[논문 리뷰] A White Hole Model of the Big Bang

Philip Gibbs|ArXiv.org|1998. 03. 04.

Pulsars and Gravitational Waves Research참고 문헌 4인용 수 3

한 줄 요약

이 논문은 표준 빅뱅 천체론의 대안으로, 레마이트르-톨만 비균일 시공간 내에 있는 대규모 구형 화이트홀 모델을 제안한다. 이 모델은 CMB 이방이성과 허블 흐름 데이터를 이용해 제약을 가하며, 이에 따라 코페르니쿠스 원칙이 만족될 경우 오메가 ≈ 1이 고도로 정밀하게, 0.9999에서 1 사이의 범위에서 성립함을 발견한다.

ABSTRACT

A model of the universe as a very large white hole provides a useful alternative inhomogeneous theory to pit against the homogeneous standard FLRW big bang models. The white hole would have to be sufficiently large that we can fit comfortably inside the event horizon at the present time, so that the inhomogeneities of space-time are not in contradiction with current observational limits. A specific Lemaitre-Tolman model of a spherically symmetric non-rotating white hole with a few adjustable parameters is investigated. Comparison of calculated anisotropy in the Hubble flow and the CMB against observational limits constrain the parameter space. A Copernican principle would require that we are not too near the centre of the white hole. As an additional constraint this predicts a value of Omega between 0.9999 and 1.

연구 동기 및 목표

• 빅뱅이 특이점이 아니라 화이트홀의 폭발로 해석될 수 있는지 탐구하는 것.
• 우주적 이방이성에 대한 관측 제약 조건에 대해 비균일한 화이트홀 모델의 타당성을 시험하는 것.
• 지구가 우주의 중심이 아니라는 코페르니쿠스 원칙이 모델의 매개변수를 제약하는 데 어떤 영향을 미치는지 결정하는 것.
• CMB와 허블 흐름에 대한 관측 데이터를 사용하여 화이트홀 모델과 표준 FLRW 빅뱅 천체론을 비교하는 것.

제안 방법

• 모델은 조정 가능한 매개변수를 가진 레마이트르-톨만 구형 대칭 시공간을 사용하여 비회전 화이트홀을 기술한다.
• 시공간 기하학은 구형 대칭 질량 분포를 가진 아인슈타인 장 방정식에서 유도된다.
• 모델은 우주가 거대한 화이트홀의 사건의 지평선 내부에 있으며, 물질과 복사가 화이트홀 특이점에서 유출된다고 가정한다.
• 관측 제약 조건은 허블 흐름과 천체망원경 복사(CMB)의 기대 이방이성을 계산하여 적용된다.
• 예측된 이방이성과 현재의 CMB 및 대규모 구조 관측 제약 조건을 비교하여 매개변수 공간을 제한한다.
• 코페르니쿠스 원칙을 도입하여 우리가 화이트홀의 중심에 가까이 있지 않다는 것을 요구하며, 이는 모델의 매개변수를 추가로 제약한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 비균일 시공간 내에서 빅뱅이 화이트홀 특이점에서 물질과 복사가 방출되는 것으로 해석될 수 있는가?
• RQ2 관측된 CMB 이방이성과 허블 흐름 이방이성이 화이트홀 모델의 매개변수에 어떤 제약을 가하는가?
• RQ3 지구가 우주의 중심이 아니라는 코페르니쿠스 원칙이 화이트홀 모델에 실현 가능한 제약을 제공하는가?
• RQ4 화이트홀 모델은 대규모 천체 구조와 등방성의 관측 결과를 설명하는 데 표준 FLRW 빅뱅 모델과 어떻게 비교되는가?
• RQ5 관측 제약과 원칙 기반 제약 조건 하에서 화이트홀 모델은 오메가의 어떤 값을 예측하는가?

주요 결과

• 충분히 큰 화이트홀일 경우, 화이트홀 모델은 현재의 CMB 및 허블 흐름 이방이성 관측 제약 조건과 일치한다.
• 코페르니쿠스 원칙에 따라 우리가 화이트홀 중심에 가까이 있지 않다는 조건이 모델의 오메가 값 범위를 좁게 제약한다.
• 모델은 오메가가 0.9999에서 1.0 사이의 값을 예측하며, 이는 임계 밀도에 매우 가까운 우주를 시사한다.
• 화이트홀 모델의 비균일성은 전반적인 등방성 관측 결과와 모순되지 않는 지역적 비균일성을 허용한다.
• 균일한 FLRW 빅뱅 모델의 타당한 대안을 제공하며, 빅뱅이 화이트홀 폭발이라는 물리적 기원을 제공한다.
• 관측 데이터와 코페르니쿠스 원칙의 제약 조건은 오메가 ≈ 1인 우주를 강력히 지지하며, 현재의 천체론적 측정 결과와 일치한다.