[论文解读] Evolving wormhole supported by dark matter and dark energy

Ali Övgün|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2018

Cosmology and Gravitation Theories被引用 1

一句话总结

本文提出了一种由暗物质和暗能量支持的演化虫洞模型，采用朗道-金斯堡气体作为宇宙学组分，利用Navarro-Frenk-White (NFW) 暗物质剖面。该模型显示虫洞在早期宇宙发生膨胀后最终消失，揭示了一种由暗物质驱动的瞬态宇宙结构，具有动态的时空演化特性。

ABSTRACT

In this paper, we study the evolving wormhole, using dark matter and dark energy. The important of this work is that the matter has two components: cosmological part (only time dependent) and wormhole part (only space dependent). To do so, we use the Chaplygin gas as an equation of state for cosmic part $ au_c=-\frac{\alpha}{ ho_{c}^\beta} $ and Navarro-Frenk-White dark matter density profile to form dark wormhole. We reveal more interesting results that evolving dark wormhole is inflated in the early universe and then wormhole is vanished.

研究动机与目标

• 开发一种随时间演化的动态虫洞模型，整合宇宙学和局域时空组分。
• 研究通过NFW剖面描述的暗物质和通过朗道-金斯堡气体状态方程描述的暗能量在维持瞬态虫洞几何结构中的作用。
• 分析此类虫洞的时间演化特性，特别是其在早期宇宙的行为及最终消失的机制。
• 探讨虫洞作为暗能量主导宇宙框架下瞬态结构的可行性。

提出的方法

• 使用广义朗道-金斯堡气体状态方程对宇宙学组分进行建模：$ \rho_c = \frac{\alpha}{\rho_c^\beta} $，其中能量密度随时间变化。
• 引入Navarro-Frenk-White (NFW) 暗物质剖面，以描述空间局域化的、支持虫洞的物质组分。
• 将总能量-动量张量分解为两部分：一部分随时间变化（宇宙学组分），另一部分随空间变化（虫洞结构）。
• 在此分解下求解爱因斯坦场方程，推导时空几何并分析其演化。
• 利用所得度规研究虫洞喉部的动力学，包括其膨胀及最终坍缩过程。

实验结果

研究问题

• RQ1 在演化宇宙框架下，能否通过暗物质与暗能量的组合动态维持虫洞结构？
• RQ2 通过朗道-金斯堡气体引入的时间依赖宇宙学组分如何影响虫洞的稳定性与演化？
• RQ3 NFW暗物质剖面在塑造虫洞空间结构方面起到何种作用？
• RQ4 虫洞是否在早期宇宙表现出膨胀行为？若存在，其条件是什么？
• RQ5 虫洞的寿命由什么决定？它是否会最终消失？

主要发现

• 虫洞经历了一个由朗道-金斯堡气体状态方程描述的宇宙学组分驱动的早期膨胀阶段。
• 虫洞结构是瞬态的，其喉部尺寸随时间演化，最终在宇宙演化的后期阶段完全消失。
• 空间局域化的NFW暗物质剖面有效支撑了虫洞几何，提供了喉部所需的各向异性应力。
• 时间依赖的宇宙学组分诱导了虫洞的动态演化，使其非静态且依赖于宇宙膨胀。
• 该模型揭示了一致解：虫洞在早期宇宙条件下出现，并随着暗能量主导阶段的推进而最终消失。