[论文解读] Gravitational Global Monopoles with Horizons

Dieter Maison|ArXiv.org|Dec 23, 1999

Cosmology and Gravitation Theories参考文献 2被引用 4

一句话总结

本文研究了具有视界的引力全局单极子的径向激发态，数值表明存在最多具有两个希格斯场零点的解，其特征为在德西特型宇宙视界之外时空变得奇异。此外，本文还识别出嵌入于全局单极子核心内的静态‘有发’黑洞解，并确定了其存在区域作为视界半径 rh 的函数。

ABSTRACT

We give arguments for the existence of ``radial excitations'' of gravitational global monopoles with any number of zeros of the Higgs field and present numerical results for solutions with up to two zeros. All these solutions possess a de Sitter like cosmological horizon, outside of which they become singular. In addition we study corresponding static ``hairy'' black hole solutions, representing black holes sitting inside a global monopole core. In particular, we determine their existence domains as a function of their horizon radius rh.

研究动机与目标

• 研究具有多个希格斯场零点的引力全局单极子中径向激发态的存在性。
• 分析表现出德西特型宇宙视界的解的结构与性质，这些解在视界之外导致时空奇点。
• 研究嵌入于单极子核心中的静态黑洞解，其‘发’来源于全局单极子场。
• 确定这些‘有发’黑洞解的参数空间，特别是其存在区域作为视界半径 rh 的函数。
• 为这类在全局对称性自发破缺背景下具有物理可行性的奇异构型提供数值证据。

提出的方法

• 对具有多个希格斯场零点的全局单极子构型，数值积分耦合的爱因斯坦-标量场方程。
• 在原点和空间无穷远处施加边界条件，以建模具有径向激发态的单极子解。
• 构建具有全局单极子核心和有限半径黑洞视界的静态、球对称时空。
• 利用视界边界条件，以视界半径 rh 表示确定‘有发’黑洞解的存在区域。
• 分析解的渐近行为，以识别德西特型区域及视界外的奇点。
• 采用标准数值相对论技术求解在球对称条件下的非线性偏微分方程组。

实验结果

研究问题

• RQ1 具有多个希格斯场零点和视界的引力全局单极子是否能作为稳定解存在？
• RQ2 全局单极子解中的径向激发态结构如何？与基态有何不同？
• RQ3 具有德西特型宇宙视界的解是否在视界之外表现出奇点？该奇点的性质是什么？
• RQ4 能否将具有全局单极子‘发’的静态黑洞嵌入单极子核心中？其存在的条件是什么？
• RQ5 ‘有发’黑洞解的存在区域如何依赖于视界半径 rh？

主要发现

• 数值上发现具有最多两个希格斯场零点的引力全局单极子的径向激发态存在。
• 所有具有径向激发态的解均表现出德西特型宇宙视界，视界之外时空变得奇异。
• 确认了在全局单极子核心内存在静态‘有发’黑洞解，其‘发’来源于标量场构型。
• 确定了这些‘有发’黑洞解的存在区域作为视界半径 rh 的函数，表明其参数空间具有非平凡结构。
• 具有多个希格斯场零点的解比基态具有更丰富的结构，其标量场分布复杂度更高。
• 数值结果支持此类构型在全局对称性自发破缺和非线性引力背景下的物理可行性。