[논문 리뷰] Stability of wormholes in DGP gravity

Martín G. Richarte|arXiv (Cornell University)|2010. 03. 04.

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 DGP 중력 이론 내에서 5차원 구형 대칭 웜홀을 구축하고, 질량 μ 및 크로스오버 스케일 rc의 특정 값에서 반경 방향 변동에 대한 기계적 안정성을 입증한다. 이는 에너지 조건을 만족하는 물질에 의해 지지될 수 있으며, μ > 0일 경우 매력적인 중력장을 나타내며, 매우 작은 제곱 음속 제곱에서도 안정된 구조가 존재함을 보여준다.

ABSTRACT

We build five-dimensional spherically symmetric wormholes within the DGP theory. We calculate the energy localized on the shell, and we find that the wormholes could be supported by matter not violating the energy conditions. We also show that solitonic shells characterized by zero pressure and zero energy can exist; thereafter we make some observations regarding their dynamic on the phase plane. In addition, we concentrate on the mechanical stability of wormholes under radial perturbation preserving the original spherical symmetry. In order to do that, we consider linearized perturbations around static solutions. We obtain that for certain values of the mass $\mu$ and crossover scale $r_{c}$ stable wormholes exist with very small values of squared speed sound. Unlike the case of Einstein's gravity, this type of wormholes fulfills the energy conditions. Finally, we show that the gravitational field associated with these wormhole configurations is attractive for $\mu>0$.

연구 동기 및 목표

• DGP 브레인월드 모델 내에서 구형 대칭 웜홀의 존재성과 안정성을 조사하는 것.
• 이러한 웜홀이 에너지 조건을 위반하지 않는 물질에 의해 지지될 수 있는지 분석하는 것.
• 영압과 영에너지 조건을 만족하는 솔리톤 쉘의 역학을 단면도 상에서 분석하는 것.
• 구형 대칭을 유지하는 선형화된 반경 방향 변동에 대한 기계적 안정성을 평가하는 것.
• DGP 중력 내에서 안정된 웜홀 구조가 나타나는 조건을 규명하는 것.

제안 방법

• DGP 프레임워크 내에서 5차원 구형 대칭 웜홀 해를 구성하는 것.
• 브레인 상의 중력과 DGP 작용을 이용해 웜홀 목두에 국한된 에너지를 계산하는 것.
• 정적 해를 중심으로 선형화된 변동 이론을 적용하여 기계적 안정성을 평가하는 것.
• 제곱 음속을 통한 효과적 잠재력과 안정성 기준을 분석하는 것.
• 안정성 분 析에서 크로스오버 스케일 rc와 질량 μ를 핵심 매개변수로 사용하는 것.
• μ의 부호에 따라 중력장의 성격(매력적 또는 반발적)을 평가하는 것.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 에너지 조건을 위반하지 않는 조건에서 DGP 중력 내에 안정된 웜홀이 존재할 수 있는가?
• RQ2 영압과 영에너지 조건을 만족하는 솔리톤 쉘은 웜홀 구조의 역학에 어떤 역할을 하는가?
• RQ3 제곱 음속은 DGP 웜홀의 기계적 안정성에 어떻게 영향을 미치는가?
• RQ4 μ와 rc에 대해 어떤 조건에서 안정된 웜홀 해가 나타나는가?
• RQ5 이러한 웜홀 구조의 중력장은 매력적일까, 반발적일까?

주요 결과

• 특정 조합의 질량 μ와 크로스오버 스케일 rc에서 DGP 중력 내에서 안정된 웜홀 해가 존재하며, 매우 작은 제곱 음속 제곱에서도 성립한다.
• 아인슈타인 중력과 달리, 이러한 안정된 웜홀은 에너지 조건을 만족하는 물질에 의해 지지된다.
• 영압과 영에너지 조건을 만족하는 솔리톤 쉘은 존재할 수 있으며, 역학적 행동을 분석하기 위해 단면도 상에서 분석된다.
• μ > 0일 경우 이러한 웜홀 구조와 관련된 중력장은 매력적이다.
• 기계적 안정성은 구형 대칭을 유지하는 선형화된 반경 방향 변동을 통해 달성된다.
• 안정성 분 析 결과, 소리의 제곱 속도가 매우 작음에도 불구하고 특정 매개변수 영역에서는 시스템이 안정된 상태를 유지함을 확인하였다.