[논문 리뷰] Evolving wormhole supported by dark matter and dark energy

Ali Övgün|arXiv (Cornell University)|2018. 01. 01.

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 1

한 줄 요약

이 논문은 다크 물질과 다크 에너지를 바탕으로 한 진화하는 웜홀 모델을 제안하며, 우주론적 성분으로 채플린 기체를 사용하고 다크 물질에 대해 나바르로-프랭크-화이트(NFW) 프로파일을 적용한다. 모델은 초기 우주에서 팽창하는 웜홀을 보이며 이후 사라지며, 동적인 시공간 진화를 겪는 일시적인 다크 물질 기반의 우주적 구조를 드러낸다.

ABSTRACT

In this paper, we study the evolving wormhole, using dark matter and dark energy. The important of this work is that the matter has two components: cosmological part (only time dependent) and wormhole part (only space dependent). To do so, we use the Chaplygin gas as an equation of state for cosmic part $ au_c=-\frac{\alpha}{ ho_{c}^\beta} $ and Navarro-Frenk-White dark matter density profile to form dark wormhole. We reveal more interesting results that evolving dark wormhole is inflated in the early universe and then wormhole is vanished.

연구 동기 및 목표

• 시간에 따라 변화하는 동적 웜홀 모델을 개발하여 우주론적 및 국소적 시공간 성분을 통합한다.
• NFW 프로파일을 통한 다크 물질과 채플린 기체 상태방정식을 통한 다크 에너지가 일시적인 웜홀 기하학을 유지하는 데 미치는 역할을 조사한다.
• 특히 초기 우주에서의 행동과 최종 소멸을 포함한 이러한 웜홀의 시간적 진화를 분석한다.
• 다크 에너지 우세 우주론적 프레임워크에서 웜홀이 일시적인 구조로서 실현 가능한지 탐색한다.

제안 방법

• 일반화된 채플린 기체 상태방정식을 사용하여 우주론적 성분을 모델링: $ \rho_c = \frac{\alpha}{\rho_c^\beta} $, 시간에 따라 변화하는 에너지 밀도를 가짐.
• 워프홀 구조를 지탱하는 공간적으로 국소화된 물질 성분을 묘사하기 위해 나바르로-프랭크-화이트(NFW) 다크 물질 프로파일을 도입.
• 전체 에너지-운동량 텐서를 두 부분으로 분해: 하나는 시간에 의존하는(우주론적), 다른 하나는 공간에 의존하는(웜홀 기하학).
• 이 분해를 기반으로 아인슈타인 장 방정식을 풀어 시공간 기하학을 유도하고 그 진화를 분석.
• 유도된 메트릭을 사용하여 웜홀 목의 역학, 특히 팽창과 최종 붕괴를 연구.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 시간에 따라 변화하는 우주론적 틀 내에서 다크 물질과 다크 에너지의 조합이 웜홀 기하학을 동적으로 지속시킬 수 있는가?
• RQ2 채플린 기체를 통해 시간에 따라 변화하는 우주론적 성분이 웜홀의 안정성과 진화에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 NFW 다크 물질 프로파일은 웜홀의 공간적 기하학에 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 웜홀은 초기 우주에서 팽창 행동을 보이며, 만약 그렇다면 어떤 조건에서 그러한 행동를 나타내는가?
• RQ5 웜홀의 수명은 무엇에 의해 결정되며, 결국 사라지는가?

주요 결과

• 웜홀은 채플린 기체 상태방정식으로 묘사된 우주론적 성분에 의해 유도된 초기 팽창 단계를 경험한다.
• 웜홀 기하학은 일시적인 것으로, 목의 크기가 시간에 따라 변화하여 우주의 후기 진화 단계에서 완전히 사라진다.
• 공간적으로 국소화된 NFW 다크 물질 프로파일은 웜홀 기하학을 효과적으로 지지하며, 목에 필요한 비대칭 스트레스를 제공한다.
• 시간에 따라 변화하는 우주론적 성분은 웜홀의 동적 진화를 유도하여 정적인 웜홀이 아니며, 우주의 팽창에 의존하게 한다.
• 모델은 초기 우주 조건에서 웜홀이 나타나고 다크 에너지 우세 단계가 진행됨에 따라 사라지는 일관된 해를 드러낸다.