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Type: Tese
Title: Compact static perfect fluid space-times and quasi-Einstein manifolds with boundary
Authors: Costa, Johnatan da Silva
Advisor: Ribeiro Júnior, Ernani de Sousa
Keywords in Brazilian Portuguese : Variedades compactas com bordo;Métricas estáticas;Fluido perfeito;Estimativas de bordo;Variedades quasi-Einstein;Curvatura escalar constante;Resultados de rigidez
Keywords in English : Compact manifolds with boundary;Static metrics;Perfect fluid;Boundary estimates;quasi-Einstein manifolds;Constant scalar curvature;Rigidity results
Knowledge Areas - CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::MATEMATICA::GEOMETRIA E TOPOLOGIA
Issue Date: 2024
Citation: COSTA, Johnatan da Silva. Compact static perfect fluid space-time and quasi-Einstein manifolds with boundary. 2024. 111 f. Tese (Doutorado em Matemática) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2024.
Abstract in Brazilian Portuguese: O objetivo deste trabalho é estudar variedades compactas com bordo a partir de duas estruturas distintas. Na primeira parte, investigamos a geometria do espaço-tempo estático com fluido perfeito em variedades compactas com bordo. Usamos a fórmula de Reilly generalizada para estabelecer uma desigualdade geométrica para um espaço-tempo estático com fluido perfeito envolvendo a área do bordo e seu volume. Além disso, obtemos novas estimativas de bordo para este espaço. Uma das estimativas de bordo é obtida em termos da massa de Brown-York. Ademais, fornecemos um novo contra-exemplo (simplesmente conexo) para a conjectura Cosmic no-hair para dimensão arbitrária n ≥ 4. Na segunda parte deste trabalho, voltamos nossa atenção para a geometria de variedades quasi-Einstein compactas com bordo. Estabelecemos os possíveis valores para a curvatura escalar constante de uma variedade quasi-Einstein compacta com bordo. Mostramos que uma variedade m-quasi-Einstein compacta simplesmente conexa de dimensão 3 com bordo e curvatura escalar constante deve ser isométrica, a menos de scaling, ao hemisfério redondo S3+, ou ao cilindro I × S2 com a métrica do produto, onde I é um intervalo fechado. Para a dimensão n = 4, provamos que uma variedade m-quasi-Einstein de dimensão 4 compacta simplesmente conexa M 4 com bordo e curvatura escalar constante é isométrica, a menos de scaling, ao hemisfério redondo S4+, ou ao cilindro I × S3 com a métrica do produto ou ao espaço produto S2+ × S2 com a métrica produto warped duplo. Outros resultados para dimensões maiores ou iguais a 5 também são discutidos.
Abstract: The purpose of this work is to study compact manifolds with boundary from the point of view of two distinct structures. In the first part, we investigate the geometry of static perfect fluid space-time on compact manifolds with boundary. We use the generalized Reilly’s formula to establish a geometric inequality for a static perfect fluid space-time involving the area of the boundary and its volume. Moreover, we obtain new boundary estimates for this space. One of the boundary estimates is obtained in terms of the Brown-York mass. In addition, we provide a new (simply connected) counterexample to the Cosmic no-hair conjecture for arbitrary dimension n ≥ 4. At the second part of this work, we turn our attention to the geometry of compact quasi-Einstein manifolds with boundary. We establish the possible values for the constant scalar curvature of a compact quasi-Einstein manifold with boundary. Moreover, we show that a 3-dimensional simply connected compact m-quasi-Einstein manifold with boundary and constant scalar curvature must be isometric, up to scaling, to either the standard hemisphere S3+, or the cylinder I × S2 with the product metric, where I is a closed interval. For dimension n = 4, we prove that a 4-dimensional simply connected compact m-quasi-Einstein manifold M 4 with boundary and constant scalar curvature is isometric, up to scaling, to either the standard hemisphere S4+, or the cylinder I × S3 with the product metric, or the product space S2+ × S2 with the doubly warped product metric. Other results for dimension greater than or equal to 5 are also discussed.
URI: http://repositorio.ufc.br/handle/riufc/77627
Author's ORCID: https://orcid.org/0009-0001-2757-1714
Author's Lattes: http://lattes.cnpq.br/8338617286709105
Advisor's ORCID: https://orcid.org/0000-0002-5989-4956
Advisor's Lattes: http://lattes.cnpq.br/1299070184304880
Access Rights: Acesso Aberto
Appears in Collections:DMAT - Teses defendidas na UFC

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