[論文レビュー] Does The Principle Of Equivalence Prevent Trapped Surfaces From Being Formed In The General Relativistic Collapse Process?

D. Leiter, Stanley L. Robertson|arXiv (Cornell University)|Nov 21, 2001

Cosmology and Gravitation Theories被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、一般相対性理論における等価原理が、放射する収縮流体における捕獲表面の形成を禁じることを主張している。なぜなら、このような形成は流体の世界線を光的（null）にすることを意味し、原理に反するからである。内部共動座標系と外部バイヤディa計量を用いて、著者たちは常にg₀₀ > 0であることを示し、真の事象の地平線が形成されないことを示している。その結果、銀河系ブラックホール候補は、観測可能な磁気双極子モーメントを持つ、磁気圏に閉じ込められた永遠に収縮し続ける物体（MECO）としてより適切に記述されるべきだと結論づけている。

ABSTRACT

It has been recently shown (Mitra,- astro-ph/9910408, astro-ph/0207056) that the timelike spherical collapse of a radiating, physical fluid in General Relativity, as seen by an interior co-moving observer at rest in the physical fluid, does not permit formation of ``trapped surfaces''. This followed from the fact that the formation of a trapped surface in a physical fluid would cause the timelike world lines of the collapsing fluid to become null at the would be trapped surface, thus violating the Principle of Equivalence in General Theory of Relativity. In this paper we generalize and extend this result by studying the problem from the point of view of the exterior Vaidya metric of a collapsing radiating fluid as seen by an exterior stationary observer, and find that the "no trapped surface condition" becomes g00 > 0 consistent with that obtained for the interior co-moving metric. Since we have shown that the Principle of Equivalence prevents trapped surfaces from being formed in collapsing, radiating objects, then true event horizons cannot exist and Galactic Black Hole Candidates (GBHC) must have physically observable intrinsic magnetic dipole moments. Because of this fact it follows (Robertson and Leiter - astro-ph/0102381, astro-ph/0208333) that GBHC can be consistently described, within the framework of General Relativity, in terms of a magneto-spheric eternally collapsing objects (MECO) without true event horizons.

研究の動機と目的

• 放射する流体の一般相対性理論的収縮中に等価原理が捕獲表面の形成を禁じるかどうかを調査すること。
• 内部共動座標系からの先行結果を外部の静止観測者に拡張し、バイヤディa計量を用いること。
• 異なる参照枠において捕獲表面が存在しないことの整合性を示すこと。
• 銀河系ブラックホール候補（GBHC）における真の事象の地平線の存在を疑問視すること。
• 一般相対性理論内でのブラックホールの代替としてMECOモデルが有効であることを支持すること。

提案手法

• 捕獲表面の可能性がある近傍での世界線の振る舞いを評価するため、放射する物理的流体の内部共動計量を分析すること。
• 静止観測者の視点から収縮をモデル化するため、外部バイヤディa計量を適用すること。
• 等価原理に整合する捕獲表面の形成がないことを示す指標としてg₀₀ > 0の条件を導出すること。
• 内部フレームと外部フレームからの結果を比較し、捕獲表面が存在しないことの整合性を確認すること。
• 外部の球対称で放射する収縮を記述するため、バイヤディa計量を用いること。
• 計量の振る舞いから、流体の世界線が光的になれないこと、したがって捕獲表面が形成された場合に等価原理に反することを推論すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 一般相対性理論的収縮において、放射する流体の捕獲表面の形成が等価原理によって禁じられるか。
• RQ2 内部共動フレームと外部静止フレームの両方で、捕獲表面の不在が一貫して示せるか。
• RQ3 捕獲表面が形成されない場合、GBHCにおける事象の地平線の存在にどのような意味があるか。
• RQ4 バイヤディa計量は、放射収縮における捕獲表面の非形成をどのように支持するか。
• RQ5 MECOは、一般相対性理論内でのブラックホールの有効な代替として成立するか。

主な発見

• 等価原理は、流体の世界線が光的になる必要があるため、捕獲表面の形成を禁じる。これは物理的物質の時間的性質に反する。
• 内部共動計量と外部バイヤディa計量の両方で、g₀₀ > 0の条件が維持され、捕獲表面が形成されないことが確認された。
• 真の事象の地平線は、捕獲表面が存在しないため、放射する系の収縮において存在できない。
• 銀河系ブラックホール候補は、物理的に観測可能な固有の磁気双極子モーメントを持つべきであり、これは標準的ブラックホールモデルと矛盾する。
• MECOモデルは、一般相対性理論内での活動的銀河核の整合的で地平線のない記述を提供する。
• 結果は、GBHCがブラックホールではなく、測定可能な電磁的性質を持つ磁気圏に閉じ込められた永遠に収縮する物体であるという見解を支持する。