[論文レビュー] Stability of wormholes in DGP gravity

Martín G. Richarte|arXiv (Cornell University)|Mar 4, 2010

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 9

ひとこと要約

本稿はDGP重力理論における5次元球対称なワームホールを構築し、質量μおよびクロスオーバー尺度rcの特定の値に対して、径方向摂動のもとでの機械的安定性を示している。エネルギー条件を満たす物質によって支えられ、μ > 0のとき引力的な重力場を示すことが判明しており、非常に小さい音速の二乗値でも安定な構成が得られる。

ABSTRACT

We build five-dimensional spherically symmetric wormholes within the DGP theory. We calculate the energy localized on the shell, and we find that the wormholes could be supported by matter not violating the energy conditions. We also show that solitonic shells characterized by zero pressure and zero energy can exist; thereafter we make some observations regarding their dynamic on the phase plane. In addition, we concentrate on the mechanical stability of wormholes under radial perturbation preserving the original spherical symmetry. In order to do that, we consider linearized perturbations around static solutions. We obtain that for certain values of the mass $\mu$ and crossover scale $r_{c}$ stable wormholes exist with very small values of squared speed sound. Unlike the case of Einstein's gravity, this type of wormholes fulfills the energy conditions. Finally, we show that the gravitational field associated with these wormhole configurations is attractive for $\mu>0$.

研究の動機と目的

• DGPブレーンワールドモデルにおける球対称ワームホールの存在と安定性の調査。
• このようなワームホールがエネルギー条件を破らない物質によって支えられるかどうかの分析。
• ゼロ圧力およびゼロエネルギーを持つソリトン的シェルの位相平面における動的挙動の検討。
• 球対称性を保つ線形化された径方向摂動に対する機械的安定性の評価。
• DGP重力において安定なワームホール構成が出現する条件の特定。

提案手法

• DGPフレームワーク内での5次元球対称ワームホール解の構築。
• DGP作用とブレーン上での誘導重力に基づき、ワームホールの首の上に局在するエネルギーの計算。
• 静的解の周囲における線形化摂動理論の適用による機械的安定性の評価。
• 音速の二乗を用いた有効ポテンシャルおよび安定性基準の分析。
• 安定性解析における主要パラメータとしてのDGPクロスオーバー尺度rcおよび質量μの使用。
• μの符号に基づき、重力場の性質（引力的または反発的）の評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 エネルギー条件を破らずにDGP重力において安定なワームホールが存在可能か？
• RQ2 ゼロ圧力およびゼロエネルギーを持つソリトン的シェルは、ワームホール構成のダイナミクスにおいてどのような役割を果たすか？
• RQ3 音速の二乗はDGPワームホールの機械的安定性にどのように影響するか？
• RQ4 μおよびrcのどの条件下で安定なワームホール解が出現するか？
• RQ5 これらのワームホール構成の重力場は引力的か反発的か？

主な発見

• 質量μおよびクロスオーバー尺度rcの特定の組み合わせに対して、DGP重力において安定なワームホール解が存在し、非常に小さい音速の二乗値でも成立する。
• アインシュタイン重力とは異なり、これらの安定なワームホールはエネルギー条件を満たす物質によって支えられる。
• ゼロ圧力およびゼロエネルギーを持つソリトン的シェルは存在可能であり、動的挙動の解析のために位相平面上で分析されている。
• μ > 0のとき、これらのワームホール構成に関連する重力場は引力的である。
• 球対称性を保つ線形化された径方向摂動によって、機械的安定性が達成される。
• 安定性解析により、音速の二乗が極めて小さい場合でも、特定のパrameter領域においてシステムが安定であることが判明した。