[논문 리뷰] Gravitational dust collapse with cosmological constant

Mahdy Cissoko, J. C. Fabris외 3명|ArXiv.org|1998. 09. 17.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 1인용 수 11

한 줄 요약

이 논문은 아인슈타인 방정식의 구면 대칭 해를 사용하여 우주상수를 고려한 경우의 먼지 중력 수축을 연구한다. 정적인 및 비정적인 시공간 간의 접합 조건을 유도하고, 블랙홀 사건의지와 우주론적 사건의지를 두 가지 물리적으로 중요한 사건의지로 식별하며, 우주상수가 수축을 느리게 하고 블랙홀 크기를 제한함을 보여준다.

ABSTRACT

We study the fate of gravitational collapse in presence of a cosmological constant. The junctions conditions between static and non-static space-times are deduced. Three apparent horizon are formed, but only two have physical significance, one of them being the black hole horizon and the other the cosmological horizon. The cosmological constant term slows down the collapse of matter, limiting also the size of the black hole.

연구 동기 및 목표

• 양의 우주상수 존재 하에서 압력이 없는 먼지(먼지 수축)의 중력 수축을 분석하기 위해.
• 구면 대칭 해의 맥락에서 정적인 시공간과 비정적인 시공간 간의 접합 조건을 유도하기 위해.
• 수축 과정에서 형성된 다수의 임시 사건의지의 물리적 의미를 규명하기 위해.
• 우주상수가 수축의 역학과 최종 상태에 미치는 영향을 조사하기 위해.
• 수축 과정에서 블랙홀 사건의지와 우주론적 사건의지의 역할를 명확히 하기 위해.

제안 방법

• 양의 우주상수를 포함한 아인슈타인 방정식의 구면 대칭 해를 사용한다.
• 시간적 초면을 따라 정적인 내부 시공간과 비정적인 외부 시공간을 매칭하기 위해 접합 조건을 적용한다.
• 광선의 진동수의 수축을 분석하여 임시 사건의지의 기하학을 분석한다.
• 세 개의 임시 사건의지를 식별하지만, 물리적으로 의미 있는 것은 블랙홀 사건의지와 우주론적 사건의지만 구분한다.
• 먼지 입자의 반경 방향 지오데식 방정식을 풀어 수축 역학을 기술한다.
• 우주상수가 수축 시간스케일과 최종 블랙홀 크기의 변화에 미치는 영향을 평가한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 우주상수가 먼지 수축의 역학에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ2 이 수축 시나리오에서 정적인 시공간과 비정적인 시공간 간의 접합 조건은 무엇인가?
• RQ3 수축 과정에서 형성된 세 개의 임시 사건의지 중 어떤 것이 물리적으로 의미 있는가?
• RQ4 우주상수가 형성된 블랙홀의 최종 크기를 제한하는가?
• RQ5 이 모델에서 블랙홀 사건의지와 우주론적 사건의지 간의 관계는 무엇인가?

주요 결과

• 수축 과정에서 세 개의 임시 사건의지가 형성되지만, 물리적으로 의미 있는 것은 블랙홀 사건의지와 우주론적 사건의지만 두 개이다.
• 우주상수가 먼지의 중력 수축을 느리게 하여 블랙홀 형성 시기를 연기한다.
• 우주상수가 형성된 블랙홀의 최대 크기를 제한하여 무한한 성장을 방지한다.
• 정적인 시공간과 비정적인 시공간 간의 접합 조건이 유도되었으며, 이를 통해 내부 및 외부 해를 매칭하는 데 사용되었다.
• 우주상수의 반발력 효과로 인해 우주론적 사건의지가 물리적 경계로 나타난다.
• 모델은 블랙홀 사건의지가 우주론적 사건의지보다 먼저 형성됨을 확인하였으며, 이는 데 시터 유사 시공간의 인과적 구조와 일치한다.