反转无毛定理:要求广义相对论解如何限制标量-张量理论
广义相对论与量子宇宙学
2026-05-01 v3 宇宙学与河外天体物理
高能天体物理现象
高能物理 - 理论
摘要
已知一般标量-张量理论中的黑洞解允许有毛,即非平凡的标量轮廓和/或不同于广义相对论(GR)的度规解。通过施加某些此类解(例如在黑洞物理学或宇宙学背景下受到动机驱动的Schwarzschild解或de Sitter解)应该存在的条件,标量-张量理论的空间受到了强烈限制。在此,我们在一般的二次/三次高阶标量-张量理论中,针对隐形解(其度规由GR中的度规给出,支持具有恒定动能项的含时标量毛)精确研究了这些限制是什么。我们在完全协变的方法中推导了Euler-Lagrange方程允许所有(或特定集合的)精确GR解的条件,作为我们理解允许近似隐形解的更广泛理论类的第一步。聚焦于静态球对称黑洞时空,我们研究了线性奇宇称微扰的动力学,并讨论了与GR的可能偏差。重要的是,我们发现要求所有隐形解的存在阻止了奇宇称扇区中与GR的任何偏差。在限制较少的场景中,特别是对于仅要求存在Schwarzschild(-de Sitter)黑洞的理论,我们识别了允许的与GR的偏差,推导了奇模式的稳定性条件,并研究了引力波非平凡速度的一般偏差。本文中执行的所有计算均可通过配套的笔记本重现。
引用
@article{arxiv.2503.05651,
title = {Inverting no-hair theorems: How requiring General Relativity solutions restricts scalar-tensor theories},
author = {Hajime Kobayashi and Shinji Mukohyama and Johannes Noller and Sergi Sirera and Kazufumi Takahashi and Vicharit Yingcharoenrat},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.05651},
year = {2026}
}
备注
30 pages + appendices and references, 4 figures, v3: matching journal version + changed format of figures (pdf to png)