广义相对论中自引力费米子的引力相变与不稳定性
广义相对论与量子宇宙学
2020-02-11 v1
摘要
我们讨论在广义相对论框架内，自引力费米子气体中引力相变与不稳定性的发生。在经典（非简并）极限下，系统在低能量 和低温 时发生引力坍缩。这在微正则系综中称为“引力热灾变”，在正则系综中称为“等温坍缩”。当考虑量子力学且粒子数低于Oppenheimer-Volkoff极限（）时，泡利不相容原理阻止了完全的引力坍缩。此时，费米气体经历从气态到凝聚态的引力相变。凝聚态代表如白矮星、中子星或暗物质费米子球之类的致密天体。当 时，在更低临界能量 或更低临界温度 下可能发生后续的引力坍缩，推测会导致黑洞的形成。系统在微正则系综与正则系综中的演化不同。在微正则系综中，系统呈现“核-晕”结构。核由致密量子天体或黑洞组成，而热晕被抛射至远处。这令人联想到低质量恒星的红巨星结构或大质量恒星的坍缩-爆发（超新星）。在正则系综中，系统作为整体坍缩为致密天体或黑洞。这令人联想到超大质量恒星的坍缩（极超新星）。
引用
@article{arxiv.1908.10303,
title = {Gravitational phase transitions and instabilities of self-gravitating fermions in general relativity},
author = {Pierre-Henri Chavanis and Giuseppe Alberti},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.10303},
year = {2020}
}