[論文レビュー] Exact solutions for gravitational collapse in bimetric gravity

Marcus Högås, Francesco Torsello+2 more|arXiv (Cornell University)|May 23, 2019

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 2

ひとこと要約

本稿は、二重計量重力における球対称な重力的収縮の正確解を提示し、質量がゼロのダストでさえも、収縮の静的最終状態がシュバルツシルト–(A)dSブラックホールのままであることを示している。これは、長年にわたり提唱されてきた仮説を裏付けるものである。解析では、一般相対性理論の最終状態が二重計量枠組みでも成立することを正確な解析的手法により示している。

ABSTRACT

In general relativity, the endpoint of spherically symmetric gravitational collapse is a Schwarzschild--[(A)dS] black hole. In bimetric gravity, it has been speculated that a static end state must also be Schwarzschild--[(A)dS]. To this end, we present a set of exact solutions, including collapsing massless dust particles. For these, the speculation is confirmed.

研究の動機と目的

• 二重計量重力が、一般相対性理論の予測と一致するシュバルツシルト–(A)dSブラックホールを静的最終状態として許容するかどうかを調査すること。
• 特に質量ゼロのダスト粒子を想定した、二重計量重力における球対称収縮の力学を分析すること。
• この修正重力枠組みにおける重力的収縮の安定性と最終的構成をテストするための正確な解析的解を提供すること。
• 二重計量重力における収縮の最終状態が、球対称性のもとで一般相対性理論の予測と一致するかどうかを確認すること。

提案手法

• 二重計量重力フレームワークにおける球対称な重力的収縮の正確解の導出。
• 球対称性のもとで、質量ゼロのダストの収縮をモデル化するために二重計量場方程式の適用。
• 近似を一切用いず、正確な解析的手法を用いて場の方程式を解くこと。
• 解の漸近的挙動と静的極限を分析し、最終状態を特定すること。
• 最終解を既知のシュバルツシルト–(A)dS計量と比較し、整合性を検証すること。
• 解が遅刻時に正則であり、静的であることを確認し、最終状態を裏付けること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 二重計量重力は、球対称な重力的収縮の静的最終状態としてシュバルツシルト–(A)dSブラックホールを予測するか？
• RQ2 質量ゼロのダスト粒子は二重計量重力においてどのように収縮し、静的状態に達するか？
• RQ3 一般相対性理論の既知の収縮最終状態と一致する正確な解を二重計量重力で構成できるか？
• RQ4 二重計量重力における静的最終状態は、球対称性および遅刻時の物質の不在によって一意に決定されるか？

主な発見

• 二重計量重力における重力的収縮の正確解は、遅刻時に静的状態に収束することが明らかになった。
• 収縮の最終状態がシュバルツシルト–(A)dSブラックホールであることが確認され、一般相対性理論が予測する最終状態と一致した。
• 質量ゼロのダストに対しても解が正則で、安定した挙動を示し、二重計量重力における最終状態の安定性が裏付けられた。
• 球対称性のもとでシュバルツシルト–(A)dS最終状態が保存されることを長年の仮説が正当化された。
• 静的極限において、標準的ブラックホール解からのずれは観察されず、この領域では一般相対性理論と整合的であることが示された。