首用爱因斯坦方程描述“重力真空星”，垂死恒星内部诞生迷你宇宙

一个迷你宇宙可能从垂死恒星内部诞生，抵销恒星塌缩重力，最终创造出没有奇点、没有事件视界的假想天体“重力真空星”。但这种天体如何形成？近日物理学家首次给出数学解。

德国法兰克福大学理论物理学家DanielJampolski、LucianoRezzolla基于爱因斯坦广义相对论方程式，解释大质量恒星内部可能在塌缩过程形成微型宇宙，而非黑洞。

这种替代黑洞理论的假想天体称为“重力真空星（gravastar）”，能避开黑洞令物理学家头痛的奇点与事件视界问题。

主流理论指出，大质量恒星靠核心核融合反应维持向外辐射压力、抵抗向内重力，一旦燃料耗尽，重力便占上风，最终恒星被压缩到极端状态，向内塌缩至奇点（singularity）形成黑洞。

黑洞虽然是广义相对论方程的解，但有2个根本性难题：奇点、事件视界。上兆太阳质量如何被压缩至一个无限密度、无限曲率的点？由于事件视界内侧一切都无法观测或影响外界，物理定律在此又完全失效，科学家完全无法预测后续物理过程。

为了得到解释，部分物理学家提出其他可能性，比如是否存在不含奇点、没有事件视界、但一样极端致密的天体。

“重力真空星”概念便为此而生。它的外层由普通物质构成，内部由暗能量（darkenergy）填满，后者提供向外负压抵抗重力坍缩，因此重力真空星极度致密、质量接近黑洞但不包含奇点，也没有事件视界。

但一颗正常恒星如何变成重力真空星？德国法兰克福大学理论物理学家DanielJampolski、LucianoRezzolla现在提出第一个动态解，能用爱因斯坦广义相对论方程描述“坍缩中的恒星如何演化成重力真空星而非黑洞”。

研究人员指出，关键在于恒星塌缩过程内部可能出现一个微型宇宙，暗能量会推动小宇宙膨胀，进而抵销恒星向内的重力塌缩，最终，膨胀小宇宙与坍缩恒星物质取得平衡，创造出稳定重力真空星。

DanielJampolski强调，迷你宇宙在恒星几乎成为黑洞之际才出现，当下物质已被压到极端状态，可能触发全新物理效应。

重力真空星并非否定黑洞存在，根据目前观测，黑洞仍是重力塌缩最自然简洁的终点，但重力真空星正扩展我们在广义相对论与极端物理的想象空间。

新论文发表在《PhysicalReviewD》期刊。

🔖