[论文解读] Stability of wormholes in DGP gravity

Martín G. Richarte|arXiv (Cornell University)|Mar 4, 2010

Cosmology and Gravitation Theories被引用 9

一句话总结

本文在DGP引力理论中构建了五维球面对称虫洞，并证明了在特定质量μ和交叉尺度rc取值下，这些虫洞在径向微扰下具有机械稳定性。研究显示，这些虫洞可由满足能量条件的物质支撑，且当μ > 0时表现出吸引性引力场，即使在极小的平方声速下也能形成稳定构型。

ABSTRACT

We build five-dimensional spherically symmetric wormholes within the DGP theory. We calculate the energy localized on the shell, and we find that the wormholes could be supported by matter not violating the energy conditions. We also show that solitonic shells characterized by zero pressure and zero energy can exist; thereafter we make some observations regarding their dynamic on the phase plane. In addition, we concentrate on the mechanical stability of wormholes under radial perturbation preserving the original spherical symmetry. In order to do that, we consider linearized perturbations around static solutions. We obtain that for certain values of the mass $\mu$ and crossover scale $r_{c}$ stable wormholes exist with very small values of squared speed sound. Unlike the case of Einstein's gravity, this type of wormholes fulfills the energy conditions. Finally, we show that the gravitational field associated with these wormhole configurations is attractive for $\mu>0$.

研究动机与目标

• 研究DGP braneworld模型中球面对称虫洞的存在性与稳定性。
• 分析此类虫洞是否可由不违反能量条件的物质支撑。
• 研究零压强与零能量孤子壳层在相平面上的动力学行为。
• 评估在保持球面对称性的线性化径向微扰下的机械稳定性。
• 确定在DGP引力中稳定虫洞构型出现的条件。

提出的方法

• 在DGP框架内构建五维球面对称虫洞解。
• 利用DGP作用量和膜上诱导引力计算虫洞喉部的局域能量。
• 应用静态解附近的线性化微扰理论以评估机械稳定性。
• 通过声速平方分析有效势能与稳定性判据。
• 将DGP交叉尺度rc与质量μ作为稳定性分析中的关键参数。
• 根据μ的符号评估引力场的性质（吸引性或排斥性）。

实验结果

研究问题

• RQ1 在DGP引力中，是否存在不违反能量条件的稳定虫洞？
• RQ2 零压强与零能量的孤子壳层在虫洞构型的动力学中起什么作用？
• RQ3 声速平方如何影响DGP虫洞的机械稳定性？
• RQ4 在μ与rc的何种条件下会出现稳定虫洞解？
• RQ5 这些虫洞构型的引力场是吸引性还是排斥性的？

主要发现

• 在特定μ与rc组合下，DGP引力中存在稳定虫洞解，即使声速平方极小亦成立。
• 与爱因斯坦引力不同，这些稳定虫洞由满足能量条件的物质支撑。
• 零压强与零能量的孤子壳层可存在，并在相平面上分析其动力学行为。
• 当μ > 0时，这些虫洞构型相关的引力场为吸引性。
• 通过保持球面对称性的线性化径向微扰可实现机械稳定性。
• 稳定性分析表明，尽管声速平方极小，系统在某些参数区域内仍保持稳定。