Статические цилиндрически-симметричные конфигурации идеальной жидкости

Исследованы свойства статических цилиндрически-симметричных конфигураций идеальной жидкости в ОТО с уравнением состояния p = ωε при произвольном значении ω = const. Наряду с обычной материей рассмотрены типы идеальной жидкости, которые в настоящее время активно изучаются в космологии (тёмная материя, космические струны, доменные стенки, квинтэссенция, космический вакуум, фантомная материя). Получены точные решения уравнений Эйнштейна и идеальной жидкости при произвольном значении ω. Для произвольного ω доказано отсутствие плоской пространственной асимптотики, а также асимптотики типа космической струны. Показано, что все подобные распределения при некотором условии на константы интегрирования имеют регулярную ось и пространственную бесконечность, на которой плотность энергии стремится к нулю (за исключением конфигураций с ω = −1/3 - газа космических струн); при этом система обладает конечной энергией на единицу длины вдоль оси симметрии. В частности, в случае жёсткой материи (ω = 1) эта величина равна планковскому значению энергии на единицу длины.

Static, Cylindrically Symmetric Perfect Fluid Configurations

We study the properties of static, cylindrically symmetric configurations of a perfect fluid in general relativity, with the equation of state p = ωε with arbitrary values ω = const. We thus include into consideration the types of fluids which are now actively studied in cosmology (dark matter, cosmic strings, domain walls, quintessence, cosmic vacuum, phantom matter). Exact solutions to the Einstein equations with such fluids have been obtained for arbitrary values of ω. For any ω, we prove the absence of a flat spatial asymptotic as well as an asymptotic like that of a cosmic string. We show that all such distributions, under some conditions on the integration constants, have a regular axis and a spatial infinity at which the energy density tends to zero (except for configurations with ω = −1/3, which corresponds to a gas of cosmic strings). Thus such a system has a finite energy per unit length along the symmetry axis. In particular, for stiff matter (ω = 1), this quantity is equal to the Planck value of energy per unit length.