Numerical Investigations of Singularities in Higher-Dimensional Space-time

高维时空奇点的数值研究

• 批准号: 22540293
• 负责人: SHINKAI Hisa-aki
• 金额: $ 2.33万
• 依托单位: Osaka Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2010
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2010-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22540293/
• 关键词: 一般相対性理論; 高次元時空; ブラックホール; 時空特異点; 拘束条件付発展問題; シミュレーション; 重力理論; 非線形ダイナミクス; 数値解析; 拘束条件付ダイナミクス; ブラックホール,時空特異点

We investigated formation process of singularities and/or black holes in higher-dimensional space-time using numerical simulations. From the analysis of gravitational collapses, we find (1) the collapse proceeds faster and the collapsing matter's configuration approaches more spherical, since gravity propagates with more freedom in higher-dimensional space-time; (2) if matter is in highly spindle shape, then the time evolution results in the formation of naked singularities, but the critical configuration is loosend compared with 4-dimensional cases; (3) the process of black-ring formation together with the topology change of the apparent horizon, for gravitational collapse of ring-shaped matter. From the perturbation analysis, we also find Ellis-type wormhole solutions are unstable in any dimensional space-time.The research also includes the proposals of formulation of the Einstein equations which is robust against constraint violations during time integrations.

我们使用数值模拟研究了在更高维时时间的奇异性和/或黑洞的形成过程。从重力崩溃的分析中，我们发现（1）崩溃的速度更快，并且崩溃的物质的构型接近球形，因为重力在更高维度的时空中具有更大的自由度传播； （2）如果物质处于高度主轴形状，则时间演化会导致裸奇异点的形成，但是与4维情况相比，临界构型会松动； （3）黑环体形成的过程以及明显的地平线的拓扑变化，用于环形物质的重力崩溃。从扰动分析中，我们还发现Ellis型虫洞溶液在任何维时时时间都是不稳定的。研究还包括对爱因斯坦方程的提议，这些提案是在时间整合过程中强大的违反限制违规的提议。

项目成果

Gravitational Collapse in Five dimensional Spacetime

五维时空中的引力塌缩

• 发表时间: 2011
• 作者: Yu Yamamoto;Shin-ichiro Fujimoto;Hiroki Nagakura;Shoichi Yamada;Hisa-aki Shinkai
• 通讯作者: Hisa-aki Shinkai

Black ring and hoop conjecture

黑环和黑圈猜想

• 发表时间: 2011
• 作者: 山田祐太;真貝寿明
• 通讯作者: 真貝寿明

Wormhole dynamics

虫洞动力学

• 发表时间: 2012
• 作者: Kei-ichi Maeda;Kunihito Uzawa;H. Shinkai
• 通讯作者: H. Shinkai

Formation of naked singularities infive-dimensional space-time

无限维时空裸奇点的形成

• DOI: 10.1103/physrevd.83.064006
• 发表时间: 2011
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Y. Yamada;& H. Shinkai
• 通讯作者: & H. Shinkai

Numerical analysis of black-ring in 5-dimensional space-time (II)

五维时空黑环数值分析（二）

• 发表时间: 2010
• 作者: 山田祐太;真貝寿明
• 通讯作者: 真貝寿明