Published August 1, 2020
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Dust content solutions for the Alcubierre warp drive spacetime
- 1. Universidade Federal do Rio de Janeiro
- 2. Universidade Federal de Juiz de Fora
- 3. Universidade Federal Rural do Rio de Janeiro
- 4. Valongo Observatory
Description
Abstract The Alcubierre metric is a spacetime geometry where a massive particle inside a spacetime distortion, called warp bubble, is able to travel at velocities arbitrarily higher than the velocity of light, a feature known as the warp drive. This is a consequence of general relativity, which allows for global superluminal velocities but restricts local speeds to subluminal ones as required by special relativity. In this work we solved the Einstein equations for the Alcubierre warp drive spacetime geometry considering the dust matter distribution as source, since the Alcubierre metric was not originally advanced as a solution of the Einstein equations, but as a spacetime geometry proposed without a source gravity field. We found that all Einstein equations solutions of this geometry containing pressureless dust lead to vacuum solutions. We also concluded that these solutions connect the Alcubierre metric to the Burgers equation, which describes shock waves moving through an inviscid fluid. Our results also indicated that these shock waves behave as plane waves.
Translated Descriptions
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Translated Description (Arabic)
مجردة مقياس ألكوبيير هو هندسة زمكانية حيث يكون جسيم ضخم داخل تشوه الزمكان، يسمى فقاعة الاعوجاج، قادرًا على السفر بسرعات أعلى بشكل تعسفي من سرعة الضوء، وهي ميزة تعرف باسم محرك الاعوجاج. هذا نتيجة للنسبية العامة، التي تسمح بسرعات عالمية فائقة اللمعة ولكنها تقيد السرعات المحلية إلى السرعات دون اللمعية كما هو مطلوب من قبل النسبية الخاصة. في هذا العمل، حللنا معادلات أينشتاين لهندسة الزمكان لمحرك ألكوبيير المعوج مع الأخذ في الاعتبار توزيع مادة الغبار كمصدر، لأن مقياس ألكوبيير لم يكن متقدمًا في الأصل كحل لمعادلات أينشتاين، ولكن كهندسة زمكانية مقترحة بدون حقل جاذبية المصدر. وجدنا أن جميع حلول معادلات أينشتاين لهذه الهندسة التي تحتوي على غبار بدون ضغط تؤدي إلى حلول فراغ. وخلصنا أيضًا إلى أن هذه الحلول تربط مقياس ألكوبيير بمعادلة برجر، التي تصف موجات الصدمة التي تتحرك عبر سائل غير لزج. أشارت نتائجنا أيضًا إلى أن موجات الصدمة هذه تتصرف كموجات مستوية.Translated Description (French)
Résumé La métrique d'Alcubierre est une géométrie de l'espace-temps où une particule massive à l'intérieur d'une distorsion de l'espace-temps, appelée bulle de distorsion, est capable de se déplacer à des vitesses arbitrairement supérieures à la vitesse de la lumière, une caractéristique connue sous le nom d'entraînement de distorsion. C'est une conséquence de la relativité générale, qui permet des vitesses superluminales globales mais limite les vitesses locales aux vitesses subluminales comme l'exige la relativité restreinte. Dans ce travail, nous avons résolu les équations d'Einstein pour la géométrie spatio-temporelle de l'entraînement par distorsion d'Alcubierre en considérant la distribution de la matière poussiéreuse comme source, puisque la métrique d'Alcubierre n'était pas à l'origine avancée comme une solution des équations d'Einstein, mais comme une géométrie spatio-temporelle proposée sans champ de gravité source. Nous avons constaté que toutes les solutions d'équations d'Einstein de cette géométrie contenant de la poussière sans pression conduisent à des solutions sous vide. Nous avons également conclu que ces solutions relient la métrique d'Alcubierre à l'équation de Burgers, qui décrit les ondes de choc se déplaçant dans un fluide inviscide. Nos résultats ont également indiqué que ces ondes de choc se comportent comme des ondes planes.Translated Description (Spanish)
Resumen La métrica de Alcubierre es una geometría del espacio-tiempo en la que una partícula masiva dentro de una distorsión del espacio-tiempo, llamada burbuja warp, es capaz de viajar a velocidades arbitrariamente más altas que la velocidad de la luz, una característica conocida como impulso warp. Esto es una consecuencia de la relatividad general, que permite velocidades superluminales globales pero restringe las velocidades locales a las subluminales como lo requiere la relatividad especial. En este trabajo resolvimos las ecuaciones de Einstein para la geometría del espacio-tiempo de la unidad de deformación de Alcubierre considerando la distribución de la materia del polvo como fuente, ya que la métrica de Alcubierre no se avanzó originalmente como una solución de las ecuaciones de Einstein, sino como una geometría del espacio-tiempo propuesta sin un campo de gravedad fuente. Descubrimos que todas las soluciones de ecuaciones de Einstein de esta geometría que contienen polvo sin presión conducen a soluciones de vacío. También concluimos que estas soluciones conectan la métrica de Alcubierre con la ecuación de Burgers, que describe las ondas de choque que se mueven a través de un fluido invisible. Nuestros resultados también indicaron que estas ondas de choque se comportan como ondas planas.Files
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Additional details
Additional titles
- Translated title (Arabic)
- حلول محتوى الغبار لمحرك Alcubierre spacetime
- Translated title (French)
- Solutions DE contenu DE poussière pour L'ESPACE-temps DE L'ENTRAÎNEMENT À chaîne Alcubierre
- Translated title (Spanish)
- Soluciones de contenido de polvo para el espacio-tiempo de la unidad warp de Alcubierre
Identifiers
- Other
- https://openalex.org/W3105774402
- DOI
- 10.1140/epjc/s10052-020-8355-2
References
- https://openalex.org/W1500196865
- https://openalex.org/W1505567625
- https://openalex.org/W1550152447
- https://openalex.org/W1640183361
- https://openalex.org/W2029403139
- https://openalex.org/W2066523355
- https://openalex.org/W2082160999
- https://openalex.org/W2118757814
- https://openalex.org/W2172846583
- https://openalex.org/W2493294075
- https://openalex.org/W2565432921
- https://openalex.org/W2744179879
- https://openalex.org/W3098272574
- https://openalex.org/W3105510267
- https://openalex.org/W3121870871