北京
新論文試圖展示“引力真空星”如何在不違背相對論的前提下模仿黑洞。
理論上，黑洞源自阿爾伯特·愛因斯坦廣義相對論（將引力視為時空的扭曲）的原理，但愛因斯坦本人卻對黑洞持懷疑態(tài)度，稱其奇點“給理論帶來了太多任意性，實際上使理論本身的定律失效。”
多虧了事件視界望遠鏡，我們現(xiàn)在知道黑洞確實存在，但最近發(fā)表在《物理評論D》上的一項新研究認(rèn)為，愛因斯坦的懷疑或許不無道理。在這篇論文中，理論物理學(xué)家認(rèn)真探討了引力真空凝聚星——簡稱引力真空星——的可能性。這是一種超致密星體，擁有一層普通物質(zhì)的薄殼，內(nèi)部則充滿暗能量。因此，引力真空星外表看似黑洞，卻不會形成奇點或事件視界。這也意味著廣義相對論的規(guī)律不會失效。
“引力真空星有一個方面至今尚未被觸及，主要是因為其帶來的巨大挑戰(zhàn)，那就是它們?nèi)绾螐囊话愕那蛐挝镔|(zhì)分布中誕生，”論文合著者、德國歌德大學(xué)的丹尼爾·揚波爾斯基和盧恰諾·雷佐拉寫道。“我們在此首次提出一個模型，描述在球形物質(zhì)云發(fā)生引力坍縮后，靜態(tài)引力真空星的形成過程。”
黑洞的傳說
在天體物理學(xué)中，奇點指瀕死恒星在自身質(zhì)量作用下坍縮后留下的一個單一的點。愛因斯坦對黑洞的質(zhì)疑正源于奇點，因為這位傳奇科學(xué)家對時空持有非常數(shù)學(xué)化的看法。一顆質(zhì)量可能高達數(shù)十億倍太陽的恒星，竟能濃縮到一個微小的點上，并無限地彎曲時空，這在他看來是“理論難以想象的不幸”。
于是引力真空星登場了。這種黑洞替代方案的概念于2001年首次提出，作為“完全引力坍縮的一種新終點”。引力真空星的質(zhì)量和致密程度幾乎與黑洞相當(dāng)，但沒有奇點或事件視界。其保持穩(wěn)定的關(guān)鍵是暗能量所施加的向外壓力，而暗能量是一種假想的力，被認(rèn)為驅(qū)動著宇宙的膨脹。
讓引力真空星成立
盡管這聽起來很理想，但物理學(xué)家此前尚未真正弄清引力真空星在現(xiàn)實中如何形成。這篇最新論文聲稱找到了一個解決方案，不僅與廣義相對論的規(guī)則良好契合，也符合描述黑洞附近環(huán)境的公認(rèn)天體物理學(xué)原理。
根據(jù)關(guān)于該研究的新聞稿，這一解決方案一個引人入勝的推論是，引力真空星的坍縮可能觸發(fā)一場爆炸，“與我們的宇宙從中誕生的大爆炸并無太大不同”。隨著暗能量推動這個新的“迷你宇宙”膨脹，它抵消了引力，在黑洞開始形成之前阻止了恒星的坍縮。
一種選項，而非否定
話雖如此，正如研究團隊在論文中所指出的，這類過程需要理想且精細(xì)調(diào)節(jié)的條件，才能按研究人員的預(yù)測展開。在我們真正在宇宙中觀測到非常類似的現(xiàn)象之前，該模型僅停留在理論層面。同樣值得注意的是，引力真空星未必是黑洞的替代品，正如雷佐拉指出的，黑洞仍然是“關(guān)于引力坍縮最終命運最自然、最簡單的解”。相反，它提出了一種額外的可能情境：瀕死恒星除了變成中子星或黑洞，還可能變成別的什么。
關(guān)于引力坍縮所涉及的極端條件，我們?nèi)杂刑嗖涣私庵帲虼嗣髦堑淖龇ㄊ恰皩ξ覀兯恢赖谋３忠环N不偏不倚的態(tài)度，從而既探索公認(rèn)的智慧，也探索更異乎尋常的解釋”，雷佐拉補充道。“歷史告訴我們，后者變成前者的現(xiàn)象并不罕見。”
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