Вісник Київського національного університету імені Тараса Шевченка. Астрономія, №. 69, c. 30-37 (2024)
РЕЛЯТИВІСТСЬКІ СФЕРИЧНО-СИМЕТРИЧНІ АСТРОФІЗИЧНІ ОБ’ЄКТИ ЗІ СКАЛЯРНИМИ ПОЛЯМИ
Валерій ЖДАНОВ, д-р фіз.-мат. наук, проф.
Київський національний університет імені Тараса Шевченка, Київ, Україна
Абстракт
Інтерес до «екзотичних» моделей астрофізичних компактних об’єктів обумовлений проривними можливостями спостережень, які з’явилися в останні декілька років. Наразі події детектування гравітаційних хвиль від злиття чорних дір реєструють вже десятками. Надихаючими є перспективи довгохвильового гравітаційного детектора LISA. Значний інтерес викликають дослідження «тіні» надмасивних чорних дір за допомогою глобальної інтерферометричної системи «телескоп горизонту подій». Цінну інформацію дають і традиційні рентгенівські дослідження акреційних дисків навколо чорних дір. Нові спостережні можливості стимулюють теоретичні роботи, які аналізують можливості застосування «екзотичних» моделей для опису релятивістських зірок та чорних дір. Актуальність цих робіт пов’язана і з тим, – як пиcали видатні теоретики Ч. Мізнер, К.Торн та Дж. Уілер – «щоб було з чимось порівнювати айнштайнівську теорію і більш контрастно показати її переваги».
Разом із тим, загальна теорія відносності (ЗТВ) має свої внутрішні проблеми та межі застосування і це стимулює вивчати гравітаційно-релятивістські ефекти, в тому числі, в рамках альтернативних теорій гравітації. Зазначимо, що є спостережні факти (проблеми плоскостності, горизонту та ін.), які не мають пояснення в рамках Стандартної космологічної моделі, що базується на ЗТВ. Вони знаходять розв’язання в припущенні про інфляційний період розширення Всесвіту, що потребує або модифікувати ЗТВ, або доповнити Стандартну модель додатковими типами взаємодій. У цих доповненнях типовим елементом розгляду є скалярне поле. Наявність скалярного поля в статичній системі призводить, як правило, до появи голої сингулярності (ГС). Наявність ГС – це виклик для ЗТВ та її можливості передбачати майбутнє. Саме тому Р. Пенроуз запропонував відому гіпотезу «космічної цензури», за якою ГС не існують у реальному Всесвіті. Ця гіпотеза є досить популярною, але її строгого доведення або запереччення досі не існує. Натомість, ГС (якщо вони існують) могли б бути ідеальними лабораторіями для тестування фундаментальних взаємодій в екстремальних умовах, оскільки в околі ГС інваріанти кривини мають сягати планківських величин.
У цьому огляді розглянуто моделі астрофізичних конфігурацій з нелнійними мінімально зв’язаними скалярними полями, які можуть імітувати звичайні чорні діри. Основна увага приділена статичним сферично симетричним системам з асимптотично-плоским простором-часом. Необхідним елементом такого розгляду є ГС, що виникають у випадку часто вживаних скалярно-польових потенціалів. Обговорено гіпотезу космічної цензури, сферичні сингулярності та проблеми стійкості відносно лінійних збурень.
Ключові слова
релятивістські об’єкти, імітатори чорних дір, голі сингулярності, модифікована гравітація.
DOI: