12. Graeme Heald, Are black holes actually quark stars?

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Volume 31: Pages 449-461, 2018


Are black holes actually quark stars?


Graeme Healda)


A contradiction exists between the gravitational singularity at the center of a black hole predicted by general relativity and the Pauli exclusion principle. General relativity theory asserts that collapsing stars over a certain size mass have no stable orbits and will become a gravitational singularity forming a “black hole,” having finite mass within a point sized space inside an event horizon. On the other hand, the Pauli-exclusion principle predicts that for large collapsing stars, a quark-gluon plasma will be created to form a quark star at the central core inside an event horizon. Accordingly, the exclusion principle will preclude the collapse of a star into a gravitational singularity at the center of a black hole. A number of arguments in support of the quark star as black hole will be presented in this paper. It has been shown that the gravitational energy of a collapsed star (>3M), near the core of a quark star, exceeds the energy to create a quark-gluon plasma and the deconfinement energy of quarks from the neutron. It has also been shown that, instead of a black hole, a degenerate nonstrange quark star with a maximum density of 1.1 x 1025 kg/m3 could exist at the center of an event horizon within the Schwarzschild radius. The quark star core would be an ultrarelativistic degenerate Fermi gas that is stable for masses from 3M to 20.69 x106 M. Calculations have also shown for stellar and rotating black holes that the quark star radius exists at the center and well within the radius of the Schwarzschild event horizon. However, the exclusion principle would preclude the formation of a gravitational singularity at the center. The problem for empirical science is that the quark star with an event horizon will have no emission of radiation and appear to observers to be similar to a black hole. Notwithstanding, the merger of two black holes for GW150914, producing gravitational waves, offers empirical evidence in the remnant event horizon for the existence of quark stars.


Il existe une contradiction entre la singularité gravitationnelle au centre d’un trou noir prédite par la relativité générale et par le principe d’exclusion de Pauli. La théorie de la relativité générale affirme que les étoiles effondrées dépassant une masse d’une certaine taille n’ont pas d’orbite stable et deviennent une singularité gravitationnelle, formant un ‘trou noir’, ayant une masse finie dans un point de dimension nulle à l’intérieur de l’horizon des évènements. Le principe d’exclusion de Pauli, quant à lui, prédit que pour les grosses étoiles effondrées, un plasma quark-gluon se forme pour devenir une étoile à quarks au cœur central, à l’intérieur de l’horizon des évènements. Par conséquent, le principe d’exclusion exclut l’effondrement d’une étoile en une singularité gravitationnelle au centre d’un trou noir. Un certain nombre d’arguments en faveur de l’étoile à quarks en tant que trou noir sera présenté dans cet article. Il a été démontré que l’énergie gravitationnelle d’une étoile effondrée (>3M) près du cœur d’une étoile à quarks dépasse l’énergie nécessaire pour créer un plasma quark-gluon et l’énergie de déconfinement de quarks du neutron. Il a également été démontré qu’à la place d’un trou noir, une étoile à quarks non étrange dégénérée avec une densité maximale de 1,1 x 1025 kg/m3 pouvait exister au centre de l’horizon des évènements dans le rayon de Schwarzschild. Le cœur de l’étoile à quarks serait un gaz de Fermi dégénéré ultrarelativiste qui est stable pour les masses de 3M à 20,69 x106 M. Les calculs ont également démontré que pour les trous noirs stellaires et rotatifs, le rayon d’une étoile à quarks existe au centre et dans le rayon de Schwarzschild de l’horizon des évènements. Cependant, le principe d’exclusion exclut la formation d’une singularité gravitationnelle au centre. Du point de vue de la science empirique, la question est que l’étoile à quarks avec un horizon des évènements n’émet pas de radiation et semble être aux observateurs similaires à un trou noir. Néanmoins, la fusion de deux ‘trou noirs’ comme celle de l’évènement GW150914 qui a produit des ondes gravitationnelles, prouve de manière empirique l’existence d’étoiles à quarks à l’horizon des évènements.


Key words: Black Hole; Quark Star; Ultrarelativistic Fermi Gas; Degeneracy Pressure; Quark-Gluon Plasma; Pauli Exclusion Principle; Gravitational Singularity; Degenerate Nonstrange Quark Star.


Received: August 30, 2018; Accepted: October 24, 2018; Published Online: November 13, 2018


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