重力崩壊過程における熱源の解明

阐明引力塌缩过程中的热源

基本信息

批准号：
21J15676
负责人：
岡林一賢
金额：
$ 0.96万
依托单位：
Kyoto University (2022)Osaka City University (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-28 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

重力崩壊の末にブラックホール(BH)が形成される過程で自由場の量子論を考えると、重力の強いBH近傍から熱分布に従う粒子生成が起きることが知られている。この熱輻射を得るためには通常BHの持つ事象の地平面の存在が仮定されるが、これは必要条件ではないため、重力崩壊している物体が将来BHにならないとしても熱輻射を生じうる可能性がこれまで示唆されてきた。そこで、我々は実際に地平面がない時空を構成し、熱輻射を生じることを具体的に示してきた。その中で特に重力崩壊中に生じる粒子生成は、地平面がなくとも熱輻射を生じる典型例であり、最終的にコンパクト天体が形成される場合を考えると、生成粒子のエネルギー流束に特徴的なピークが現れることが知られている。そのため、ピークが得られればその時点では地平面のないコンパクトな天体が形成されていることがわかる。一方でBHもしくはコンパクト天体の形成に関わらず重力崩壊を伴う場合は熱輻射を生じるため、重力崩壊は曲がった空間で熱輻射を生じる本質的な部分である可能性があった。しかし、必ずしもそうとは限らないことが本年度の我々の研究によって明らかになった。つまり、重力崩壊を伴わない場合であっても熱輻射を生じる例があることを具体的に構成して示すことができた。我々の構成した例では、星の表面は静的で重力崩壊を伴わないが、星の内部にある物質が変化にすることにより熱輻射を生じるという機構になっている。この研究により、曲がった空間における熱輻射はBHなどの地平面を持つ時空に特有な現象ではないことが改めて明らかになった。

考虑到重力崩溃后形成黑洞（BH）的自由场量子理论，众所周知，遵循热分布的颗粒来自BH附近，其中重力很强。为了获得这种热辐射，通常假定存在由BH持有的事件的地面平面的存在，但是由于这不是必要的条件，因此直到现在，迄今为止，即使将来不再成为BH，也有人建议将重力辐射引起热辐射。因此，我们已经明确表明它实际上构成了没有接地平面的时空并产生热辐射。其中，在重力塌陷期间发生的颗粒产生是即使没有接地平面也会产生热辐射的典型例子，并且考虑到最终形成紧凑的身体的情况，众所周知，特征峰出现在生产粒子的能量中。因此，如果获得峰，很明显，当时已经形成了没有接地平面的紧凑型天体。另一方面，当重力塌陷发生不管BH或紧凑的天体的形成如何时，重力崩溃可能是在弯曲空间中产生热辐射的重要组成部分。但是，我们今年的研究表明，不一定是这样。换句话说，有可能明确证明在某些情况下，即使没有发生重力崩溃，也会发生热辐射。在我们的示例中，恒星的表面是静态的，不涉及重力塌陷，但这是一种机制，其中恒星内部的材料会变化以产生热辐射。这项研究再次揭示了弯曲空间中的热辐射不是时空与BH等时空所特有的现象。