[논문 리뷰] Effect of dark energy on the microstructures of black holes in AdS spacetimes

Aditya Singh, Aritra Ghosh외 1명|arXiv (Cornell University)|2020. 02. 20.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 86인용 수 7

한 줄 요약

이 논문은 양성자-반양성자 공간에서의 블랙홀의 미세 상호작용에 퀸티세스 다크 에너지가 미치는 영향을 조사한다. Ruppeiner 곡률 R을 분석함으로써, 퀸티세스는 특히 큰 슈바르츠실트-AdS 및 전하를 띤 AdS 블랙홀에서 장거리 반발력 상호작용을 유도함을 보여주며, R에서 다중 부호 변화를 유도하고 순수하게 인력적인 상호작용에서 혼합 또는 주로 반발력적인 미세 구조 역학으로의 전이를 초래한다. 이 전이점은 R=0에서 발생하며, 평균장 잠재력에 의해 포괄된다.

ABSTRACT

It is known from the sign of Ruppeiner curvature $R$, that the dominant interactions among microstructures of charged black holes in AdS are attractive in nature ($R 0$) are present as well, with the cross over from the former to the latter happening at a crossing point where $R=0$; whereas, in the absence of electric charge $q$, the microstructures of Schwarzschild-AdS black holes are purely of the attractive type. In this paper, we show that the introduction of a quintessence background parameterized by $\alpha$ significantly alters the interactions of black hole microstructures, giving new repulsive regions. With the inclusion of a quintessence field, in the Schwarzschild-AdS case: small black holes continue to have attractive interactions, whereas, large black holes above a certain size are completely dominated by repulsive interactions. In the case of charged AdS black holes with quintessence, $R$ can change sign at multiple points indicating a non-trivial microscopic structure. In particular, above a threshold value of $\alpha$, the microstructures do not contain any dominant attractive interactions, suggesting that the repulsive interactions due to quintessence are long ranged as opposed to the previously known short ranged repulsion in charged AdS black holes. A mean field interaction potential is proposed whose extrema effectively capture the points where $R=0$, indicating a change in the domination of the type of interaction among black hole microstructures.

연구 동기 및 목표

• 어두운 에너지를 퀸티세스 장으로 모델링함으로써, AdS 시공간 내 블랙홀의 미세 상호작용의 성질이 어떻게 수정되는지 이해하는 것.
• 퀸티세스가 AdS 내 전하를 띤 블랙홀과 전하를 띠지 않은 블랙홀의 미세 구조 상호작용에 새로운 반발력 영역을 유도하는지 조사하는 것.
• 퀸티세스에서 유도된 반발력이 전하를 띤 AdS 블랙홀에서 관찰되는 단거리 반발력과 비교해 장거리임을 판단하는 것.
• R=0로 식별된 인력과 반발력 지배 영역 간의 전이점을 포괄하는 평균장 상호작용 잠재력 개발

제안 방법

• 블랙홀 시스템의 미세 상호작용을 체계적으로 측정하는 열역학 기하학적 척도로 Ruppeiner 곡률 R을 분석하는 것.
• Schwarzschild-AdS 및 전하를 띤 AdS 블랙홀의 계량에 α로 매개변수화된 퀸티세스 장을 통합하여 그가 R에 미치는 영향을 연구하는 것.
• R의 부호 변화를 탐지하여 상호작용 유형 전이를 나타내기 위해 다양한 블랙홀 크기와 α 값에서 R을 수치적·해석적으로 평가하는 것.
• R=0인 지점에서 지배적 상호작용 유형의 변화를 나타내는 평균장 상호작용 잠재력을 제안하는 것.
• 퀸티세스 유무에 따른 상호작용 행동을 비교하며, 특히 인력 지배에서 반발력 지배로의 전이에 집중하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 퀸티세스 장의 도입이 슈바르츠실트-AdS 블랙홀의 미세 상호작용 성질에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ2 퀸티세스가 있는 전하를 띤 AdS 블랙홀에서 Ruppeiner 곡률 R이 다중 부호 변화를 보일 수 있는가? 이는 복잡한 미세 구조 역학을 시사하는가?
• RQ3 퀸티세스는 전하를 띤 AdS 블랙홀에서 관찰되는 단거리 반발력과 대비해 블랙홀 미세 구조에서 장거리 반발력 상호작용을 유도하는가?
• RQ4 제안된 평균장 잠재력의 극값이 R=0인 지점과 어느 정도 일치하는가? 이는 상호작용 지배의 전이를 나타내는가?

주요 결과

• 전하가 없는 경우, 슈바르츠실트-AdS 블랙홀은 음수인 R에 의해 순수하게 인력적인 미세 구조 상호작용를 나타낸다.
• 퀸티세스 장을 포함한 큰 블랙홀은 임계 크기 이상에서 양수인 R에 의해 반발력 상호작용의 완전한 지배를 보이며, 이는 반발력 지배를 나타낸다.
• 퀸티세스가 있는 전하를 띤 AdS 블랙홀의 경우, Ruppeiner 곡률 R은 다중 지점에서 부호가 변화하여 상호작용 지배의 비정상적이고 진동하는 패턴을 드러낸다.
• 퀸티세스 매개변수 α의 임계값 이상에서는 인력 지배 영역이 더 이상 존재하지 않으며, 이는 퀸티세스에 의해 유도된 반발력이 장거리임을 시사한다.
• 제안된 평균장 상호작용 잠재력은 R=0인 위치를 효과적으로 포괄하며, 이는 인력과 반발력 지배 영역 간의 전이를 나타낸다.