量子引力中黑洞指数衰减为白洞

引力场的量子化可能允许存在一个具有显式时间反演对称性的黑洞衰变为白洞的通道。本文研究了在球对称情况下该通道有意义衰变概率的定义。作为第一个非平凡的计算，我们展示了在时空有界区域内使用单变量函数在黑洞与白洞几何之间进行插值的一组几何体上的泛函积分。该计算给出了一个有限的结果，该结果仅取决于 Schwarzschild 质量和一个衡量插值区域宽度的参数。相关的概率分布表现出关于后一参数的指数衰减规律，其平均寿命与 Schwarzschild 质量成反比。在物理意义上，这意味着从有限半径坍缩成黑洞的物质会以弹性且瞬时的方式反弹回来，外部观察者测量的时间延迟可以忽略不计。这些结果促使人们重新考虑天体物理黑洞的最终本质，提供了一种形成黑星而非严格广义相对论黑洞的可能机制。该衰变通道和黑星的存在均可在未来的引力波观测中进行检验。