[論文レビュー] Quasinormal Modes and Hawking Radiation Sparsity of GUP corrected Black Holes in Bumblebee Gravity with Topological Defects

Dhruba Jyoti Gogoi, Umananda Dev Goswami|arXiv (Cornell University)|Mar 14, 2022

Noncommutative and Quantum Gravity Theories参考文献 88被引用数 62

ひとこと要約

本稿は、トポロジカルな欠陥を有するブルームビー重力における一般化不確定性原理（GUP）補正付きブラックホールにおける準正規モードおよびホーキング放射線の疎らかさを、Padé平均化されたWKB法および時間領域解析を用いて調査する。GUPパラメータαとβは準正規モードに逆効果を及ぼし、ローレンツ対称性の破れはグレイボディ因子を低下させ、グローバルモノポールはブラックホールの疎らかさを増加させながら崩壊率を低下させる。

ABSTRACT

We have obtained the Generalized Uncertainty Principle (GUP) corrected de Sitter and anti-de Sitter black hole solutions in bumblebee gravity with a topological defect. We have calculated the scalar, electromagnetic and gravitational quasinormal modes for the both vanishing and non-vanishing effective cosmological constant using Pad\'e averaged sixth order WKB approximation method. Apart from this, the time evolutions for all three perturbations are studied, and quasinormal modes are calculated using the time domain profile. We found that the first order and second order GUP parameters $\alpha$ and $\beta$, respectively have opposite impacts on the quasinormal modes. The study also finds that the presence of a global monopole can decrease the quasinormal frequencies and the decay rate significantly. On the other hand, Lorentz symmetry violation has noticeable impacts on the quasinormal frequencies and the decay rate. We have studied the greybody factors, power spectrum and sparsity of the black hole with the vanishing effective cosmological constant for all the three perturbations. The presence of Lorentz symmetry breaking and the GUP parameter $\alpha$ decrease, while other GUP parameter $\beta$ and the presence of global monopole increase the probability of Hawking radiation to reach the spatial infinity. The presence of Lorentz violation can make the black holes less sparse, while the presence of a global monopole can increase the sparsity of the black holes. Moreover, we have seen that the black hole area quantization rule is modified by the presence of Lorentz symmetry breaking.

研究の動機と目的

• ブルームビー重力にグローバルモノポール欠陥を有するGUP補正付きde Sitterおよび反de Sitterブラックホール解を導出すること。
• 高次のWKB法および時間領域法を用いて、スカラー、電磁気的、重力的摂動の準正規モードを解析すること。
• ローレンツ対称性の破れ、GUPパラメータ（α, β）、およびグローバルモノポールがグレイボディ因子、放射スペクトル、および疎らかさに与える影響を調査すること。
• 断熱不変性を用いてGUPおよびローレンツ対称性の破れ下でのブラックホール面積の量子化を検討すること。
• 準正規モードおよび放射特性におけるGUP、グローバルモノポール、およびローレンツ対称性の破れの特徴的なシグネチャを区別すること。

提案手法

• 修正されたアインシュタイン場方程式を用いて、グローバルモノポールを有するブルームビー重力におけるGUP補正付きブラックホール解の導出。
• Padé平均化された6次WKB近似を用いて、スカラー、電磁気的、重力的摂動の準正規モードを計算。
• 摂動の時間領域における発展解析を実施し、準正規モードを独立に抽出し、WKB結果を検証。
• 厳密な境界条件とマッチング技術を用いてグレイボディ因子を計算し、スペクトルおよび放射疎らかさの解析を実施。
• 断熱不変性を用いてブラックホール面積スペクトルを導出し、ローレンツ対称性の破れによるその変更を評価。
• パラメータα（GUP）、β（GUP）、λ（ローレンツ対称性の破れ）、µ（グローバルモノポール）を体系的に変化させ、それらの影響を分離。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 GUPパラメータαとβは、トポロジカル欠陥を有するブルームビー重力におけるブラックホールの準正規モードにどのように影響するか？
• RQ2 ローレンツ対称性の破れおよびグローバルモノポールは、グレイボディ因子およびホーキング放射線の疎らかさにどのような影響を及けるか？
• RQ3 スカラー、電磁気的、重力的摂動の時間領域プロファイルは、WKB結果とどのように比較されるか？
• RQ4 ローレンツ対称性の破れおよびGUP補正は、ブラックホール面積の量子化則をどのように修正するか？
• RQ5 準正規モードは、ブラックホール時空におけるグローバルモノポールとGUPパラメータの影響を区別できるか？

主な発見

• 1次GUPパラメータαは、ホーキング放射線が空間無限遠に到達する確率を低下させるが、βはそれを増加させる。
• ローレンツ対称性の破れ（λ）はグレイボディ因子を低下させ、ホーキング放射線の疎らかさを減少させ、放射がより頻繁になる。
• グローバルモノポール（µ）の存在は、準正規モード周波数および崩壊率を顕著に低下させ、放射の疎らかさを増加させる。
• 重力的摂動は、スカラーまたは電磁気的摂動よりも高いピークを持つパワースペクトルを生じさせ、結果として放射の疎らかさが低減する。
• ブラックホールの面積量子化則はローレンツ対称性の破れによって修正され、ホライズン面積スペクトルに量子重力的シグネチャが現れる。
• 準正規モードは、特に大きな値において、グローバルモノポールパラメータにGUPパラメータよりも強く依存しており、将来的なLISAデータを用いた観測的区別が可能である可能性を示唆する。