[논문 리뷰] Can black holes be torn up by phantom in cyclic cosmology

Xin Zhang|arXiv (Cornell University)|2007. 08. 10.

Black Holes and Theoretical Physics인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 루프 양자 우주론 또는 브레인월드 시나리오에서 유도된 순환 우주 모델에서 유령 어둠 에너지가 블랙홀을 파괴할 수 있는지 조사한다. 유체 적축 이론을 사용하여, 순환 팽창 단계 동안 블랙홀은 먼저 질량을 잃고 나중에 다시 얻을 수 있음을 입증하며, 이는 유령 에너지가 항상 블랙홀을 파괴한다는 가정에 도전한다.

ABSTRACT

Infinitely cyclic cosmology is often frustrated by the black hole problem. It has been speculated that this obstacle in cyclic cosmology can be removed by taking into account a peculiar cyclic model derived from loop quantum cosmology or the braneworld scenario, in which phantom dark energy plays a crucial role. In this peculiar cyclic model, the mechanism of solving the black hole problem is through tearing up black holes by phantom. However, using the theory of fluid accretion onto black holes, we show in this paper that there exists another possibility: that black holes cannot be torn up by phantom in this cyclic model. We discussed this possibility and showed that the masses of black holes might first decrease and then increase, through phantom accretion onto black holes in the expanding stage of the cyclic universe.

연구 동기 및 목표

• 무한히 순환되는 우주론에서 유령 어둠 에너지가 블랙홀 문제를 해결할 수 있는지 평가하기.
• 유령 에너지가 순환 모델에서 블랙홀을 파괴한다는 가설의 타당성을 조사하기.
• 순환 우주에서 유령 어두운 에너지 적축 하에서 블랙홀 진화의 대안적 결과 탐색하기.
• 유체 적축 이론을 사용하여 순환 우주의 팽창 단계 동안 블랙홀의 질량 변화 분석하기.

제안 방법

• 유령 어둠 에너지와 블랙홀 간의 상호작용을 모델링하기 위해 유체 적축 이론을 적용하였다.
• 순환 우주의 팽창 단계 동안 블랙홀의 질량 변화를 추적하였다.
• 루프 양자 우주론과 브레인월드 시나리오의 이론적 프레임워크를 사용하여 순환 모델의 맥락을 정의하였다.
• 유령 에너지가 블랙홀에 적축될 때의 에너지 조건과 적축 역학을 분석하였다.
• 유령 에너지 적축으로 인한 질량 감소 후 질량 증가 가능성 평가하였다.
• 결과를 유령 에너지가 항상 블랙홀을 파괴한다는 일반적인 가정과 대비시켰다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 유령 어둠 에너지는 순환 우주 모델에서 블랙홀을 효과적으로 파괴할 수 있는가?
• RQ2 유령 에너지가 적축될 때 순환 우주의 팽창 단계에서 블랙홀 질량은 어떻게 되는가?
• RQ3 블랙홀이 먼저 질량을 잃고 나중에 질량을 회복하는 상황이 존재하는가?
• RQ4 유체 적축 이론은 유령 에너지가 항상 블랙홀을 파괴한다는 생각을 어떻게 도전하는가?
• RQ5 질량 회복의 결과는 순환 우주론의 장기적 타당성에 어떤 함의를 갖는가?

주요 결과

• 유령 어둠 에너지가 블랙홀에 적축될 경우, 팽창 단계 동안 블랙홀 질량이 일시적으로 감소할 수 있다.
• 질량 손실 이후 블랙홀은 이후에 질량을 회복할 수 있으며, 이는 이전에 고려되지 않은 회복 단계를 시사한다.
• 블랙홀 질량 진화의 메커니즘은 절대적 파괴가 아니라 동적인 질량 변화이다.
• 블랙홀 질량 회복 가능성은 유령 에너지가 항상 블랙홀 문제를 해결한다는 가정을 뒤집는다.
• 결과는 순환 우주론에서 블랙홀 문제를 해결하는 데 유령 에너지만으로는 충분하지 않다는 것을 시사한다.
• 유체 적축 이론은 순환 모델에서 유령 어둠 에너지가 존재할 경우 기존에 상상한 것보다 더 복잡한 블랙홀 진화를 드러낸다.