物理学家已经将量子力学理念与广义相对论结合起来,以获得黑洞奇点的新选择。

一个艺术家的天鹅座X-1的渲染,这是一颗巨大的恒星塌陷形成的一个X射线发射黑洞。(我们现在看到它的X射线从它的恒星伴侣那里传出)。但是黑洞是不可避免的下一个中子星之后的一步?美国宇航局/ CXC / M.Weiss

当你跨越两个假想的黑洞替代品时,你会得到什么?根据RaúlCarballo-Rubio(意大利的里雅斯特国际高级研究学院)的研究成果,他在2月6日的" 了一篇关于大质量恒星命运的新数学模型,这是一个自洽的半经典相对论恒星。

当一颗大质量的恒星来到它的生命的尽头时,它会变成超新星,留下一个密集的核心,根据传统思想,它将继续崩溃,形成中子星或黑洞。特定恒星的命运归结为它的质量。中子星在量子力学退化压力的排斥力和引力的吸引力之间找到了平衡,而更多的巨型核心陷入黑洞,无法抵抗自身重力的压倒性拉力。

令人厌恶的重力

现在,Carballo-Rubio增加了一个额外的力量:量子波动。量子力学已经表明,虚拟粒子自发地进入和退出存在 - 效应可以在真空中最好地测量,但是这些波动可能发生在任何时间。这些粒子可以被认为是在正常条件下会消除的正负能量的波动。但紧凑物体的极端重力打破了这种平衡,有效地产生负能量。这种负能量会产生一种排斥的引力。

"自20世纪70年代末以来,由于引力场引起的量子[波动]的存在已经被人们所知,"Carballo-Rubio解释道。但物理学家不知道如何在崩溃的恒星中考虑这种影响。

Carballo-Rubio派生的方程式结合了广义相对论和量子力学来解释量子涨落。此外,他发现了一些解决方案,可以平衡恒星质量的吸引力和负向引力,否则这些质量会产生黑洞。配音他们"半经典相对论恒星,"这些紧凑的物体不会完全崩溃在自己的重量下形成一个事件视界,因此不是黑洞。

混合星

艺术家的中子星图。凯西里德/宾夕法尼亚州立大学

有趣的是,Carballo-Rubio的半经典相对论恒星承载了以前提出的黑洞替代方案的标志:gravastars和黑星。

Gravastars和黑星也由普通物质和量子波动组成。但是,当这些想法最初被构想出来时,包含量子波动的方程式还不知道,所以理论家Carballo-Rubio的恒星从基于已知物理学的一组一致方程组中自然出现。

Gravastars和黑星的结构是不同的:在Gravastar核心中,巨大的量子涨落将普通物质向外推,形成表面上的超薄壳。另一方面,黑色的恒星在整个结构中平衡物质和量子波动。

Carballo-Rubio的明星就像是前两个想法的混合体。"一方面,无论是物质还是量子(波动)都存在于整个结构中,就像黑星模型一样,"他说。"另一方面,明星展示了两种截然不同的元素,如Gravastar模型中的核心和超薄外壳。"

稳定性问题

这些混合恒星是否存在于现实世界是一个争论。Carballo-Rubio的解决方案不包含时间,所以目前尚不清楚这样一颗恒星是否会保持稳定或快速变成其他东西。。。像一个黑洞。

"相对论的天体物理学家卢齐亚诺雷佐拉(德国理论物理研究所)评论说:"笔尖上可以找到平衡解。"这样的解决方案显然对小扰动不稳定。"

然而,如果Carballo-Rubio能证明他的半经典相对论恒星确实是动态稳定的 - 他将开始接下来的工作 - 下一代引力波观测站应该提供未来几十年所需的精确度水平,以区分非常规紧凑的体黑洞,可能提供证据来支持这种新型恒星的存在。

相关文章