[논문 리뷰] Traversable Thin-shell Wormhole in the Novel 4D Einstein-Gauss-Bonnet Theory

Peng Liu, Chao Niu외 2명|arXiv (Cornell University)|2020. 04. 29.

Black Holes and Theoretical Physics참고 문헌 80인용 수 9

한 줄 요약

이 논문은 새로운 4차원 아인슈타인-가우스-본넷 이론에서 얇은 껍질의 웜홀을 구축하고, 축방향 변동에 대한 안정성을 분석한다. 음의 가우스-본넷 결합이 충분히 크다면, 유한한 목 둘레를 가진 점근적으로 평탄하고, 아드스 시공간에서 정전하가 없는 안정적인 웜홀이 일반 물질에 의해 지지됨을 발견하였다. 반면 전하를 띤 웜홀은 일반 물질에 의해 안정적이며, 모든 시공간 유형에서 안정성을 유지하지만, 큰 전하량은 이방성 물질 지지가 필요하게 만든다.

ABSTRACT

We construct the thin-shell wormhole solutions of novel four-dimensional Einstein-Gauss-Bonnet model and study their stability under radial linear perturbations. For positive Gauss-Bonnet coupling constant, the stable thin-shell wormhole can only be supported by exotic matter. For negative enough Gauss-Bonnet coupling constant, in asymptotic flat and AdS spacetime, there exists stable neutral thin-shell wormhole with normal matter which has finite throat radius. In asymptotic dS spacetime, there is no stable neutral thin-shell wormhole with normal matter. The charged thin-shell wormholes with normal matter exist in both flat, AdS and dS spacetime. Their throat radius can be arbitrarily small. However, when the charge is too large, the stable thin-shell wormhole can be supported only by exotic matter.

연구 동기 및 목표

• 새로운 4차원 아인슈타인-가우스-본넷 중력 모델에서 얇은 껍질 웜홀의 존재성과 안정성을 탐색하기 위해.
• 특정 곡률 결합 조건 하에서 일반 물질이 안정적인 웜홀을 지지할 수 있는지 결정하기 위해.
• 시공간의 점근적 성질—평탄, 아드스, 디시—가 웜홀 안정성과 물질 요구 조건에 미치는 영향을 분석하기 위해.
• 전기적 전하가 얇은 껍질 웜홀의 안정성과 물질 구성에 미치는 영향을 조사하기 위해.

제안 방법

• 목 반경 r0를 가진 구형 표면에서 자르고 붙이는 기법을 사용하여 얇은 껍질 웜홀 해를 구축하기 위해.
• 4D 아인슈타인-가우스-본넷 작용에서 유도된 경계 조건을 적용하여 표면 에너지 밀도와 압력을 결정하기 위해.
• 웜홀 목의 효과적 위치 에너지를 평가하여 축방향 선형 변동에 대한 안정성을 분석하기 위해.
• 기하학과 물질 요구 조건을 조절하기 위한 핵심 매개변수로 가우스-본넷 결합 상수 α를 사용하기 위해.
• 안정성에 미치는 영향을 평가하기 위해 평탄, 반데시터(AdS), 디시터(dS) 시공간의 다양한 점근적 성질을 연구하기 위해.
• 모델에 전하를 포함시켜 물질 구성과 안정성에 미치는 영향을 분석하기 위해.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 4D 아인슈타인-가우스-본넷 이론에서 일반 물질이 안정적인 얇은 껍질 웜홀을 지지할 수 있는가?
• RQ2 가우스-본넷 결합 상수의 부호와 크기가 얇은 껍질 웜홀의 안정성과 물질 구성에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ3 시공간 점근적 성질(평탄, 아드스, 디시터)이 일반 물질에 의해 지지되는 안정적인 중성 웜홀의 존재 여부에 어떤 역할을 하는가?
• RQ4 다양한 시공간 기하학에서 전하를 띤 얇은 껍질 웜홀이 일반 물질에 의해 안정적으로 유지되는 조건은 무엇인가?
• RQ5 전하량이 증가함에 따라 안정적인 웜홀 구조 유지를 위해 이방성 물질이 필수적으로 필요한 조건은 무엇인가?

주요 결과

• 가우스-본넷 결합 상수가 양일 경우, 안정적인 얇은 껍질 웜홀은 오직 이방성 물질에 의해 지지된다.
• 충분히 음의 가우스-본넷 결합 상수를 가질 경우, 점근적으로 평탄하고 아드스 시공간에서 유한한 목 반경을 가진 중성 웜홀은 일반 물질에 의해 안정적으로 지지된다.
• 점근적으로 디시터 시공간에서는 일반 물질에 의해 지지되는 안정적인 중성 얇은 껍질 웜홀이 발견되지 않는다.
• 전하를 지닌 얇은 껍질 웜홀은 평탄, 아드스, 디시터 시공간 모두에서 일반 물질에 의해 지지되며, 목 반경은 임의로 작게 만들 수 있다.
• 전하가 임계 임계값을 초과할 경우, 어떤 시공간 유형이든 안정적인 얇은 껍질 웜홀은 오직 이방성 물질이 있을 때만 유지된다.