[論文レビュー] Traversable Thin-shell Wormhole in the Novel 4D Einstein-Gauss-Bonnet Theory

Peng Liu, Chao Niu+2 more|arXiv (Cornell University)|Apr 29, 2020

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 80被引用数 9

ひとこと要約

本稿は、新規の4次元アインシュタイン＝ガウス＝ボンネット理論において薄殻型ワームホールを構築し、径方向の摂動に対する安定性を分析している。負のガウス＝ボンネット結合定数が十分に小さい場合、有限な喉半径を有する漸近的に平坦およびAdS時空において、通常の物質によって支えられる安定した中性ワームホールが存在することが判明した。一方、電荷を有するワームホールは、すべての時空型において安定しており、大きな電荷は特異物質の支持を必要とする。

ABSTRACT

We construct the thin-shell wormhole solutions of novel four-dimensional Einstein-Gauss-Bonnet model and study their stability under radial linear perturbations. For positive Gauss-Bonnet coupling constant, the stable thin-shell wormhole can only be supported by exotic matter. For negative enough Gauss-Bonnet coupling constant, in asymptotic flat and AdS spacetime, there exists stable neutral thin-shell wormhole with normal matter which has finite throat radius. In asymptotic dS spacetime, there is no stable neutral thin-shell wormhole with normal matter. The charged thin-shell wormholes with normal matter exist in both flat, AdS and dS spacetime. Their throat radius can be arbitrarily small. However, when the charge is too large, the stable thin-shell wormhole can be supported only by exotic matter.

研究の動機と目的

• 新規の4次元アインシュタイン＝ガウス＝ボンネット重力モデルにおける薄殻型ワームホールの存在と安定性を調査すること。
• 特定の曲率結合定数条件下で、通常の物質が安定なワームホールを支えることができるかどうかを特定すること。
• 時空の漸近的性質（平坦、AdS、dS）がワームホールの安定性および物質要件に与える影響を分析すること。
• 電荷が薄殻型ワームホールの安定性および物質含量に与える影響を調査すること。

提案手法

• 球面的境界上で、喉半径 r0 を有する薄殻型ワームホール解を、切り貼り技術を用いて構築する。
• 4次元アインシュタイン＝ガウス＝ボンネット作用から導かれる界面条件を適用し、表面エネルギー密度および圧力を決定する。
• ワームホールの喉の有効ポテンシャルを評価することで、径方向線形摂動に対する安定性を分析する。
• 幾何学的および物質的要件を調整するための主要パラメータとして、ガウス＝ボンネット結合定数 α を用いる。
• 平坦、反ド・ジラーサー（AdS）、ド・ジラーサー（dS）の異なる時空漸近的性質を検討し、それらが安定性に与える影響を評価する。
• モデルに電荷を組み込み、物質含量および安定性への影響を検討する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 4次元アインシュタイン＝ガウス＝ボンネット理論において、通常の物質によって支えられる安定な薄殻型ワームホールは存在可能か？
• RQ2 ガウス＝ボンネット結合定数の符号および大きさは、薄殻型ワームホールの安定性および物質含量にどのように影響するか？
• RQ3 時空の漸近的性質（平坦、AdS、dS）が、通常の物質によって支えられる安定な中性ワームホールの存在を促進するか、あるいは禁止するか？
• RQ4 どのような条件下で、電荷を有する薄殻型ワームホールが、さまざまな時空幾何において通常の物質とともに安定を保つことができるか？
• RQ5 電荷が増加すると、安定なワームホール構成において特異物質の必要性がどのように変化するか？

主な発見

• ガウス＝ボンネット結合定数が正の場合、安定な薄殻型ワームホールは特異物質のみを必要とする。
• 十分に負のガウス＝ボンネット結合定数を有する場合、有限な喉半径を有する漸近的に平坦およびAdS時空において、通常の物質によって支えられる安定な中性薄殻型ワームホールが存在する。
• 漸近的にdS時空では、通常の物質によって支えられる安定な中性薄殻型ワームホールは検出されなかった。
• 電荷を有する薄殻型ワームホールは、平坦、AdS、dS時空のすべてにおいて存在し、喉半径は任意に小さくできる。
• 電荷が臨界閾値を超えると、どの時空型であっても、安定な薄殻型ワームホールは特異物質の存在を必要とするようになる。