由非球形结构网络引力坍缩形成的黑洞

我们研究了由具有正空间曲率且平滑匹配到 Schwarzschild 外部的 Szekeres 尘埃模型构建的多个非球形构型的引力坍缩与黑洞形成。这些构型由一个近乎球形的中心核区以及由“薄饼状”过密度区和空洞组成的网络构成，其空间位置由标准初始条件给定。我们表明，除非整个构型变得精确或近乎球形，否则不可能发生完全坍缩为聚焦奇点且在视界形成前不出现壳层交叉。为寻求黑洞形成，我们要求壳层交叉被视界所覆盖。这需要非常特殊的微调初始条件，对总黑洞质量和完全坍缩时间施加了极强且不现实的约束。因此，非球形非旋转尘埃源甚至无法提供天体物理尺度上黑洞形成的最小现实玩具模型：要求现实的坍缩时间尺度会得到巨大而不现实的黑洞质量，而对典型天体物理黑洞质量的模拟会在不现实地短的时间内坍缩。然而我们注意到，所得的时间—质量约束与早期宇宙中原初黑洞形成的模型相容，适用于早期类尘埃环境。最后，我们认为非球形尘埃结构坍缩时出现的壳层交叉表明此类结构不会形成星系质量黑洞，而是维里化成为稳定的静止天体。