尘埃宇宙中的球对称畴壁坍缩

为阐明暴胀时期气泡成核的观测后果，我们分析了膨胀宇宙中球对称畴壁的动力学。我们考虑一个具有张力 $\sigma$ 的球对称畴壁壳层在球对称尘埃宇宙中坍缩，该宇宙初始时被壳层分隔为内部的开 Friedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker 宇宙和外部的 Einstein-de Sitter 宇宙。畴壁壳层因张力而坍缩并扫过尘埃流体。坍缩后的宇宙变得非均匀，并由 Lema\^itre-Tolman-Bondi 模型描述。通过求解应用于该系统的 Israel 连接条件所导出的动力学方程，我们构建了描述此非均匀宇宙的解。我们发现，对于任何初始条件，畴壁坍缩后都会形成黑洞，且黑洞形成时刻的质量普遍由 $M_{\rm BH}\simeq 17 \sigma/H_{\rm hc}$ 给出，其中 $H_{\rm hc}$ 是壳层半径等于哈勃半径时刻的哈勃参数。我们还发现，坍缩后中心区域附近的尘埃流体分布为 $\rho\propto R^{3/2}$，其中 $R$ 为面积半径。这些特征可能提供早期宇宙产生的球对称畴壁的可观测信号。