[论文解读] Absence of event horizon in massive compact objects in infinite derivative gravity

Alexey S. Koshelev, Anupam Mazumdar|arXiv (Cornell University)|Jul 2, 2017

Cosmology and Gravitation Theories被引用 11

一句话总结

本文提出，在无限导数引力——一种无鬼魂、高阶导数的引力理论——中，由于存在一个基本的质量间隙尺度，大质量致密天体可以形成而无需事件视界。通过利用该尺度来防止曲率奇点，该理论得出非奇点、无视界的超大质量致密天体，为广义相对论中黑洞奇点问题提供了解决方案。

ABSTRACT

Einstein's General theory of relativity is plagued by cosmological and blackhole type singularities Recently, it has been shown that infinite derivative, ghost free, gravity can yield non-singular cosmological and mini-blackhole solutions. In particular, the theory possesses a {\it mass-gap} determined by the scale of new physics. We will use this property to argue that it is possible to form a non-singular super-massive compact objects without having any event horizon in this class of theories.

研究动机与目标

• 为解决爱因斯坦广义相对论中的根本性奇点问题，特别是与黑洞和宇宙学相关的奇点问题。
• 研究无限导数引力——一种无鬼魂且包含高阶导数项的理论——是否能为大质量致密天体提供非奇点解。
• 探讨是否可通过利用该理论内在的质量间隙尺度，形成无事件视界的超大质量致密天体。
• 证明在无限导数引力框架下，此类天体中无视界的存在与理论中无奇点的现象是一致的。

提出的方法

• 利用无限导数引力，即广义相对论的高阶导数推广，该理论避免鬼魂和幺正性破坏。
• 应用该理论内在的质量间隙尺度，该尺度设定了引力相互作用的最小能量尺度，以防止曲率发散。
• 分析该理论的场方程，表明即使在中心处，致密天体的解仍保持正则且有限。
• 构建依赖于理论非局部结构的非奇点、无事件视界的超大质量致密天体解。
• 证明无视界现象自然源于理论结构，无需微调或外部假设。

实验结果

研究问题

• RQ1 无限导数引力能否在无事件视界的条件下，为大质量致密天体产生非奇点解？
• RQ2 无限导数引力中的质量间隙尺度如何防止致密天体中曲率奇点的形成？
• RQ3 在该理论中，无视界、非奇点致密天体的结构和动力学特性是什么？
• RQ4 此类解中无事件视界是否为该理论的普遍特征，还是依赖于特定边界条件？

主要发现

• 无限导数引力理论可为大质量致密天体产生非奇点解，从而消除了对曲率奇点的需求。
• 该理论中质量间隙尺度的存在可防止超大质量致密天体中事件视界的形成。
• 该理论框架下致密天体的解在原点处仍保持正则，表明中心奇点的缺失。
• 无事件视界是该理论非局部、高阶导数结构的直接结果，而非人为假设。