Naken singularitet

Naken singularitet är ett hypotetiskt  begrepp om allmän relativitet (GR ) , som betecknar en gravitationssingularitet utan en händelsehorisont . I ett klassiskt svart hål vid en singularitet är gravitationskraften så stark att ljus inte kan fly från händelsehorisonten, och därför kan föremål inuti händelsehorisonten, inklusive det svarta hålet självt, inte direkt observeras. Naken singularitet, om den existerar, kan tvärtom observeras utifrån.

Det teoretiska beviset på existensen av nakna singulariteter är av stor betydelse, eftersom det betyder att det i princip är möjligt att observera ett objekts sammandragning till en oändlig densitet . Detta skulle också bidra till att lösa de grundläggande problemen med allmän relativitet, eftersom allmän relativitet inte kan göra förutsägelser om den framtida utvecklingen av rum-tid nära en singularitet. I fallet med "vanliga" svarta hål är detta inget problem, eftersom en extern observatör inte kan observera rum-tid inne i händelsehorisonten.

Vissa studier (2005) visar att om teorin om slingkvantgravitationen är korrekt , så kan nakna singulariteter existera i naturen [1] [2] [3] , förutsatt att principen om kosmisk censur inte är uppfylld. Numeriska beräkningar [4] och några andra argument [5] pekar också på en sådan möjlighet.

Hittills har nakna singulariteter inte upptäckts.

Ursprungshypotes

I konceptet med roterande svarta hål visas att en snabbt roterande singularitet kan bli ett ringformat föremål . Detta resulterar i två händelsehorisonter, såväl som en ergosfär , som konvergerar när singularitetens spinn ökar. När de yttre och inre händelsehorisonterna smälter samman, krymper de till en roterande singularitet och försluter så småningom resten av universum.

En tillräckligt snabb roterande singularitet kan bli resultatet av kollapsen av damm eller en supernova .

Den nakna singulariteten är ett exempel på matematisk komplexitet (krymper till oändlig densitet) som visar på ett djupare problem med att förstå denna fysiska process. En acceptabel lösning på detta problem borde hjälpa till att hitta den ännu outvecklade funktionsteorin om kvantgravitation .

Mätvärden

Händelsehorisontens försvinnande finns i Kerr-metriken , som beskriver ett snurrande svart hål i ett vakuum. I synnerhet, om dess vinkelmomentum är tillräckligt stort, kommer händelsehorisonten att försvinna. Genom att konvertera Kerr-metriken till Boyer-Lindqvist-koordinater , kan det visas [6] att koordinaten (som inte är en radie) för händelsehorisonten

,

var och . I det här fallet betyder "försvinnande händelsehorisont" att lösningarna är komplexa för , eller .

Händelsehorisontens försvinnande kan också ses i Reissner-Nordström-metriken för ett laddat svart hål. I denna metrik kan man visa [7] att en singularitet uppstår när

,

var och . Av de tre möjliga fallen för relativa värden och , i det fall där , båda värdena är komplexa. Detta betyder att måttet är regelbundet för alla positiva värden på , eller med andra ord, singulariteten har ingen händelsehorisont.

Effekter

Närvaron av en naken singularitet skulle tillåta forskare att observera ett objekt som krymper till oändlig densitet, vilket är omöjligt under normala omständigheter. Enligt ett antal uppskattningar kommer frånvaron av en händelsehorisont att tillåta nakna singulariteter att avge ljus [8] . Samtidigt säger principen om kosmisk censur , formulerad 1970 av Roger Penrose , att en naken singularitet inte kan uppstå i vårt universum under verkliga initiala förhållanden.

I science fiction

• Michael Harrisons sci -fi-trilogi Light , New Swing Space ) utforskar den kala singulariteten.
• "Dark Peril" av James Glass (publicerad i Astounding Science Fiction , mars 2005) beskriver situationen när besättningen på en rymdfarkost kommer in i ergosfären av ett svart hål eller singularitet, och hur de tar sig ur denna till synes hopplösa situation.
• I rymdoperaserien "Xeelee Sequence" av Stephen Baxter beskrivs en massiv ring som skapar en naken singularitet. Den används av operans hjältar för att flytta till ett annat universum.
• I den amerikanska science fiction-tv-serien Battlestar Galactica, i avsnittet med titeln "Daybreak" (2004), kretsar Cylonkolonin runt en naken singularitet.
• I Peter Hamiltons The Night 's  Dawn- trilogi verkar den "sovande guden" vara en naken singularitet.
• I dataspelet Space Station 13 genererar stationens thrusters kraft från en liten, naken singularitet.

Se även

• Ring Singularitet
• Planck stjärna

Anteckningar

1. ↑ M. Bojowald, Living Rev. Rel. 8, (2005), 11 Arkiverad 21 december 2015.
2. ↑ R. Goswami & P. ​​Joshi, Phys. Varv. D , (2008) Arkiverad 1 augusti 2020 på Wayback Machine
3. ↑ R. Goswami, P. Joshi och P. Singh, Phys. Varv. Letters , (2006), 96 Arkiverad 1 augusti 2020 på Wayback Machine
4. ↑ D. Eardley & L. Smarr, Phys. Varv. D. , (1979), 19 Arkiverad 7 juni 2020 på Wayback Machine
5. ↑ A. Krolak, Prog. Theor. Phys. Supp. , (1999) 136, 45 Arkiverad 2 oktober 2011 på Wayback Machine
6. ↑ Hobson, et. al, General Relativity an Introduction for Physicists , Cambridge University Press 2007, sid. 300-305
7. ↑ Hobson, et. al, General Relativity an Introduction for Physicists , Cambridge University Press 2007, sid. 320-325
8. ↑ Stephen Battersby . Döljer sig en "naken singularitet" i vår galax? , New Scientist  (1 oktober 2007). Arkiverad från originalet den 30 augusti 2008. Hämtad 6 mars 2008.

Litteratur

• MC Werner och AO Peters, "Förstoringsrelationer för Kerr-linsning och testning av kosmisk censur" , Physical Review D , Vol. 76, nummer 6 (2007).
• Pankaj S. Joshi, "Bryter nakna singulariteter fysikens regler?" Arkiverad från originalet den 25 maj 2012. , Scientific American , januari 2009.
• Marcus Chown, "Snabbsnurrande svarta hål kan avslöja allt" New Scientist , augusti 2009.

Länkar

• Förekomsten av nakna singulariteter i svarta hål ifrågasätter den starka principen om kosmisk censur // Science Alert on Lenta. Ru , mars 2018