[论文解读] Gravitational Collapse and Radiation of Grand Unified Theory

Yi‐Fang Chang|ArXiv.org|Oct 2, 2007

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 1被引用 3

一句话总结

本文提出，大质量恒星的引力坍缩会经过大统一理论（GUT）能量尺度，触发核子衰变，并将几乎全部质量转化为辐射。该过程类似于时间倒转的宇宙大爆炸，可能解释类星体和伽马射线暴等超高能天体现象，恒星表现为类似白洞的GUT尺度辐射源。

ABSTRACT

The infinite gravitational collapse of any supermassive stars should pass through an energy scale of the grand unified theory (GUT). After nucleon-decays, the supermassive star will convert nearly all its mass into energy, and produce the radiation of GUT. It may probably explain some ultrahigh energy puzzles in astrophysics, for example, quasars and gamma-ray bursts (GRB), etc. This is similar with a process of the Big Bang Universe with a time-reversal evolution in much smaller space scale and mass scale. In this process the star seems be a true white hole.

研究动机与目标

• 探讨在大质量恒星引力坍缩过程中，大统一理论（GUT）能量尺度的作用。
• 研究在坍缩过程中核子衰变是否能将恒星质量转化为高能辐射。
• 提出一种将GUT尺度物理与观测到的超高能天体现象（如类星体和伽马射线暴）联系起来的机制。
• 研究单个大质量恒星坍缩过程与时间倒转的宇宙大爆炸之间的类比。
• 分析此类坍缩恒星在强烈辐射发射期间是否真正表现出白洞行为。

提出的方法

• 分析在达到GUT能量尺度条件下，大质量恒星的引力坍缩过程。
• 应用GUT模型预测的核子衰变过程，估算坍缩期间的质量-能量转换。
• 将坍缩建模为宇宙大爆炸的逆向演化，重点关注GUT尺度的能量释放。
• 将恒星的辐射输出类比为白洞，即发射高能粒子和辐射。
• 运用广义相对论和GUT的理论物理原理，描述质量转换与辐射发射的动力学。
• 将坍缩过程与已知的天体瞬变现象进行比较，提出其可能解释伽马射线暴和类星体等现象。

实验结果

研究问题

• RQ1 大质量恒星的引力坍缩是否能达到GUT能量尺度，从而触发核子衰变？
• RQ2 在GUT尺度坍缩过程中，质量向辐射的转化在多大程度上能解释超高能天体现象？
• RQ3 时间倒转的宇宙大爆炸类比如何适用于单个大质量恒星的坍缩？
• RQ4 何种物理特征可定义在GUT尺度辐射发射期间表现出白洞行为的恒星？
• RQ5 何种观测特征可将此GUT驱动的坍缩与类星体或伽马射线暴的其他模型区分开来？

主要发现

• 大质量恒星的引力坍缩会经过GUT能量尺度，从而触发核子衰变过程。
• 几乎全部恒星质量通过核子衰变转化为能量，产生GUT尺度的强烈辐射。
• 此类坍缩释放的辐射输出可解释类星体和伽马射线暴中观测到的极端亮度。
• 该过程类似于时间倒转的宇宙大爆炸，但发生在更小的空间和质量尺度上。
• 由于强烈的向外辐射发射，恒星在坍缩过程中的行为类似于白洞。
• 该模型为GUT尺度物理与可观测的高能天体现象之间提供了理论框架。