[논문 리뷰] Cold black holes in scalar-tensor theories

К. А. Бронников, C. P. Constantinidis외 2명|ArXiv.org|1997. 10. 20.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 1인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 스칼라-텐서 중력 이론에서 냉기 검은구멍을 조사하며, 비표준 운동에너지 항(이상 이론)을 가진 모델에 초점을 맞춘다. 이러한 검은구멍이 허공의 온도가 0이 되고 사건의 지평선 면적이 무한대가 되는 조건에서 존재할 수 있음을 보여주며, 곡률 특이점에서 무한한 온도가 발생하지 않도록 한다. 브란스-딕 테리어가 상세히 분석되어, 지평선으로의 낙하 시간에 따라 다른 두 종류의 무한 면적 검은구멍이 존재함을 밝혀낸다.

ABSTRACT

We study the possible existence of black holes in scalar-tensor theories of gravity in four dimensions. Their existence is verified for anomalous versions of these theories, with a negative kinetic term in the Lagrangian. The Hawking temperature T_H of these holes is zero, while the horizon area is (in most cases) infinite. It is shown that an infinite value of T_H can occur only at a curvature singularity rather than a horizon. As a special case, the Brans-Dicke theory is studied in more detail, and two kinds of infinite-area black holes are revealed, with finite and infinite proper time needed for an infalling particle to reach the horizon.

연구 동기 및 목표

• 스칼라-텐서 중력 이론에서 비표준 운동에너지 항을 가진 검은구멍의 존재를 조사하는 것.
• 네 차원 스칼라-텐서 이론에서 허공의 온도가 0인 검은구멍(냉기 검은구멍)이 존재할 수 있는지 확인하는 것.
• 특히 지평면적과 곡률 구조를 포함한 이러한 검은구멍의 기하학적 및 열역학적 성질을 검토하는 것.
• 브란스-딕 이론을 특수한 경우로 분석하고, 지평선으로의 낙하 시간에 따라 두 가지 다른 종류의 무한 면적 검은구멍을 분류하는 것.
• 무한한 온도와 무한한 면적의 맥락에서 곡률 특이점과 사건의 지평선 사이의 구분을 명확히 하는 것.

제안 방법

• 라그랑지안에 음의 운동에너지 항을 가진 네 차원 스칼라-텐서 중력에서 정확한 해를 사용한다.
• 표면 가속도와 지평선 기하학으로부터 유도된 허공의 온도 T_H를 포함한 검은구멍 해의 열역학적 성질을 분석한다.
• 지평면적의 행동을 검토하여, 특정 해에서는 지평면적이 무한대가 될 수 있음을 보여준다.
• 브란스-딕 프레임워크를 사용하여 낙하 입자의 고유 시간에 기반해 두 가지 다른 종류의 무한 면적 검은구멍을 유도하고 분류한다.
• T_H의 발산성과 지평면적의 유한성에 따라 곡률 특이점과 사건의 지평선을 구분한다.
• 이론적 논증과 해의 구조를 사용하여, 무한한 T_H는 사건의 지평선이 아닌 곡률 특이점에서만 발생할 수 있음을 보여준다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 음의 운동에너지 항을 가진 스칼라-텐서 이론에서 허공의 온도가 0인 검은구멍이 존재할 수 있는가?
• RQ2 그러한 검은구멍의 기하학적 성질은 무엇이며, 특히 지평면적은 어떤가?
• RQ3 왜 무한한 허공의 온도가 지평선에서 발생하지 않고, 어디서 발생할 수 있는가?
• RQ4 브란스-딕 이론에서 두 종류의 무한 면적 검은구멍은 낙하 역학에서 어떻게 다를까?
• RQ5 스칼라 장은 냉기이자 무한 면적의 검은구멍 해를 가능하게 하는 데 어떤 역할을 하는가?

주요 결과

• 음의 운동에너지 항이 라그랑지안에 포함된 이상 스칼라-텐서 이론에서 허공의 온도가 0인 냉기 검은구멍이 존재한다.
• 이 검은구멍의 지평면적은 대부분의 경우에 무한대이며, 이는 비콤팩트 지평선 기하학을 나타낸다.
• 무한한 허공의 온도는 곡률 특이점에서만 발생할 수 있으며, 사건의 지평선에서는 발생하지 않으며, 지평선은 여전히 정상적이다.
• 브란스-딕 이론에서 두 가지 다른 종류의 무한 면적 검은구멍이 확인되었으며, 낙하 입자가 지평선에 도달하는 데 소요되는 고유 시간에 따라 다릅니다.
• 한 종류는 유한한 고유 시간 내에 낙하를 완료하지만, 다른 한 종류는 유한한 고유 시간이 필요하지 않으며, 이는 서로 다른 인과적 구조를 나타낸다.
• 해는 스칼라-텐서 프레임워크와 일관되며, 곡률 특이점 이외에는 전역적으로 정상적이다.