广义相对论背景下的黑洞形成与修正的引力理论

发布时间：2020-08-20 07:55

【摘要】：在过去的三四十年里,为了探究大质量天体的塌缩,已经有了一些工作。从理论的角度,黑洞是最终在引力的作用下塌缩的。在本论文里,我们首先介绍爱因斯坦的引力理论在4-维时空里的—些基础知识。之后,我们应用已经得到发展了的基本形式,去研究,在暗能量密度为ρ里,由暗物质pM所组成的球对称物质团块。我们发现伴随着暗能量的暗物质引力塌缩会导致黑洞的形成。当l + 2k-3(phantoms)时,尘埃和phantoms能够从死亡的white whole被抛出来。这部分被抛射的物质能够再次经历塌缩过程,并称为黑洞。在第二章里,我们考虑这个问题的完全的广义相对论处理方法,对于不同的连接切向和径向的压力的状态方程,即(l,k):pt = kkρ和pr = lp,(l +2k)-1,分别获得了精确的解。在第三章里,我们将我们的结果从广义相对论框架延拓到修改的引力理论(即brane-worlds scenario)。在这个新的理论框架下,我们讨论了球对称星的引力塌缩。本章里,我们利用状态方程pt =kρ和pr= lp,((l +2k)-1)。我们还简要地讨论了不同情况下的引力塌缩过程:a)仅仅只有暗物质塌缩,b)仅仅只有暗能量的塌缩,c)非相互作用的暗物质与暗能量的塌缩,即Q = 0(Q是一个作用项),以及最后一种情况,d)相互作用的暗物质与暗能量相混合的塌缩过程,即Q≠0。我们发现,在brane-worlds里,黑洞可以通过引力塌缩形成,虽然在某些情况下,它们的最终状态只是一个裸奇点(naked singularity)。在第四章,我们探究了一种球对称引力束缚体的塌缩,它们是由尘埃构成,这些尘埃与不断增长的真空能量密度A(t)(随着事件变化)相互作用。在目前的研究中,这些真空能由参数β表示。在恒星模型中,压力的各向异性是由在高密度区域大量的物理现象所导致的。我们考虑各向异性流体的引力塌缩过程,该流体与不断增长的真空能量密度相互作用,并且我们还得出了引力塌缩最终状态的结果。关于这个问题,我们采用了完全的广义相对论处理方法,并且我们获得了不同形式的状态方程的精确解:(k,l):ρt = kρ和pr=lρ.(l +2k)-1,这个状态方程分别联系着切向和径向的压强。
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：P145.8

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本文编号：2797729