黑洞真的是暗能量恒星吗?

W银河系中心的超大质量黑洞看起来像什么?明年年初，我们可能就会知道了。事件视界望远镜——实际上是一个有效直径为地球的虚拟望远镜——在过去的几年里一直指向人马座a *。大多数天体物理学社区的研究人员预计,其图像,从望远镜在地球上,将会显示一个黑洞的迹象:明亮的光,产生的气体盘困在黑洞的轨道,围绕着一个黑色的影子在中心视界。它包围了一个空间区域，在那里，黑洞奇点的引力太强，光无法逃脱。

但是劳伦斯·利弗莫尔国家实验室的物理学家乔治·查普林并不希望看到黑洞。他不相信它们是真的。2005年，他告诉记者自然界“几乎可以肯定黑洞不存在”，并在他之前与诺贝尔物理学奖得主罗伯特·劳克林(Robert laughlin)所做的工作的基础上，提出了一个他称之为“暗能量恒星”的替代模型。暗能量是物理学家用来描述一种似乎渗透整个宇宙的特殊能量的术语。它扩展了时空本身的结构，即使重力试图将物体拉近。卓别林认为，坍缩的恒星中蕴含的巨大能量导致其质子和中子衰变为光子和其他基本粒子组成的气体，以及他所说的“真空能量滴”。它们形成了一个时空的“浓缩”阶段——就像气体在足够的压力下转变为液体一样——暗能量的密度比恒星周围的时空要高得多。这就提供了必要的压力来控制重力，防止奇点的形成。没有时空中的奇点，就没有黑洞。

在过去的十年里，这个想法在天体物理学界没有得到支持，查普林关于这个主题的论文只获得了个位数的引用。相比之下，他在粒子物理学方面最受欢迎的论文被引用了600多次。但查普林怀疑他在科学荒野中徘徊的日子可能很快就会结束。他相信，事件视界望远镜将提供证据证明暗能量恒星是真实的。

这种奇怪的环形几何不是暗能量恒星的缺陷，而是一种特征。

这个想法要追溯到2000年纸与埃文·霍尔菲尔德和大卫·圣地亚哥一起，卓别林和劳克林将时空建模为玻色-爱因斯坦凝聚态——一种物质状态，当将极低密度气体带到接近绝对零度的极低温度时产生。Chapline和Laughlin的模型本质上是量子力学：广义相对论是时空凝聚体在大尺度上行为的结果。该模型中的时空在获得或失去能量时也会经历相变。其他科学家也发现这是一条很有前途的道路。A 2009年纸一组日本物理学家指出，“[玻色-爱因斯坦凝聚体]是模拟弯曲时空最有希望的量子流体之一。”。

卓别林和劳克林认为，他们可以把大多数科学家认为是黑洞的坍缩恒星描述为时空经历了相变的区域。他们发现，广义相对论定律在坍缩恒星附近的任何地方都是有效的，除了事件视界，它标志着时空两个不同阶段的边界。

在凝聚模型中，坍缩恒星周围的视界不再是一个无法返回的点，而是一个可穿越的物理表面。这一特征，连同黑洞的标志性特征奇异性的缺乏，意味着与黑洞相关的悖论，如破坏的信息,不要出现。劳克林对超出他和卓别林最初想法的猜测保持沉默。他相信卓别林在暗能量恒星上有所发现，“但我们的不同之处在于我们愿意做的关于真空中可能存在的‘阶段’的推测”，也就是大多数科学家所说的黑洞，劳林说。他在等待实验数据揭示更多关于内部阶段的信息。“然后我会就这个主题写第二篇论文，”他说。

近年来，卓别林继续与其他几位作家合作，改进他的黑暗能量星模型，包括南卡罗来纳州大学的Pawel Mazur和莱比锡大学的Piotr Marecki。他得出结论，暗能量恒星不像黑洞那样是球形或扁球形的。取而代之的是，它们有一个圆环的形状，或者叫甜甜圈。查普林认为，在一个旋转的致密物体（如暗能量星）中，时空凝聚体中的量子效应会沿着物体的旋转轴产生一个大漩涡。因为漩涡内部的区域是空的，想象一下漩涡中心形成的凹陷，暗能量星的中心是空的，就像一个没有核心的苹果。当量子力学被用来模拟超流体的旋转液滴时，也观察到了类似的效果。在那里，旋转液滴的中心也会形成一个中心漩涡，令人惊讶的是，它的形状会从球体变为圆环体。

在凝聚模型中，坍缩恒星周围的视界不再是一个无法返回的点，而是一个可穿越的物理表面。

在卓别林看来，这种奇怪的环形几何形状并不是暗能量恒星的缺陷，而是一种特征，因为它有助于解释天体物理喷流的起源和形状——沿着像黑洞这样的致密物体的旋转轴产生的高能量电离物质束。Chapline相信他已经在暗能量恒星中发现了一种机制，这种机制比主流机制更能解释天体物理喷流的观测结果，后者假设能量是从黑洞外的吸积盘中提取出来的，并沿着黑洞的旋转轴聚焦成一束窄束。在卓别林看来，向暗能量恒星下落的物质和能量会进入内部的喉部(“甜甜圈洞”)，在那里电子会绕着喉部旋转，就像在比尔曼电池，产生足够强大的磁场来驱动喷流。

Chapline指向最近的实验工作在那里，罗切斯特大学OMEGA激光设施的科学家们利用激光在平面上形成环形激励，创造了磁化射流。虽然这些实验并没有考虑到暗能量恒星，但卓别林相信这为他的理论提供了支持，因为环状的激发——卓别林称之为“火环”——正是他所期望的沿着暗能量恒星的喉部发生的事情。他认为这个环可能是支持暗能量恒星存在的关键。“这最终应该会在事件视界望远镜的图像中清楚地显示出来，”卓别林说，指的是这个环。

卓别林还指出，暗能量恒星不会完全不透明，因为物质和光可以进入，也可以离开暗能量恒星。暗能量恒星的内部不会完全是黑色的，相反，它会显示出它后面任何恒星的扭曲图像。然而，其他物理学家怀疑这些与传统黑洞模型的偏差是否会出现在视界望远镜的数据中。Raul carbalo - rubio是意大利里雅斯特国际高等研究学院的一名物理学家，他开发了自己的黑洞替代模型——半古典相对论性恒星。卡拉巴洛-卢比奥说:“这些模型中出现的(与黑洞)差异太小，无法被视界望远镜检测到。”

查普林计划于12月在圣巴巴拉的卡夫利理论物理研究所讨论他的暗能量星预测。但是，即使他的预测得到证实，他说他也不希望科学界一夜之间就信服。“我预计在未来几年，[事件地平线望远镜]的人们会被他们看到的东西弄糊涂。”

杰西·斯通是爱荷华州爱荷华市的自由撰稿人。达到他[受电子邮件保护]

注意:为什么公众对黑洞如此着迷。