Кіріспе
Қара тесік теориясына балама ретінде Павел О. Мазур мен Эмиль Моттола астрофизикада болжаған объект – гравстар. Ол горизонттан тыс жерде әдеттегі қара тесік метрикасына ие, бірақ ішінде де Ситтер метрикасы бар. Горизонтта материяның жұқа қабығы орналасқан. "Гравстар" термині "гравитациялық вакуум жұлдызы" сөздерінің қосындысы. Гравстарды одан әрі теориялық тұрғыдан қарастыруда нестар (бірінші гравстардың ішінде орналасқан екінші гравстар) ұғымы қарастырылады.
A gravastar is an object hypothesized in astrophysics by Pawel O. Mazur and Emil Mottola as an alternative to the black hole theory. It has usual black hole metric outside of the horizon, but de Sitter metric inside. On the horizon there is a thin shell of matter. The term "gravastar" is a portmanteau of the words "gravitational vacuum star". Further theoretical considerations of gravastars include the notion of a nestar (a second gravastar nested within the first one).
Құрылымы
Мазур мен Моттоланың бастапқы тұжырымдамасында гравастарда орталық аймақ болады (мұнда p – қысым және ρ – энергия тығыздығы), жалған вакуум немесе «қара энергия», кемел сұйықтықтың жұқа қабығы және нақты вакуумдық сыртқы орта. Ішкі аймақтың қара энергия сияқты мінез-құлқы сингулярлыққа құлаудың алдын алады, ал жұқа қабықтың болуы оқиғалар көкжиегінің қалыптасуына кедерес келтіреді, шексіз көк ығысудан сақтайды. Ішкі аймақтың термодинамикалық энтропиясы жоқ және оны гравитациялық Бозе-Эйнштейн конденсаты деп қарастыруға болады. Фотонның гравитациялық құдықтан шығу кезінде қызылға қарай ығысуы сұйықтық қабығының өте суық, дерлік абсолюттік нөлге жуық екенін көрсетеді. Бастапқы жұқа қабықшалы тұжырымдамадан өзге, үздіксіз қысымға ие гравастар да ұсынылған. Бұл нысандар анизотроптық кернеуді қамтуы керек. Сырттан гравастар қара тесіктерге ұқсас көрінеді: олар затты жұтатын кезде шығаратын жоғары энергиялы сәулелену арқылы және олардың өндіретін Хокинг сәулеленуі арқылы байқалады. Астрономдар қара тесіктерді анықтау үшін құлайтын материядан шығатын рентген сәулелерін іздейді. Гравастар да сол сияқты сигнал береді. Егер жұқа қабық сәулеленуге өткізгіш болса, гравастарды обыкновен қара тесіктерден гравитациялық линзалаудың әртүрлі қасиеттері арқылы ажыратуға болады, себебі нөлдік геодезиялықтар олар арқылы өтуі мүмкін. Мазур мен Моттола гравастардың күшті қалыптасуы біздің ғаламның және басқа да көптеген ғаламдардың пайда болуын түсіндіруге мүмкіндік береді деп санайды, өйткені құлдырап бара жатқан жұлдыздың барлық материясы орталық тесіктен «өтіп», жаңа өлшемге жарылып, мәңгілікке дейін кеңейеді, бұл қазіргі Ұлы жарылыс теорияларымен сәйкес келеді. Бұл «жаңа өлшем» Бозе-Эйнштейн конденсаты қабатына сыртқы қысым түсіреді және оны одан әрі құлаудан қорғайды. Гравастар сондай-ақ қара энергияның ғаламның кеңеюін қалай үдеткенін сипаттауға арналған механизмді ұсынуы мүмкін. Бір гипотеза Хокинг сәулеленуін «аналық» ғалам мен «балалық» ғалам арасындағы энергия алмасу құралы ретінде пайдаланады, осылайша кеңею жылдамдығын үдетуге мүмкіндік береді, бірақ бұл сала көп болжамдарға толы. Гравастардың қалыптасуы ғарышта кенеттен және күшті гамма-сәулелердің жарлымына баламалы түсіндірме бере алады. LIGO-ның соқтығысқан нысандардың гравитациялық толқындары туралы байқаулары гравастар тұжырымдамасына сәйкес емес екені немесе қарапайым қара тесіктерден ажыратылмағаны анықталды.
Қара тесіктермен салыстырғанда
Кванттық физиканы ескере отырып, гравастар гипотезасы дәстүрлі қара тесіктер теорияларының тудырған қайшылықтарын шешуге бағытталған.
Оқиғалар көкжиегі
Gravastar-да оқиғалар горизонты болмайды. Оң қысымды сұйықтық қабаты "оқиғалар көкжиегінен" сырт жағында орналасады, ал ішкі жалған вакуум толық құлдырауға жол бермейді. Теориялық зерттеулер көрсеткендей, белгілі бір бұрыштық жылдамдықтарға, қабық қалыңдығына және тығыздыққа ие болған кезде кейбір айналатын gravastar-лар тұрақты болады. Математикалық тұрғыдан тұрақсыз кейбір gravastar-лардың космологиялық мерзімдерде физикалық тұрақты болуы да мүмкін. Gravastar-лардың теориялық негіздемесі басқа теориялық зерттеулерде көрсетілгендей, қара тесіктердің болуын жоққа шығармайды.