Gravitationell singularitet

(c) I, Dennis Nilsson, CC BY 3.0

När avståndet mellan kropparna är 0, som i en singularitet, blir gravitationskraften oändligt stark.

En gravitationell singularitet är en punkt i rumtiden där de värden som beskriver ett gravitationsfälts styrkor får oändliga värden, och allmänt vedertagna fysikaliska lagar upphör att vara användbara för att beskriva tillståndet i singulariteten. En sådan lag är Newtons gravitationslag. I singularitetsfallet innebär detta att två massor upptar samma plats, och avståndet mellan kropparna är således 0. Detta får till följd att

${\displaystyle F=G{\frac {m_{1}\cdot m_{1}}{0}}=\infty }$

Den vanligaste manifestationen av gravitationella singulariteter torde vara svarta hål där den faktiska singulariteten döljs av en händelsehorisont.

Uppkomst

I fallet svarta hål är en gravitationell singularitet en lösning där den allmänna relativitetsteorin kombineras med Paulis uteslutningsprincip. Materiens grundläggande byggstenar, kvarkar och elektroner, har i sig själva ingen bestämd storlek, men arrangerar sig normalt med ett visst minsta avstånd då detta är energimässigt fördelaktigt. Under inverkan av mycket höga tryck kan det bli energimässigt fördelaktigt för flera partiklar att dela på samma utrymme och istället arrangera sig på olika energinivåer, så kallad degenererad materia. En singularitet inträffar i det extrema specialfallet att degenerationstrycket helt övervinns och alla partiklar samlas i en och samma punkt (eller i en ring om materien har ett rörelsemängdsmoment).

Kritik

Singulariteter brukar inom fysiken tolkas som en saknad pusselbit i förståelsen av ett fenomen. De flesta teoretiker menar att den allmänna relativitetsteorin i sin nuvarande form inte är giltig på mycket korta avstånd och att andra fenomen blir aktuella när en partikel närmar sig centrum.

Se även

• Allmänna relativitetsteorin
• Gravitation
• Kosmisk censurförmodan
• Singularitetssatserna