Материалы VI международной зимней школы-семинара по гравитации, астрофизике и космологии "Петровские чтения - 2023". Рубрика в журнале - Пространство, время и фундаментальные взаимодействия
Статья научная
Based on the G¨odel spacetime platform we consider an example of exact solution to the master equations of the extended Einstein-Maxwell-aether-axion model. This exact solution describes a specific configuration of the unit vector field, associated with the velocity of the dynamic aether, of the axion field in the equilibrium state, of the electric field orthogonal to the axis of the Universe rotation, and of the dust cloud. The main feature of the solution is that the axion, vector and electric fields of this configuration turn out to be hidden from the point of view of the structure of the gravitational field of the rotating Universe.
Бесплатно
Application of the Abel equation to cosmological models with and without phantoms
Статья научная
The article is dedicated to a novel approach to the phantom cosmologies with scalar fields: a reduction of the Friedman-Robertson-Walker-Lemˆiatre system of equations to a single first-order O.D.E. called the Abel equation of the 1-st kind. In particular, we demonstrate how the phantomization of a classical cosmological model changes the structure of the Abel equation. In addition, we apply the proposed method to a construction of a number of exact phantom solutions.
Бесплатно
Black hole image in Heisenberg-Euler electrodynamics
Статья научная
In this paper we use a geodesic method for constructing a black hole shadow. It’s based on numerical integration of geodesic equations by the 5th order Dormand-Prince method. We construct an image of charged black hole shadow in the framework of Heisenberg-Euler electrodynamics and perform a comparative analysis of this image with a similar image in the classical case of Maxwell electrodynamics
Бесплатно
Construction of chiral cosmological models unifying inflation and primordial black hole formation
Статья научная
We propose the method for construction of 𝐹(𝑅, 𝜉) gravity model, unifying inflation and primordial black hole formation. The proposed models are based on the Starobinsky + 𝑅2 inflationary model, so, the function 𝐹(𝑅, 𝜉) is a quadratic polynomial of the Ricci scalar 𝑅, is a scalar field. We show that the potential of the corresponding two-field chiral cosmological model in the Einstein frame can be always found in terms of the elementary functions. The special choice of the function 𝐹(𝑅, 𝜉) allows us to get such a generalization of the hybrid inflation that can describe both inflation, and the primordial black hole formation.
Бесплатно
Cosmological models based on scalar-torsion gravity
Статья научная
Cosmological models based on teleparallel gravity with a non-minimal coupling between the scalar field and torsion (scalar-torsion gravity) are considered in the context of their comparison with the case of Einstein gravity (GR) and the teleparallel equivalent of general relativity (TEGR). A classification of cosmological inflationary models is proposed based on the type of dependence of the tensor-scalar ratio on the spectral index of scalar perturbations. The difference between inflationary models based on scalar-torsion gravity and models based on GR and TEGR is shown in the context of their verification using observational data based on this dependence.
Бесплатно
Статья научная
The equations of cosmological dynamics for inflation models based on scalar-torsion gravity with a non-minimal connection between torsion and scalar field are considered based on a power-law parameterization of the connection between the non-minimal interaction function and the Hubble parameter. Three classes of exact solutions to the equations of cosmological dynamics are obtained, which are the basis for further analysis of the evolution of cosmological perturbations and verification of cosmological models of this type using observational data.
Бесплатно
Falsification of gravity theories from the form of dark spots on black hole images
Статья научная
Visual images of supermassive black holes M87* and SgrA* have been successfully registered recently by the international collaboration Event Horizon Telescope. This registration opens the unique possibility for verification (or falsification) of modified gravity theories in the strong filed limit when gravitational field is dominated over astrophysical factors. This verification is crucially important for physical interpretation of astrophysical and cosmological observations of the Universe and for understanding the physical origin of enigmatic dark matter and dark energy. The accuracy of Event Horizon Telescope is sufficient for demonstration of the quantitative agreement of the obtained dark spot images of both black holes with the General Relativity prediction. In particular, the forms of dark spots on the Event Horizon Telescope images correspond to the fast black hole rotation of the supermassive black holes M87* and SgrA*. Meantime, the Event Horizon Telescope accuracy is insufficient for the verification of the modified gravity theories. In the observable future this verification would be possible in realization of the international project of the Space Observatory Millimetron, which angular resolution in few orders of magnitude exceeds the corresponding one of the Event Horizon Telescope.
Бесплатно
Interacting spinor and electromagnetic fields in cosmology
Статья научная
Within the scope of a Bianchi type-I (BI) cosmological model we study the interacting system of spinor and electromagnetic fields. The corresponding system of Maxwell, Dirac and Einstein equations are obtained and solved. It was found that under such generalization nonlinear and massive spinor field can exist in a general BI space-time and give rise to different type of solutions depending on the choice of nonlinear and interacting terms.
Бесплатно
Oscillating scalar fields as dark matter
Статья научная
The work considers oscillating scalar fields acting as cold dark matter in the expanding Universe. This behavior is inherent for both real and complex fields, and besides, the complex field reproduces the properties of cold dark matter even if the energy density per particle exceeds its mass.
Бесплатно
Quasi-de Sitter solution in F(T, (T )2) teleparallel gravity
Статья научная
This paper considers the relevance of the quasi-de Sitter solution for the modified 𝐹(𝑇, (∇𝑇)2) teleparallel theory of gravity. The Hubble parameter is represented in the form: = 𝐻* + 𝜖𝑒-𝐵𝑡, where 𝐻*,𝐵 - 𝑐𝑜𝑛𝑠𝑡. The cosmological equations of the model with a perfect fluid are written for the following choice of function 𝐹: = 𝐴𝑇𝑛+𝜔(𝑇)∇𝜇𝑇∇𝜇𝑇. The evolution of matter density perturbations in the absence of pressure perturbations is considered.
Бесплатно
Статья научная
Рассмотрены космологические модели в рамках модифицированных теорий гравитации, допускающие наличие эпохи преобладания жесткой энергии. Проанализированы 14 экспериментальных установок с целью определения наиболее перспективной для детектирования высокочастотного гравитационно- волнового реликтового излучения. Соответствующие выводы представлены в заключении.
Бесплатно
Верифицированные модели космологической инфляции на основе скалярно-тензорной теории гравитации
Статья научная
Рассмотрены инфляционные модели на основе скалярно-тензорной гравитации со степенной параметризацией влияния неминимальной связи между скалярным полем и кривизной на космологическую динамику и параметры космологических возмущений. В отличие от ранее рассмотренных моделей инфляции с квадратичной зависимостью функции неминимальной связи от параметра Хаббла, в данном случае рассматривается обобщенный анализ для произвольной степенной зависимости данных параметров космологических моделей. В качестве примера предложенного подхода рассматриваются космологические модели, основанные на физических потенциалах скалярного поля для различных типов неминимальной связи скалярного поля и кривизны. Также, на примере инфляции Старобинского, дана оценка отклонений предложенных моделей от случая гравитации Эйнштейна.
Бесплатно
Голографическая дуальность и интегрируемость
Статья научная
Ландшафт метастабильных вакуумов де Ситтера (dS) вместе с механизмом вечной инфляции и генерации пузырей с новым вакуумом могут заселить весь Пейзаж «карманными вселенными». Сасскинд предположил, что существует голографическое дуальное описание мультиверса закодированное в форме двумерной конформной теории поля. С другой стороны, существует связь между интегрируемыми иерархиями и двумерными конформными теориями, а именно: из компонент тензора энергии- импульса конформных теорий можно построить величины, удовлетворяющие интегрируемым уравнениям, записанному в виде условия нулевой кривизны, связанного с группой SL (2, R) или SL(3, R). Условие нулевой кривизны для размерности (2+1) можно получить из условия самодуальности в (3+3)-мерном пространстве, тогда как (1+1)-мерные интегрируемые модели можно получить из условия самодуальности, связанному с напряженностью поля Янга-Миллса SL(2,R) в (2 + 2) измерениях. Используя обобщенный метод размерной редукции Филановского, можно ”скрыть” две дополнительные временные переменные и получить новую форму дуальности между dS и теорией Янга-Миллса. Наконец, мы показываем, что вся иерархия АКНС содержит уравнения Кадомцева-Петвиашвили, поэтому КП играют фундаментальную роль в этой теории.
Бесплатно
Двухэкспоненциальная модель нелинейной электродинамики
Статья научная
Предложена и исследована новая модель нелинейной электродинамики с тремя параметрами. Показано, что при наличии внешнего постоянного магнитного поля имеет место явление вакуумного двулучепреломления. Рассчитаны показатели преломления для двух поляризаций электромагнитных волн, параллельной и перпендикулярной индукции магнитного поля. Рассчитан тензор энергии-импульса. Получены связи между параметрами модели, гарантирующие выполнение условий причинности и унитарности. Показано, что в предложенной модели нарушена дуальная симметрия.
Бесплатно
Изображение вращающейся кротовой норы Эллиса-Бронникова
Статья научная
Существование кротовых нор пока не подтверждено экспериментально. Одним из способов их обнаружить является анализ изображений астрофизических объектов, например, изображений сверхмассивных компактных объектов в центрах галактик. Зная массу и скорость вращения компактного объекта, по его изображению можно судить о том, является ли он кротовой норой. В данной работе представлено изображение медленно вращающейся кротовой норы Эллиса-Бронникова, окруженной аккреционным диском. Мы сравниваем его с изображением черной дыры Керра и показываем что изображения этих двух объектов существенно различаются.
Бесплатно
Интегрируемость в теории струн и м-теории
Статья научная
В данной работе мы продемонстрируем два факта, указывающих на существование аналога интегрируемости для трехмерных систем, в частности М2-браны в М-теории. Для этого мы рассмотрим естественную формулировку трехмерных систем в терминах скобки Намбу и ее связь с обобщенным уравнением Янга-Бакстера. Мы обсудим деформации Янга-Бакстера, которые сохраняют интегрируемость сигма моделей и в которых естественным образом возникает классическое уравнение Янга-Бакстера. Затем мы предъявим обобщение деформаций Янга-Бакстера на случай М-теории, в которых аналогичным образом возникает обобщенное уравнение Янга-Бакстера.
Бесплатно
Статья научная
В работе рассмотрен эффект конверсии гравитационных волн (ГВ) в электромагнитные волны (ЭМВ)под действием внешнего магнитного поля. Цель исследования - оценка влияния этого эффекта на амплитуду реликтовых ГВ частотой 10-18 - 10-16 Гц. Известно, что амплитуда космологическогомагнитного поля растет при движении вспять по времени как обратный квадрат масштабного фактора. По этой причине эффект конверсии в космологическом магнитном поле мог бы быть значительным и привести к затуханию реликтовых ГВ, объяснив причину отсутствия влияния первичных тензорных возмущений плотности на реликтовый микроволновой фон. В данном исследовании произведен вывод связанной системы дифференциальных уравнений для распространения ГВ и ЭМВ на фоне метрики Фридмана-Леметра-Робертсона-Уокера. После чего система решена численно для одной из поляризаций ГВ в течение эпохи радиационного доминирования в приближении однородного магнитного поля. Напряженность магнитного поля в современной Вселенной принята равной 1 нГс - верхнему ограничению на напряженность космологического магнитного поля в наше время. В результате были сделаны выводы о крайне незначительном влиянии эффекта конверсии ГВ в ЭМВ под действием космологического магнитного поля на амплитуду длинноволновых реликтовых ГВ.
Бесплатно
Модели с поправками по кривизне и квантовыми поправками в астрофизике
Статья научная
Для модели нелокальной гравитации с помощью алгоритма Ньюмена-Яниса получено новое решение вида “вращающаяся черная дыра” (ЧД). Показано, как можно учитывать квантовые гравитационные поправки при моделировании теней ЧД с использованием вращающихся метрик при независимом от модели подходе. Предложенный подход будет эффективным в будущем, при увеличении точности наблюдений, поскольку потребуется теоретическое обоснование новых результатов. Показано, что место введения новых полей и/или разложений по кривизне можно учитывать различные полевые поправки.
Бесплатно
Статья научная
Нейтронные звёзды исследовались в различных модифицированных теориях гравитации. Цель данной работы - исследование конфигураций нейтронных звёзд в рамках теории гравитации с неминимальной кинетической связью скалярного поля и кривизны. В качестве уравнения состояния вещества было использовано не только модельное политропное уравнение, но и реалистичные уравнения состояния, относящиеся к подклассу BSk. Были изучены параметры звезд, в том числе получены диаграммы «масса- радиус» для различных значений параметра неминимальной связи ℓ.
Бесплатно
