[論文レビュー] Cosmic Censorship: A Current Perspective

Pankaj S. Joshi|ArXiv.org|Jun 28, 2002

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ひとこと要約

この論文は、重力崩壊の文脈において宇宙的 censorship仮説（CCH）を再評価し、事象の地平線に覆い隠されていない裸の特異点——特異点がイベントホライズンに隠されていないもの——が物理的に現実的な初期条件から生じ得ると主張する。本稿は、CCHを検証する鍵が、便宜的な物理的制約を課すことではなく、裸の特異点解の一般性および安定性を証明することにあると述べ、一般相対性理論の下で、異なる力学的条件下で、ブラックホールと裸の特異点が両方とも自然な結果である可能性を示唆する。特に、崩壊する物質のせん断（shear）が、閉じ込められた表面の形成を遅らせる役割を果たすことが重要であると指摘する。

ABSTRACT

End state of gravitational collapse and the related cosmic censorship conjecture continue to be amongst the most important open problems in gravitation physics today. My purpose here is to bring out several aspects related to gravitational collapse and censorship, which may help towards a better understanding of the issues involved. Possible physical constraints on gravitational collapse scenarios are considered. It is concluded that the best hope for censorship lies in analyzing the genericity and stability properties of the currently known classes of collapse models which lead to the formation of naked singularities, rather than black holes, as the final state of collapse and which develop from a regular initial data.

研究の動機と目的

• 最近の崩壊モデルが裸の特異点を生じるのを踏まえ、宇宙的 censorship 仮説（CCH）の妥当性を再評価すること。
• エネルギー条件や状態方程式などの物理的制約が、現実的な崩壊シナリオにおいて裸の特異点を除外できるかどうかを調査すること。
• 特に、崩壊する物質のせん断が、自然に裸の特異点形成を促す可能性のあるより深い物理的メカニズムを特定すること。
• CCH を証明する真の希望は、外部の物理的条件を課すのではなく、既知の裸の特異点モデルの一般性および安定性を分析することにあると主張すること。
• 量子効果（例：粒子生成）が裸の特異点を安定化または除去する可能性があり、古典的 CCH 問題に対する量子的解決策が得られる可能性を検討すること。

提案手法

• 球対称および非球対称の重力崩壊モデルの既知のクラスを分析し、正則な初期データから進化する過程を検討する。
• 特に、せん断が崩壊ダイナミクスに与える影響、特に閉じ込められた表面およびありふれた地平線の形成を遅らせるメカニズムを評価する。
• エネルギー条件、状態方程式、初期データの正則性といったさまざまな物理的制約が、ブラックホールと裸の特異点の形成に与える影響を評価する。
• 時空の因果的構造を用いて、未来向きの非空間的曲線が特異点に終結する特異点を裸の特異点と定義し、ブラックホール特異点と対比する。
• 特異点と閉じ込められた表面の形成の順序を、主要な基準として検討する：特異点が閉じ込められた表面より先に形成される場合、それは裸の特異点を示す。
• 粒子生成のような量子重力効果を、裸の特異点を除去する可能性のあるメカニズムとして検討し、古典的 CCH 問題に対する量子的解決策の可能性を示唆する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 物理的に現実的な重力崩壊シナリオは、ブラックホールではなく裸の特異点を生じ得るか？
• RQ2 エネルギー条件や特定の状態方程式といった標準的な物理的制約は、崩壊において裸の特異点を除外するのに十分か？
• RQ3 崩壊する物質のせん断が、閉じ込められた表面の形成を遅らせる動的役割を果たし、裸の特異点形成を可能にするか？
• RQ4 CCH は、外部の物理的条件を課すのではなく、裸の特異点解の一般性および安定性を用いて証明可能か？
• RQ5 量子重力効果（例：粒子生成）が自然に裸の特異点を解消し、量子レベルで censorship を維持する可能性はあるか？

主な発見

• 正則な初期データから進化する既知の崩壊モデルのクラスによって、物理的に現実的な重力崩壊シナリオでも裸の特異点が形成可能であることが示された。
• エネルギー条件や状態方程式といった物理的制約は、裸の特異点を除外しないことが判明し、このような条件だけでは宇宙的 censorship 仮説を証明するには不十分である。
• 崩壊する物質分布におけるせん断が、閉じ込められた表面およびありふれた地平線の形成を遅らせる重要な役割を果たし、特異点が遠方の観測者に可視化されるのを可能にする。
• 裸の特異点の形成は、非現実的な仮定の結果ではなく、特定の力学的条件下で一般相対性理論の自然な結果である。特に、特異点が閉じ込められた表面より先に形成される場合に顕著である。
• CCH は古典的には成立しない可能性があるが、粒子生成のような量子効果が裸の特異点を除去する可能性があり、量子レベルでの解決策が得られる可能性がある。
• 裸の特異点解の安定性および一般性が、CCH を証明する最も現実的な道筋であると浮き彫りになった。外部の便宜的物理的制約に依存するのではなく、こうした性質の分析が鍵となる。