[论文解读] A simple model of a black-hole interior

Giulio Magli|arXiv (Cornell University)|Jun 30, 1997

Relativity and Gravitational Theory被引用 3

一句话总结

本文构建了一个物理上有效、球对称的黑洞内部模型，将其视为一个弹性固态球体，该模型在 R=2M 处与史瓦西真空解相匹配。该模型满足弱能量条件，并具有明确定义的状态方程，为黑洞内部提供了一种经典的、基于物质的非奇点替代方案。

ABSTRACT

A simple model of a ``black hole interior'', namely a spherically symmetric solution of the Einstein field equations in matter matching the Schwarzschild vacuum at a spacelike hypersurface ``R<2M'' is constructed. The model is physically valid: it describes an elastic-solid sphere having a well-defined equation of state and satisfying the weak energy condition.

研究动机与目标

• 构建一个避免奇点的、经典的、物理上一致的黑洞内部模型。
• 通过一个类空超曲面，确保该模型在事件视界 R=2M 处与外部史瓦西解相匹配。
• 满足弱能量条件，以确保物质内容的物理合理性。
• 为内部物质定义一个行为良好的状态方程，将其建模为弹性固体。

提出的方法

• 该模型使用在物质存在下爱因斯坦场方程的球对称解。
• 在 R=2M 处使用一个类空超曲面，将内部弹性固态解与外部史瓦西真空解相匹配。
• 内部物质被建模为具有特定且明确定义的状态方程的弹性固体。
• 强制执行弱能量条件，以确保能量-动量张量的物理有效性。
• 该解被构造为使内部几何在 R=2M 处平滑地连接到史瓦西度规。

实验结果

研究问题

• RQ1 能否构建一个经典的、非奇点的黑洞内部模型，使其在 R=2M 处与史瓦西解相匹配？
• RQ2 在该背景下，具有明确定义状态方程的弹性固态物质模型是否满足弱能量条件？
• RQ3 是否可能在 R=2M 处通过一个类空超曲面，将一个正则的内部解与史瓦西真空解相匹配？
• RQ4 此类物质模型的状态方程受到哪些物理约束？

主要发现

• 该模型成功构建了一个球对称的内部解，该解在 R=2M 处通过一个类空超曲面与史瓦西真空解相匹配。
• 内部由具有明确定义状态方程的弹性固态物质分布描述。
• 该解满足弱能量条件，证实了物质内容的物理一致性。
• 该模型为标准黑洞内部提供了一个非奇点的替代方案，具有有限且规则的核。