Gravastars 能否像俄罗斯套娃一样相互嵌套？ – 物理世界

根据将量子力学与爱因斯坦广义相对论相结合的新计算，格拉瓦星是黑洞的假设替代品，最终可能会像俄罗斯套娃一样相互嵌套。如果这种奇异物体存在，它们可以在引力波信号中揭示它们的存在。

黑洞是由一颗大恒星或可能是一个气体云的引力坍缩到一个微小区域而形成的，该区域的引力非常强，甚至连光都无法逃脱。

2001年，美国物理学家 帕维尔·马祖尔 和 埃米尔·莫托拉 表明，理论上， 另一个物体可能形成 从这样的崩溃。他们通过将爱因斯坦场方程（描述物质和能量如何影响时空几何形状）与量子力学相结合来做到这一点。他们的分析表明，至少在原则上，量子涨落可以在引力坍缩的最后阶段阻止黑洞奇点的形成。相反，一种新的、奇怪的物体类型，称为“重力星”将会形成。

无事件视界

Gravastar是一颗引力收缩的真空凝聚星。在某些方面，格拉瓦星就像一个黑洞。它们都具有极强的引力场，并且都能发射霍金辐射。然而，引力星的中心并没有奇点，也没有光、物质和信息可以通过但永远不会返回的事件视界。

相反，格拉瓦星是德西特空间的一个气泡，这是对充满负能量的空间的数学描述。因此，它提供了一个与暗能量驱动的膨胀宇宙一致的简单模型。在传统的格拉瓦星模型中，德西特空间的气泡最初是由量子涨落产生的，并被无限薄的物质壳所包围。

“德西特时空想要扩张，但在重力星中，它被物质外壳包围，而物质外壳却想要塌缩，”说 卢西亚诺·雷佐拉，法兰克福歌德大学理论天体物理学系主任。 “平衡两种相反的行为会产生稳定的 Gravastar。”

嵌套的格拉瓦星

现在，雷佐拉的研究生丹尼尔·詹波尔斯基（Daniel Jampolski）找到了场方程的一种新解，该解描述了两个或多个格拉瓦星如何像宇宙俄罗斯套娃一样相互嵌套。

Jampolski 和 Rezolla 将这种现象称为“nestar”，是“nested star”的缩写。内星的内部结构将具有一个德西特空间的气泡，周围是一层物质壳，然后又被另一体积的德西特空间包围，该空间又被另一层物质壳包围，依此类推。此外，物质壳不是无限薄，而是可以具有相当大的厚度，在某些情况下几乎构成了巢星的整个半径。

“有一些巢星结构是由无限小的德西特内部（只是一个点）给出的，然后是基本上填充整个巢星的物质内部，然后在表面附近有两个薄壳，一个由德西特空间构成——时间，物质的另一种，”雷佐拉说道 物理世界。 “因为在这种情况下，内星主要是由物质构成的，所以它的形成可能不像完整的德西特内部那样奇特。”

然而，格拉瓦星仍然是假设的，没有观察证据表明它们存在，这应该引起一些谨慎。 保罗·帕尼罗马第一大学理论物理学教授，他没有参与这项研究。

“一个基本问题是，这样的解决方案——普通的或嵌套的 gravastars——首先是如何动态形成的，因为我们目前没有一致的模型，”帕尼说。

像钟声一样响起

然而，不知道重力星是如何形成的并不排除它们的存在。事实上，它们可能存在于合并并产生引力波的紧凑双星系统中。

当两个致密的大质量物体（例如黑洞或中子星）相互螺旋时，它们会传播一种独特的引力波信号，称为线性调频脉冲。当这些物体合并形成黑洞时，发出的引力波就像敲响的钟声逐渐减弱。 LIGO-Virgo-KAGRA 引力波探测器观测到了此类合并产生的啁啾和振铃。

这样的合并还可能产生格拉瓦星或内星，詹波尔斯基和雷佐拉表示，它们将具有独特的振铃信号。雷佐拉补充道，“由于其内部结构，相同质量的内星和格拉瓦星的铃声不同。”具体来说，物质和德西特空间界面的各种外壳会以特定的方式振荡，这与常规的格拉瓦星不同。

90 个引力波事件 迄今为止已被发现，并且目前正在进行另一次观测，有大量数据可用于搜索 gravastar 签名。

帕尼说：“迄今为止，所有引力波观测结果都与这些物体是黑洞或中子星的假设相一致。” “然而，振铃很难准确测量，”他补充道，这留下了一些不确定性的空间。

加热外壳

重力星暴露自己的另一种方式是在其表面吸积物质。在黑洞的情况下，物质和光消失在事件视界之外，这就是 事件地平线望远镜 当它对 M87 和银河系中心的超大质量黑洞的“阴影”进行成像时看到的。 Gravastars 的不同之处在于它们是没有地平线的。虽然一些物质可以穿过外壳被内部的德西特时空吸收，但更多的物质可能会撞击表面外壳，使其变厚并导致其升温并发光。如果事件视界望远镜对一颗正在积极吸积的引力星进行成像，它就会看到这种发射，尽管它会因重力而高度红移。

LIGO 引力波信号支持霍金面积定理

雷佐拉承认，虽然数学可能有效，但我们仍然无法建立一个描述格拉瓦星和涅星在现实中如何存在的物理模型。

“我们确实不太清楚 Gravastar 是如何形成的，而且由于我们对 Gravastar 的构成物质知之甚少，这些假设很难检验，”雷佐拉说。

Jampolski 和 Rezzolla 在期刊中描述了他们对爱因斯坦场方程的新解 经典和量子引力.

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• Sumber: https://physicsworld.com/a/could-gravastars-be-nested-inside-one-another-like-a-russian-doll/