天体物理与宇宙学背景下的黑膜与黑弦

我们考虑内部空间为紧致平坦或弯曲 Einstein 空间的 Kaluza-Klein 模型。该背景受到一个紧致引力体的扰动，该引力体在外部/我们的空间中具有尘埃状状态方程（EoS），在内部空间中具有任意 EoS 参数 $\Omega$。在不对扰动度量的形式和扰动能量密度的分布施加任何限制的情况下，我们在弱场极限下对 Einstein 方程和守恒方程进行了一般分析。所有结论均由此分析得出。例如，我们证明了扰动模型是静态的，且扰动度量保持块对角形式。在特例 $\Omega=-1/2$ 中，所求得的解对应于黑弦/黑膜的弱场极限。黑弦/黑膜是具有（四维 Schwarzschild 时空）$\times$（$d$ 维内部空间，$d\geq 1$）拓扑的紧致引力物体。我们给出了支持这些物体的论据。首先，它们满足参数化后牛顿参数 $\gamma$ 的引力检验，精度与广义相对论相同。其次，从热力学角度看它们更可取。第三，对宇宙取平均时，它们不破坏内部空间的稳定化。这些即是黑弦/黑膜的天体物理与宇宙学方面。