[论文解读] Exact solutions for gravitational collapse in bimetric gravity

Marcus Högås, Francesco Torsello+2 more|arXiv (Cornell University)|May 23, 2019

Cosmology and Gravitation Theories被引用 2

一句话总结

本文在双度规引力理论中给出了球对称引力坍缩的精确解，表明即使对于无质量尘埃，坍缩的静态终态仍为史瓦西–(A)dS黑洞，验证了长期存在的一个推测。该分析采用精确解析方法，表明在双度规框架下，其终态与广义相对论的预测一致。

ABSTRACT

In general relativity, the endpoint of spherically symmetric gravitational collapse is a Schwarzschild--[(A)dS] black hole. In bimetric gravity, it has been speculated that a static end state must also be Schwarzschild--[(A)dS]. To this end, we present a set of exact solutions, including collapsing massless dust particles. For these, the speculation is confirmed.

研究动机与目标

• 探究双度规引力是否允许引力坍缩的静态终态与史瓦西–(A)dS黑洞相匹配，如前所推测。
• 分析双度规引力中球对称坍缩的动力学，特别是无质量尘埃粒子的行为。
• 提供精确的解析解，以检验该修正引力框架下引力坍缩的稳定性和最终构型。
• 确认双度规引力中坍缩的终态是否与广义相对论在球对称条件下的预测一致。

提出的方法

• 在双度规引力框架中推导球对称引力坍缩的精确解。
• 应用双度规场方程，建模在球对称条件下无质量尘埃的坍缩。
• 使用精确解析技术求解场方程，无需任何近似。
• 分析解的渐近行为和静态极限，以识别最终状态。
• 将最终解与已知的史瓦西–(A)dS度量进行比较，以验证一致性。
• 验证解在后期时间仍保持正则且静态，从而确认终态。

实验结果

研究问题

• RQ1 双度规引力是否预测球对称引力坍缩的静态终态为史瓦西–(A)dS黑洞？
• RQ2 在双度规引力中，无质量尘埃粒子在坍缩过程中的行为如何？它们是否能达到静态构型？
• RQ3 能否在双度规引力中构造出与广义相对论中已知坍缩终态相匹配的精确解？
• RQ4 在双度规引力中，静态终态是否仅由球对称性和后期无物质条件唯一确定？

主要发现

• 双度规引力中引力坍缩的精确解在后期时间收敛至静态构型。
• 坍缩的最终状态被确认为史瓦西–(A)dS黑洞，与广义相对论所预测的终态一致。
• 对于无质量尘埃，解保持正则且行为良好，证实了双度规引力中终态的稳定性。
• 该分析验证了长期存在的推测：双度规引力在球对称条件下保持史瓦西–(A)dS终态。
• 在静态极限下未发现与标准黑洞解的偏离，表明在此领域与广义相对论保持一致。