双宇宙宇宙学 物质 幽灵物质 天体物理学。2 :
共轭稳态度规。精确解。
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从数学上讲,所提出的解是没有阴影点的。我们只是在场方程中忽略了输入压力,张量** T** 变为:
这意味着:
p 在维度上是能量密度,单位为焦耳每立方米。rc2 也是。如果介质是气体,这可能意味着压力是动能密度的度量,与平均热运动速度 相关。假设内部介质可以视为理想气体。那么物质压力可以写成:
可以看出,所做的近似假设是热运动速度在物体中是非相对论性的。因此,这个模型适用于描述“普通”天体,包括球对称、不自转的、被真空包围的恒星。这个解不同于之前开发的解,例如在 Adler、Schiffer 和 Bazin 的著作《广义相对论导论》(1975,Mac Graw Hill books)中可以找到。一开始,这个解是为处理非零压力的介质而设计的。通过在天体表面使 p = 0 来连接外部度规和内部度规。然后得到度规:
可以注意到,如果假设:
进行级数展开,那么这两个度规(这个和我们的)会渐近地一致。无论如何,当假设压力非零时,缺少一个状态方程 p = p(r)。但这项工作最终得出了著名的 TOV 方程(Tolmann, Oppenheimer, Volkov),这是一个关于 (p, p', r) 的微分方程,其中 p' 表示压力的空间导数。
m 是函数 m(r):
(参见文章或相关著作)。这个方程通常用于描述中子星内部,其中我们简单地假设 r = 常数(大约为 1016 g/cm3)。然后得到一个描述压力演化的微分方程。需要注意的是,当恒星的质量增加时,它应该在恒定密度下增加,因为假设中子的堆积是不可压缩的,第一个出现的临界点是压力,它在中心处会达到无限大,尽管恒星的半径仍然大于其施瓦茨希尔德半径。当然,我们尝试为这两个共轭度规实现类似的解。从物理上讲,这个问题令人困惑。在包含恒星的叶面(例如我们的叶面 F)中,有两个标量函数 p(r) 和 r(r),它们应该描述中子星中的压力场和密度,其中 r(r) = 常数。在第二个叶面中,几何由方程:
S* = - c T
得出,因此这些元素 p(r) 和 r(r) 出现在右边。然而,第二个叶面应该为空(r* = 0)且压力为零(p* = 0)。但所选的结构,即两个耦合场方程的系统,使得这些项对另一个叶面的几何产生贡献。
当应用经典方法时,会得到类似的方程,这些方程最终通过将 r 简单地替换为 -r 和 p 替换为 -p 得出。我们还得到了 TOV 方程。但这个微分方程必须给出相同的结果。不可能有两个不同的微分方程给出 p(r)。然而,我们得到的方程是不同的。它只是简单地改变了整体:
p ---> - p r ---> - r m ---> - m
其中:m ---> - m
然而,TOV 微分方程在这种变换下并不保持不变,因此我们得到:
(分母中的负号变为正号)。因此,根据这种受经典方法启发的方法,不存在非零压力的解。这并没有使我们气馁,我们认为这表明问题必须以不同的方式处理,我们将在以后的工作中尝试研究中子星临界性问题。我们开发了一个辐射时代模型,对应于论文《几何物理学 A》6,其中物理常数被设想为某种方式与辐射压力值相关。在标准模型中,当我们回溯到解耦时期之前时,会达到这样的条件:不仅压力对场的贡献不再可以忽略,而且该贡献主要来自辐射。这意味着物理常数可能依赖于电磁能量密度,即辐射压力。
因此,我们开始研究中子星的一种方法,其中项:
在假设物理常数(G、h、c、中子质量,以及其他常数)依赖于局部压力值的情况下,不再可以忽略。我们研究的是一个假设为稳态、平衡的解。由于恒星进入临界状态首先从中心压力上升开始,而根据这种观点,局部光速值会随之上升,我们认为当 c 为无限大时,空间时间的拓扑结构应该在恒星核心发生断裂。只要 p 和 c 保持有限,空间仍然是超球面的,也就是说,可以“剥开”中子星直到它的中心。始终有物质,而且始终处于同一个叶面。但是,我们正在研究这个方向,局部 c 值上升到无限大应该会导致拓扑结构的变化,中子星中心的几何结构发生变化,出现一个“超环形桥”,连接两个叶面。物质将在此以相对论速度流动。我们考虑了两种可能的选项。一种是物质的输入使恒星缓慢进入临界状态(例如,吸收来自伴星的恒星风)。那么这个超环形桥可能产生一种准稳态的情况,像一个溢流阀一样工作。恒星通过这个通道持续排出从伴星获得的多余物质。
但,第二种情况是,输入更快,进入临界状态更突然(例如,两个中子星组成的双星系统合并时)。此时,无法再假设稳态或准稳态,因此需要尝试构建一个仍具推测性的场景:将大量质量快速地转移到另一个叶面。