В статье рассматривается гравитационный коллапс в метрике Вайдья, полученной с помощью гравитационного расщепления. Мы исследуем вопрос о том, влияет ли первичный волос на конечный результат гравитационного коллапса. Мы доказали, что константа связи ока- зывает влияние на формирование голой сингулярности. Мы также исследовали вопрос о силе центральной сингулярности и доказали, что она является гравитационно-сильной. Тем не менее приведенная модель не нарушает космический принцип цензуры, поскольку при формировании голой сингулярности нарушаются слабые энергетические условия.
We consider the gravitational collapse of Vaidya spacetime, which has been obtained using the gravitational decoupling method. In this paper, we are interested in whether a primary hair has any impact on the endstate of the gravitational collapse. We also prove that the coupling constant has an influence on the naked singularity formation. The strength of the central singularity has also been investigated, and we show that the naked singularity is gravitationally strong. However, this model does not violate the cosmic censorship conjecture because in the case of the naked singularity formation the weak energy condition is violated.
Идентификаторы и классификаторы
- Префикс DOI
- 10.33910/2687-153X-2024-5-2-83-90
- eLIBRARY ID
- 73162533
When a star exhausts all its fuel, it undergoes continuous gravitational collapse. Oppenheimer and Snyder (Oppenheimer, Snyder 1939) were one of the first who considered the model of homogeneous dust collapse leading to a black hole formation. According to the cosmic censorship conjecture [CCC], a singularity must be covered by the horizon. However, if one considers the gravitational collapse of in-homogeneous dust (Jhingan et al. 1996; Singh, Joshi 1996), then the result might be a singularity that is not covered by the apparent horizon — so-called naked singularity. Thorough investigation of different scenarios of the gravitational collapse showed that under physically relevant conditions, a naked singu-larity might form during this process (Dey et al. 2022; Goncalves, Jhingan 2001; Harko 2003; Joshi 2007; Joshi, Malafarina 2011; Mosani et al. 2022; Naidu al. 2020).
Список литературы
- Acquaviva, G., Goswami, R., Hamid, A. I. M., Maharaj, S. D. (2015) Thermodynamics of gravity favours Weak Censorship Conjecture. arXiv, 1508, article 00440. https://doi.org/10.48550/arXiv.1508.00440 (In English)
- Babichev, E., Charmousis, C. (2014) Dressing a black hole with a time-dependent Galileon. Journal of High Energy Physics, 2014, article 106. https://doi.org/10.1007/JHEP08(2014)106 (In English)
- Babichev, E., Dokuchaev, V., Eroshenko, Yu. (2012) Backreaction of accreting matter onto a black hole in the Eddington-Finkelstein coordinates. Classical and Quantum Gravity, 29, article 115002. https://doi.org/10.1088/0264-9381/29/11/115002 (In English)
- Clarke, C. J. S., Krolak, A. (1985) Conditions for the occurence of strong curvature singularities. Journal of Geometry and Physics, 2 (2), 127–143. https://doi.org/10.1016/0393-0440(85)90012-9 (In English)
- Contreras, E., Ovalle, J., Casadio, R. (2021) Gravitational decoupling for axially symmetric systems and rotating black holes. Physical Review D, 103 (4), article 044020. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.103.044020 (In English)
- Denardo, G., Ruffini, R. (1973) On the energetics of Reissner Nordstrom geometries. Physical Letters B, 45 (3), 259–262. https://doi.org/10.1016/0370-2693(73)90198-6 (In English)
- Dey, D., Joshi, P. S. (2019) Gravitational collapse of baryonic and dark matter. Arabian Journal of Mathematics, 8 (1), 269–292. https://doi.org/10.1007/s40065-019-0252-x (In English)
- Dey, D., Mosani, K., Joshi, P. S., Vertogradov, V. (2022) Causal structure of singularity in non-spherical gravitational collapse. The European Physical Journal C, 82 (5), article 431. https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-022-10401-1 (In English)
- Dwivedi, I. H., Joshi, P. S. (1989) On the nature of naked singularities in Vaidya spacetimes. Classical and Quantum Gravity, 6 (11), article 1599. https://doi.org/10.1088/0264-9381/6/11/013 (In English)
- Goncalves, S. M. C. V., Jhingan, S. (2001) Singularities in gravitational collapse with radial pressure. General Relativity and Gravitation, 33, 2125–2149. https://doi.org/10.1023/A:1015285531320 (In English)
- Harko, T. (2003) Gravitational collapse of a Hagedorn fluid in Vaidya geometry. Physical Review D, 68 (6), article 064005. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.68.064005 (In English)
- Hawking, S. W. (1975) Particle creation by black holes. Communications in Mathematical Physics, 43, 199–220. https://doi.org/10.1007/BF02345020 (In English)
- Hawking, S. W., Perry, M. J., Strominger, A. (2016) Soft hair on black holes. Physical Review Letters, 116(23), article 231301. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.116.231301 (In English)
- Heydarzade, Y., Darabi, F. (2018a) Surrounded Bonnor–Vaidya solution by cosmological fields. European Physical Journal C, 78 (12), article 1004. https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-018-6041-4 (In English)
- Heydarzade, Y., Darabi, F. (2018b) Surrounded Vaidya black holes: Apparent horizon properties. The European Physical Journal C, 78 (4), article 342. https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-018-5842-9 (In English)
- Heydarzade, Y., Darabi, F. (2018c) Surrounded Vaidya solution by cosmological fields. The European Physical Journal C, 78 (7), article 582. https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-018-6041-4 (In English)
- Heydarzade, Y., Misyura, M., Vertogradov, V. (2023) Hairy Kiselev black hole solutions. Physical Review D, 108 (4), article 044073. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.108.044073 (In English)
- Heydarzade, Y., Vertogradov, V. (2023) The influence of the charge on a dynamical photon sphere. arXiv, 2311, article 08930. https://doi.org/10.48550/arXiv.2311.08930 (In English)
- Jhingan, S., Joshi, P. S., Singh, T. P. (1996) The final fate of spherical inhomogeneous dust collapse II: Initial data and causal structure of singularity. Classical and Quantum Gravity, 13 (11), 3057–3067. https://doi.org/10.1088/0264-9381/13/11/019 (In English)
- Joshi, P. S. (2007) Gravitational collapse and spacetime singularities. Cambridge: Cambridge University Press, 273 p. https://doi.org/10.1017/CBO9780511536274 (In English)
- Joshi, P. S., Malafarina, D. (2011) Recent development in gravitational collapse and spacetime singularitits. International Journal of Modern Physics D, 20 (14), 2641–2729. https://doi.org/10.1142/S0218271811020792 (In English)
- Koga, Y., Asaka, N., Kimura, M., Okabayashi, K. (2022) Dynamical photon sphere and time evolving shadow around black holes with temporal accretion. Physical Review D, 105 (10), article 104040. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.105.104040 (In English)
- Mahapatra, S., Banerjee, I. (2023) Rotating hairy black holes and thermodynamics from gravitational decoupling. Physics of the Dark Universe, 39, article 101172. https://doi.org/10.1016/j.dark.2023.101172 (In English)
- Mkenyeleye, M. D., Goswami, R., Maharaj, S. D. (2014) Gravitational collapse of generalized Vaidya spacetime. Physical Review D, 90 (6), article 064034. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.90.064034 (In English)
- Mosani, K., Dey, D., Joshi, P. S. (2022) Global visibility of a strong curvature singularity in non-marginally bound dust collapse. Physical Review D, 102 (4), article 044037. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.102.044037 (In English)
- Naidu, N. F., Bogadi, R. S., Kaisavelu, A., Govender, M. (2020) Stability and horizon formation during dissipative collapse. General Relativity and Gravitation, 52 (8), article 79. https://doi.org/10.1007/s10714-020-02728-5 (In English)
- Nielsen, A. B. (2014) Revisiting Vaidya horizons. Galaxies, 2 (1), 62–71 https://doi.org/10.3390/galaxies2010062 (In English)
- Nielsen, A. B., Yoon, J. H. (2008) Dynamical surface gravity. Classical and Quantum Gravity, 25 (8), article 085010. https://doi.org/10.1088/0264-9381/25/8/085010 (In English)
- Nolan, B. C. (1999) Strengths of singularities in spherical symmetry. Physical Review D, 60 (2), article 024014. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.60.024014 (In English)
- Oppenheimer, J. R., Snyder, H. (1939) On continued gravitational contraction. Physical Review, 56 (5), 455–459. https://doi.org/10.1103/PhysRev.56.455 (In English)
- Ori, A. (1991) Charged null fluid and the weak energy condition. Classical and Quantum Gravity, 8 (8), 1559–1575. https://doi.org/10.1088/0264-9381/8/8/019 (In English)
- Ovalle, J. (2017) Decoupling gravitational sources in general relativity: From perfect to anisotropic fluids. Physical Review D, 95 (10), article 104019. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.95.104019 (In English)
- Ovalle, J. (2019) Decoupling gravitational sources in general relativity: The extended case. Physics Letters B, 788, 213–218. https://doi.org/10.1016/j.physletb.2018.11.029 (In English)
- Ovalle, J., Casadio, R., Contreras, E., Sotomayor, A. (2021) Hairy black holes by gravitational decoupling. Physics of the Dark Universe 31, article 100744. https://doi.org/10.1016/j.dark.2020.100744 (In English)
- Ovalle, J., Casadio, R., Rocha, R. D. et al. (2018) Black holes by gravitational decoupling. European Physical Journal C, 78 (11), article 960. https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-018-6450-4 (In English)
- Papapetrou, A. (1985) A Random Walk in Relativity and Cosmology. New York: John Wiley & Sons Publ., 184 p. (In English)
- Penrose, R., Floyd, R. M. (1971) Extraction of rotational energy from a black hole. Nature Physical Science, 229 (6), 177–179. https://doi.org/10.1038/physci229177a0 (In English)
- Ray, S., Panda, A., Majumder, B. et al. (2022) Collapsing scenario for the k-essence emergent generalised Vaidya spacetime in the context of massive gravity’s rainbow. Chinese Physics C, 46 (12), article 125103. https://doi.org/10.1088/1674-1137/ac8868 (In English)
- Ruffini, R., Wheeler, J. A. (1971) Introducing the black hole. Physics Today, 24 (1), 30–41. https://doi.org/10.1063/1.3022513 (In English)
- Santos, N. O. (1985) Non-adiabatic radiating collapse. Monthly Noices of the Royal Astronomical Society, 216 (2), 403–410. https://doi.org/10.1093/mnras/216.2.403 (In English)
- Singh, T. P., Joshi, P. S. (1996) The final fate of spherical inhomogeneous dust collapse. Classical and Quantum Gravity, 13 (3), 559–571. https://doi.org/10.1088/0264-9381/13/3/019 (In English)
- Solanki, J., Perlick, V. (2022) Photon sphere and shadow of a time-dependent black hole described by a Vaidya metric. Physical Review D, 105 (6), article 064056. https://doi.org/10.1103/PhysRevD.105.064056 (In English)
- Sotiriou, T. P., Faraoni, V. (2012) Black holes in scalar-tensor gravity. Physical Review Letters, 108 (8), article 081103. https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.108.081103 (In English)
- Tipler, F. J. (1977) Singularities in conformally flat spacetimes. Physics Letters A, 64 (1), 8–10. https://doi.org/10.1016/0375-9601(77)90508-4 (In English)
- Vaidya, P. C. (1951) Nonstatic solutions of Einstein’s field equations for spheres of fluids radiating energy. Physical Review, 83 (1), article 10. https://doi.org/10.1103/PhysRev.83.10 (In English)
- Vertogradov, V. (2016) Naked singularity formation in generalized Vaidya space-time. Gravitation and Cosmology, 22 (2), 220–223. https://doi.org/10.1134/S020228931602016X (In English)
- Vertogradov, V. (2018) The eternal naked singularity formation in the case of gravitational collapse of generalized Vaidya space-time. International Journal of Modern Physics A, 33 (17), article 1850102. https://doi.org/10.1142/S0217751X18501026 (In English)
- Vertogradov, V. (2020) The negative energy in generalized Vaidya spacetime. Universe, 6 (9), article 155. https://doi.org/10.3390/universe6090155 (In English)
- Vertogradov, V. (2022a) Non-linearity of Vaidya spacetime and forces in the central naked singularity. Physics of Complex Systems, 3 (2), 81–85. https://www.doi.org/10.33910/2687-153X-2022-3-2-81-85 (In English)
- Vertogradov, V. (2023) Extraction energy from charged Vaidya black hole via the Penrose process. Communications in Theoretical Physics, 75 (4), article 045404. https://doi.org/10.1088/1572-9494/acc018 (In English)
- Vertogradov, V., Kudryavcev, D. (2023) Generalized vaidya spacetime: horizons, conformal symmetries, surfacegravity and diagonalization. Modern Physics Letters A, 38 (24n25), article 2350119. https://doi.org/10.1142/S0217732323501195 (In English)
- Vertogradov, V., Misyura, M. (2022) Vaidya and generalized Vaidya solutions by gravitational decoupling. Universe, 8 (11), article 567. https://doi.org/10.3390/universe8110567 (In English)
- Vertogradov, V., Misyura, M. (2023) The regular black hole by gravitational decoupling. Physical Sciences Forum, 7 (1), article 27. https://doi.org/10.3390/ECU2023-14058 (In English)
- Wang, A., Wu, Yu. (1999) Generalized Vaidya solutions. General Relativity and Gravitation, 31 (1), 107–114. https://doi.org/10.1023/A:1018819521971 (In English)
Выпуск
Другие статьи выпуска
This book is the result of the joint efforts of four Serbian scientists — recognized experts in theo-retical physics, meteorology, and applied and pure mathematics. During the years of research, they were deeply involved in the study of complex systems in diverse contexts. The inspiration for the book was found in the problems that the authors encountered in teaching and research.
Молекулярные кристаллы халькогенидов обнаруживают широкий спектр изменений химических и физических свойств под действием света с энергией, превышающей ширину запрещенной зоны. Большинство этих свойств определяются электронной структурой. Однако по электронной структуре As4Se4 имеется лишь несколько теоретических статей по молекуле и всего только две - по кристаллу As4Se4. В настоящей работе впервые были сопоставлены геометрическая и электронная структура кристалла As4Se4 и молекулы As4Se4, рассчитанные в рамках периодической модели методом DFT в одних и тех же приближениях. При этом были рассчитаны равновесные длины связей и валентные углы вместе с разностными электронными плотностями, зарядами Малликена, Лёвдина и Бадера, а также Малликеновскими заселенностями перекрывания, и проведён сравнительный анализ характера химической связи в кристалле As4Se4 и молекуле As4Se4. Выполненные DFT расчеты зонной структуры показали, что кристалл As4Se4 является непрямозонным полупроводником.
Строгий метод токов вероятностей в рамках квантовой теории столкновений протестирован на примере моделей Талли для однократного прохождения областей неадиабатичности во время атомных столкновений. Расчеты проведены в диабатическом представлении путем численного интегрирования системы связанных уравнений для ядерных радиальных волновых функций. Результаты точных квантовых расчетов сравниваются с оценками модели Ландау-Зинера для тех же электронных структур. Показано, что метод токов вероятностей является эффективным средством исследования неупругих процессов в атомных столкновениях.
Исходя из недавнего предположения о том, что цитоплазма бактерий схожа по свойству со стеклообразующими жидкостями, нами предложено новое отношение зависимости скорости роста бактерий от температуры: k = k0exp[-Ea/kB(T-Tc)] для диапазона низких температур, где k0 - постоянная, Ea - энергия активации (eV), kB - постоянная Больцмана, T - абсолютная температура (K), а Tc - характеристическая температура (замерзания) (K), по аналогии с зависящей от температуры текучестью (обратная вязкости величина), наблюдаемой в стеклообразующих жидкостях неорганических материалов. Данное монотонное поведение бактериального роста прерывается при более высоких температурах, т. е. k резко снижается вместе с T, что может быть связано с резким ростом физиологической концентрации цитоплазмы при превышении критической температуры Tm. Наблюдение касательно температурной зависимости скорости бактериального роста аналогично наблюдению в отношении стеклообразующих жидкостей в неживых неорганических материалах.
Методом силовой микроскопии пьезоэлектрического отклика исследованы тонкие пленки цирконата-титаната свинца, отличающиеся сферолитовой радиально-лучистой микро-стуктурой, состав которых соответствует области морфотропной фазовой границы. Выявлены особенности вертикального и латерального пьезооткликов, а также потенциала поверхности (Кельвин-мода). Проводится сравнение свойств пьезоэлектрического отклика тонких пленок с особенностями радиально-лучистой микроструктуры и механических напряжений, образующихся в пленках в результате кристаллизации фазы перовскита из аморфной фазы.ф
Изучены процессы диэлектрической релаксации растворов додецилсульфата натрия (ДСН) в диапазоне концентраций в бинарном водно-этанольном растворителе при различных концентрациях спирта. Показано, что этанол в концентрациях ниже 40% не препятствует мицеллообразованию ДСН, а при более высоком содержании этанола мицеллы ПАВ не образуются. Тем не менее данные ЯМР показывают наличие в растворах с высокой концентрацией спирта малых ассоциатов, скорее всего димеров ДСН, свойства и подвижность которых зависят от состава водно-этанольной среды. Обсуждены трансформации структуры и размеров комплексов при изменении содержания этанола в растворе.
Издательство
- Издательство
- РГПУ им. А. И. Герцена
- Регион
- Россия, Санкт-Петербург
- Почтовый адрес
- 191186, Санкт-Петербург, набережная реки Мойки 48
- Юр. адрес
- 191186, Санкт-Петербург, набережная реки Мойки 48
- ФИО
- Тарасов Сергей Валентинович (ректор)
- E-mail адрес
- mail@herzen.spb.ru
- Контактный телефон
- +7 (812) 3124477