Прохідні червоточини в f(R) гравітації, створені хмарою струн
Анотація
Розв’язання червоточин у загальній теорії відносності (ОТО) потребує \textit{екзотичних} джерел матерії, які порушують умову нульової енергії (NEC), і добре відомо, що модифікації ОТО вищого порядку та деякі альтернативні джерела матерії можуть підтримувати червоточини. У цьому дослідженні ми досліджуємо можливість формулювання прохідних червоточин у $f(R)$ модифікованій гравітації, яка є, мабуть, найбільш обговорюваною модифікацією ОТО, за допомогою двох підходів. По-перше, щоб дослідити вплив геометричних обмежень на глобальні характеристики, ми вимірюємо $rr$--компонент метричного тензора та використовуємо наближення Pad\`{e}, щоб перевірити, чи добре обмежена \textit{функція форми} можна сформулювати таким чином. Потім ми виводимо рівняння поля на тлі струнної хмари та чисельно аналізуємо енергетичні умови, стабільність і кількість екзотичної матерії в цьому просторі-часі. Далі, як альтернативне джерело в простій гравітаційній моделі $f(R)$, ми використовуємо фонову хмару струн для оцінки функції форми червоточини та аналізу відповідних властивостей простору-часу. Потім ці результати порівнюються з даними про червоточини, пронизані нормальною матерією, у простій розглянутій моделі гравітації $f(R)$. Результати демонструють, що струнна хмара є життєздатним джерелом червоточин із порушеннями NEC; однак простір-час червоточини в простій гравітаційній моделі $f(R)$, розглянутій у цьому дослідженні, нестабільний.
Завантаження
Посилання
K. Schwarzschild, "On the gravitational field of a mass point according to Einstein’s theory," Preuss. Akad. Wiss. Berlin, (Math. Phys.) 1916, 189 (1916). https://arxiv.org/abs/physics/9905030.
L. Flamm, "Contributions to Einstein’s theory of gravitation," Phys. Z. 17, 448 (1916). https://doi.org/10.1007/s10714-015-1908-2
A. Einstein, and N. Rosen, Phys. Rev. 48(1), 73 (1935). https://doi.org/10.1103/PhysRev.48.73
V. De Falco, E. Battista, S. Capozziello, and M. De Laurentis, "Reconstructing wormhole solutions in curvature based Extended Theories of Gravity," Eur. Phys. J. C, 81(2), 157 (2021). https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-021-08958-4
V. De Falco, E. Battista, S. Capozziello, and M. De Laurentis, "Testing wormhole solutions in extended gravity through the Poynting-Robertson effect," Phys. Rev. D, 103(4), 044007 (2021). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.103.044007
H.G. Ellis, "Ether flow through a drainhole: A particle model in general relativity," J. Math. Phys. 14(1), 104–118 (1973). https://doi.org/10.1063/1.1666161
K.A. Bronnikov, "Scalar-tenzor theory and scalarcharge," Acta Phys. Pol. B4, 251-266 (1973). https://inspirehep.net/files/1a28c080a733a1b776867157a30efd12
M.S. Morris, and K.S. Thorne, "Wormholes in spacetime and their use for interstellar travel: A tool for teaching general relativity," Am. J. Phys. 56, 395–412 (1988). https://doi.org/10.1119/1.15620
M. Visser, Lorentzian wormholes: From Einstein to Hawking, (American Institute of Physics Melville, NY, USA, 1996)
L. Susskind, Fortschritte der Phys. "ER=EPR, GHZ, and the consistency of quantum measurements," 64(1), 72–83 (2016). https://doi.org/10.1002/prop.201500094
S. Perlmutter, M.S. Turner, and M. White, "Constraining Dark Energy with Type Ia Supernovae and Large-Scale Structure," Phys. Rev. Lett. 83(4), 670 (1999). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.83.670
Calzà M., Rinaldi M. and Sebastiani L., "A Special Class of Solutions in f (R) Gravity," Eur. Phys. J. C, 78, 178 (2018). https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-018-5681-8
A.G. Riess, P.E. Nugent, R.L. Gilliland, B.P. Schmidt, J. Tonry, M. Dickinson, R.I. Thompson, et al., "The Farthest Known Supernova: Support for an Accelerating Universe and a Glimpse of the Epoch of Deceleration," Astrophys. J. 560(1), 49 (2001). https://doi.org/10.1086/322348
A. Linde, Particle physics and inflationary cosmology, vol. 5 (CRC press, London, 1990)
A.A. Starobinsky, "A new type of isotropic cosmological models without singularity," Phys. Lett. B 91(1), 99–102 (1980). https://doi.org/10.1016/0370-2693(80)90670-X
E.J. Copeland, M. Sami, and S. Tsujikawa, "Dynamics of dark energy," Int. J. Mod. Phys. D, 15(11), 1753–1935 (2006). https://doi.org/10.1142/S021827180600942X
S. Capozziello, and M. De Laurentis, "Extended Theories of Gravity," Phys. Rep. 509(4-5), 167–321 (2011). https://doi.org/10.1016/j.physrep.2011.09.003
T.P. Sotiriou, and V. Faraoni, "f(R) theories of gravity," Rev. Mod. Phys. 82(1), 451 (2010). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.82.451
J.Q. Guo, "Solar system tests of f (R) gravity," Int. J. Mod. Phys. D, 23(04), 1450036 (2014). https://doi.org/10.1142/S0218271814500369
S. Capozziello, F.S. Lobo, and J.P. Mimoso, "Generalized energy conditions in extended theories of gravity," Phys. Rev. D, 91(12), 124 (2015). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.91.124019
A. Baruah, and A.Deshamukhya, "Traversable Lorentzian wormholes in higher dimensional theories of gravity," J. Phys. Conf. Ser. 1330(1), 012001 (2019). https://doi.org/10.1088/1742-6596/1330/1/012001
F.S. Lobo, and M.A. Oliveira, "Wormhole geometries in f(R) modified theories of gravity," Phys. Rev. D, 80(10), 104012 (2009). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.80.104012
N. Furey, and A. DeBenedictis, "Wormhole throats in Rm gravity," Class. Quantum Gravity, 22(2), 313 (2004). https://doi.org/10.1088/0264-9381/22/2/005
N. Godani, and G.C. Samanta, "Wormhole modeling supported by non-exotic matter," Mod. Phys. Lett. A, 34(28), 1950226 (2019). https://doi.org/10.1142/S0217732319502249
N. Godani, and G.C. Samanta, "Traversable wormholes and energy conditions with two different shape functions in f(R) gravity," Int. J. Mod. Phys. D, 28(02), 1950039 (2019). https://doi.org/10.1142/S0218271819500391
T. Azizi, "Wormhole Geometries in f(R,T) Gravity," Int. J. Theor. Phys. 52, 3486–3493 (2013). https://doi.org/10.1007/s10773-013-1650-z
A.K. Mishra, U.K. Sharma, V.C. Dubey, and A. Pradhan, "Traversable wormholes in f(R,T) gravity," Astrophys. Space Sci. 365(2), 34 (2020). https://doi.org/10.1007/s10509-020-3743-5
S. Nojiri, and S.D. Odintsov, "Unified Cosmic History in Modified Gravity: From f (R) Theory to Lorentz Non-invariant Models," Phys. Rept. 505, 59-144 (2011). https://doi.org/10.1016/j.physrep.2011.04.001
S. Nojiri, and S.D. Odintsov, and V.K. Oikonomou, "Modified Gravity Theories on a Nutshell: Inflation, Bounce and Late-time Evolution," Phys. Rept. 692, 1-104 (2017). https://doi.org/10.1016/j.physrep.2017.06.001
C.G. Böehmer, T. Harko, and F.S. Lobo, ",Wormhole geometries in modified teleparallel gravity and the energy conditions," Phys. Rev. D, 85(4), 044033 (2012). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.85.044033
G. Mustafa, Z. Hassan, and P. Sahoo, "Traversable wormhole inspired by non-commutative geometries in f(Q) gravity with conformal symmetry," Ann. Phys. 437, 168751 (2022). https://doi.org/10.1016/j.aop.2021.168751
A. Baruah, P. Goswami, and A. Deshamukhya, "New wormhole solutions in a viable f(R) gravity model," Int. J. Mod. Phys. D 31(16), 2250119 (2022). https://doi.org/10.1142/S021827182250119X
A. Baruah, P. Goswami, and A. Deshamukhya, "Non-commutative wormholes in f(R) gravity satisfying the energy conditions," New Astron. 99, 101956 (2023). https://doi.org/10.1016/j.newast.2022.101956
S. Mukhi, "String theory: a perspective over the last 25 years," Class. Quantum Gravity, 28(15), 153001 (2011). https://doi.org/10.1088/0264-9381/28/15/153001
M. Kalb, and P. Ramond, "Classical direct interstring action," Phys. Rev. D, 9(8), 2273 (1974). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.9.2273
P.S. Letelier, "Gauge-invariant theory of direct interaction between strings," Phys. Rev. D, 15(4), 1055 (1977). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.15.1055
F. Lund, and T. Regge, "Unified approach to strings and vortices with soliton solutions," Phys. Rev. D, 14(6), 1524 (1976). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.14.1524
P.S. Letelier, "Clouds of strings in general relativity," Phys. Rev. D, 20(6), 1294 (1979). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.20.1294
E. Herscovich, and M.G. Richarte, "Black holes in Einstein–Gauss–Bonnet gravity with a string cloud background," Phys. Lett. B, 689(4-5), 192-200 (2010). https://doi.org/10.1016/j.physletb.2010.04.065
S.G. Ghosh, and S.D. Maharaj, "Cloud of strings for radiating black holes in Lovelock gravity," Phys. Rev. D, 89(8), 084027 (2014). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.89.084027
A. Belhaj, and Y. Sekhmani, "Shadows of rotating quintessential black holes in Einstein–Gauss–Bonnet gravity with a cloud of strings," Gen. Relativ. Gravit. 54(2), 17 (2022). https://doi.org/10.1007/s10714-022-02902-x
D.V. Singh, S.G. Ghosh, and S.D. Maharaj, "Clouds of strings in 4D Einstein–Gauss–Bonnet black holes," Phys. Dark Universe, 30, 100730 (2020). https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100730
M.G. Richarte, and C. Simeone, "Traversable wormholes in a string cloud," Int. J. Mod. Phys. D, 17(08), 1179–1196 (2008). https://doi.org/10.1142/S0218271808012759
D.J. Gogoi, and U.D. Goswami, "Tideless traversable wormholes surrounded by cloud of strings in f(R) gravity," J. Cosmol. Astropart. Phys. 2023(02), 027 (2023). https://doi.org/10.1088/1475-7516/2023/02/027
S. Nojiri, and S.D. Odintsov, "Modified f(R) gravity unifying Rm inflation with the ΛCDM epoch," Phys. Rev. D, 77(2), 026007 (2008). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.77.026007
S. Capozziello, and R. D’Agostino, O. Luongo, "Extended gravity cosmography," Int. J. Mod. Phys. D, 28(10), 1930016 (2019). https://doi.org/10.1142/S0218271819300167
C. Gruber, and O. Luongo, "Cosmographic analysis of the equation of state of the universe through Padé approximations," Phys. Rev. D, 89(10), 103506 (2014). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.89.103506
Y.N. Zhou, D.Z. Liu, X.B. Zou, and H.Wei, "New generalizations of cosmography inspired by the Padé approximant," Eur. Phys. J. C, 76, 281 (2016). https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-016-4091-z
S. Capozziello, O. Luongo, and L. Mauro, "Traversable wormholes with vanishing sound speed in f(R) gravity," Eur. Phys. J. Plus, 136, 1–14 (2021). https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-021-01104-9
H. Padé, "Sur la représentation approchée d’une fonction par des fractions rationnelles," in: Ann. Sci. de l’Ecole Norm. Superieure, vol. 9 (1892), pp. 3–93. http://www.numdam.org/item/10.24033/asens.378.pdf
J.M. Graça, I.P. Lobo, and I.G. Salako, "Cloud of strings in f(R) gravity," Chin. Phys. C, 42(6), 063105 (2018). https://doi.org/10.1088/1674-1137/42/6/063105
T.G. Mertens, H. Verschelde, and V.I. Zakharov, "Near-Hagedorn thermodynamics and random walks: a general formalism in curved backgrounds," J. High Energy Phys. 2014(11), 127 (2014). https://doi.org/10.1007/JHEP02(2014)127
E. Curiel, in: Towards a theory of spacetime theories, (Springer, New York, 2017), pp. 43–104.
R.C. Tolman, Relativity, thermodynamics, and cosmology, (The Clarendon Press, Oxford, London, 1934).
R.J. Oppenheimer, and G.M. Volkoff, "OnMassive Neutron Cores," Phys. Rev. 55(4), 374 (1939). https://doi.org/10.1103/PhysRev.55.374
V. Gorini, U. Moschella, A.Y. Kamenshchik, V. Pasquier, and A.A. Starobinsky, "Tolman-Oppenheimer-Volkoff equations in the presence of the Chaplygin gas: Stars and wormholelike solutions," Phys. Rev. D, 78(6), 064064 (2008). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.78.064064
J.P. de Leon, "Limiting configurations allowed by the energy conditions," Gen. Relat. Gravit. 25(11), 1123–1137 (1993). https://doi.org/10.1007/BF00763756
M. Visser, S. Kar, and N. Dadhich, "Traversable Wormholes with Arbitrarily Small Energy Condition Violations," Phys. Rev. Lett. 90(20), 201102 (2003). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.90.201102
S. Kar, N. Dadhich, and M. Visser, "Quantifying energy condition violations in traversable wormholes," Pramana - J. Phys. 63(4), 859–864 (2004). https://doi.org/10.1007/BF02705207
F.S.N. Lobo, F. Parsaei, and N. Riazi, "New asymptotically flat phantom wormhole solutions," Phys. Rev. D, 87(8), 084030 (2013). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.87.084030
R. Penrose, "“Golden Oldie”: Gravitational Collapse: The Role of General Relativity," Gen. Relativ. Gravit. 34(7), 1141–1165 (2002). https://doi.org/10.1023/A:1016578408204
R.N. Izmailov, A. Bhattacharya, E.R. Zhdanov, A.A. Potapov, and K.K. Nandi, "Can massless wormholes mimic a Schwarzschild black hole in the strong field lensing?," Eur. Phys. J. Plus, 134(8), 384 (2019). https://doi.org/10.1140/epjp/i2019-12914-5
K.K. Nandi, R.N. Izmailov, A.A. Yanbekov, and A.A. Shayakhmetov, "Ring-down gravitational waves and lensing observables: How far can a wormhole mimic those of a black hole?," Phys. Rev. D, 95(10), 104011 (2017). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.95.104011
F. Duplessis, and D.A. Easson, "Traversable wormholes and non-singular black holes from the vacuum of quadratic gravity," Phys. Rev. D 92(4) 043516 (2015). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.92.043516
Авторське право (c) 2024 Парангам Ґосвамі, Аншуман Баруа, Атрі Дешамух’я
Цю роботу ліцензовано за Міжнародня ліцензія Creative Commons Attribution 4.0.
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
- Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
- Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи (див. The Effect of Open Access).
