[논문 리뷰] Is Cosmic Censorship valid in Higher Dimensions

Rituparno Goswami, Pankaj S. Joshi|arXiv (Cornell University)|2002. 12. 23.

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 높은 차원 시공간에서 우주적 금기 원칙—특이점이 사건의 지평선 뒤에 숨어 있어야 한다는 원칙—이 여전히 유효한지 조사한다. 높은 차원에서의 중력 수축을 분석함으로써, 끝 상태로 블랙홀과 노출된 특이점 둘 다 발생할 수 있음을 발견하여, 이러한 설정에서는 우주적 금기 원칙이 일반적으로 유지될 수 없음을 시사한다.

ABSTRACT

We study here the question if we can recover cosmic censorship by making a transition to higher dimensional spacetimes. It is pointed out that if only black holes are to result as end state of a continual gravitational collapse, several conditions must be imposed on the collapsing configuration, some of which would appear to be rather restrictive and we need to study carefully if these can be suitably motivated physically in a realistic collapse scenario. It would appear that in a generic higher dimensional collapse, both black holes and naked singularities would develop as end states of collapse.

연구 동기 및 목표

• 높은 차원 시공간에서 우주적 금기 원칙이 여전히 유효한지 평가하기.
• 높은 차원에서의 중력 수축이 끝 상태로 블랙홀만 일관되게 생성하는지 확인하기.
• 우주적 금기 원칙을 위해 필요한 물리적 조건이 실제 수축 시나리오에서 자연스럽게 만족될 수 있는지 평가하기.
• 높은 차원으로의 전이가 중력 수축과 관련된 노출된 특이점 문제를 해결하는 데 기여하는지 탐색하기.

제안 방법

• 일반 상대성 이론을 사용하여 높은 차원 시공간에서의 중력 수축 역학 분석하기.
• 에너지 조건과 기하학적 제약 조건을 수축하는 구성에 적용하여 사건의 지평선 형성 평가하기.
• 높은 차원에서의 포획 표면과 잠재적 지평선의 거동 연구하기.
• 일반적인 수축 조건 하에서 사라만 지평선 형성이 보장되는지 평가하기.
• 결과를 4차원 수축과 비교하여 차원에 따른 의존성 파악하기.
• 높은 차원에서 우주적 금기 원칙을 강제하기 위해 필요한 조건의 물리적 타당성 평가하기.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 중력 수축 중 높은 차원 시공간에서 우주적 금기 원칙이 유지될 수 있는가?
• RQ2 수축 구성에 어떤 물리적 조건을 도입해야만 블랙홀만 형성되도록 보장할 수 있는가?
• RQ3 이러한 조건들이 실제 높이 차원 수축 시나리오에서 자연스럽게 만족되는가?
• RQ4 일반적인 수축 과정에서 높은 차원이 노출된 특이점의 형성보다 블랙홀의 형성에 유리한가?
• RQ5 높은 차원으로의 전이가 우주적 금기 원칙을 복원하는 데 충분한가?

주요 결과

• 일반적인 높이 차원 중력 수축에서, 블랙홀과 노출된 특이점 둘 다 끝 상태로 나타날 수 있다.
• 우주적 금기 원칙을 강제하기 위해 필요한 조건은 매우 제한적이며 물리적 고려에 의해 쉽게 정당화되지 않는다.
• 높은 차원 수축에서 사라만 지평선 형성이 보장되지 않아, 우주적 금기 원칙의 타당성이 도전받는다.
• 결과는 높은 차원 시공간에서 우주적 금기 원칙이 일반적으로 유지될 수 없다는 것을 시사한다.
• 높은 차원에서의 노출된 특이점 형성은 4차원을 초월한 과정에서 우주적 금기 원칙 가설의 붕괴 가능성을 시사한다.