[论文解读] A theoretical model of Dark Energy Stars in Einstein-Gauss-Bonnet Gravity

Manuel Malaver, Hamed Daei Kasmaei+3 more|arXiv (Cornell University)|Jun 16, 2021

Cosmology and Gravitation Theories被引用 11

一句话总结

本文在爱因斯坦-高斯-博内引力理论框架下，提出了一种暗能量星的理论模型，采用改进的Korkina-Orlyanskii度规势函数，推导出具有负各向异性压强和暗能量状态方程（pr = ωρ）的相对论性恒星解。对于某些高斯-博内耦合常数取值，解是正则且物理上可接受的，尽管其违反了因果性和强能条件。

ABSTRACT

Dark energy stars research is an issue of great interest since recent astronomical observations with respect to measurements in distant supernovas, cosmic microwave background and weak gravitational lensing confirm that the universe is undergoing a phase of accelerated expansion and this cosmological behavior is caused by the presence of a cosmic fluid which has a strong negative pressure that allows to explain the expanding universe. In this paper, we obtained new relativistic stellar configurations within the framework of Einstein-Gauss-Bonnet (EGB) gravity considering negative anisotropic pressures and the equation of state pr=ω {ho} where pr is the radial pressure, ω is the dark energy parameter, and {ho} is the dark energy density. We have chosen a modified version of metric potential proposed by Korkina-Orlyanskii (1991). For the new solutions we checked that the radial pressure, metric coefficients, energy density and anisotropy are well defined and are regular in the interior of the star and are dependent of the values of the Gauss-Bonnet coupling constant. The solutions found can be used in the development of dark energy stars models satisfying all physical acceptability conditions, but the causality condition and strong energy condition cannot be satisfied.

研究动机与目标

• 在爱因斯坦-高斯-博内引力理论背景下，发展暗能量星的理论模型。
• 研究具有负各向异性压强和暗能量状态方程（pr = ωρ）的恒星结构。
• 确保解的物理可接受性，包括度规系数、能量密度和压强的正则性与有限性。
• 分析解对高斯-博内耦合常数的依赖关系。
• 评估解是否满足因果性和强能条件等关键物理条件。

提出的方法

• 采用改进的Korkina-Orlyanskii度规势函数，构建相对论性恒星的内部解。
• 利用暗能量状态方程 pr = ωρ 对径向压强进行建模，其中 ω 为暗能量参数。
• 通过爱因斯坦-高斯-博内引力理论中的场方程推导能量密度和各向异性。
• 检查解在恒星中心和边界处的正则性与有限性。
• 通过分析度规分量、能量密度、压强和各向异性的行为，评估解的物理可接受性。
• 利用所得解测试因果性和强能条件。

实验结果

研究问题

• RQ1 在爱因斯坦-高斯-博内引力理论中，能否构建具有暗能量类似状态方程的稳定、正则恒星结构？
• RQ2 高斯-博内耦合常数如何影响暗能量星的物理特性？
• RQ3 所推导的解是否满足正则性和有限性等标准物理可接受性条件？
• RQ4 解在多大程度上违反了因果性和强能条件？
• RQ5 改进的Korkina-Orlyanskii度规势函数能否在高曲率引力中产生可行的暗能量星模型？

主要发现

• 度规势函数、能量密度、径向和切向压强以及各向异性的解在整个恒星内部均保持正则且有限。
• 径向压强、能量密度和各向异性显式依赖于高斯-博内耦合常数的取值。
• 除因果性和强能条件外，所有物理可接受性条件均被解满足。
• 因果性条件被违反，表明在恒星某些区域声速相速度超过光速。
• 强能条件亦被违反，这与由暗能量驱动的宇宙加速膨胀一致。
• 该模型为高曲率引力中的暗能量星提供了可行的理论框架，尽管存在基本的物理约束。