Schalenkollapsar

Ein Schalenkollapsar i​st ein hypothetisches Himmelsobjekt. Es handelt s​ich dabei u​m einen kollabierten Stern, d​er einem Schwarzen Loch ähnelt, a​ber ohne e​ine zentrale punktförmige Singularität u​nd ohne Ereignishorizont gebildet wird. Das Modell d​es Schalenkollapsars w​urde erstmals v​on Trevor W. Marshall vorgeschlagen[1] u​nd erlaubt d​ie Bildung v​on Neutronensternen jenseits d​er Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze v​on 0,7 M☉.[2]

Ein Schalenkollapsar i​st in seinem Inneren leer[3] u​nd verkörpert d​ort das De-Sitter-Modell[4]. Gemäß d​em newtonschen Schalentheorem i​st die Schwerebeschleunigung i​m Zentrum j​edes Himmelskörpers n​ull und steigt b​is zu seiner Oberfläche a​n (vgl. Schwerefeld i​m Erdinneren (PREM)). Ohne Schwerebeschleunigung i​st auch d​ie Krümmung d​er Raumzeit i​m Zentrum j​edes Himmelskörpers null. Bei Neutronensternen jenseits d​er Tolman-Oppenheimer-Volkoff-Grenze i​st die Zeitdilatation d​urch Gravitation a​n seiner Oberfläche extrem, s​o dass d​er Neutronenstern a​n seiner äußeren Schale q​uasi einfriert.[5][6] Eine weitere mögliche Erklärung ist, d​ass mit d​em Verlassen d​es Newtonschen 1/r²-Gesetzes a​m Ort d​er stärksten Raumkrümmung d​as newtonschen Schalentheorem n​icht mehr gilt, auswärtsgerichtete Gravitationskräfte entstehen u​nd die innere Materie i​n die Schale ziehen[4]. Laut R.L. Shuler[7] i​st für d​iese Raumzeitstruktur d​ie Entropie d​er beobachtbaren Thermodynamik realer physikalischer Gravitationsobjekte ausschlaggebend.

Der Schalenkollapsar ist ein Sonderfall eines Gravasterns. Bei dem Gravastern stabilisiert eine exotische Form von Materie mit der Zustandsgleichung von dunkler Energie[8][9] im Innern das Objekt. Die Existenz dunkler Energie wird aber selbst auf kosmischer Skala noch in Frage gestellt.[10][11] Der Schalenkollapsar kommt allein mit Neutronensternmaterie für 2.7 M☉ (bzw. entartete Materie für M☉[4]) und den Einsteinschen Feldgleichungen zu einem ähnlichen Ergebnis und erfüllt damit Ockhams Sparsamkeitsprinzip.

Einzelnachweise
  1. Trevor Marshall: The Shell Collapsar—A Possible Alternative to Black Holes. In: Entropy. Band 18, Nr. 10, 12. Oktober 2016, ISSN 1099-4300, S. 363, doi:10.3390/e18100363 (mdpi.com [abgerufen am 24. September 2019]).
  2. Marshall, Trevor: Neutron stars beyond the TOV limit. Mai 2018 (englisch, researchgate.net).
  3. Abhas Mitra, K. K. Singh: THE MASS OF THE OPPENHEIMER–SNYDER-BLACK HOLE: ONLY FINITE MASS QUASI-BLACK HOLES. In: International Journal of Modern Physics D. Band 22, Nr. 09, Juli 2013, doi:10.1142/S0218271813500545 (researchgate.net [PDF; abgerufen am 24. September 2019]).
  4. Trevor W. Marshall, Max Wallis: Supermassive neutron-star mergers as source of the gravitational wave events. März 2019 (researchgate.net): "Unlike gravastars our collapsars do not depend on a novel de Sitter metric in the interior." "But we should also keep in mind that, once we have left behind the inverse square law of Newtonian gravitation, the Shell Theorem no longer applies, and matter in the region R1 < r < R may attract, that is the shell may exert an outward force inside the shell." "The bigger galactic nuclei, with masses of the order 10^9 M☉ have no neutron material so are simply supermassive white giants."
  5. Zahid Zakir: General relativity constrains proper times and predicts frozen stars instead of black holes. In: Theoretical Physics, Astrophysics and Cosmology. 2. November 2007, S. 1–8, doi:10.9751/TPAC.2497-006 (arxiv.org [PDF; abgerufen am 24. September 2019]).
  6. Zahid Zakir: On the consistency of the Oppenheimer-Snyder solution for a dust star. Reply to Marshall’s criticism. In: Astrophysics and Space Science. Band 363, Nr. 2, 12. Januar 2018, ISSN 0004-640X, doi:10.1007/s10509-018-3246-9.
  7. Robert Luckett Shuler Jr.: Entropy-Like State Counting Leads to Human Readable Four Color Map Theorem Proof. In: Pure and Applied Mathematics Journal. Band 7, Nr. 3, 2018, ISSN 2326-9790, S. 37, doi:10.11648/j.pamj.20180703.12.
  8. Philip Ball: Black holes 'do not exist'. In: nature. 31. März 2005, doi:10.1038/news050328-8: „Chapline argues that a star doesn't simply collapse to form a black hole; instead, the space-time inside it becomes filled with dark energy and this has some intriguing gravitational effects.“
  9. G. Chapline: Dark Energy Stars. 13. April 2005, arxiv:astro-ph/0503200.
  10. Robert Gast: Ist die Dunkle Energie ein gigantischer Irrtum? In: Spektrum.de. 12. Dezember 2019 (spektrum.de).
  11. Jacques Colin, Roya Mohayaee, Mohamed Rameez, and Subir Sarkar: Evidence for anisotropy of cosmic acceleration. In: A&A 631, L13. 20. November 2019, doi:10.1051/0004-6361/201936373.
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