[论文解读] There's Nothing "Black" about a Black Hole

Cenalo Vaz|arXiv (Cornell University)|Jul 14, 2014

Cosmology and Gravitation Theories被引用 2

一句话总结

本文提出，在量子引力框架下，尘埃坍缩不会形成奇点，而是凝聚在视界表面，中心形成一个负点质量的准静态致密天体。由此产生的静态解——无切向压强，且边界位于史瓦西半径之外——类似于中子星，但避免了奇点，通过能量提取过程解决了AMPS防火墙 paradox。

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.

研究动机与目标

• 通过量子引力的洞见，解决黑洞物理中的AMPS防火墙 paradox。
• 探讨物质坍缩是否可在视界处终止，而非继续演化至奇点。
• 构建无切向压强的尘埃球的静态、球对称解，代表位于史瓦西半径之外的致密天体。
• 分析坍缩波函数在实现从中心提取能量及由此产生负点质量中的作用。
• 确定此类构型在观测上是否与中子星不可区分。

提出的方法

• 在量子引力假设下建模尘埃坍缩，假设坍缩在视界处停止而非继续演化至奇点。
• 使用Misner-Sharp质量函数，推导尘埃球在准静态极限下的质量分布。
• 构建无切向压强的尘埃球静态解，且其边界位于史瓦西半径之外。
• 分析坍缩波函数，识别实现从天体中心提取能量的过程。
• 计算中心负点质量对总能量的贡献，同时指出其对尘埃能量密度的影响可忽略不计。
• 从结构和可观测性角度，将所得致密天体与中子星进行比较。

实验结果

研究问题

• RQ1 量子引力能否在尘埃坍缩过程中阻止时空奇点的形成？
• RQ2 当坍缩在视界处终止时，所形成的静态、球对称天体具有何种性质？
• RQ3 从中心提取能量如何影响系统的总质量-能量？
• RQ4 中心负点质量在致密天体总能量预算中起何种作用？
• RQ5 此类致密天体在多大程度上与中子星在观测上不可区分？

主要发现

• 坍缩波函数表明存在从尘埃球中心提取能量的过程，最终在原点留下一个负点质量。
• 负点质量对系统总能量有贡献，但不影响尘埃球的能量密度。
• 所构建的静态解无切向压强，描述的致密天体边界位于其史瓦西半径之外。
• 在假设坍缩在视界处终止的前提下，尘埃球的Misner-Sharp质量函数可被完全预测。
• 所得天体在结构和观测上与中子星相似，尽管不存在奇点。
• 该模型通过视界凝聚和能量提取机制，避免了对防火墙的需求，从而解决了AMPS防火墙 paradox。