恒星重子与辐射能量密度间的普适关系
广义相对论与量子宇宙学
2009-11-11 v2 天体物理学
摘要
借助基本天体物理概念，我们证明对任意自发光天体，在体内辐射能量密度（rho_r）与重子能量密度（rho_0）之比在牛顿极限下可粗略近似为 rho_r/rho_0 ~ GM/Rc^2，其中 G 为引力常数，c 为光速，M 为引力质量，R 为天体半径。关键思想在于辐射量子在星体内部必须以扩散方式而非自由流动方式向外运动。当进入极端广义相对论情形，即若表面引力红移 z >> 1，则发现有 rho_r/rho_0 ~ (1+z)。然而，以往关于引力坍缩的工作通常假设 rho_r/rho_0 << 1。另一方面，实际上，在持续广义相对论引力坍缩至黑洞态过程中（z --> infty），坍缩物质本质上可能变为极热的火球，类似极早期宇宙，即便远处观测者所见天体光度 L^\infty ~ (1+z)^{-1} --> 0（当 z --> infty），且坍缩可能表现为“绝热”。
引用
@article{arxiv.gr-qc/0601025,
title = {A generic relation between baryonic and radiative energy densities of stars},
author = {Abhas Mitra},
journal= {arXiv preprint arXiv:gr-qc/0601025},
year = {2009}
}
备注
Small changes at proof stage, shows zero radiation density for collapse implies zero restmass density, MNRAS Letters (in press)