Was sind GEODE?
Die Forscher von Phys.org sagen voraus, dass der Standort eines neuartigen Kandidaten für mysteriöse Dunkle Energie besagt, dass GEODE das Problem der Dunklen Energie erklären könnten. Ich bin kein Astronom, aber ich habe noch nie von GEODE gehört. Ich weiß, was die Buchstaben bedeuten, aber was ist ein GEODE physisch? GEODE ist ein generisches Objekt der Dunklen Energie (GEODE).
Antworten
Haftungsausschluss: Ich bin Dr. Kevin Croker, Hauptautor der betreffenden ApJ-Serie. Ich arbeite an formalen Aspekten der relativistischen Störungstheorie. Ich denke, der beste Weg, um Ihre Frage zu beantworten, besteht darin, alle Antworten der Kommentatoren anzusprechen. Ich habe gerade diesen SE-Account erstellt, um Ihnen zu antworten, daher habe ich noch keinen ausreichenden Ruf, um als Kommentar zu antworten.
(Für ELNJ) Dunkle Energielösungen sind in GR allgegenwärtig, obwohl die einzige Mainstream-Lösung von Mottola (LANL) & Mazur (South Carolina) stammt und als "Gravastar" bezeichnet wird. Solche Lösungen waren in erster Linie von theoretischem Interesse, bis die Entdeckungen von LIGO die Möglichkeit einer experimentellen Differenzierung von klassischen Schwarzen Löchern erhöhten.
Mein Berater hatte mich gebeten, eine kosmologische Rückreaktionsdebatte zwischen Nick Kaiser und Istvan Szapudi am Institut für Astronomie (IfA) abzuwägen. Während dieser Untersuchung wurde mir angesichts der richtigen Eigenschaften klar, dass diese Art von Objekten mit dunkler Energie kosmologisch gekoppelt werden können. Da es den Anschein hatte, als würde sich die spezifische Gravastarlösung von Mottola & Mazur nicht koppeln, andere Lösungen jedoch, brauchte ich einen neuen Namen für die größere Klasse von "Objekten, die dunkle Energie enthalten". Also haben mein Co-Autor und ich GEODE in Abschnitt 3.4 vonhttps://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab32da
Der Name soll ein Spiel mit geologischen Geoden sein, obwohl dies im Nachhinein vielleicht dumm war. Geologische Geoden sehen äußerlich nicht besonders aus (vgl. GEODE sehen aus wie klassische BHs), sind in der Mitte leer (vgl. GEODE enthalten dunkle Energie, die früher als "schweres Vakuum" bezeichnet wurde) und haben schöne Kristalle an der Innenkante (vgl. GEODE eine Übergangsschicht, die extrem viel Spin enthalten kann).
Es gibt den technischen Unterschied, dass ein GEODE eine kosmologische Lösung ist. Daher sind DE-Objekte, die asymptotisch flach sind, als GEODE-Modelle zu verstehen, die im Vergleich zu auf eine bestimmte Zeitspanne beschränkt sind$1/H(a)$, wo $H(a)$ ist die Hubble-Rate beim Skalierungsfaktor $a$.
(Für uhoh)
In diesem Podcast geht es nicht um GEODE, sondern nur um die kosmologische Konstante. Ein altes GEODE-Szenario (eher ein Population-III-GEODE-Szenario) ahmt eine kosmologische Konstante nach, kann jedoch beobachtend unterschieden werden. Zu den Signaturen gehört eine Korrelation der Lookback-Zeit mit dem Peak der kosmischen Sternentstehungsrate, im Wesentlichen Abbildung 4 vonhttps://arxiv.org/abs/1612.07245 und ein verändertes integriertes Sachs-Wolfe-Signal (wir schreiben gerade das Papier).
(Für Antispinwards) Wie jmh vermutet, stammt der Name nicht aus dem Jahr '66. Soweit ich aus der Literatur entnehmen konnte, stammt die Idee aus Gliners Arbeit von 1966 "Algebraische Eigenschaften des Energie-Impuls-Tensors und vakuumähnliche Zustände der Materie". Dieses Papier ist unglaublich klar und kurz. Ich zitiere es:
"Dies lässt den Gedanken aufkommen, dass in einem ultradichten Materiezustand, in dem die Baryonen so komprimiert sind, dass die Mesonenfelder, die die Wechselwirkung zwischen ihnen bewirken (Abstoßung!), Nicht erzeugt werden können, ein kontinuierliches Medium gebildet wird, in dem die Bedingungen einer Anziehung zwischen entsprechen Materialelemente und werden phänomenologisch durch einen Unterdruck beschrieben .... Es scheint, dass ein Unterdruck zu einer inneren Instabilität führen sollte, und dass, wenn es keine Volumenkräfte der Art der elektrostatischen Abstoßung gibt, dies zu einer Kontraktion ohne führen würde Limit. Dies ist jedoch nicht wahr. "
Gliner beweist es dann mit den Erhaltungsbedingungen. Er endet mit,
"Der hypothetische Prozess, den wir betrachtet haben, ist im Zusammenhang mit dem Problem des Endzustands der Materie interessant, der einen Gravitationskollaps erfahren hat. Nach den hier entwickelten Ideen ist dieser Zustand ein $\mu$-Vakuum."
$\mu$-Vakuum ist das, was wir heute "dunkle Energie" nennen würden.
(für jmh) Diese Objekte sind "weniger entdeckt" als Schwarze Löcher. Die Objekte, die LIGO sieht, drehen sich mit Sicherheit, was bedeutet, dass es sich um Kerr-ähnliche Lösungen handelt. Derzeit ist kein Kerr-ähnliches GEODE bekannt. Das heißt nicht, dass es nicht existiert, aber es ist schwieriger zu bauen.
Interessanterweise gibt es im Gegensatz zu statischen Schwarzen Löchern keine bekannte Quelle für ein Kerr-Schwarzes Loch, dh eine Materielösung, die Sie in die "schlechten Stellen" "einfügen" können und bei der die Dinge immer noch funktionieren. Afaik, der Stand der Technik wird zB von Posada beschriebenhttps://academic.oup.com/mnras/article/468/2/2128/3059158. Hier stimmt ein sich langsam drehender Gravastar (eine bestimmte Art von GEODE, die nur für kurze Zeit in Betracht gezogen wird) im ersten Berechnungsschritt mit Kerr überein. In diesem Sinne bietet eine GEODE die erste plausible Quelle für das Innere einer Kerr-Lösung.
Weit weg von einer GEODE befinden Sie sich in einer kosmologischen Lösung. Weit weg von einem Schwarzen Loch befinden Sie sich im leeren Raum. Das macht es viel einfacher, mit Schwarzen Löchern als Models zu arbeiten. An jedem anderen Ort, an dem wir astrophysikalisch ein Schwarzes Loch erwarten, können Sie es durch ein GEODE ersetzen und nichts stören oder Spannungen tatsächlich abbauen (z. B. hohe z-Quasarmassen, große von LIGO beobachtete Massen). Diese Eigenschaften werden in diskutierthttps://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ab5affAbschnitt 2.1. Im Gegensatz zu Schwarzen Löchern können Sternkollaps-GEODEs auf natürliche Weise auf Hunderte von Msol anwachsen (siehe Abbildung 2). Übrigens hat unser Team Systeme wie GW190521 7 Wochen vor dem Eintreffen des Ereignisses bei den LIGO-Detektoren vorhergesagt. Dies ist im arxiv Preprint von ApJ paper @ zu finden.https://arxiv.org/abs/1904.03781v1 , Text unter Gleichung (15) & Fig. 2.