天体物理学において、重力星 (「重力真空星」の造語)は、2006年の論文でパウェル・O・マズールとエミル・モットーラがブラックホール理論の代替として仮説を立てた天体である。地平線の外側では通常のブラックホール計量を持ち、内側ではド・ジッター計量を持つ。地平線上には物質の薄い殻がある。このアインシュタイン方程式の解は安定しており、特異点はない。[1]重力星に関するさらなる理論的考察には、ネスター(最初の重力星の中にネストされた2番目の重力星)の概念が含まれる。 [2] [3]
構造
マズールとモットーラによる元の定式化[4]では、重力星は圧力pとエネルギー密度ρ [専門用語]の関係によって区別される3つの領域で構成されています。中心領域は偽の真空または「ダークエネルギー」で構成され、この領域ではp = − ρです。それを取り囲むのは、 p = ρである完全な流体の薄い殻です。外側は真の真空で、 p = ρ = 0です。
内側領域のダークエネルギーのような振る舞いは特異点への崩壊を防ぎ、薄い殻の存在は事象の地平線の形成を防ぎ、無限の青方偏移を回避します。内側領域は熱力学的にはエントロピーを持たず、重力ボース・アインシュタイン凝縮と考えることができます。重力井戸から上昇する光子の著しい赤方偏移により、流体殻も非常に冷たく、ほぼ絶対零度になります。
元々の薄い殻の定式化に加えて、連続的な圧力を持つ重力星が提案されている。これらの天体は異方性の応力を含んでいるに違いない。[5]
外見上、重力星はブラックホールに似ている。物質を消費しながら放出する高エネルギー放射線と、生成するホーキング放射によって見える。 [要出典]天文学者は、ブラックホールを検出するために、落下する物質から放出されるX線を空で探している。重力星は、ブラックホールと全く同じ特徴を生成する。また、薄い殻が放射線を透過する場合、重力レンズ効果の特性が異なるため、重力星は通常のブラックホールと区別できる可能性がある。これは、ヌル測地線が通過する可能性があるためである。 [6]
マズールとモットーラは、重力星の激しい生成が私たちの宇宙や他の多くの宇宙の起源を説明するかもしれないと示唆している。なぜなら、崩壊する星のすべての物質は中心の穴を「通り抜けて」内破し、新しい次元に爆発して永遠に膨張するだろうからであり、これはビッグバンに関する現在の理論と一致するだろう。[7]この「新しい次元」はボーズ・アインシュタイン凝縮層に外向きの圧力をかけ、それがさらに崩壊するのを防ぐ。
グラバスターは、ダークエネルギーが宇宙の膨張を加速させる仕組みも提供できる可能性がある。考えられる仮説の 1 つは、ホーキング放射を「親」宇宙と「子」宇宙の間でエネルギーを交換し、膨張率を加速させる手段として使うというものだが、この分野は多くの憶測が飛び交っている。[要出典]
グラバスターの形成は、宇宙空間で突然発生する強力なガンマ線バーストの別の説明となるかもしれない。 [要出典]
LIGOによる衝突物体からの重力波の観測は、グラバスター概念と一致しないことが判明している[8] [9] [10]か、通常のブラックホールと区別がつかないことが判明している[11] [12] 。
ブラックホールとの比較
グラバスター仮説は量子物理学を考慮することで、従来のブラックホール理論によって引き起こされる矛盾を解決しようとするものである。[13]
事象の地平線
重力星には事象の地平線は存在しない。正圧流体の層は「事象の地平線」のすぐ外側にあり、内部の偽の真空によって完全な崩壊が防がれている。[1]事象の地平線が存在しないため、外部の真空ジオメトリの時間座標はどこでも有効である。
重力星の動的安定性
2007年、理論的研究により、特定の条件下では、重力星や他の代替ブラックホールモデルは回転すると安定しないことが示された。[14]理論的研究では、特定の角速度、殻の厚さ、コンパクトさを前提とすると、特定の回転する重力星が安定することも示されている。数学的に不安定な重力星が、宇宙の時間スケールで物理的に安定している可能性もある。[15]重力星の実現可能性に対する理論的サポートは、他の理論的研究で示されているように、ブラックホールの存在を排除するものではない。[16]
参照
参考文献
- ^ ab 「ロスアラモスの研究者は『ブラックホール』は穴ではないと語る」ロスアラモス国立研究所。2006年12月13日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年4月10日閲覧。
- ^ McRae, Mike (2024年2月20日). 「バブルのような『星の中の星』がブラックホールの奇妙さを説明できる」. ScienceAlert . 2024年2月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2024年2月20日閲覧。
- ^ Jampolski, Daniel; Rezzolla, Luciano (2024年2月15日). 「重力凝縮星のネストされた解」.古典重力と量子重力. 41 (6): 065014. arXiv : 2310.13946 . Bibcode :2024CQGra..41f5014J. doi :10.1088/1361-6382/ad2317. S2CID 264426808.
- ^ マズール&モットーラ 2024、88ページ
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- ^ Sakai, Nobuyuki; Saida, Hiromi; Tamaki, Takashi (2014年11月17日). 「Gravastar shadows」. Physical Review D . 90 (10): 104013. arXiv : 1408.6929 . Bibcode :2014PhRvD..90j4013S. doi :10.1103/PhysRevD.90.104013. ISSN 1550-7998. S2CID 119102542.
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「これはビッグバンだ」とマズールは言う。「実質的に、我々は重力星の中にいるのだ。」
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我々は、測定されたGW150914のリングダウンを回転する重力星によるものとしてモデル化することは不可能であると結論付けた。
- ^ 「LIGOはブラックホールか重力星を検出したか?」ScienceDaily 2016年10月19日2017年11月4日閲覧。
- ^ 「LIGO のブラックホール検出はグラバスターテストを生き残る」Extreme Tech 2016 年 10 月 26 日. 2017 年 11 月 4 日閲覧。
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私たちの信号は、ブラックホールの形成と地平線のない物体の両方と一致していますが、私たちにはそれがわかりません。
- ^ Cardoso, Vitor; Franzin, Edgardo; Pani, Paolo (2016年4月27日). 「重力波リングダウンは事象の地平線の探査か?」Physical Review Letters . 116 (17): 171101. arXiv : 1602.07309 . Bibcode :2016PhRvL.116q1101C. doi :10.1103/PhysRevLett.116.171101. ISSN 0031-9007. PMID 27176511. S2CID 206273829.
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さらに読む
- Camenzind, Max (2007)。『天体物理学におけるコンパクト天体:白色矮星、中性子星、ブラックホール』。天文学および天体物理学図書館。ベルリン、ニューヨーク:Springer。pp. 442–445。ISBN 978-3-540-49912-1。
- ジョージ・チャップライン (2005-03-28) 「ブラックホールは『存在しない』」 Nature News。
- Mazur, Pawel O.; Mottola, Emil (2024年2月7日). 「重力凝縮星:ブラックホールの代替」. Universe . 9 (2): 88. arXiv : gr-qc/0109035 . Bibcode :2023Univ....9...88M. doi : 10.3390/universe9020088 . ISSN 2218-1997.マズールとモットーラによる原著論文
- Visser, Matt; Wiltshire, David L. 「安定した重力星 — ブラックホールの代替物か?」(PDF) 。2004 年 10 月 2 日閲覧。
- レッツォラ、ルチアーノ、ザノッティ、オリンド (2018)。相対論的流体力学。オックスフォード:オックスフォード大学出版局。pp. 599–603。ISBN 978-0-19-852890-6。
外部リンク
- gr-qc の gravastars に関する論文
- ブラックホールの邪悪な双子 - グラバスターズの説明。Kurzgesagt - 一言で言えば。2024 年 12 月 3 日 - YouTube 経由。
