[论文解读] A White Hole Model of the Big Bang

Philip Gibbs|ArXiv.org|Mar 4, 1998

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 4被引用 3

一句话总结

本文提出了一种白洞模型作为标准大爆炸宇宙学的替代方案，将宇宙建模为一个位于勒梅特-托尔曼非均匀时空中的大而球对称的白洞。该模型利用宇宙微波背景（CMB）各向异性和哈勃流数据进行约束，发现遵循哥白尼原理时，Ω ≈ 1 的精度极高，介于 0.9999 到 1 之间。

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.

研究动机与目标

• 探讨大爆炸是否可被解释为白洞爆炸而非奇点。
• 测试非均匀白洞模型在宇宙各向异性观测限制下的可行性。
• 确定哥白尼原理——即我们并非宇宙的中心——是否能约束该模型的参数。
• 利用 CMB 和哈勃流的观测数据，将白洞模型与标准 FLRW 大爆炸宇宙学进行比较。

提出的方法

• 该模型使用勒梅特-托尔曼球对称时空来描述一个可调参数的非旋转白洞。
• 时空几何由爱因斯坦场方程推导，其质量分布呈球对称。
• 该模型假设宇宙位于一个大白洞的事件视界内部，物质和辐射从白洞奇点中喷出。
• 通过计算预期的哈勃流各向异性和宇宙微波背景（CMB）各向异性，施加观测约束。
• 通过将预测的各向异性与当前 CMB 和大尺度结构的观测限制进行比较，限制参数空间。
• 施加哥白尼原理，要求我们不靠近白洞的中心，从而进一步约束模型参数。

实验结果

研究问题

• RQ1 大爆炸是否可被解释为在非均匀时空中，从白洞奇点喷发出物质和辐射？
• RQ2 观测到的 CMB 各向异性和哈勃流各向异性对白洞模型的参数施加了何种约束？
• RQ3 哥白尼原理——即地球并非宇宙的中心——是否能为白洞模型提供有效的约束？
• RQ4 白洞模型与标准 FLRW 大爆炸模型相比，在解释大尺度宇宙结构和各向同性方面表现如何？
• RQ5 在观测和原理约束下，白洞模型预测的宇宙密度参数 Ω 的值是多少？

主要发现

• 当白洞足够大时，白洞模型与当前 CMB 和哈勃流各向异性的观测限制一致。
• 哥白尼原理要求我们不靠近白洞中心，这进一步将模型限制在 Ω 值的狭窄范围内。
• 该模型预测 Ω 的值介于 0.9999 到 1.0 之间，表明宇宙非常接近临界密度。
• 白洞模型的非均匀性允许局部非均匀性，而不与全局各向同性观测相矛盾。
• 该模型为同质 FLRW 大爆炸模型提供了一个可行的替代方案，将大爆炸的物理起源解释为白洞爆炸。
• 观测数据和哥白尼原理的约束强烈支持一个 Ω ≈ 1 的宇宙，与当前宇宙学测量结果一致。