[论文解读] Can black holes be torn up by phantom in cyclic cosmology

Xin Zhang|arXiv (Cornell University)|Aug 10, 2007

Black Holes and Theoretical Physics被引用 2

一句话总结

本文研究了在圈量子宇宙学或膜世界情景推导出的循环宇宙模型中，幽灵暗能量是否能撕裂黑洞。通过流体吸积理论，表明黑洞可能在循环膨胀阶段先失去质量，随后再恢复质量，挑战了幽灵能量总是摧毁黑洞的假设。

ABSTRACT

Infinitely cyclic cosmology is often frustrated by the black hole problem. It has been speculated that this obstacle in cyclic cosmology can be removed by taking into account a peculiar cyclic model derived from loop quantum cosmology or the braneworld scenario, in which phantom dark energy plays a crucial role. In this peculiar cyclic model, the mechanism of solving the black hole problem is through tearing up black holes by phantom. However, using the theory of fluid accretion onto black holes, we show in this paper that there exists another possibility: that black holes cannot be torn up by phantom in this cyclic model. We discussed this possibility and showed that the masses of black holes might first decrease and then increase, through phantom accretion onto black holes in the expanding stage of the cyclic universe.

研究动机与目标

• 评估幽灵暗能量是否能解决无限循环宇宙学中的黑洞问题。
• 研究幽灵能量在循环模型中撕裂黑洞这一假设的有效性。
• 探索在循环宇宙中幽灵吸积下黑洞演化的替代结果。
• 利用流体吸积理论分析循环宇宙膨胀阶段黑洞的质量演化。

提出的方法

• 应用流体吸积理论，模拟幽灵暗能量与黑洞之间的相互作用。
• 追踪黑洞质量在循环宇宙膨胀阶段的质量演化。
• 使用圈量子宇宙学和膜世界情景的理论框架，定义循环模型的背景。
• 分析幽灵能量在黑洞上的能量条件与吸积动力学。
• 评估由于幽灵能量吸积导致质量先减少后增加的可能性。
• 将结果与幽灵能量总是导致黑洞毁灭的普遍假设进行对比。

实验结果

研究问题

• RQ1 幽灵暗能量是否能在循环宇宙学模型中有效撕裂黑洞？
• RQ2 当幽灵能量被吸积时，黑洞质量在循环宇宙的膨胀阶段会发生什么变化？
• RQ3 是否存在黑洞因幽灵吸积而先失去质量后又恢复质量的场景？
• RQ4 流体吸积理论如何挑战幽灵能量总是摧毁黑洞的观点？
• RQ5 质量恢复对循环宇宙学长期可行性有何影响？

主要发现

• 幽灵暗能量吸积到黑洞上，可在膨胀阶段导致黑洞质量初始减少。
• 质量损失之后，黑洞可能随后恢复质量，表明此前未考虑的恢复阶段存在。
• 黑洞质量演化的机制并非不可逆的毁灭，而是动态的质量变化。
• 黑洞质量恢复的可能性削弱了幽灵能量总是解决黑洞问题的假设。
• 结果表明，仅靠幽灵能量可能无法解决循环宇宙学中的黑洞问题。
• 流体吸积理论揭示了在包含幽灵暗能量的循环模型中，黑洞演化比先前假设的更为复杂。