重力モデルにおける電荷を帯びたディラトンブラックホールの近日点移動と光の屈折を調査する。光の屈折における一次項寄与は、ディラトン場の真空期待値に起因しており、これは曲率よりも支配的なストリング効果を示しており、アインシュlein-Maxwell-Gauss-Bonnet理論や二次重力理論を含む、複数の重力理論における結合パラメータの数値的制約が得られている。

ABSTRACT

The perihelion precession of planetary orbits and the bending angle of null geodesics are estimated for different gravity theories in string-inspired models. It is shown that, for dilaton coupled gravity, the leading order measure in the angle of bending of light comes purely from vacuum expectation value of the dilaton field which may be interpreted as an indicator of a dominant stringy effect over the curvature effect. We arrive at similar results for spherically symmetric solution in quadratic gravity. We also present the perihelion shift and bending of light in the Einstein-Maxwell-Gauss-Bonnet theory with special reference to the Casimir effect and Damour-Polyakov mechanism. Numerical bounds to different coupling parameters in these models are estimated.

研究の動機と目的

• 弦理論に由来する重力理論における惑星軌道の近日点移動を分析すること。
• 弦に由来するモデルにおける電荷を帯びたディラトンブラックホール周辺の光線の屈折角を推定すること。
• ディラトン場の真空期待値が光の屈折に与える寄与を、曲率効果とは区別して特定すること。
• 二次重力およびアインシュタイン-マクスウェル-ガウス・ボンネット理論における球対称解への分析を拡張すること。
• 観測的制約を用いて、これらの重力モデルにおける結合パラメータの数値的制約を導出すること。

提案手法

• ディラトン重力および二次重力における球対称解を用いて、ブラックホール時空をモデル化する。
• 光線のゼロ測地線方程式を適用し、電荷を帯びたディラトンブラックホール周辺での光の屈折角を計算する。
• 同じ重力モデルにおける惑星軌道解を用いて近日点移動を評価する。
• 光の屈折における一次項寄与として、ディラトン場の真空期待値（VEV）が支配的であることを特定する。
• アインシュタイン-マクスウェル-ガウス・ボンネットフレームワークにおいて、カシミール効果およびダムール＝ポリヤコフ機構を組み込み、補正を評価する。
• 観測データへの数値フィッティングを用いて、各モデルにおける結合パラメータを制約する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 電荷を帯びたブラックホール周辺の光の屈折に、ディラトン場の真空期待値がどのように寄与するか。
• RQ2 ディラトン重力における近日点移動は、一般相対性理論および他の弦に由来するモデルと比べてどのように異なるか。
• RQ3 ストリング効果（ディラトンのVEVに表現される）が、光の屈折において、時空の曲率よりもどれほど支配的か。
• RQ4 アインシュタイン-マクスウェル-ガウス・ボンネット理論および二次重力理論における結合パラメータが、観測可能な重力的効果にどのように影響するか。
• RQ5 近日点シフトおよび光の屈折の推定値を用いて、これらの結合パラメータにどの程度の数値的制約を課せるか。

主な発見

• ディラトン重力における光の屈折の一次項寄与は、完全にディラトン場の真空期待値に起因しており、これは曲率よりも支配的なストリング効果を示している。
• 二次重力における球対称解について、近日点移動および光の屈折が解析的に計算され、ディラトンモデルと一貫した振る舞いを示した。
• アインシュタイン-マクスウェル-ガウス・ボンネット理論において、カシミール効果およびダムール＝ポリヤコフ機構が、光の屈折および軌道の近日点移動に測定可能な補正をもたらす。
• すべての検討された重力モデルにおける結合パラメータの数値的制約が、近日点シフトおよび光の屈曲の推定値に基づいて導出された。
• ディラトンのVEVは、弱い場における重力現象におけるストリングスケール物理学の主要な観測可能な指標であることが浮き彫りになった。
• 結果から、今後の高精度な光の屈折または惑星の近日点移動の測定が、ディラトンおよび高次曲率重力のパラメータを制約できる可能性がある。