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独立宇宙问题:四十年后

宇宙学与河外天体物理 2015-04-29 v1 广义相对论与量子宇宙学

摘要

40 年前提出的一个观点认为,早期宇宙中的过密(正曲率)区域若要保持为我们宇宙的一部分,其尺度不能超过某个最大值;该观点最近受到了 Kopp 等人的质疑。他们的分析具有启发性,并表明不能利用这一论点来限制原初密度扰动的形式。然而,“独立宇宙”尺度的概念仍然适用,它对任何时期形成的原初黑洞的质量设定了一个重要的上限。针对形式为 p=kρc2p = k \rho c^2(其中 1<k<-1 <k < \infty)的状态方程,我们计算了这一尺度,并结合 Kopp 等人的批评对先前的计算进行了修正。对于 1/3<k<-1/3 < k < \infty,该尺度始终与宇宙粒子视界大小同阶,具体数值因子取决于 kk。这证实了早前的论断,即原初黑洞在形成时不可能比粒子视界大得多。对于 1<k<1/3-1 < k< -1/3(正如宇宙历史中某些时期所预期的那样),情况发生了根本性变化:足够大的正曲率区域会产生一个子宇宙(baby universe),而非黑洞。此时仍然存在一个独立宇宙尺度,但对这些解的解释需要格外谨慎。

关键词

引用

@article{arxiv.1405.3624,
  title  = {The separate universe problem: 40 years on},
  author = {B. J. Carr and Tomohiro Harada},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1405.3624},
  year   = {2015}
}

备注

31 pages, 5 figures