|
EMU I-REP >
08 Faculty of Arts and Sciences >
Department of Physics >
Theses (Master's and Ph.D) – Physics >
Please use this identifier to cite or link to this item:
http://hdl.handle.net/11129/5150
|
Title: | Asymmetric Thin-Shell Wormhole |
Authors: | Halilsoy, Mustafa (Co-Supervisor) Mazharimousavi, Habib (Supervisor) Forghani, Seyed Danial Eastern Mediterranean University, Faculty of Arts and Sciences, Dept. of Physics |
Keywords: | Physics Gravitational Physics General Relativity Traversable Wormholes Thin-Shell Wormhole Thin-Shell Formalism General Relativity New Massive Gravity Exotic Matter Asymmetry |
Issue Date: | 2019 |
Publisher: | Eastern Mediterranean University (EMU) - Doğu Akdeniz Üniversitesi (DAÜ) |
Citation: | Forghani, Seyed Danial. (2019). Asymmetric Thin-Shell Wormhole. Thesis (Ph.D.), Eastern Mediterranean University, Institute of Graduate Studies and Research, Dept. of Physics, Famagusta: North Cyprus. |
Abstract: | Wormholes appeared in general relativity as special solutions to Einstein’s field equations.
These bizarre structures can be visualized as tunnels connecting remote points
within a single spacetime or points of two distinct spacetimes. The main problem with
the wormholes is that they are supported by exotic matter; a kind of matter which does
not satisfy the known energy conditions. In 1988, Morris and Thorne published a paper
and discussed the traversability of wormholes. The paper soon came to researchers’
focus and caused a new wave of studies over structural characteristics of wormholes.
In 1989, in one of these attempts, Visser developed a method with which a new class
of traversable wormholes came into existence; thin-shell wormholes. The principal
aim was to tackle with the exotic matter that necessarily gave life to such objects.
Visser’s recipe was to confine the exotic matter to a very narrow surface, i.e. the throat
of the thin-shell wormhole so that its existence can be justified in some way. Thinshell
wormholes in isotropic spacetimes are represented traditionally by embedding
diagrams which were symmetric paraboloids. This mirror symmetry, however, can be
broken by considering different sources on different sides of the throat. This gives rise
to an asymmetric thin-shell wormhole, whose mechanical stability is studied here in the
framework of the linear stability analysis. In the first half of this dissertation, having
constructed a general formulation, using barotropic and variable equations of state, also
related junction conditions, the results are closely studied for some examples of diverse
geometries in general relativity. Specifically, the role of asymmetry in the stability of
thin-shell wormholes, if any, has been studied. It is shown that the stability of such peculiar
objects can be studied in the context of linear stability analysis and that they can
be mechanically stable. It is seen that the asymmetric structures of thin-shell wormholes
are less likely to be stable compared with their symmetric counterparts. Also, it
is shown that the discontinuities which appear in the stability diagrams of the asymmetric
thin-shell wormholes are due to a flaw in the barotropic equation of state, and
that such discontinuities can be lifted by exploiting a radius-dependent variable equation
of state. The second half is devoted to constructing static thin-shell wormholes
in new massive gravity and investigating their properties. It is shown that the asymmetry
arises naturally in these thin-shell wormholes. Additionally, solutions such as
static BTZ and new type black holes, and warped (A)dS3 solutions admit no thin-shell
wormholes. Finally, the energy density and pressure of the constructed asymmetric
thin-shell wormholes become zero which implies no exotic matter.
Keywords: Thin-Shell Wormhole, Thin-Shell Formalism, General Relativity, New
Massive Gravity, Exotic Matter, Asymmetry. ÖZ:
Genel görelilikte solucan delikleri, Einstein’ın alan denklemlerine özel çözümler olarak
ortaya çıktı. Bu tuhaf yapılar, tek bir uzay-zaman içindeki uzak noktaları veya iki farklı
uzay-zamanın noktalarını birbirine ba˘glayan tüneller olarak tasavvur edilebilir. Solucan
delikleri ile ilgili ana problem, fiziksel olmayan madde -bilinen enerji ko¸sullarını
sa˘glamayan bir tür madde- ile desteklenmeleridir. 1988’de, Morris ve Thorne bir
makale yayınladı ve solucan deliklerinin geçilebilirli˘gini tartı¸stı. Makale kısa sürede
ara¸stırmacıların oda˘gı haline geldi ve solucan deliklerinin yapısal özellikleri üzerinde
yeni bir çalı¸sma dalgası yarattı. 1989’da, bu giri¸simlerden birinde, Visser, yeni bir
geçilebilir solucan deli˘gi sınıfının ortaya çıktı˘gı bir yöntem geli¸stirdi; ince-kabuklu
solucan delikleri. Asıl amaç, bu tür nesnelere zorunlu olarak hayat veren fiziksel olmayan
madde ile ba¸s etmekti. Visser’in çözümü, fiziksel olmayan maddeyi çok dar
bir yüzeye, yani ince-kabuklu solucan deli˘ginin bo˘gazına sınırlamaktı ki böylece varlı
˘gı bir ¸sekilde do˘grulanabilirdi. ˙Izotropik uzay-zamanlarda ince-kabuklu solucan delikleri,
geleneksel olarak bakı¸sımlı paraboloitler olan diyagramların yerle¸stirilmesiyle
gösterilir. Ancak bu ayna bakı¸sımlılı˘gı, bo˘gazın çe¸sitli taraflarında ba¸ska kaynaklar göz
önünde bulundurularak kırılabilir. Bu da, lineer kararlılık analizi çerçevesinde mekanik
kararlılı˘gı burada incelenmi¸s olan bakı¸sımsız bir ince-kabuklu solucan deli˘gini ortaya
çıkartır. Bu tezin ilk yarısında, barotropik ve de˘gi¸sken durum denklemleri ve
ayrıca ilgili birle¸sme ko¸sulları da kullanılarak genel bir formülasyon elde edilerek,
sonuçlar genel görelilikteki farklı geometrilerin bazı örnekleri için yakından incelenmi
¸stir. Spesifik olarak, ince-kabuklu solucan deliklerinin kararlılı˘gında bakı¸sımsızlı˘gın
rolü, e˘ger varsa, incelenmi¸stir. Lineer kararlılık analizi ba˘glamında, böyle tuhaf nes
nelerin kararlılı˘gının çalı¸sılabilece˘gi ve mekanik olarak kararlı olabilecekleri gösterilmi
¸stir. ˙Ince-kabuklu solucan deliklerinin bakı¸sımsız yapılarının, bakı¸sımlı benzerlerine
kıyasla daha az kararlı oldukları görülmü¸stür. Ayrıca, bakı¸sımlı ince-kabuklu solucan
deliklerinin kararlılık diyagramlarında görünen süreksizliklerin, barotropik durum
denklemindeki bir kusurdan kaynaklandı˘gı ve bu tür süreksizliklerin yarıçap-ba˘gımlı
de˘gi¸sken durum denkleminden yararlanılarak kaldırılabilece˘gi gösterilmi¸stir. ˙Ikinci
yarı, yeni kütleli çekim kuramında statik ince-kabuklu solucan delikleri elde etmeye
ve bunların özelliklerini ara¸stırmaya adanmı¸stır. Bu ince-kabuklu solucan deliklerinde
bakı¸sımsızlı˘gın do˘gal olarak ortaya çıktı˘gı gösterilmi¸stir. Ek olarak, statik BTZ ve yeni
tip kara delikler gibi çözümler ve e˘grilmi¸s (A)dS3 çözümleri, ince-kabuklu solucan deliklerini
desteklememektedir. Son olarak, elde edilen bakı¸sımsız ince-kabuklu solucan
deliklerinde enerji yo˘gunlu˘gu ve basınç sıfır olmakta ve bu da fiziksel olmayan madde
olmadı˘gı anlamına gelmektedir.
AnahtarKelimeler: ˙Ince-kabuklu solucan deli˘gi, ˙Ince-kabuk forrmalizmi, Genel görelilik,
Yeni kütleli çekim kuramı, Fiziksel olmayan madde, Bakı¸sımsızlık. |
Description: | Doctor of Philosophy in Physics. Thesis (Ph.D.)--Eastern Mediterranean University, Faculty of Arts and Sciences, Dept. of Physics, 2019. Co-Supervisor: Prof. Dr. Mustafa Halilsoy and Supervisor: Prof. Dr. S. Habib Mazharimousavi |
URI: | http://hdl.handle.net/11129/5150 |
Appears in Collections: | Theses (Master's and Ph.D) – Physics
|
This item is protected by original copyright
|
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
|