DOI: https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-026-15389-6
تاريخ النشر: 2026-02-26
المؤلف: M. Yousaf وآخرون
الموضوع الرئيسي: علم الكون ونظريات الجاذبية
نظرة عامة
تستكشف هذه القسم تأثير ثلاث دوال شكل متميزة على الخصائص الفيزيائية للثقوب الدودية غير المتجانسة (WHs) المتأثرة بشحنة أحادية عالمية (GMC) ضمن إطار الجاذبية المعدلة المرتبطة بشكل طفيف. يقيم البحث المعايير الهندسية الأساسية للعبور من خلال تأكيد حالة الحلق وشرط التوسع. تكشف التحليلات أن زيادة قيم GMC تؤدي إلى حلقات أوسع وانحناء مكاني أكثر سلاسة، كما هو موضح في الرسوم البيانية ثنائية وثلاثية الأبعاد.
علاوة على ذلك، يتم حل معادلات المجال المعدلة لتقييم جدوى نماذج WH هذه، مع التركيز على شروط الطاقة الكلاسيكية مع تصحيحات نسبية. تشير النتائج إلى أن معامل عدم التجانس يبقى إيجابيًا عبر جميع الحالات، مما يشير إلى هندسة طاردة تعاكس الانهيار الجاذبي وتعزز استقرار الحلق. بالإضافة إلى ذلك، يقدر كمياء التكامل الحجمي إجمالي المادة الغريبة (EM) المطلوبة، مما يظهر أن كميات قليلة فقط ضرورية للحفاظ على الهندسات القابلة للعبور، مما يبرز آثار نظريات الجاذبية المعدلة على استقرار WH.
مقدمة
في مقدمة هذه الورقة البحثية، يناقش المؤلفون تطور نظرية الجاذبية من النسبية العامة لأينشتاين (GR) إلى التعديلات المعاصرة التي تهدف إلى معالجة التوسع المتسارع للكون، والذي تكافح GR لشرحه دون استدعاء الطاقة المظلمة (DE). تُعتبر DE قوة مضادة للجاذبية على المقاييس الكونية، ومع ذلك فإن طبيعتها الحقيقية – سواء كانت ثابت كوني، أو حقل ديناميكي، أو نتيجة لنظريات الجاذبية المعدلة (MGTs) – لا تزال غير محسومة. تبرز الورقة مجموعة متنوعة من أطر MGT التي ظهرت للتوفيق بين GR والملاحظات، بما في ذلك جاذبية f(R)، جاذبية f(G)، وجاذبية f(τ)، حيث يقترح كل منها آليات مختلفة لتفسير الظواهر الكونية.
يركز المؤلفون على الثقوب الدودية القابلة للعبور (WHs) كمنطقة مهمة للدراسة ضمن هذه الأطر المعدلة. يحددون السياق التاريخي لنظريات WH، بدءًا من التحليلات المبكرة للثقوب السوداء ومفهوم جسر أينشتاين-روزن، إلى الاستكشافات الأكثر حداثة للثقوب الدودية القابلة للعبور المدعومة بالحقول الكهرومغناطيسية ومختلف شروط الطاقة. تهدف الورقة إلى بناء نماذج نظرية للثقوب الدودية القابلة للعبور ضمن إطار جاذبية f(R, T) المرتبطة بشكل طفيف، مع دمج المادة العادية، وتعديلات الانحناء، وترابط المادة والهندسة. يخطط المؤلفون لاشتقاق معادلات المجال المعدلة، وتأسيس شروط الحلق، وتحليل موتر الإجهاد-الطاقة-الزخم (EMT) لتقييم الجدوى الفيزيائية للحلول المقترحة للـ WH، مع التأكيد على تركيز الطاقة بالقرب من حلق WH وآثار تغييرات المعاملات على استقرار هذه الهياكل.
نقاش
تناقش هذه القسم الإطار النظري لجاذبية $f(R, T)$، الذي يوسع النسبية العامة (GR) من خلال دمج أثر موتر الطاقة-الزخم (EMT) في لاغرانجيان الجاذبية. يقدم هذا التعديل ميزات ديناميكية جديدة يمكن أن تخفف من نمو البنية الكونية وقد تحل التناقضات بين بيانات الخلفية الكونية الميكروويف وقياسات البنية على نطاق واسع. يتم التعبير عن العمل لهذه النظرية الجاذبية المعدلة كـ \( I_{f(R,T)} = \frac{1}{2} f(R, T) \frac{8\pi G}{\sqrt{-g}} d^4x + I(m) \)، حيث يتم إثراء الديناميات الجاذبية من خلال ربط المادة بالهندسة، مما يسمح بوصف التسارع الكوني دون ثابت كوني.
تستكشف الورقة أيضًا حلول الثقوب الدودية القابلة للعبور (WH) ضمن هذا الإطار، مع التأكيد على أهمية دالة الشكل \( A(r) \) في تحديد الهندسة والخصائص الفيزيائية للـ WHs. تشمل التحليلات تحقيق شروط التوسع والانحناء الأسي، والتي تعتبر حاسمة لجدوى هياكل WH. يتم فحص ثلاث فئات متميزة من دوال الشكل، كل منها تلبي هذه الشروط، ويتم توضيح تأثيرها على هندسة WH من خلال الرسوم البيانية المدمجة. كما تقيم الدراسة شروط الطاقة، مما يكشف أنه بينما يتم تلبية بعض الشروط، يتم انتهاك أخرى، مما يشير إلى ضرورة وجود مادة غريبة للعبور. تشير النتائج إلى أن توزيعات الضغط غير المتجانسة يمكن أن تعزز استقرار WH، مما يجعلها جانبًا مهمًا من التحليل في سياق جاذبية $f(R, T)$.
DOI: https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-026-15389-6
Publication Date: 2026-02-26
Author(s): M. Yousaf et al.
Primary Topic: Cosmology and Gravitation Theories
Overview
This section investigates the impact of three distinct shape functions on the physical properties of anisotropic wormholes (WHs) influenced by a global monopole charge (GMC) within the framework of minimally coupled modified gravity. The study evaluates the essential geometric criteria for traversability by confirming the throat condition and flareout requirement. The analysis reveals that increased GMC values lead to wider throats and smoother spatial curvature, as illustrated by 2D and 3D embedding diagrams.
Furthermore, the modified field equations are solved to assess the feasibility of these WH models, focusing on classical energy conditions with relativistic corrections. The findings indicate that the anisotropy parameter remains positive across all cases, suggesting a repulsive geometry that counteracts gravitational collapse and enhances throat stability. Additionally, the volume integral quantifier estimates the total exotic matter (EM) required, showing that only minimal amounts are necessary to sustain traversable geometries, thereby highlighting the implications of modified gravitational theories on WH stability.
Introduction
In the introduction to this research paper, the authors discuss the evolution of gravitational theory from Einstein’s general relativity (GR) to contemporary modifications aimed at addressing the universe’s accelerated expansion, which GR struggles to explain without invoking dark energy (DE). DE is posited as a counteracting force to gravity on cosmic scales, yet its true nature—whether as a cosmological constant, a dynamic field, or a result of modified gravity theories (MGTs)—remains unresolved. The paper highlights various MGT frameworks that have emerged to reconcile GR with observations, including f(R) gravity, f(G) gravity, and f(τ) gravity, each proposing different mechanisms to account for cosmic phenomena.
The authors focus on traversable wormholes (WHs) as a significant area of study within these modified frameworks. They outline the historical context of WH theories, starting from early analyses of black holes and the concept of the Einstein-Rosen bridge, to more recent explorations of traversable WHs supported by electromagnetic fields and various energy conditions. The paper aims to construct theoretical models of traversable WHs within the minimally coupled f(R, T) gravity framework, incorporating ordinary matter, curvature modifications, and matter-geometry coupling. The authors plan to derive modified field equations, establish throat conditions, and analyze the effective stress-energy-momentum tensor (EMT) to assess the physical viability of the proposed WH solutions, emphasizing the concentration of energy near the WH throat and the implications of parameter variations on the stability of these structures.
Discussion
The section discusses the theoretical framework of $f(R, T)$ gravity, which extends General Relativity (GR) by incorporating the trace of the energy-momentum tensor (EMT) into the gravitational Lagrangian. This modification introduces new dynamical features that can suppress cosmic structure growth and potentially resolve discrepancies between cosmic microwave background data and large-scale structure measurements. The action for this modified gravity theory is expressed as \( I_{f(R,T)} = \frac{1}{2} f(R, T) \frac{8\pi G}{\sqrt{-g}} d^4x + I(m) \), where the gravitational dynamics are enriched through the coupling of matter to geometry, allowing for descriptions of cosmic acceleration without a cosmological constant.
The paper further explores traversable wormhole (WH) solutions within this framework, emphasizing the importance of the shape function \( A(r) \) in determining the geometry and physical characteristics of WHs. The analysis includes the fulfillment of flare-out conditions and asymptotic flatness, which are crucial for the viability of WH structures. Three distinct classes of shape functions are examined, each satisfying these conditions, and their impact on the WH geometry is illustrated through embedding diagrams. The study also evaluates energy conditions, revealing that while some conditions are satisfied, others are violated, indicating the necessity of exotic matter for traversability. The findings suggest that anisotropic pressure distributions can enhance WH stability, making them a significant aspect of the analysis in the context of $f(R, T)$ gravity.