Warnung: Unorthodoxe Standpunkte

Gravitationskollaps

Der Υ-Term kann normalerweise, für Beobachtungen im Rahmen des Sonnensystems und kosmologische Beobachtungen (mit Ausnahme des frühen Universums: Υ > 0 führt zu einem dichtesten Zustand des Universums ohne Singularität, einem Zusammenfall vor der Expansion) weggelassen werden. Man könnte zwar, mit großen Werten für Υ, beobachtbare Effekte auch im Sonnensystem erhalten. Allerdings könnte man dann die Evolution des Weltalls nicht mehr beschreiben: Diese erfordert einen so kleinen Parameter Υ, dass dieser im Sonnensystem vernachlässigbar ist.

Es gibt jedoch eine Situation, in der er trotzdem – egal wie klein – zu einem wichtigen Effekt führt: Dies ist der Gravitationskollaps. Er führt nicht zu einem schwarzen Loch, sondern endet mit einem stabilen "gefrorenen Stern" (frozen star) oder auch "Gravastern"

Die bevorzugten Koordinaten

Um Lösungen für stabile Gravasterne zu finden, können wir die folgende Klasse von zeitunabhängigen, rotationssymmetrischen harmonischen Metriken betrachten:

ds2 = (1 - mm'r) (r-mr+mdt2 - r+mr-mdr2 - (r+m)22

Hier ist m=m(r) = GM(r)⁄c2, und M(r) ist die Masse innerhalb der Sphäre mit Radius r. Insbesondere is außerhalb der Materie m(r) = const, also m'=0, und die Lösung wird zur Schwarzschild-Lösung in harmonischen Koordinaten.

In dieser Metrik sind die Koordinaten x, y, z immer harmonisch, sogar wenn M = M(r,t) von der Zeit abhängig ist. Die Zeitkoordinate t ist harmonisch wenn die Lösung statisch ist, also M = M(r) gilt. Um die harmonischen Koordinaten für eine kollabierende Lösung dieses Typs zu finden, muss man somit lediglich die harmonische Wellengleichung für die bevorzugte Zeit T(x,t) lösen.

Es hängt sowohl von der inneren Struktur (der Zustandsgleichung für die Materie) des Sterns als auch von den Gravitationsgleichungen ab, ob ein Stern mit gegebener Massenverteilung stabil ist oder nicht.

Sehen wir nun, ob die Zusatzterme dafür wichtig sind oder nicht.

Gravasterne

Wir wollen zeigen, dass es in der GLET stabile Sterne mit einem Radius gibt, der nur wenig größer ist als der Schwarzschildradius. Betrachten wir m(r)=(1-Δ)r und Materie mit k ≈ 1. Dies führt zu einer konstanten Metrik im Innern. Für kleine Werte von Δ ist der innere Teil sehr nahe, jedoch etwas größer, als sein Schwarzschildradius. Wir erhalten folgende Gleichungen:

ds2 = Δ2dt2 - (2-Δ)2(dr2 + r22)

0 = - ΥΔ-2 +3Ξ(2-Δ)-2 + Λ + ε

0 ≈ ΥΔ-2 +  Ξ(2-Δ)-2 + Λ - k ε

Solange wir Ξ ≈ Υ ≈ Λ ≈ 0 setzen gibt es keine Lösungen dieses Typs, da die Energie immer größer sein muss als 0. Aber nahe am Horizont wird der Υ-Term immer größer und wichtiger. Wir ignorieren deswegen nur Ξ ≈ Λ ≈ 0 und erhalten eine stabile Lösung für

ΥΔ-2 = ε > 0

Somit ergeben sich nahe am Horizont, jedoch noch vor der Bildung eines Horizonts, stabile Zustände für kollabierende Sterne.

Wenn sich somit kein Horizont bilden kann, haben wir auch keine schwarzen Löcher. Die neuen Lösungen könnte man mit der alten Bezeichnung "gefrorene Sterne" bezeichnen, allerdings kann man auch die modernere Bezeichnung "Gravasterne" verwenden. Die Oberfläche eines solchen Sterns bleibt im Prinzip sichtbar, ist jedoch extrem rotverschoben. Wie extrem, hängt von der Kleinheit des Parameters Υ ab, und da dieser so klein gewählt werden muss, dass wir den sichtbaren Teil des Urknalls erklären können, muss er extrem klein sein.

Könnten einige Quasare Gravasterne sein?

Gravasterne wären im Prinzip sichtbar aber extrem rotverschoben. Diese Beschreibung stimmt mit der Beschreibung von Quasaren überein. Zwar ist es Konsens, dass Quasare extrem weit entfernte Galaxien sind. Aber es gibt immer noch die Außenseitermeinung, dass zumindest einige von ihnen sich in nahen Galaxien befinden. Dazu müsste Υ jedoch so groß sein, dass man die frühen Stadien des Urknall so nicht mehr erhalten könnte.

Trotzdem bleibt dies eine interessante Möglichkeit. Man müsste dann zwar die Idee aufgeben, die Evolution des Weltalls über lange Zeit mit der GLET zu beschreiben. Dies wäre jedoch recht natürlich: Die GLET ist eine reversible Theorie, die also eher elastisches Verhalten beschreibt, kaum echte Thermodynamik. Verwendet man für längere Zeiträume eine irreversible, thermodynamische Theorie, dann ist die GLET der elastische Grenzwert für kurze Zeiten. In diesem Fall würden die Konstanten der GLET von der Zeit abhängen, und so könnten wir heute Υ groß genug wählen, um extrem große Gravasterne sichtbar zu machen.