Analog Kerr Black hole and Penrose effect in a Bose-Einstein Condensate
模拟物理学允许在实验室中模拟难以接近的物体，如黑洞。我们提出在极化子玻色-爱因斯坦凝聚体中实现角动量量子化的声学克尔黑洞。我们表明，度规的凝聚是等价的克尔的一个，表现出一个地平线和一个ergosphere。利用拓扑缺陷作为测试粒子，我们证明了一个类似的彭罗斯效应，提取旋转能量的黑洞。粒子的轨迹很好地描述了克尔度规的类时测地线，证实了模拟重力的潜力。
2018-12-10 cond-mat.quant-gas gr-qc
The distinguishing signature of Magnetic Penrose Process
磁彭罗斯过程（Magnetic Penrose process，MPP）的显著特点是在毫高斯量级的磁场作用下，其电磁提取旋转黑洞转动能量的效率超过了$100\%$（80年代中期建立的用于离散粒子吸积的模型）。也由电磁场驱动的另一类似过程是Blandford-Znajek机制（BZ），其可以被设想为高磁场极限MPP，因为其需要$10^4$ G级的阈值磁场。最近对完全相对论磁流体动力学流动的模拟研究证实了高磁场区过程的超高效率特征，即BZ。我们希望明确预测，类似的模拟研究低磁场区的MHD流动，其中BZ将被删除，也将有超效率。
2018-04-25 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Rotational energy extraction from the Kerr black hole's mimickers
本文利用彭罗斯过程从规则黑洞中提取转动能。首先，我们考虑旋转的狄克逊-维瑟正则时空，它描述了一类几何的克尔黑洞的模仿者。彭罗斯过程，然后研究通过共形变换旋转奇异和定期黑洞解。这两个汤姆逊-维瑟和保形变换的几何形状取决于质量，自旋，和一个额外的正则化参数$l$。在这两种情况下，我们调查如何自旋和正则化参数$l$影响配置的ergoregion和事件视界。令人惊讶的是，我们发现，从事件视界表面的能量提取效率是不依赖于正则化参数$l$在汤姆逊-维瑟正则时空，因此它不从克尔黑洞的情况下变化。而在共形变换的奇异和规则黑洞中，我们得到了与Kerr黑洞情形相比，提取能量的效率极高.共形变换后的奇异和规则黑洞的这种独特特征将有助于在观测中将它们与克尔黑洞区分开来。
2022-06-01 gr-qc
Thermodynamic optimization of a Penrose process: an engineers' approach to black hole thermodynamics
在这项工作中，我们提出了一个新的观点，黑洞的热力学引入不可逆性的影响，采用热力学优化和有限时间热力学。这些问题在物理学和工程学中都很重要，它们将标准热力学与最优控制理论相结合，以便在不假设所涉及的微观物理的情况下找到现实过程的最优协议和边界。我们发现一般的界限上的最大工作和效率的热力学过程涉及黑洞，可以完全来自知识的热力学关系在平衡。由于这些新的边界考虑了过程的有限持续时间，它们比可逆的边界更现实和严格。为了说明我们的论点，我们考虑详细的热力学优化的Penrose过程，即寻找最小的耗散过程提取所有的角动量从克尔黑洞在有限的时间内的问题。我们讨论了我们的结果与实际天体物理现象的相关性，与实验室黑洞类似物的比较，以及黑洞热力学的其他理论方面。
2015-11-20 astro-ph.HE cond-mat.stat-mech gr-qc
Black hole instabilities and local Penrose inequalities
各种高维黑洞已经通过研究线性化的引力摄动而被证明是不稳定的。证明不稳定性的一个更简单的方法是找到描述黑洞的小扰动并违反彭罗斯不等式的初始数据。构造初始数据的一个简单方法是对未扰动的黑洞初始数据进行共形重标度。对于紧化黑弦，我们构造了几乎恰好在Gregory-Laflamme不稳定性出现的地方违反不等式的初始数据。然后我们用这种方法证实了Myers-Perry黑洞的“超自旋”不稳定性的存在。最后，我们来研究一下黑环。我们表明，“胖”黑环是不稳定的。我们没有发现任何旋转对称不稳定的“薄”黑环的证据。
2011-11-12 gr-qc hep-th
Radiative Penrose process: Energy Gain by a Single Radiating Charged Particle in the Ergosphere of Rotating Black Hole
我们证明了在有磁场存在的Kerr黑洞的能层中单个辐射带电粒子的能量增益效应。我们数值求解了从DeWitt-Battleme方程转化而来的Lorentz-Dirac方程的协变形式，并分析了能层内辐射带电粒子的能量演化，其中发射的辐射能量相对于远距离观测者可以是负的，这取决于磁场的相对取向、黑洞自旋和带电粒子运动的方向.因此，带电粒子可以以大于初始能量的能量离开能层，但要消耗黑洞的转动能量。与最初的彭罗斯过程及其各种修改相比，新的过程不需要与其他粒子的相互作用（碰撞或衰变）以及对碎片之间相对速度的限制。我们表明，这样的辐射彭罗斯效应是潜在的可观察到的，并讨论其可能的相关性，在形成相对论喷流和类似的高能天体物理设置。
2020-10-19 gr-qc
The Penrose process, superradiance and ergoregion instabilities
超辐射散射是一种辐射增强过程，发生在许多情况下，最近发现令人兴奋的应用在天文和粒子物理学。在弯曲时空物理学的框架中，它与粒子的经典彭罗斯过程联系在一起。超辐射通常也与具有能区和视界的几何周围的玻色子场有关。然而，这些概念显然是紧张的：彭罗斯过程发生在无水平几何中，粒子由费米子组成。在这里，我们解决了它的不同方面的紧张局势，通过显示：（i）超辐射发生在平坦时空的自相互作用费米子;（ii）超辐射也发生在无水平线的几何形状，在那里它会导致一个ergoregion不稳定性。超紧凑，horizonless的几何形状通常会回应不断增长的振幅的回声，直到旋转（或静电）能量提取的对象;（iii）傅立叶域分析导致没有超辐射时，地平线不存在。我们阐明了为什么这种分析未能给出有意义的结果;（iv）最后，我们表明，超辐射，ergoregion不稳定性有一个类似的增长时间尺度的粒子模拟，它可以形成一个紧凑的，旋转的恒星外的结构。
2018-03-21 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Energetics of Buchdahl stars and the magnetic Penrose process
该研究探究无事件视界的致密天体Buchdahl星的能量学，分析其在均匀与偶极磁场下的磁Penrose过程，发现自旋超阈值且表面有偶极磁场时能量提取效率远高于黑洞。
2024-10-08 gr-qc
Astrophysical insights into magnetic Penrose process around parameterized Konoplya-Rezzolla-Zhidenko black hole
本文研究参数化KRZ黑洞在外部均匀磁场下的磁彭罗斯过程，发现旋转形变参数δ₂与磁场协同可将能量提取效率提升至超过100%，并揭示了负δ₂值对高能质子逃逸所需磁场条件的影响。
2024-12-31 gr-qc
Fifty years of energy extraction from rotating black hole: revisiting magnetic Penrose process
磁彭罗斯过程（Magnetic Penrose process，MPP）不仅是最令人兴奋和最有吸引力的黑洞转动能量的挖掘过程，而且也是天体物理学上可行的高能源和高能现象的机制。它在三个制度的效率，即低，中等和超，这取决于磁化和收费的旋转黑洞在天体物理设置。在本文中，我们重新审视MPP与全面讨论其物理在不同的制度，并比较其操作与其他竞争机制。我们表明，MPP可以在原则上支付账单的超高能宇宙射线，相对论喷流，快速射电暴，类星体，活动星系核等现象的动力引擎，此外，它也导致了一些重要的可观测的预测。所有这一切都完美地证实了罗杰·彭罗斯在半个世纪前通过这一过程所预示的能源发电站新前景的承诺，今天，它已经从20世纪80年代中期的一个纯粹的学术兴趣的思想实验上升为各种高能天体物理现象的现实动力机制。
2019-05-26 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Repetitive Penrose process in Kerr-de Sitter black holes
School of Material Science and Engineering, Chongqing Jiaotong University（重庆交通大学材料科学与工程学院）；College of Physics and Electronic Engineering, Chongqing Normal University（重庆师范大学物理与电子工程学院）
本文研究了Kerr-de Sitter黑洞中的重复Penrose过程，发现其具有更高的能量回报率和单次提取能量能力，同时揭示了宇宙学参数和衰减半径对能量利用效率的影响。
2026-02-06 gr-qc hep-th
Sgr A* as a Galactic PeVatron: Multimessenger Signatures of the Magnetic Penrose Process
Universidad Politécnica de Madrid（马德里理工大学）；Instituto de Física Teórica UAM-CSIC（UAM-CSIC理论物理研究所）；Universidad Autónoma de Madrid（马德里自治大学）；Escuela Politécnica Superior, Universidad San Pablo-CEU（圣保罗ceu大学高等理工学院）；Utah State University（犹他州立大学）
该研究探讨Sgr A*的磁彭罗斯过程，发现其可将质子加速至PeV能量，预测的伽马射线和中微子信号可通过SWGO等多信使设备观测，确立了该过程作为黑洞能量提取的可观测机制。
2026-09-04 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
High-Energy Extractions from Horizonless Compact Objects
Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas, Universidade de São Paulo（圣保罗大学天文学、地球物理学和大气科学研究所）
本文探讨了无视界致密天体中高能物质提取机制，分析了旋转、电磁场和粒子相互作用对提取效率的影响，并指出裸奇点可能成为强场引力研究和高能天体物理现象的新实验室。
2025-12-01 astro-ph.HE gr-qc
The Gravitomagnetic Field and Penrose Processes
本文给出了用广义相对论理论Monte Carlo方法对超大质量（10^8太阳质量）旋转黑洞能层中的康普顿散射和e-e+对产生过程进行计算机模拟的结果。来自吸积盘的粒子落入能层，并将处于赤道和非赤道约束轨道的粒子散射出去。一般来说，彭罗斯机制允许克尔黑洞的旋转能量被从能层逃逸到无穷远的散射粒子提取（即，距离黑洞很远）。这些模型的计算结果表明，Penrose机制的一种形式能够产生观测到的类星体和其他活动星系核发射的高能粒子（可达GeV量级），而不需要吸积盘的外电磁场。重要的是，这些模型计算表明，透镜-瑟林效应，即，由旋转的黑洞的角动量引起的惯性系的旋转拖拽导致重力磁力（GM）施加在散射的逃逸粒子上。在能层内部，这种拖曳是严重的，似乎GM矢量场线被框架拖曳到正方位角方向，即，黑洞的旋转方向。由此产生的GM力作用于彭罗斯散射粒子产生对称和不对称（或单侧）的粒子发射极方向，与射电强活动星系核中观测到的天体物理喷流一致。注意，这些彭罗斯过程可以适用于任何大小的旋转黑洞。
2004-02-18 astro-ph gr-qc
Revisiting the Penrose Process in Rotating Black Holes with Quantum Corrections: Implications for Energy Extraction and Irreducible Mass
本研究分析带量子修正参数的旋转黑洞中的彭罗斯能量提取过程，发现量子修正会改变黑洞几何结构、提升能量提取效率，推导了不可约质量表达式，揭示量子修正对黑洞能量学的显著影响。
2025-08-03 gr-qc hep-th
Production of the High Energy-Momentum Spectra of Quasars 3C 279 and 3C 273 Using the Penrose Mechanism
理论和数值（Monte Carlo）N粒子计算机模型模拟表明，在超大质量旋转黑洞的能层中，事件视界附近的彭罗斯康普顿散射（PCS）和光子轨道上或附近的彭罗斯对产生（PPP）可以产生必要的能量-动量谱来解释超相对论电子神秘通量的起源，从类星体3C 279和3C 273的核心以及其他活动星系核（AGN）的观测中推断出来。来自黑洞周围的吸积盘的粒子落入能层，并散射出处于被捕获或束缚的不稳定轨道的粒子。彭罗斯机制允许克尔黑洞的旋转能量，以及由其强引力场产生的能量动量，被从能层逃逸到无穷远的散射粒子提取。这些模型的计算结果表明，彭罗斯机制是能够产生观测到的高能粒子（~GeV）的类星体和其他活动星系核发射。这种机制可以通过在能层中的目标轨道电子从最初落入低能UV/软X射线光子的PCS中提取硬X射线/伽马射线光子。PPP允许相对论性的e-e+对逃逸--这是由下落的低能光子与光子轨道上高度蓝移的目标光子相互作用产生的。此外，重要的是，散射粒子的发射通过这种机制自然产生相对论喷流准直极轴，在大多数情况下，单侧或不对称，同意AGN的观测。在这些完全相对论计算中，得到了散射粒子的能量-动量四矢量（或四动量）。（简略）
2003-06-06 astro-ph gr-qc
Penrose Process Efficiency and Irreducible Mass in Rotating Einstein-Born-Infeld Black Holes with Nonlinear Electrodynamics
The Islamia University of Bahawalpur（巴哈瓦尔布尔伊斯兰大学）
该研究针对旋转EBI黑洞的旋转能提取问题，推导了负能量轨道条件与最大提取效率闭式表达式，数值分析了电荷、玻恩-因费尔德参数等对效率及不可约质量的影响，构建了三者关联的统一图景。
2025-10-01 gr-qc hep-th
The role of the irreducible mass in repetitive Penrose energy extraction processes in a Kerr black hole
本文研究初始极端克尔黑洞能层中重复彭罗斯衰变过程，发现其高度不可逆，黑洞旋转能主要转化为不可约质量而非可提取能量，并证明该吸积过程无法使黑洞最终变为史瓦西黑洞。
2024-09-05 astro-ph.HE gr-qc
Magnetic Alignment Process : A New Mechanism for Extracting Energy from Rotating Black Holes
作为从Kerr黑洞中提取转动能量的Blandford-Znajek机制的补充或伴随过程，提出了磁对准过程，并将其作为类星体、活动星系核甚至伽玛暴的中心引擎的可行模型.与Blandford-Znajek机制中假设的旋转孔的自旋轴和磁场的渐近方向对齐的环境相反，这个新过程在它们通常不对齐时运行，这显然是更自然的情况可能发生。这两个过程发生的时间尺度和它们在地平线上释放的总辐射功率已被估计，并发现几乎是可比的。这可能意味着，在随机的非轴对称配置中，磁对准过程将首先操作，在此期间释放一些孔的旋转能量，并且在对准完成时，Blandford-Znajek机制可以跟随，并且孔的剩余旋转能量（如果有的话）将进一步释放。
2003-07-08 astro-ph gr-qc hep-th
Energy extracted from Hartle-Thorne strange stars
研究分析 Hartle-Thorne 奇异星中的 Penrose 过程，给出负能量有质量粒子存在的径向与角动量条件，计算可提取转动能，并指出普通物质恒星无法实现该机制。
2024-03-01 gr-qc
Magnetic Penrose process in the magnetized Kerr spacetime
推导了磁化Kerr时空中磁Penrose过程的精确效率表达式，发现其在弱磁场下可超高效提取能量，并揭示了引力Meissner效应导致极端黑洞排斥磁场，为高能天体源和原初黑洞提供理论依据。
2024-03-04 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Strings in Kerr-Newmann Black Holes
研究了Kerr-Newmann黑洞赤道面上弦的演化。本文从运动方程出发，在Hamilton原理的约束下，给出了环绕黑洞的闭弦的三类精确解。它们都依赖于两个任意的积分函数和两个常数。提取能量的过程中检查的情况下的三个家庭的解决方案之一。这是粒子的彭罗斯过程的类似物。
1999-09-21 gr-qc
Kerr black hole energy extraction, irreducible mass feedback, and the effect of captured particles charge
本研究分析带测试电荷的Kerr黑洞在磁场和电离物质环境下的旋转能量提取，揭示粒子电荷引发的吸积循环行为，发现该电动力学机制比Penrose过程等引力机制的能量提取效率更高。
2024-10-07 astro-ph.HE gr-qc
Ergosphere Dynamics and Rotational Energy Extraction in Bumblebee Kerr-Newman-AdS Black Holes
Khazar University（哈萨尔大学）；Erzurum Technical University（埃尔祖鲁姆理工大学）；UCSI University（优西里大学）；University of Helsinki（赫尔辛基大学）
研究bumblebee Kerr-Newman-AdS黑洞的ergosphere动力学与旋转能量提取，揭示洛伦兹对称破坏对黑洞热力学和几何特性的影响。
2025-12-20 gr-qc
First-Principles Plasma Simulations of Black-Hole Jet Launching
黑洞驱动强大的等离子体射流达到相对论速度。这种等离子体应该是无碰撞的，并且通过视界附近的电子对产生而自洽地供应。我们提出了广义相对论无碰撞等离子体模拟的克尔黑洞磁层，从真空开始，注入电子-正电子对的基础上，当地的非屏蔽电场，并达到稳定状态与电磁供电的Blandford-Znajek喷流和持续电流片。在无穷远处具有负能量的粒子是一个普遍的特征，在彭罗斯过程的一个变体中，它可以对黑洞旋转能量的提取做出重要贡献。所产生的等离子体分布取决于对创建环境，我们描述了两个不同的实现力的电动力学解决方案。这种敏感性表明，等离子体动力学将是有用的，在解释未来的地平线分辨亚毫米波和红外观测。
2018-10-10 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Energy Extraction from Higher Dimensional Black Holes and Black Rings
我们分析了能量提取的Penrose过程在更高的维度。我们的结果表明，从高维黑洞和黑环的过程的效率可以比在四维克尔黑洞中的效率更高。特别地，如果一个旋转参数为零，则最大效率变得无限大，因为角动量从上方不受限制。我们还应用突变理论分析了黑环的稳定性。这表明具有较高转动能量的黑环分支是不稳定的，这应该是不同于Gregory-Laflamme不稳定性的一种类型。
2005-02-18 gr-qc hep-th
Energy Extraction and Particle Acceleration Around Rotating Black Hole in Horava-Lifshitz Gravity
研究了在原始不可投射的Hoenava-Lifshitz引力场中黑洞转动能量提取的Penrose过程.研究了Hoerava-Lifshitz引力场中旋转黑洞附近粒子的加速度，发现了Hoerava-Lifshitz引力场的参数$Λ_W$和比角动量$a$对提取能量的强依赖性.结果表明，Hoenava-Lifshitz引力的基本参数可以限制加速粒子的能量，使其不能达到无穷大。
2011-07-27 astro-ph.SR gr-qc
Extracting energy via magnetic reconnection from Kerr-de Sitter black holes
最近的研究表明，磁重联可以为我们提供一种从Kerr黑洞中提取黑洞转动能的新机制。本文研究了通过这种磁重联过程从Kerr-de Sitter黑洞中提取能量的问题。结果表明，随着宇宙学常数的增大，慢旋Kerr-de Sitter黑洞比Kerr黑洞更能实现能量提取.有趣的是，虽然数值结果表明，功率和效率的最大值随着宇宙学常数的增大而略有降低，但当黑洞自旋大于1且主导重联$X$ -点远离事件视界时，Kerr-de Sitter黑洞仍然具有显著的优势.这主要归因于在宇宙学常数的存在下，更高的自旋上限和更宽的能层。这些结果揭示了宇宙学常数对磁重联过程能量提取的重要影响。
2023-03-12 gr-qc hep-th
Quantum corrections to the near-extremal thermodynamics of (warped) BTZ black holes
Université Libre de Bruxelles (ULB)（布鲁塞尔自由大学）；International Solvay Institutes（国际索尔维研究所）
研究 BTZ 和扭曲 BTZ 黑洞近极端热力学的单圈效应，利用三维拓扑质量引力及纽曼 - 彭罗斯公式，通过近视界与全几何本征值问题比较，发现旋转模式对二者近极端处理至关重要，未指定边界条件时不可舍弃。
2026-07-10 gr-qc hep-th
Extrinsic black hole uniqueness in pure Lovelock gravity
我们定义了一个外生黑洞的概念，在纯Lovelock引力度$k$，它捕捉了所谓的Lovelock-Schwarzschild解决方案的基本特征，被视为旋转不变的超曲面与零$2k$ -中曲率在欧几里得空间$\mathbb R^{n+1}$，$2\leq 2k\leq n-1$。然后我们结合正则性论证和Araújo-Leite的刚性结果，在自然的椭圆性条件下证明了这类黑洞的全局唯一性定理。作为结果，我们得到，在相应的Penrose不等式的图形建立的Ge-Wang-Wu，局部刚性结果的Lovelock-Schwarzschild解决方案。
2021-10-12 gr-qc math.DG
Energy extraction-driven instability and horizon formation in Kerr-Newman naked singularities and their limiting cases
PDPIAS, Charusat University（PDPIAS，查鲁萨特大学）；International Centre for Space and Cosmology, School of Arts and Sciences, Ahmedabad University（艾哈迈达巴德大学文理学院国际空间与宇宙学中心）
本文研究了Kerr-Newman裸奇点中通过旋转和电磁能量提取的效率及长期演化，发现连续提取可使裸奇点逐渐趋近极端界限并可能形成视界。
2026-03-11 gr-qc
Introduction to Isolated Horizons in Numerical Relativity
提出了一种在数值模拟中提取黑洞质量（M）和角动量（J）的坐标无关方法。这种方法基于孤立视界框架，既适用于黑洞达到平衡的晚期，也适用于黑洞分离较远的早期。我们展示了如何J和M可以确定在数值模拟方面只有那些数量是内在的视视界。我们还提出了一个数值方法，找到旋转对称矢量场（需要计算J）的地平线上。
2004-01-11 gr-qc
Energy Formula, Surface geometry and Energy Extraction for Kerr-Sen Black Hole
本文讨论了具有事件视界~（${\cal H}^{+}$）和柯西视界~（${\cal H}^{-}$）的\emph{Kerr-Sen black hole~(BH)}的\emph{surface energy~(${\cal E}_{s}^{\pm}$), rotational energy~(${\cal E}_{r}^{\pm}$) and electromagnetic energy~(${\cal E}_{em}^{\pm}$)}.有趣的是，我们发现\emph{sum of these three energies is equal to the mass parameter i.e. ${\cal E}_{s}^{\pm}+{\cal E}_{r}^{\pm}+{\cal E}_{em}^{\pm}={\cal M}$} .此外，根据\emph{ scale parameter ~$(ζ_{\pm})$, the distortion parameter~($ξ_{\pm}$) and a new parameter~$(σ_{\pm})$}对应的面积~（${\cal A}_{\pm}$）、角动量~（$(J)$）和电荷参数~（$Q$），我们发现\emph{mass parameter in a compact form} ${\cal E}_{s}^{\pm}+{\cal …
2023-02-13 gr-qc hep-th
Causal production of the electromagnetic energy flux and role of the negative energies in Blandford-Znajek process
Blandford-Znajek过程是一种从旋转黑洞（BH）中提取稳定电磁能量的过程，它被广泛认为是驱动活动星系核、伽马射线暴和银河系微类星体中相对论喷流的重要机制，但关于Poynting流是如何产生的以及BH的旋转能量是如何减少的还存在争议。我们一般性地讨论了克尔BH磁层填充的无碰撞等离子体屏蔽沿磁场的电场，扩展的参数Komissarov和我们以前的文件，并提出了一个新的图片解决的问题。对于穿过能层赤道平面的磁场线，我们发现在该平面附近产生了在坐标基上测量的负能量粒子的流入，作为坡印廷通量产生的反馈，这似乎是一个类似于机械彭罗斯过程的过程。对于穿过事件视界的场线，我们首先表明负电磁能稳定流入的概念在物理上并不重要，部分原因是电磁能量密度的符号取决于坐标。然后在Boyer-Lindquist和Kerr-Schild坐标系下建立了一个含时过程的解析玩具模型，其中无力等离子体连续注入填充真空，并指出等离子体和真空之间的边界上的位移电流和交叉场电流是构成稳定向外坡印亭通量结构的原因.在稳态下，坡印廷通量在没有任何电磁源的情况下保持不变。
2016-05-12 astro-ph.HE gr-qc
Magnetic Reconnection and Energy Extraction from a Spinning Black Hole with Broken Lorentz Symmetry
在Penrose过程和Blandford-Znajek机制中，黑洞（BH）的转动能量分别通过粒子裂变和磁张力来提取。最近，受等离子体天体物理学中的一个基本特性--磁重联（MR）的启发，Comisso和Asenjo提出了一种基于能层内磁场线快速重联的新能量提取机制。在本文中，我们研究了背景熊蜂矢量场对快速旋转的具有洛仑兹对称性破缺的黑洞能层中磁共振引起的能量提取。通过洛伦兹对称破缺（LSB）参数$l$，我们得到的旋转黑洞解与标准的Kerr黑洞解是不同的。我们发现，将$l<0$在背景中是通过MR的能量提取的利益，为快速自旋BH所包围的等离子体与弱磁化，低于预期的情景由Comisso和Asenjo。我们的分析有力地表明，通过快速MR的能量提取的功率和等离子体放电过程的效率比Comisso-Asenjo解决方案更有效，只要LSB参数为负，$l<0$。相比于产生于基础背景的Blandford-Znajek机制，我们还表明，如果$l<0$，MR是一种更有效的能量提取机制。
2022-01-24 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Energy extraction processes and thermodynamics in rotating Weyl conformal black holes
Samarkand State University（撒马尔罕国立大学）；Gulistan State University（古利斯坦国立大学）；Khazar University（哈萨尔大学）；Kimyo International University in Tashkent（塔什干化学国际大学）；University of Tashkent for Applied Sciences（塔什干应用科学大学）；Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）；National Research University TIIAME（TIIAME国立研究大学）；National University of Uzbekistan（乌兹别克斯坦国立大学）；Zhejiang Normal University（浙江师范大学）
本研究在共形Weyl引力框架下，确定旋转Weyl共形黑洞的事件视界参数，探究赤道平面内的能量提取过程，分析黑洞减速机制并验证黑洞热力学四定律的有效性。
2026-09-01 gr-qc
Gravitational wave extraction in higher dimensional numerical relativity using the Weyl tensor
引力波是强引力动力学分析中最重要的诊断工具之一，随着LIGO对GW 150914的探测，引力波已成为一种观测通道。除了它们在天体物理学中的重要性，黑洞和致密物质分布在物理学的许多其他分支中也扮演着核心角色。这些应用通常涉及具有$D>4$维的时空，其中引力波的计算比四维情况更复杂，但由于$D>4$中广义相对论理论研究的实质性进展，现在已经成为可能。在这里，我们开发了Godazgar和Reall（Ref. [1])--基于类似于纽曼-彭罗斯标量的外尔张量的投影--允许在具有旋转对称性的高维时空中计算引力波。我们应用和测试这种方法在黑洞头碰撞从静止的$D=6$时空维度，并发现一小部分$(8.19\pm 0.05)\times 10^{-4}$的Arnowitt-Deser-Misner质量辐射远离系统，在很好的协议与文献结果的基础上Kodama-Ishibashi微扰技术。这里提出的方法补充了微扰的方法，自动包括所有多极的贡献，而不是计算个别多极的能量含量。
2016-09-05 gr-qc hep-th
Probing the existence of ultralight bosons with a single gravitational-wave measurement
光玻色子被认为是基础物理学和宇宙学中各种问题的可能解决方案，包括一大类超越标准模型物理学的候选者，如光子和模量，波暗物质和类轴子粒子。如果自然界中存在轻玻色子，它们将通过超辐射从旋转的大质量黑洞中提取旋转能量，从而自发形成“云”，超辐射是一种经典的波放大过程，人们已经研究了几十年。云的超辐射增长决定了最终黑洞的几何形状，而黑洞的几何形状决定了云的形状。因此，黑洞的几何形状和云都编码了关于轻玻色子的信息。由于这个原因，对黑洞/云系统的引力场的测量（编码在引力波中）是超定的。我们表明，一个单一的引力波测量可以用来验证存在的轻玻色子的模型选择，排除其他解释的信号，并测量玻色子的质量。这样的测量可以做一般的玻色子在质量范围$[10^{-16.5},10^{-14}]$ eV的极端质量比吸气使用LISA观测。
2020-05-13 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Energy extraction from rotating regular black hole via Comisso-Asenjo mechanism
本文研究利用 Comisso-Asenjo 磁重联机制从具有指数收敛因子的旋转规则黑洞中提取能量，分析规则参数对参数空间、功率、效率及与 Blandford-Znajek 机制功率比的影响，发现黑洞规则性对能量提取有显著作用。
2023-05-02 gr-qc
String Axiverse
弦论认为，许多超轻的轴子可能同时存在，每十年的质量可能达到哈勃尺度10^-33 eV。相反地，存在如此丰富的轴子（一种“轴向体”）将是弦论的证据，因为它是由于额外维流形的拓扑复杂性而产生的，在一个只有我们熟悉的四维的理论中是特别的。我们研究了即将到来的天体物理实验将如何在10^-33 eV到10^-10 eV的巨大质量范围内探索这种轴子的存在。质量在10^-33 eV到10^-28 eV之间的轴子会导致CMB偏振的旋转，这种旋转在整个天空中是恒定的。预测的旋转角为α~1/137量级。质量范围在10^-28 eV到10^-18 eV的轴子会在物质功率谱中产生多个阶跃，这将在即将到来的星系巡天中被探测到。质量范围在10^-22 eV到10^-10 eV的轴子通过彭罗斯超辐射过程影响快速旋转天体物理黑洞的动力学和引力波发射。当轴子康普顿波长是黑洞大小的量级时，轴子在黑洞“核”周围形成“超辐射”原子束缚态。它们的占据数通过从能层提取旋转能量而呈指数增长，最终在旋转的玻色-爱因斯坦轴子凝聚体中发射引力波。这种机制在快速旋转的黑洞的光谱中产生了质量间隙，从而诊断出轴子的存在。X射线双星LMC X-1中快速旋转的黑洞意味着QCD轴子衰变常数的上限f_a<2* 10^17 GeV，远低于普朗克质量。通过观测更小的恒星质量的黑洞，这个范围可以被改进到大统一尺度f_a<2* 10^16 GeV。
2009-10-23 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Ultralight Bosons Explain the Mass-Spin Correlations in the Merging Binary Black Hole Population
School of Physics and Astronomy, University of Minnesota（明尼苏达大学物理与天文学院）；School of Physics, Anhui University（安徽大学物理学院）
本研究提出基于超辐射的自旋分布模型，结合GWTCs引力波数据，发现质量约10^-12 eV的标量玻色子可解释双黑洞质量-自旋关联，贝叶斯因子达ln B≈7.8，为超轻玻色子存在提供支持。
2026-09-03 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Energy Extraction and Particle Acceleration in String-Inspired Rotating Einstein-Maxwell-Dilaton-Axion Black Hole
Gurukul Kangri (Deemed to be University)（古鲁库尔坎格里大学）
本文研究了弦理论启发的旋转爱因斯坦-麦克斯韦-稀释子-轴子黑洞中的能量提取和粒子加速，探讨了稀释子参数b≤0对近视界能量学的影响，发现负b值可显著增强极端情况下的理想收益，并分析了旋转变量和高能碰撞阈值的变化。
2026-09-18 gr-qc
A Toy Model for Blandford-Znajek Mechanism
研究了Blandford-Znajek机制的一个玩具模型：克尔黑洞，环形电流存在于围绕黑洞的薄圆盘中.环形电流产生极向磁场，穿过黑洞和圆盘。由于磁场与远处带电粒子的相互作用，黑洞和圆盘的旋转感应出电动势，可以为远处的天体物理负载供电。计算了黑洞和圆盘的能量。研究发现，在黑洞旋转和圆盘中电流分布的参数范围很广的情况下，圆盘的功率超过了黑洞的功率。还计算了黑洞和盘所提供的力矩。圆盘的扭矩与黑洞的扭矩相当。当圆盘失去角动量时，圆盘的质量逐渐向黑洞漂移并被吸积。最终，能量来自于吸积盘和黑洞之间的引力结合能，就像标准的吸积盘理论那样，而不是来自于黑洞的旋转能。这表明，布兰德福德-兹纳杰克机制在从旋转的薄圆盘黑洞中提取能量时可能效率较低。我们的简单模型的局限性和可能的改进值得未来的工作进行了讨论。
2000-01-10 astro-ph gr-qc
Observation of superradiance in a vortex flow
波散射现象在从生物学到物理学的几乎所有科学中都普遍存在。当入射波被障碍物散射时，它部分被反射，部分被透射。由于散射体吸收部分入射能量，反射波携带的能量比入射波少。然而，如果障碍物是旋转的，这个过程可以逆转，波可以被放大，从散射体提取能量。尽管这种被称为超辐射的现象已经在几种理论场景中进行了彻底的分析（从旋转圆柱体上的电磁辐射散射到旋转黑洞上的引力波），但从未被观察到。在这里，我们详细介绍了第一个实验室检测超辐射。我们观察到，在水面上传播的平面波被排水涡散射后被放大。在实验中测得的最大放大率为20%，获得3.70赫兹的波，在6.25厘米深的流体。我们的结果是一致的超辐射散射所造成的快速旋转。特别地，排出的流体可以将其部分旋转能量传递给入射的低频波。我们的实验发现将为黑洞物理学提供新的线索，因为浅水波散射在排水流体上构成了黑洞的模拟。我们相信，特别是鉴于最近的观测引力波，我们的结果将激发进一步的研究（包括理论和实验）的观测超辐射的引力波。
2016-12-19 gr-qc hep-ex hep-th
