[논문 리뷰] There's Nothing "Black" about a Black Hole

Cenalo Vaz|arXiv (Cornell University)|2014. 07. 14.

Cosmology and Gravitation Theories인용 수 2

한 줄 요약

이 논문은 양자 중력 이론 하에서-dust 붕괴가 특이점을 형성하지 않고 오히려 시각적 사건의 중력에 고착되어 중심에 음의 점질량을 가진 준정적인 밀도 물체를 형성한다고 제안한다. 이러한 결과로 유도된 정적 해들은 비틀림 압력이 없고, 블랙홀의 슈바르츠실트 반경을 초월한 경계를 가진다. 이는 중성자별과 유사하지만 특이점을 피하는 해로, 에너지 추출 과정을 통해 AMPS 화염벽 역학 문제를 해결한다.

ABSTRACT

Quantum gravity suggests that the paradox recently put forward by Almheiri et. al. (AMPS) can be resolved if matter does not undergo continuous collapse to a singularity but condenses on the apparent horizon. One can then expect a quasi-static object to form even after the gravitational field has overcome any degeneracy pressure of the matter fields. We consider dust collapse. If the collapse terminates on the apparent horizon, the Misner-Sharp mass function of the dust ball is predicted and we construct static solutions with no tangential pressure that would represent such a compact object. The collapse wave functions indicate that there will be processes by which energy extraction from the center occurs. These leave behind a negative point mass at the center which contributes to the total energy of the system but has no effect on the the energy density of the dust ball. The solutions describe a compact object whose boundary lies outside its Schwarzschild radius and which is hardly distinguishable from a neutron star.

연구 동기 및 목표

• 양자 중력 이론의 통찰을 통해 블랙홀 물리학에서 AMPS 화염벽 역학 문제를 해결하기 위해.
• 붕괴가 특이점으로 이르기보다는 시각적 사건의 중력에서 끝날 수 있는지 탐구하기 위해.
• 비틀림 압력이 없는 밀도 공기의 정적이고 구형 대칭 해를 구성하여, 슈바르츠실트 반경을 초월한 밀도 물체를 표현하기 위해.
• 붕괴 파동함수의 역할을 분석하여 중심에서의 에너지 추출 과정을 이해하고, 그 결과로 발생하는 음의 점질량을 규명하기 위해.
• 이러한 구조가 관측적으로 중성자별과 구별되지 않을 정도로 유사한지 판단하기 위해.

제안 방법

• 양자 중력의 가정 하에 붕괴가 특이점으로 이르지 않고 시각적 사건의 중력에서 멈춘다는 가정 하에, 먼지 붕괴를 모델링한다.
• 비정적 근사에서 먼지 공기의 질량 프로파일을 유도하기 위해 Misner-Sharp 질량 함수를 사용한다.
• 비틀림 압력이 없는 먼지 공기의 정적 해를 구성하여, 경계가 슈바르츠실트 반경을 초월하는 것과 일치시킨다.
• 붕괴 파동함수를 분석하여 중심에서의 에너지 추출 과정을 규명한다.
• 중심에 존재하는 음의 점질량이 총 에너지 기여에 기여하지만, 먼지의 에너지 밀도에 미치는 영향은 미미하다는 점을 계산한다.
• 구조적 및 관측적 측면에서 이로 유도된 밀도 물체를 중성자별과 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 양자 중력 이론이 먼지 붕괴 중 시공간 특이점 형성을 방지할 수 있는가?
• RQ2 붕괴가 시각적 사건의 중력에서 멈출 경우 형성되는 정적이고 구형 대칭 물체의 특성은 무엇인가?
• RQ3 중심에서의 에너지 추출이 시스템의 총 질량-에너지에 어떤 영향을 미치는가?
• RQ4 중심에 존재하는 음의 점질량이 밀도 물체의 총 에너지 예산에서 어떤 역할을 하는가?
• RQ5 이러한 밀도 물체가 중성자별과 얼마나 관측적으로 구별되지 않는가?

주요 결과

• 붕괴 파동함수는 먼지 공기 중심에서 에너지를 추출하는 과정을 나타내며, 그 결과 중심에 음의 점질량이 남는다.
• 음의 점질량은 시스템의 총 에너지에 기여하지만, 먼지 공기의 에너지 밀도에 영향을 주지 않는다.
• 구성된 정적 해는 비틀림 압력이 없으며, 경계가 슈바르츠실트 반경을 초월하는 밀도 물체를 묘사한다.
• 붕괴가 시각적 사건의 중력에서 멈춘다는 가정 하에 먼지 공기의 Misner-Sharp 질량 함수는 완전히 예측 가능하다.
• 결과로 유도된 물체는 특이점 없이도 중성자별과 구조적 및 관측적으로 유사하다.
• 이 모델은 시각적 사건의 중력에 고착되는 과정과 에너지 추출을 통해 화염벽이 필요 없게 하여 AMPS 화염벽 역학 문제를 해결한다.