シェルの崩壊

シェルコラプサーは、ブラックホール候補の観測に対する代替説明として提案されている。この概念では、物質が事象の地平線上に崩壊し、超高密度のコンパクトなシェルを形成する。中性子星サイズ（約11km）であるこの仮説上の天体は、ブラックホールのように光線を強く曲げるが、中心点のような特異点はない。シェルコラプサーという用語は、2009年^[1]と2012年^[2]にトレバー・W・マーシャルによって最初に提案され、その後2016年にさらに確固たる地位を得た。^[3]これは、 2.1  M _☉のトールマン・オッペンハイマー・フォルコフ限界を超える中性子星質量の存在を予測し、^[4]重力波信号を生成するために合体する非常にコンパクトな天体として、恒星質量ブラックホールの代替案を提供している。

2011年、倪俊（Jun Ni）^[5]は、一般相対論の文脈において中性子星の理論的枠組みを探求した。彼は、中性子星に最大質量制限を課さない場の方程式の解を議論し、中性子星はそれを超えるとブラックホールに崩壊するという従来の理解に異議を唱えた。倪俊は、この従来の限界を超えて存在し得る新しい種類の中性子星を提示し、これらの星はこれまで考えられていたよりもはるかに高い質量を持つ可能性があることを示唆した。彼は、既存の質量制限に反するこれらの中性子星を記述するために、「超重星」（Supermassive star）という日本語を造語した。ルボシュ・ネスルシャン（Luboš Neslušan）^[6]は、 重力ポテンシャル極小点が中性子星の中心ではなく殻にあるという解を提案し、倪俊の理論を引用している。デライラ（deLyra）^[7]は、殻状のコンパクトガス天体の同様のモデルを示している。マシュー・R・エドワーズ^[8]による新しい研究では、ハッブル張力を軽減するためにNiの解に基づいたシェル宇宙モデルを提案している。

殻状コラプサーの内部は空洞である可能性がある^[9]。これは時間の遅れによって質量粒子の進入が無限に遅れるためである。しかし、マーシャルの解は、高度に非線形な領域におけるアインシュタインの重力に起因する強力な重力場エネルギーを予測する。コラプサー表面（事象の地平線のすぐ外側）では時間の遅れが極端に大きいため、「フローザー」モデルで説明されているように、降着する中性子物質は外殻に凍結すると考えられる。^{[10] [11]} Z.ザキルは、内部で外向きの重力が発生し、内部の物質を「フローザー」殻に押し込むと考えている。^[12]

シェルコラプサーは重力星の特殊なケースです。重力星では、異質な物質が内部のダークエネルギーの状態方程式によって天体を安定化させます。シェルコラプサーは、通常の中性子星物質と、中性子物質の密度に匹敵するE/c²という強力な重力エネルギー密度を記述するアインシュタインの場の方程式を用いて、同様の結果を得ます。

参考文献

1. Marshall, TW (2009). 「ダストボールの重力崩壊」. arXiv : 0907.2339 [gr-qc].
2. Marshall, TW (2012). 「ブラックホールなしの重力崩壊」.天体物理学と宇宙科学. 342 (2): 329– 332. Bibcode :2012Ap&SS.342..329M. doi :10.1007/s10509-012-1170-y.
3. マーシャル、トレバー (2016). 「シェルコラプサー ― ブラックホールに代わる可能性」.エントロピー. 18 (10): 363. Bibcode :2016Entrp..18..363M. doi : 10.3390/e18100363 .
4. マーシャル、トレバー。「TOV限界を超えた中性子星」 。 2019年12月21日閲覧。
5. Ni, Jun (2011年7月). 「中性子星の一般相対論的場の方程式における最大質量制限のない解」. Science China 物理・力学・天文学. 54 (7): 1304– 1308. arXiv : 1103.1927 . Bibcode :2011SCPMA..54.1304N. doi :10.1007/s11433-011-4350-9. ISSN  1674-7348.
6. Neslušan, L. (2024-08-01). 「コンパクト天体の最も内側の部分における外向きの重力引力 - 相対論的重力の新たな特徴」. Skalnaté Pleso天文台寄稿. 54 (3): 49. Bibcode :2024CoSka..54c..49N. doi : 10.31577/caosp.2024.54.3.49 . ISSN  1335-1842.
7. deLyra, Jorge L.; de A. Orselli, Rodrigo; Carneiro, CEI (2023年5月). 「流体物質の球殻におけるアインシュタイン場の方程式の厳密解」.一般相対性理論と重力. 55 (5): 68. arXiv : 2101.02012 . Bibcode :2023GReGr..55...68D. doi :10.1007/s10714-023-03116-5. ISSN  0001-7701.
8. エドワーズ, マシュー・R. (2024年8月7日). 「シェル宇宙：相対論的Ni解による宇宙論的緊張の低減」.天文学. 3 (3): 220– 239.書誌コード:2024Astro...3..220E. doi : 10.3390/astronomy3030014 . ISSN  2674-0346.
9. ミトラ、アバス (2013). 「オッペンハイマー・スナイダー・ブラックホールの質量：有限質量の準ブラックホールのみ」.国際現代物理学ジャーナル D . 22 (9): 1350054. doi :10.1142/S0218271813500545.
10. ザキル、ザヒド (2007). 「一般相対性理論は固有時を制約し、ブラックホールではなく凍結した星を予測する」.理論物理学、天体物理学、宇宙論: 1–8 . arXiv : 0705.2585 . doi :10.9751/TPAC.2497-006 (2025年7月1日非アクティブ).
11. ザキル、ザヒド (2018). 「ダストスターに対するオッペンハイマー・スナイダー解の整合性について。マーシャルの批判への返答」.天体物理学と宇宙科学. 363 (2) 30.書誌コード:2018Ap&SS.363...30Z. doi :10.1007/s10509-018-3246-9.
12. マーシャル、トレバー・W.「重力波イベントの発生源としての超大質量中性子星の合体」 。 2019年12月21日閲覧。