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坍缩为无视界致密天体过程中的粒子产生

广义相对论与量子宇宙学 2019-03-01 v3 高能物理 - 理论

摘要

黑洞(BH)在物理学中居于核心地位。然而,收集其存在的观测证据是众所周知的困难任务。当前量化黑洞证据的策略都归结为寻找高度致密、无视界物体的迹象。此处,我们研究坍缩形成超致密构型、其表面位于面积半径 R=RfR=R_{f} 且满足 1(2M/Rf)=ϵ211-(2M/R_{f})= \epsilon^{2}\ll 1MM 为物体质量)的物体的粒子产生。我们假设引力坍缩以“标准”方式进行直到 R=Rf+2Mϵ2βR=R_{f}+2M \epsilon^{2\beta}(其中 β>0\beta>0),然后减速形成半径为 RfR_{f} 的静态物体。在标准坍缩相中,会发射类霍金热辐射,其强度与同质量黑洞的霍金辐射相当,但仅持续 40 (M/M)[44+ln(1019/ϵ)] μ\mboxs\sim 40~(M/M_{\odot})[44+\ln (10^{-19}/\epsilon)]~\mu \mbox{s}。此后,在非常大的一类模型中,存在两个辐射爆发,其间隔一个极长的休眠阶段。第一次爆发发生在瞬态霍金辐射结束时,随后是一个持续 6×106 (ϵ/1019)1(M/M) \mboxyr\sim 6\times 10^{6}~(\epsilon/10^{-19})^{-1}(M/M_{\odot})~\mbox{yr} 的宁静阶段。之后,第二次爆发被触发,此后不再有粒子产生,恒星永远黑暗。在一个 β=1\beta=1 的模型中,第一次与第二次爆发都比瞬态霍金辐射强一个因子 1038(ϵ/1019)2\sim 10^{38}(\epsilon/10^{-19})^{-2}

关键词

引用

@article{arxiv.1811.05179,
  title  = {Particle creation in gravitational collapse to a horizonless compact object},
  author = {Tomohiro Harada and Vitor Cardoso and Daiki Miyata},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1811.05179},
  year   = {2019}
}

备注

30 pages, 6 figures, typos corrected, minor correction