Formation of a rotating hole from a close limit head-on collision
现实的黑洞碰撞会导致一个快速旋转的克尔洞，但迄今为止的模拟都集中在非旋转的最终洞上。使用一个新的解决方案的爱因斯坦初值方程，我们在这里提出的波形和辐射的轴对称克尔孔形成碰撞开始从小的初始分离（"关闭极限“近似）的两个相同的旋转孔。结果中出现了几个新的特征：（i）在小分离的极限下，波形在分离中是线性的（不是二次的）。(ii)波形表现为混合不同多极子的拟正规振铃的阻尼振荡。
1998-10-26 gr-qc
Collisional Penrose Process in Rotating Wormhole Spacetime
在碰撞彭罗斯过程中，来自渐近平坦区域的两个粒子在致密物体的能层中碰撞。碰撞产生两个新粒子，一个具有正能量，一个具有负能量。当具有正能量的粒子逃逸到无穷远时，该过程从致密物体中提取能量。本文研究了旋转虫洞时空中的碰撞彭罗斯过程。我们考虑一个简单的情况下，迎面相撞的喉咙Teo虫洞。我们发现从Teo虫洞中提取能量的过程比Kerr黑洞时空中的碰撞Penrose过程要有效得多。
2015-05-29 gr-qc
On particle collisions in the vicinity of the charged black holes
本文研究带电黑洞附近粒子碰撞的BSW效应，证明RN与MP度规中该效应条件相同，并给出真实粒子碰撞产生超大质量粒子的上界。
2023-10-30 gr-qc
High energy particles with negative and positive energies in the vicinity of black holes
结果表明，当无穷远处粒子能量固定时，两个碰撞粒子在旋转黑洞能层任意点自由降落时，质心系中的能量可以无限增长。这种效应发生在其中一个粒子的角动量为大负值时。旋转黑洞赤道面上的负能量测地线不能起源于能层，也不能终止于能层。它们的长度总是有限的，这导致了它们必须在能层的引力半径内起源和终止的结论。一个粒子落入引力半径，另一个粒子从引力半径内的区域到达，在质心系中的能量在视界上无限增长。
2014-01-02 gr-qc
Particle collisions around static spherically symmetric black hole and rotating black hole in gravity's rainbow
本研究将Banados-Silk-West效应扩展至引力彩虹中的静态球对称黑洞与旋转黑洞，探讨不同rainbow函数对粒子碰撞质心能量的影响，发现特定函数下可在事件视界外实现无限质心能量。
2025-05-29 gr-qc
High Energy Particle Collisions in the vicinity of Naked Singularity
本文研究了JMN-1裸奇点中的高能粒子碰撞，发现无事件视界允许粒子折返并发生碰撞，使该奇点成为天然粒子加速器，质心能量可达普朗克能标并可能产生独特观测特征。
2025-02-03 gr-qc
On particles collisions near rotating black holes
不同质量和能量的粒子在旋转黑洞引力场的散射被认为是在黑洞的外部和内部。得到了质心系中粒子散射能的表达式。结果表明，在考虑多重散射的情况下，质心系统中粒子的散射能不仅对极值黑洞而且对非极值黑洞都可以得到很大的值。给出了粒子获得超相对论能量所需时间的数值估计。
2010-10-11 gr-qc
High energy processes in the vicinity of the Kerr's black hole horizon
分析了旋转非极值黑洞视界附近的两粒子碰撞。结果表明，当存在多重碰撞时，碰撞粒子的质心可以获得大统一尺度量级的高能量--来自吸积盘的粒子在第一次与视界附近的另一个粒子碰撞时获得临界动量，然后临界粒子与普通粒子发生第二次碰撞.由于两个粒子的相对速度大和洛伦兹因子大，产生了高能量。分析了相对速度与到视界距离的关系，计算了从吸积盘中的点到大能量散射点的运动时间以及返回地球的时间。结果表明，它们具有合理的顺序。
2011-05-19 gr-qc
Wave Properties of Plasma Surrounding the Event Horizon of a Non-Rotating Black Hole
本文研究了Schwarzschild黑洞事件视界附近等离子体的波动性质。采用傅立叶分析的3+1扰动GRMHD方程，在此基础上得到了非旋转、旋转非磁化和旋转磁化背景的复色散关系。得到了传播和衰减矢量随折射率的变化曲线，研究了介质在事件视界附近的色散特性。结果表明，从史瓦西磁层中不能获得任何信息。此外，压力使波的正常色散停止存在。
2008-09-09 gr-qc
Extraction of energy from an extremal rotating electrovacuum black hole: Particle collisions along the axis of symmetry
在极端Reissner-Nordström时空中，如果其中一个粒子被微调，并且碰撞点靠近视界，那么径向运动的带电测试粒子可以发生高能碰撞。这是Banados-Silk-West（BSW）效应的类比，该效应最初是在极端克尔黑洞中描述的。然而，它在能量提取方面有很大的不同：与原始的BSW过程不同，对于带电版本，没有发现碰撞中产生的逃逸测试粒子的质量和能量的无条件上限。我们发现，这些结果可以复制的带电测试粒子沿轴的一般极端旋转电真空黑洞的运动，也包括Schnittman型过程与反射微调粒子。这使得高能量提取的可能性更接近天体物理学黑洞，黑洞可以快速旋转，并由于与外部磁场的相互作用而具有小的“Wald电荷”。然而，我们发现许多警告，可以使能量提取不可行，尽管缺乏无条件的运动学界限。
2019-10-15 gr-qc
Dispersion Relations for Cold Plasmas around Reissner-Nordström Black Holes
研究了Reissner-Nordström黑洞周围冷等离子体的广义相对论磁流体动力学方程。应用3+1时空分裂，我们线性化了非磁化/磁化等离子体在旋转和非旋转背景下的扰动方程。通过傅立叶分析，我们得到了色散关系，并研究了在黑洞视界附近正角频率波的存在性。分析发现负相传播和群速度旋转磁化环境。
2009-04-22 gr-qc
The collision of two slowly rotating, initially non boosted, black holes in the close limit
本文研究了两个缓慢旋转的、初始非增强的黑洞在封闭极限下的碰撞。一个`` punctures ''修改的鲍文-约克方法是用来构建共形平坦的初始数据适合的问题。我们只保留了能够产生引力能和角动量辐射的最低非平凡阶数。我们表明，即使有这些简化的线性Regge-Wheeler-Zerilli黑洞微扰理论的高阶扩展，需要处理的领导贡献多极子的演化方程。这个扩展推导，连同适当的扩展的Regge-Wheeler和Zerilli方程。利用这些方程对数据进行数值演化，得到了渐近引力波的形式和振幅。导出了辐射引力能和辐射角动量的表达式，并与数值演化结果一起给出了各辐射项相对贡献的定量表达式，分析了它们的意义。
2001-12-26 gr-qc
Collision of particles near a three-dimensional rotating Hořava AdS black hole
考虑一个三维旋转的HoenavaAdS黑洞，它对应于一个洛伦兹破坏的BTZ黑洞，通过分析两个碰撞粒子在其视界附近的质心（CM）坐标系中的能量，分析了洛伦兹不变性的破坏对黑洞充当粒子加速器的可能性的影响.我们发现粒子的临界角动量随着Hoelava参数$ξ$和以太参数$b$的增大而增大。此外，粒子可以碰撞的内视界与任意高CM能量，如果其中一个粒子有一个临界角动量是可能的BSW过程中，非极值旋转的HoenavaAdS黑洞。主要是，对于极值BTZ黑洞，具有临界角动量的粒子只能存在于简并视界中，而对于洛伦兹破坏的BTZ黑洞，具有临界角动量的粒子可以存在于简并视界之外的区域中.
2020-02-08 gr-qc
Effects of acceleration on the collision of particles in the rotating black hole spacetime
研究了加速旋转黑洞时空中两测地粒子的碰撞，探讨了黑洞加速对碰撞粒子质心能量和高速碰撞带的影响.我们发现近事件视界碰撞中质心能量对加速度的依赖性不同于近加速度视界碰撞中的质心能量对加速度的依赖性。此外，加速度的存在改变了高速碰撞带的形状和位置。我们的结果表明，黑洞的加速为粒子的碰撞带来了更丰富的物理。
2012-02-06 gr-qc hep-th
What a difference a quadrupole makes?
我们考虑一些影响的静态解的真空爱因斯坦方程描述黑洞模仿者离开球对称。特别地，我们研究了质量四极矩的存在如何影响测试粒子的碰撞能量。结果表明，在这种具有非零质量四极矩的奇异致密源附近的碰撞过程可能与在黑洞附近的碰撞过程有很大的不同。
2021-12-11 gr-qc
High Energy Collision of Particles in the Vicinity of Extremal Black Holes in Higher Dimensions: Banados-Silk-West Process as Linear Instability of Extremal Black Holes
我们研究了高维黑洞周围的高能粒子碰撞。结果表明，当满足以下两个条件时，质心能量在事件视界附近可以任意大，如四维Banados，Silk和West（BSW）过程：（i）视界是极值的;（ii）两个碰撞粒子的参数是微调的，这被称为临界粒子条件.我们还证明了一个简单的情况下，满足临界粒子条件的测试粒子可以从遥远的区域到达事件视界。最后，我们讨论了BSW过程和极端黑洞周围的测试场的线性不稳定性之间的关系，后者是最近由Aretakis发现的。
2014-01-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Relativistic Motion of Stars Near Rotating Black Hole
本文给出了研究快速旋转黑洞附近非零静止质量星体运动特征的拉格朗日方法。讨论了拉格朗日量的结构。将一般方法应用于克尔时空模型中物体运动的描述，过渡到强引力场对弹性体的潮汐扰动问题。
2018-07-28 astro-ph.GA gr-qc
A Slowly Rotating Black Hole in Horava-Lifshitz Gravity and a 3+1 Dimensional Topological Black Hole: Motion of Particles and BSW Mechanism
研究了Horava-Lifshitz引力理论和3+1维拓扑Lifshitz黑洞中慢转黑洞附近中性粒子的运动.还绘制了粒子径向运动的测地线。一些不同的情况下的轨道运动的粒子进行了讨论，其中的最大值和最小值的有效势的计算。进一步研究了这些黑洞的Bañados，Silk和West（BSW）机制。结果表明，在这些黑洞的视界处，两个碰撞的不带电粒子的质心能量（CME）仍然是有限的。因此，在这些情况下不能看到BSW效应。
2014-11-18 gr-qc
Entropy covector field and macroscopic observables for rotating and non-rotating relativistic kinetic gases around a Schwarzschild black hole
Universidad Nacional Autónoma de Honduras（洪都拉斯国立自治大学）；Universidad Pedagógica Nacional Francisco Morazán（弗朗西斯科·莫拉桑国立师范大学）
本文研究了围绕Schwarzschild黑洞的旋转和非旋转相对论性气体的熵协向量场组件，分析了各向异性参数和动能温度等宏观可观测量的形态特征，揭示了角动量对强引力场中碰撞less气体宏观性质的影响。
2026-04-11 gr-qc
Rapidly rotating spacetimes and collisional super-Penrose process
我们考虑一般的轴对称旋转时空和检查粒子碰撞的ergoregion。所得结果是一般的，并与在N中旋转Teo虫孔的特殊情况下所得结果一致。Tsukamoto和C. Bambi，Phys.Rev.D91，104040（2015）.它表明，足够快的旋转，逃逸到无穷大的粒子的能量可以成为任意大（所谓的超彭罗斯过程）。此外，该能量通常比碰撞粒子的质心能量大得多。从这个意义上讲，情况与黑洞附近的碰撞完全不同。
2016-05-10 astro-ph.HE gr-qc hep-th
On the limiting energy of the collision of elementary particles close to horizon of the rotating black hole
论证了两个超相对论性基本粒子在引力辐射作用下的碰撞能量不能超过普朗克值的结论。比较了克尔黑洞视界附近带电粒子的引力辐射和电磁辐射。如果trans-Planckian能量的黑洞可以出现，它表明，用于散射粒子的相互作用的能量增长仍然是有限的。
2020-10-21 gr-qc hep-th
Influence of plasma on the observational appearance of rotating black holes in Horndeski gravity
本文研究等离子体对Horndeski引力中旋转黑洞阴影的影响，通过Hamilton-Jacobi方法分析零测地线，比较均匀与非均匀等离子体分布，并用M87*观测数据约束等离子体参数。
2025-10-24 gr-qc
On the energy of particle collisions in the ergosphere of the rotating black holes
结果表明，在转动黑洞能层的任意点上，自由降落碰撞粒子在质心系中的能量，在无穷远处，对于固定的能量值，可以无限增长。这种效应发生在其中一个粒子的角动量为大负值时。
2013-01-04 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Dark Matter Jets of Rotating Black Holes
提出了一种利用彭罗斯过程沿克尔黑洞旋转轴产生暗物质喷流的新方法。这些喷流的性质进行了调查，以及他们的潜力，创造暗物质在太阳系和附近的黑洞密度过高。我们发现了一个高度准直和远距离的暗物质喷流，其密度对黑洞的质量和距离最敏感。
2022-06-07 gr-qc hep-ph
Rotating regular black holes in AdS spacetime and its shadow
黑洞周围光子区域的存在是远距离观测者接收来自黑洞附近的发射光谱的基本特征。本文研究了旋转规则反德西特（AdS）黑洞的光学性质，通过$(Λ=-3/l^2)$，用质量$(M)$、自旋参数$(a)$、偏差参数$(k)$和与曲率半径相关的宇宙学常数$(Λ)$来表征。导出了完整的零测地线运动方程，研究了观测者在外通信域中给定Boyer-Lindquist坐标（$r_O,\;\vartheta_O$）下的不稳定圆轨道，并追踪了光子环.对于我们的研究的分析部分，我们调查的可观测量，即，阴影半径$(R_s)$和失真参数$(δ_s)$。与克尔和规则时空相比，这些旋转的规则AdS黑洞有更小的阴影。我们还估计了黑洞的能量发射率。
2022-07-25 gr-qc
Collision of two general particles around a rotating regular Hayward's black holes
旋转的规则海沃德时空，除了质量（$M$）和角动量（$a$），由于磁荷，还有一个额外的偏差参数（$g$），当$g\neq0$和$g=0$时，它推广到克尔黑洞。我们分析的ergoregion是如何影响的参数$g$显示，ergoregion的面积增加，随着$g$值的增加。此外，对于每个$g$，都存在一个临界$a_E$，它对应于一个具有退化视界$r=r^E_H$的规则极值黑洞，并且随着参数$g$的增大，PDMATHAMR减小，而$r^E_H$增大. Ban{dos，Silk和West（BSW）证明了当两个粒子在视界附近发生碰撞时，极端克尔黑洞可以充当具有任意高质心能量（$E_{CM}$）的粒子加速器。本文研究了两个不同静止质量的粒子在极端海沃德黑洞赤道面上运动的BSW过程，当其中一个粒子的角动量取一个临界值时，两个粒子的$E_{CM}$是任意高的.对于非极值情形，$E_{CM}$总是存在一个有限的上界，它随偏差参数$g$的增大而增大。在$g \rightarrow 0$极限下，我们的结果退化为Kerr黑洞的结果.
2016-07-18 gr-qc
Rotating Black Hole with an Anisotropic Matter Field as a Particle Accelerator
最近，人们提出了一种广义的物质场包围下旋转致密体爱因斯坦方程的解，即各向异性物质的Kerr-Newman时空。该溶液具有额外的头发，以及传统的质量，电荷和自旋，这是由于各向异性物质的负径向压力。在这篇文章中，我们表明，这类新的黑洞可以作为一个粒子加速器的碰撞过程中的两个一般的粒子在其引力场的ergo区域。在极端黑洞事件视界附近，粒子的质心能量达到任意高值。通过对视界结构和圆形粒子运动的研究，得到了碰撞发生的物理条件。从天体物理学的角度来看，结果很有趣。
2020-08-04 gr-qc
Axion-like dark matter clouds around rotating black holes
对旋转黑洞附近的类轴暗物质云进行了数值分析。研究了均匀磁场中Kerr黑洞时空和Kerr-Newman黑洞时空中类轴子标量场与Maxwell场非平凡耦合的模型。给出了标量质量和黑洞角动量对轴子暗物质云积累的依赖关系。结果表明，暗物质云的凝聚对于质量非常小的轴子是优选的。
2021-06-03 gr-qc hep-th
Effect of the self-gravity of shells on a high energy collision in a rotating Bañados-Teitelboim-Zanelli spacetime
本文研究了在Bañados-Teitelboim-Zanelli（BTZ）时空中两个具有高质心能量（包括自引力）的尘埃薄壳层的碰撞.壳层将BTZ时空划分为三个区域，这些区域由Darmois-Israel结条件匹配。我们只处理碰撞的两个壳共转的背景BTZ时空，因为结的条件。同旋壳层碰撞的对应物是两个角动量为零的粒子的碰撞。为了研究碰撞物体的自引力对高能CM碰撞的影响，我们比较了尘埃薄壳层碰撞和粒子碰撞。我们证明了壳层的自引力影响了事件视界的位置，它覆盖了高能碰撞事件。因此，我们得出结论，碰撞物体的自引力抑制其CM能量，任何观察者谁站在事件视界以外的任何观察者不能观察到的碰撞与任意高CM能量。
2019-01-21 gr-qc hep-th
Collision of Two Rotating Hayward Black Holes
研究了两个旋转海沃德黑洞迎头碰撞中的自旋相互作用和热允许的引力辐射。Hayward黑洞是修正的Einstein方程中的规则黑洞，因此它可以作为描述近视界区规则性效应对相互作用和辐射影响程度的合适模型。如果假设一个黑洞比另一个小得多，自旋相互作用的势可以解析地得到，并且依赖于黑洞的角动量的排列。对于大质量黑洞的碰撞，利用热力学热力学定律数值计算得到了引力辐射的上界。海沃德黑洞的效应倾向于增加辐射能量，但我们可以通过将辐射能量与引力波GW 150914和GW 151226进行比较来限制这种效应。
2017-07-21 gr-qc hep-th
Tunnelling of scalar and Dirac particles from squashed charged rotating Kaluza-Klein black holes
研究了压缩带电旋转五维黑洞中标量粒子和狄拉克费米子的热辐射。为了获得黑洞的温度，我们使用隧道方法。在标量粒子的情况下，我们使用哈密顿-雅可比方程。为了考虑费米子的隧穿，研究了狄拉克方程。研究表明，在视界附近准经典极限下，标量粒子和费米子作用量的径向部分几乎相同，从而得到了两种情况下相同的温度表达式。
2014-10-08 gr-qc hep-th
High energy collision of two particles in wormhole spacetimes
本文研究了Teo虫孔时空中两粒子的碰撞问题，其中虫孔是静止的和轴对称的。我们表明，一个非旋转的Teo虫洞不能是一个粒子加速器，而旋转的Teo虫洞可以用来加速粒子，并创建高能量碰撞，因为碰撞粒子的深有效势。这一过程与近极值黑洞附近的过程不同，因为这里没有事件视界。这是第一个在没有事件视界、没有裸奇点、也没有明确意义上的极值的时空中，具有高质心能量的粒子碰撞的例子。这个过程不太可能对天体物理观测有直接的影响，但它作为研究虫洞不稳定性的工具是有趣的。
2015-04-06 gr-qc
Radiation from an emitter revolving around a magnetized non-rotating black hole
天体物理学中研究黑洞的方法之一是基于电离铁原子辐射光谱的加宽。与6.4 keV处的铁发射相关联的线K $α$非常窄。如果这样的离子围绕着黑洞旋转，由于多普勒效应和引力红移效应，这条谱线实际上被加宽了。展宽谱的轮廓包含了关于黑洞引力场的信息。在黑洞附近存在规则磁场的情况下，带电离子的运动特性被改变。特别是，它们最内层的稳定圆形轨道变得更接近视界。这项工作的目的是研究这种效应如何修改由这样的离子发射的谱线的光谱展宽。我们的最终目标是分析光谱轮廓的变化是否能给我们提供关于黑洞附近磁场的信息。
2014-05-19 astro-ph.HE gr-qc
Scalar Perturbation Around Rotating Regular Black Hole: Superradiance Instability and Quasinormal Modes
黑洞为研究粒子物理学和天体物理学提供了天然的实验室。当黑洞被物质场包围时，会有许多具有观测意义的现象，我们可以从中了解物质场和黑洞时空。在这项工作中，我们研究了一个新提出的旋转规则黑洞附近的大质量标量场的启发量子引力。我们将特别研究这种非奇异时空将如何影响标量场的超辐射不稳定性和准正规模。用匹配渐近法导出了超辐射条件和放大因子，用连分式法计算了准简正模。在Kerr极限下，所得结果与前人的研究结果吻合得很好.我们还演示了如何准正规模式将作为黑洞自旋的函数，分别由参数$k$和标量场质量描述的规则性，与其他参数取特定值。
2023-01-23 gr-qc
Particle motion and collisions around rotating regular black hole
研究了在前一篇论文[Phys. Rev. D 89，104017，（2014）]中利用Newman-Janis算法从Ayón-Beato-García黑洞解导出的中性粒子绕旋转规则黑洞的运动.给出了旋转规则黑洞的沿测地线的最内层稳定圆轨道和不稳定轨道与黑洞电荷值的关系。研究了旋转规则黑洞通过各种过程的能量提取。基于BSW（Bettencesados-Silk-West）机制，我们得到了来自无穷远的中性粒子碰撞的质心能量表达式。旋转规则黑洞的电荷$Q$降低了引力场的势，粒子在圆测地线上需要的束缚能也减少了。这使得在存在来自旋转规则黑洞的电荷$Q$的情况下，通过BSW过程的能量提取效率增加。结果表明，旋转规则黑洞通过Penrose过程提取能量的效率随着电荷$Q$的增加而降低，与具有特定角动量$a=1$的极端Kerr黑洞的20.7%相比，效率更小.
2014-07-14 astro-ph.HE gr-qc
Collisions of massive and massless particles around rotating black holes: general analysis
我们考虑在旋转黑洞视界附近有质量（电子）和无质量（光子）粒子之间的碰撞。类似于大质量粒子之间的碰撞，在质心框架中的无限能量在某些情况下发生。也就是说，对于一个粒子，能量和角动量之间的关系应该有一个特殊的形式（“临界”粒子），而对于第二个粒子，它不应该成立（“通常”粒子）。所有可能的临界粒子和普通粒子对的组合进行分析。这种效应的存在（或不存在）取决于两个因素的竞争--向黑洞传播的光子的引力蓝移和由局部非旋转坐标系向共动坐标系转换产生的多普勒效应。因此，一个纯粹的运动学解释建议无限增长的能量在质心系的效果。
2011-05-02 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Particle collisions in the lower dimensional rotating black hole space-time with the cosmological constant
本文研究了2+1维BTZ黑洞视界附近两个不同能量粒子的超高能碰撞效应（BSW效应）。我们发现具有临界角动量的粒子可以存在于BTZ黑洞的外视界内，而与粒子的能量无关。因此，对于非极值BTZ黑洞，通过对以粒子运动为特征的参数进行微调，在内视界上的BSW过程是可能的。而对于极端BTZ黑洞，具有临界角动量的粒子只能存在于简并视界上，在那里也可能发生BSW过程。
2014-03-11 gr-qc hep-th
Motion of Charged Particles around a Weakly Magnetized Rotating Black Hole
研究了带电粒子围绕弱磁化旋转黑洞的运动。我们对从最内层稳定圆形轨道被踢出的带电粒子的命运进行分类。我们发现带电粒子的最终命运主要取决于粒子的能量和轨道半径。能量和半径又取决于初速度、黑洞自旋和磁场的大小。我们还发现了可能的证据，在赤道平面附近的束缚运动的存在。
2014-11-17 astro-ph.HE gr-qc
Non-linear collisional Penrose process: How large energy can a black hole release?
从旋转或带电的黑洞中提取能量是广义相对论的一个有趣的问题。碰撞彭罗斯过程是这样的提取机制之一，并已被重新考虑密集，因为Banados，丝绸和西方指出的物理重要性，非常高的能量碰撞周围的最大旋转黑洞。为了得到解析的结果，迄今为止一直采用测试粒子近似。基于这种近似方案的连续工作尚未揭示能量提取效率的上限，因为缺乏反反应。在Reissner-Nordstrom时空中，通过充分考虑壳层的自引力，我们发现提取的能量存在一个上界，这个上界与黑洞的面积定律是一致的.我们还展示了一个特殊的情况下，即使没有Banados-Silk-West碰撞，也可以实现几乎最大的能量提取。
2017-08-14 gr-qc
Kinematic restrictions on particle collisions near extremal black holes: A unified picture
在2009年，Banados，Silk and West（BSW）指出，在极端克尔黑洞场中，如果其中一个粒子具有微调的参数，并且碰撞点接近视界，那么测试粒子的质心碰撞能量可能会有一个无界的极限。这种“BSW效应”的可能性引起了人们的广泛关注：它被推广到任意（“脏”）旋转的黑洞，并被发现在非旋转带电黑洞场中带电粒子的碰撞。我们的工作认为，这两个机制的统一，到目前为止，只被单独研究。探索扩大的参数空间，我们发现运动学的限制，可能会阻止微调粒子到达极限碰撞点。这些限制首先提出了一个一般的形式，它可以用于一个任意的黑洞模型，然后可视化的克尔-纽曼的解决方案，绘制的“容许区域”的参数空间中的临界粒子，再现一些已知的结果，并获得一些新的。例如，我们发现，如果黑洞的电荷非常小，那么具有巨大角动量值的（边缘）有界临界粒子可以非常奇怪地接近简并视界。在真空黑洞或具有大电荷的黑洞的情况下，这种“巨型BSW”行为被排除在外。它可能与在外部磁场中旋转的黑洞上感应的小“Wald电荷”有关。
2017-05-10 gr-qc
Rotating Hayward's regular black hole as particle accelerator
最近，Banquidos，Silk和West（BSW）证明了当碰撞发生在视界附近时，极端Kerr黑洞可以作为具有任意高质心能量（$E_{CM}$）的粒子加速器。旋转的海沃德规则黑洞，除了质量（$M$）和角动量（$a$）外，还有一个新的参数$g$（$g>0$是一个常数），它提供了与克尔黑洞的偏差。我们证明了对于每一个$g$，在$M=1$的情况下，都存在临界$a_{E}$和$r_{H}^{E}$，这对应于一个具有简并视界的规则极值黑洞，并且随着$g$的增加，$a_{E}$减小，$r_{H}^{E}$增大.而$a<a_{E}$则描述了具有内外视界的规则非极值黑洞。我们应用BSW过程的旋转海沃德的规则黑洞，不同的$g$，并证明数值$E_{CM}$发散的极端情况下，在视界附近，从而表明，一个旋转的规则黑洞也可以作为一个粒子加速器，从而反过来可以提供一个合适的框架，普朗克尺度物理。对于非极值情形，$E_{CM}$总是存在一个有限的上界，该上界随着偏差参数$g$的增大而增大。
2015-06-10 gr-qc
Energetics of particle collisions near dirty rotating extremal black holes: Banados-Silk-West effect versus Penrose process
如果两个粒子在旋转极端黑洞的视界附近碰撞，在一定条件下，质心坐标系中的能量E_{c.m.}可以无限增长（所谓的Banados-Silk-West效应）。我们考虑产生另外两个粒子的碰撞。我们表明，对于一般的脏（周围的物质）黑洞，存在的能量和质量的产品粒子，可以检测到在无穷大的上界。因此，正能量增益是可能的，但相当适度。它主要取决于两个数字，其中编码了度量的近地平线行为。所获得的结果表明天体物理学的限制的可能性观测的碰撞Banados-Silk-West效应的产品。这些结果与最近克尔度规的计算结果一致，并将其扩展到一般的脏黑洞。它表明，对于脏黑洞有类型的方案的能量提取不可能在克尔的情况下。
2012-10-07 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Extraction of energy from an extremal rotating electrovacuum black hole: Particle collisions in the equatorial plane
当Banados，Silk和West（BSW）指出在极端旋转的黑洞视界附近可能发生任意高质心能量的试验粒子碰撞时，碰撞彭罗斯过程受到了极大的关注。然而，在这个被称为BSW效应的有希望的（如果简化的话）场景中，可以从黑洞中提取的能量被证明是无条件的上限。虽然在静电变形的过程中没有发现这样的边界，但这个版本在天体物理学上也是不可行的，因为它需要一个最大电荷的黑洞。为了处理这些不足之处，我们重新统一的版本的BSW效应的带电粒子在赤道平面的旋转电真空黑洞时空的碰撞。通过这个过程进行能量提取的一般分析，我们详细解释了如何出现看似不相容的极限情况。此外，我们证明了提取的能量的无条件上限是不存在的任意小值的黑洞电荷。因此，我们的设置代表了一个有趣的简化模型，用于描述天体物理黑洞周围可能发生的高能过程，这些黑洞可能旋转得很快，但通过与外部磁场的相互作用只能产生微小的电荷。
2022-02-27 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Rotating Charged Cylindrical Black Holes as Particle Accelerators
最近有人指出，在极端Kerr黑洞视界附近的粒子碰撞可以得到任意的质心能量。我们研究这种机制在圆柱形拓扑结构。特别地，我们考虑了具有极值旋转和电荷参数的圆柱形黑洞的质心能量。首先推导了旋转带电圆柱形黑洞产生背景引力场的测地线。最后，确定该背景的质心，并取其极值。
2011-07-10 gr-qc
Hawking radiation inside a rotating black hole
本文将Kerr黑洞的Hawking效应分析推广至事件视界内外的自由下落观测者，发现有效温度在事件视界保持正则但在内部Cauchy视界发散，且不同观测者的辐射感知差异显著。
2024-03-20 gr-qc
Gravitational collapse in the vicinity of the extremal black hole critical point
Perimeter Institute for Theoretical Physics（Perimeter理论物理研究所）
研究了由爱因斯坦-麦克斯韦-维拉索方程支配的球对称时空引力坍缩阈值，发现临界点附近解为静止无 horizon 球壳，超临界点处阈值解为极端黑洞，探讨了动态时间周期的标度关系。
2026-04-13 gr-qc
A metric solution for rotating black holes embedded in dark matter halos with central spikes
Yangzhou University（扬州大学）；Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）；Universidade de São Paulo（圣保罗大学）；Nantong University（南通大学）；Universidade Estadual Paulista（圣保罗州立大学）
本文提出一个解析度量，描述被通用暗物质晕包围的旋转黑洞，该度量是场方程的精确解，包含黑洞附近的暗物质晕中央密度尖峰，且在视界附近截断，使能量密度及径向和切向压力归零，导致时空本质上各向异性。
2026-08-04 gr-qc
Motion and collision of particles in rotating linear dilaton black hole
本文研究了四维线性玻色子黑洞背景中粒子的运动。我们解析地求解测试粒子的运动方程，并描述它们的运动。通过分析视界附近两个碰撞粒子在质心（CM）坐标系中的能量，证明了强子黑洞具有粒子加速器的作用。特别是，我们发现，有一个临界值的角动量，这取决于弦耦合，并与此临界角动量的粒子可以达到内视界与任意高的CM能量。这就是所谓的巴尼亚多斯、丝绸和西方（BSW）进程。我们还表明，粒子的运动和碰撞具有类似的行为，三维BTZ黑洞。事实上，光子可以进入视界或逃逸到无限远，它们不能被偏转，而对于大质量粒子来说，没有第一类受限轨道，就像行星轨道或圆形轨道一样。
2018-02-06 gr-qc hep-th
Upper limits of particle emission from high-energy collision and reaction near a maximally rotating Kerr black hole
在最大旋转的黑洞视界附近碰撞的两个粒子的质心能量可以任意高，如果其中一个入射粒子的角动量被微调，我们称之为临界粒子。我们对这种高能碰撞和反应在赤道平面上的粒子发射进行了全面的解析研究。我们表明，发射粒子的能量的无条件的上限是由注入的临界粒子的能量的218.6%，无论反应的细节和这个上限可以实现无质量的粒子发射。作为碰撞彭罗斯过程的这种发射的能量提取效率的上限由146.6%给出，这可以在具有优化质量比的两个大质量粒子的碰撞中实现。此外，我们分析了完全弹性碰撞，康普顿散射，对湮灭和净正能量提取这三个反应是可能的。其中康普顿散射效率最高，可达137.2%.另一方面，我们的结果是定性的与早期的主张，即发射粒子的质量和能量是在最多的数量级的注入粒子的总能量，因此，我们可以观察到超重或超高能粒子。
2012-09-07 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Acceleration of charged particles from near-extremal rotating black holes embedded in magnetic fields
本文的目的是评估带电测试粒子在有磁场存在的近极值旋转黑洞附近的运动。用欧拉-拉格朗日运动方程和有效势方法描述了赤道平面外的运动。这种方法具有特殊的意义，例如，旋转黑洞的吸积过程。一般来说，关于吸积的研究主要集中在粒子在赤道平面内运动的最简单情况。在这里，我们将考虑最初围绕某个特定轨道运动的粒子可能会受到沿$θ$方向的反冲的扰动，从而产生其他可能的轨道。我们证实了超高能宇宙射线将产生在活动星系核的中心，对于一个特定的磁场幅度范围内的可能性，因为它是可能的，超高的质心能量可以产生的粒子碰撞附近的视界快速旋转的黑洞。
2020-06-29 astro-ph.HE gr-qc
Bounds on spinning particles in their innermost stable circular orbits around rotating braneworld black hole
研究了在轴对称旋转膜世界黑洞（BH）附近运动的自旋试验粒子的最内层稳定圆轨道（ISCO）。我们从黑洞的事件视界、静态极限面和能层的描述入手，指出了潮汐电荷参数对能层的影响。研究发现，旋转膜世界BH的ISCO除了对膜世界BH的旋转参数非常敏感外，还对膜世界BH参数C（也称为潮汐电荷参数）非常敏感。我们进一步发现自旋粒子的轨道半径随膜世界BH潮汐荷参数的变化是非单调的。研究发现，对于旋转膜世界BH，粒子自旋的允许范围随着潮汐电荷参数C的减小而增大，与Kerr Newman BH相反。我们还发现膜世界Reissner Nordstrom（C < 0）BH的粒子自旋行为与具有（C > 0）的膜世界BH的粒子自旋行为相似。
2020-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Radiation from the radial infall of highly relativistic point particles into Kerr black holes
本文考虑了高度相对论性粒子与旋转Kerr黑洞碰撞产生的引力辐射。我们使用的Sasaki-Nakamura形式主义计算的波形，能量谱和总能量辐射在这个过程中。我们证明了高能碰撞的引力谱具有明确的特征普适性，它与碰撞物体的自旋无关。我们还讨论了这些结果与黑洞-黑洞光速碰撞过程之间的可能联系。有了这些结果，我们预测在非旋转黑洞与旋转黑洞的高速碰撞过程中，大约35%的总能量可以转化为引力波。因此，如果人们能够在大型强子对撞机上产生黑洞，那么在所谓的秃顶阶段应该会释放出多达35%的部分子能量。由于我们没有能够测量这种振幅的引力波探测器，因此这种能量将会丢失。一个旋转的黑洞和一个或两个不旋转的旋转黑洞之间以光速发生的碰撞被证明是宇宙中最有效的引力波发生器。
2003-01-03 astro-ph gr-qc hep-ph
Motion and collision of particles near DST Black holes
本文以DST黑洞为背景，研究了大质量粒子在其视界附近的运动，如两个自旋粒子的碰撞.新的轨道类型是允许的小偏差的广义相对论，但碰撞的行为是类似的一个观察到的广义相对论。分析了光的弯曲和近日点进动等观测量。
2019-03-20 gr-qc hep-th
Outgoing electromagnetic power induced from pair plasma falling into a rotating black hole
我们研究了黑洞旋转过程中吸积对等离子体到输出坡印廷通量的能量转换。我们的方法是基于一个双流体模型组成的碰撞对等离子体。与理想磁流体力学近似不同，电势沿磁场线不是恒定的。我们展示了如何以及在哪里产生的纵向电场和环形磁场的旋转，而他们消失的径向流在一个分裂的磁场在史瓦西黑洞。对于小自旋参数的微扰方程，应用WKB方法计算了稳态下的出射电磁功率。在我们的模型中，光度在黑洞附近有一个峰值，但在事件视界和无穷远处衰减。峰值功率与Blandford-Znajek过程中的功率在同一数量级，尽管物理机制不同。
2015-09-16 astro-ph.HE gr-qc
