Poynting-Robertson effect as a dissipative system in general relativity
本文在文献中首次确定了广义相对论坡印廷-罗伯逊效应的瑞利势的解析形式。所采用的程序基于积分因子和新积分策略的使用，其中测试粒子的耗散能量代表基本变量。所得结果及其影响进行了讨论。最后，总结了全文，并提出了今后的研究方向。
2020-03-09 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Timescales of the chaos onset in the general relativistic Poynting-Robertson effect
本文证明了在适当的参数范围内，克尔度规赤道平面内的广义相对论Poynting-Robertson效应表现出混沌行为。作为进一步的步骤，我们通过李雅普诺夫指数计算混沌开始的时间尺度，估计这种趋势对观测动态的影响。最后讨论了在中子星和黑洞天体物理源中观测到这种现象的可能性。
2021-05-03 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Stable attractors in the three-dimensional general relativistic Poynting-Robertson effect
我们证明了与三维广义相对论Poynting-Robertson效应相关的临界超曲面的稳定性。该动力系统的赤道环是一个稳定的吸引子，整个临界超曲面是一个吸引域。我们引入一个新的，更简单的（在计算方面），和更多的物理方法在李雅普诺夫理论。我们提出了三种不同的李雅普诺夫函数，每一个携带重要的信息，非常有用的理解这种现象的不同方面。
2019-11-09 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Coupling Poynting-Robertson Effect in Mass Accretion Flow Physics
在我的博士论文中，我把我的注意力集中在高能天体物理学中的辐射过程与致密物体周围的吸积流物理学有关。通常，辐射场除了施加向外的辐射压力之外，还存在辐射拖曳力，这两者都可以急剧改变甚至停止周围物质的运动。辐射拖曳力（Poynting-Robertson effect）是一种阻碍物质轨道运动的耗散力，它能有效地消除物质的角动量和能量.本文主要分为三个部分：（1）为了追踪射线，我们发展了一种数学方法，导出了一组高精度的多项式近似公式，从而可以方便地积分Schwarzschild时空中的光子测地线;（2）在广义相对论处理Poynting-Robertson效应方面做出了两个基本贡献（拉格朗日公式和模型的三维扩展）：（3）对三个吸积毫秒X射线天体IGR J 00291 +5934，IGR J18245-2452和SAX J1748.9-2021的数据进行了约化处理。本论文在高能天体物理中涉及坡印廷-罗伯逊效应的辐射过程领域提供了创新的思想，从而在理论和观测物理中开辟了未来有趣的观点。
2019-04-01 astro-ph.HE gr-qc hep-th
New approaches to the general relativistic Poynting-Robertson effect
目的：通过引入不同的补充方法，对广义相对论Poynting-Robertson效应进行了系统的研究，主要分为两类：（1）在理论评估和模型的简单方面进行改进;（2）从这类系统中提取数学和物理信息，以便将方法或结果推广到其他类似结构的物理系统。方法/分析：我们使用这些理论方法：观测器分裂形式的相对性;拉格朗日形式和瑞利势与一种新的积分方法;李雅普诺夫稳定性理论。研究结果：我们确定了广义相对论坡印廷-罗伯逊效应模型的三维配方。我们确定的瑞利势的解析形式，并讨论其影响。我们证明了临界超曲面（引力和辐射力之间存在平衡的区域）是稳定的配置。新颖性/改进：我们的新贡献是：介绍了三维描述;在广义相对论文献中首次确定了广义相对论瑞利势;提供了一个替代的、一般的和更优雅的临界超曲面稳定性的证明。
2020-06-02 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Lagrangian formulation of the general relativistic Poynting-Robertson effect
我们提出了拉格朗日公式来描述一个测试粒子在一个广义相对论的，静止的，轴对称的时空中的运动。测试粒子也受到辐射场的影响，辐射场被建模为沿着背景时空的零测地线行进的光子的相干通量，包括广义相对论的坡印廷-罗伯逊效应。本文的创新之处在于通过一个依赖于系统能量的积分因子，证明了与广义相对论中坡印廷-罗伯逊效应引起的耗散作用相关的势能的存在。一般来说，这类涉及耗散效应的反问题可能不允许拉格朗日公式，特别是在广义相对论中，迄今为止还没有这样的尝试在文献中的例子。我们减少这种广义相对论拉格朗日制定的经典情况下，在弱场极限。这种方法有利于进一步研究，在改善治疗的辐射场，它包含了一些影响，例如更深层次的理解的引力波。
2018-03-30 gr-qc hep-th math-ph
Testing wormhole solutions in extended gravity through the Poynting-Robertson effect
我们开发了一个独立于模型的程序，挑选出静态和球对称的虫洞解决方案的基础上的广义相对论坡印廷-罗伯逊效应和扩展的射线跟踪形式主义在一般的静态和球对称的虫洞度量。模拟坡印廷-罗伯逊临界超曲面（即，一个稳定的结构，其中引力和辐射力达到平衡），或也从另一个X射线源在这些一般的几何环境向遥远的观察者，我们能够重建，只有局部的发射区，虫洞的解决方案是一致的高能天体物理观测数据。只有当虫洞证据被发现时，这个机器才能工作。事实上，在我们的前一篇文章中，我们已经展示了Poynting-Robertson临界超曲面如何可以定位在强引力场的区域，并成为有价值的天体物理探针，以观测搜索虫洞的存在。作为例子，我们应用我们的方法选择虫洞解决方案，在不同的扩展理论的重力产生光变曲线，光谱和图像的吸积盘。此外，本方法也可构成检验引力理论的程序。最后，对所得结果进行了讨论并得出结论.
2021-01-13 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
The three-dimensional general relativistic Poynting-Robertson effect I: radial radiation field
在本文中，我们调查的三维（3D）运动的测试粒子在一个固定的，轴对称的时空围绕一个中心紧凑的对象，辐射场的影响下。为了这个目的，我们扩展了在广义相对论（GR）的坡印廷-罗伯逊效应的二维（2D）版本，在以前的研究中开发。辐射通量是由光子沿零测地线在克尔背景的3D空间中旅行，是纯粹的径向相对于零角动量观测器（ZAMO）框架。我们推导的三维广义相对论运动方程与经典的（即非GR）描述的坡印廷-罗伯逊效应在三维是一致的。由此产生的动力学系统承认一个临界超曲面，在该超曲面上辐射力平衡重力。选定的测试粒子轨道计算和显示，并描述其属性。研究发现，在有限纬度和非零角动量下接近临界超曲面的测试粒子会受到纬度漂移的影响，并渐近地到达临界超曲面赤道上的圆形轨道，在那里它们相对于ZAMO保持静止。相反，在到达临界超曲面时已经失去所有角动量的测试粒子不会经历这种纬度漂移，并且相对于ZAMO在固定的非零纬度处保持静止。
2019-01-11 gr-qc hep-th
Fine structure of the Poynting-Robertson effect for a luminous spinning relativistic star
作为我们最近的工作的续集，对系统的包含辐射的影响的测试粒子围绕一个发光的旋转相对论性恒星的轨道上的挑战，最终旨在其应用的吸积流。为了详细研究试验粒子在“悬浮轨道”附近的运动轨迹，我们对试验粒子刚进入“悬浮轨道”时的运动轨迹的精细结构进行了研究。我们最终得到了一个相当令人困惑的行为，与我们的预期相反，测试粒子的比角动量在测试粒子进入“悬浮轨道”之前立即上升，而不是单调下降。
2010-11-13 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Three-dimensional general relativistic Poynting-Robertson effect. IV. Slowly rotating and non-spherical quadrupolar massive source
我们考虑了我们以前的工作在三维广义相对论Poynting-Robertson效应的处理中的进一步扩展，该效应描述了测试粒子围绕紧凑物体的运动，该运动受到源自刚性旋转和球形发射源的辐射场的影响，该辐射场产生与引力相反的辐射压力和辐射阻力，其从测试粒子移除能量和角动量。引力源被建模为一个非球形的，缓慢旋转的紧凑的对象赋予一个质量四极矩和角动量，它是正式描述的Hartle-Thorne度规。我们推导了三维和二维情况下测试粒子的运动方程。然后，我们调查的临界hypersurfces（区域，在引力和辐射力之间的平衡建立）的属性。最后，我们展示了如何将这个模型应用于治疗发生在中子星附近的辐射现象。
2021-03-31 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Three-dimensional general relativistic Poynting-Robertson effect. III. Static and non-spherical quadrupolar massive source
本文研究了一个非球形的紧致物体产生的引力场和辐射场中的一个测试粒子的三维运动，该物体具有由Erez-Rosen度规描述的质量四极矩，而辐射场包括广义相对论的Poynting-Robertson效应，来自于位于紧致物体外部的刚性旋转的球形发射源.在弱场近似下，恢复了二维描述，导出了受辐射场影响的试验粒子的运动方程。这个动力学系统承认存在一个临界超曲面，即引力和辐射力平衡的区域。显示不同输入参数集的选定测试粒子轨道。临界超曲面上的可能构型可以是向赤道环的纬向漂移，也可以是悬浮轨道。通过一种简单的计算方法讨论了多个超曲面解的存在性。我们还以图形方式证明了临界超曲面在李雅普诺夫理论中是稳定的配置。
2020-06-09 astro-ph.HE gr-qc hep-th
New trends in the general relativistic Poynting-Robertson effect modeling
广义相对论Poynting-Robertson（PR）效应是高能天体物理中一种非常重要的耗散现象。最近，人们提出了一种新的模型，它将克尔时空中的二维（2D）描述提升到三维（3D）情况。辐射场被认为是由一个刚性旋转的球形源发射的光子围绕紧凑的对象。这样的动力学系统承认存在一个临界超曲面，在这个超曲面中，引力和辐射力达到平衡，物质在运动结束时到达超曲面。显示选定的测试粒子轨道。我们将展示如何证明这些临界超曲面的稳定性在李雅普诺夫理论。然后，我们提出了如何研究这种影响下的拉格朗日形式主义，解释如何解析推导的瑞利势的辐射力。最后，进一步的发展和未来的项目进行了讨论。
2023-03-27 gr-qc hep-th math-ph
General relativistic Poynting-Robertson effect to diagnose wormholes existence: static and spherically symmetric case
本文导出了在广义相对论Poynting-Robertson效应影响下，测试粒子在赤道平面内围绕静态球对称虫洞的运动方程。从这个动力学系统的分析，我们开发了一个诊断，以区分一个黑洞从虫洞，这可以及时支持几个不同的观测数据。这个过程是基于有一些虫洞度量的可能性，这些虫洞度量在非常接近黑洞事件视界的小过渡表面层中平滑地连接到史瓦西度量。为了检测这种度规变化，我们分析了从临界超曲面（辐射和引力场平衡的稳定区域）以及从史瓦西时空中的吸积盘向远处观察者的发射特性。事实上，如果观测数据很好地拟合在这样的模型中，它立即意味着黑洞的存在;而如果严重偏离这种描述，则意味着虫洞可能存在。最后，我们讨论了我们的结果，并得出结论。
2020-05-20 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Three-dimensional general relativistic Poynting-Robertson effect II: Radiation field from a rigidly rotating spherical source
本文研究了在局域共动坐标系下，刚性旋转球源辐射的三维广义相对论性坡印廷-罗伯逊效应。这样的辐射场近似于旋转的中子星表面产生的辐射场，或者由吸积黑洞的中心辐射热日冕产生的辐射场;它扩展了我们在以前的研究中考虑的纯径向辐射场。它的角动量用发射源的旋转频率和半径来表示。对于背景，我们采用克尔时空几何。我们导出了受这种辐射场影响的试验粒子的运动方程，恢复了慢转动的经典和弱场近似。我们专注于解决方案组成的粒子轨道沿圆形轨道关闭和平行于赤道平面，这是稳定的引力，辐射力和PR阻力之间的平衡。这样的解决方案被发现躺在一个临界超曲面，其形状可能会变形从扁长到扁圆取决于克尔自旋参数和发光度，旋转和半径的辐射球。对于选定的参数范围内，临界超曲面相交的辐射球产生一个凸出的赤道区域，或者，两个以上的极点叶。我们计算了一组选定的初始参数的临界超曲面附近的测试粒子的轨迹和分析的空间和角速度的测试粒子捕获的临界超曲面。
2019-11-01 gr-qc hep-th
$f(T,B)$ gravity in a Friedmann-Lema\^ıtre-Robertson-Walker universe with nonzero spatial curvature
在四阶修正的遥平行引力理论（$f\left( T, B\right) $）中，研究了具有非零空间曲率的Friedmann-Lema\^itre-Robertson-Walker宇宙的精确解和渐近动力学.我们表明，场方程承认一个minisuperspace的描述，他们可以重现任何精确形式的比例因子。此外，我们还计算了平衡点，并分析了它们的稳定性。我们表明，米尔恩和米尔恩样的解决方案的支持，并提供德西特宇宙。为了完成我们的分析，我们使用庞加莱变量来研究无穷远处的动力学。
2022-09-17 gr-qc hep-th
Scattering by an electromagnetic radiation field
本文研究了与电磁平面波有关的引力场中试验粒子的运动。与辐射场的相互作用由力项{ \it à la}坡印廷-罗伯逊（Poynting-Robertson）建模，该力项进入由在粒子的静止坐标系中观察到的辐射的4-动量密度给出的运动方程，其中乘法常数因子表示相互作用本身的强度。得到了显式的解析解。场被电磁波散射，即，研究了标量场（自旋0）、无质量自旋$\frac12$场和电磁场（自旋1）。
2014-08-21 gr-qc
Friction forces in cosmological models
我们研究了在Friedmann-Robertson-Walker（FRW）时空中受摩擦力作用的测试粒子的动力学。通过在运动方程中引入类似坡印廷-罗伯逊的摩擦力来模拟与背景流体的相互作用，从而导致颗粒轨迹与测地线运动的可测量的（至少在原则上）偏差。研究了不同背景流体状态方程和不同标准宇宙学模型对粒子奇异速度的影响。摩擦力被发现对封闭FRW宇宙中的粒子运动有重大影响，在那里它将特殊粒子速度的时间渐近值（接近于光速）从超相对论性（接近光速）转变为共同运动，即，零特殊速度另一方面，对于开放或平坦的宇宙，摩擦的影响并不那么显著，因为时间渐近的特殊粒子速度在测地线的情况下也基本上是非相对论的。
2014-08-23 gr-qc
Effect of radiation flux on test particle motion in the Vaidya spacetime
研究了非真空球对称辐射Vaidya时空中大质量测试粒子的运动，考虑了粒子与辐射场的物理相互作用，并解释了源能量动量张量。这种“类坡印廷-罗伯逊效应”是由通常的有效项来描述一个汤姆逊型辐射阻力。运动方程的研究简单类型的运动，包括自由运动（没有相互作用），纯径向和纯方位角（圆形）运动，并为特殊情况下的“静态”平衡，适当的解决方案，在可能的情况下。结果-主要是那些可能存在的平衡位置-与他们的对应者以前得到的测试球对称辐射场在真空Schwarzschild背景。
2014-08-21 gr-qc
Schwarzschild black hole embedded in a dust field: scattering of particles and drag force effects
标准坡印廷-罗伯逊效应的“时间模拟”被分析为由围绕史瓦西黑洞的粒子尘埃（而不是光子气体）引起的。由于摩擦力的存在，这个云内部的测试粒子会受到加速效应，因此它们演化的命运可能与相应的测地线运动完全不同。讨论了在视界外充满整个时空区域的尘埃存在下，被黑洞散射的粒子的双曲运动，以及径向穿过位于视界一定距离处的日冕的粒子的自由降落.平衡轨道的存在可以防止粒子落入黑洞或逃逸到无穷远。
2018-08-17 gr-qc
Quantum Brownian motion in an analog Friedmann-Robertson-Walker geometry
本文在Friedmann-Robertson-Walker空间平坦几何的模拟模型中研究了量子标量场真空涨落对标量试验粒子的影响。在这种情况下，与一个和两个完美的反射平面边界的情况下，被认为是没有边界的情况。我们发现，粒子可以进行布朗运动与非零的均方速度诱导的量子真空涨落由于时间相关的背景和边界的存在。在平坦时空中，由于边界的存在而出现的典型奇点可以自然地正则化为渐近有界的扩展尺度函数。因此，速度的变化至少在原则上是可以通过实验检测到的。本文还讨论了利用玻色-爱因斯坦凝聚体在模拟宇宙学模型中实现这一观测的可能性。
2017-04-18 gr-qc hep-th quant-ph
The Casimir effect for parallel plates in Friedmann-Robertson-Walker universe
本文计算了具有一般曲率耦合参数的大质量标量场在具有一般尺度因子的平坦Friedmann-Robertson-Walker背景下两平行平板几何中的Hadamard函数、场平方的真空期望值和能量动量张量。在板上，场算子服从Robin边界条件，其系数取决于比例因子。在所有的空间区域，VEV分解为边界自由和边界诱导的贡献。与闵可夫斯基体的问题不同，在板之间的区域中，法向应力不是均匀的，并且在单个板的几何形状中不会消失。在板块附近，它有不同的迹象表明宇宙的加速膨胀和减速膨胀。能量-动量张量的VEV除了对角分量外，还有一个非零的非对角分量，描述了沿边界法线方向的能流。推导出作用在板上的Casimir力的表达式。根据罗宾系数和真空状态，这些力可以是吸引力或排斥力。与闵可夫斯基体中相应结果的一个重要区别是，如果相应的罗宾系数不同，则作用在单独板上的力通常是不同的。给出了$α$ -真空类的一般结果在de Sitter体中的应用.结果表明，与Bunch-Davies真空态相比，对于给定的$α$ -真空态，Casimir力可能改变符号.
2017-03-09 gr-qc hep-th
Scalar perturbations in a Top-Star spacetime
本研究探讨拓扑星时空中测试粒子的散射动力学与标量场的自力驱动演化，将4维Mano-Suzuki-Takasugi形式体系适配到5维情形，并对比了其与Seiberg-Witten形式体系的异同，为辐射反作用相关研究提供了基础。
2024-07-15 gr-qc
Singular behavior of the dark universe under the effect of thermal radiation in curved spacetime
我们考虑了在具有非零曲率的Friedmann-Robertson-Walker（FRW）时空中的晚期加速宇宙，并研究了当宇宙流体被认为是非均匀和粘性（体粘性），并与暗物质耦合时的宇宙学模型.我们考虑了有限时间内由霍金辐射引起的热效应对各种类型奇点形成的影响。结果表明，在霍金辐射的影响下，奇点的形成时间和奇点本身的性质都可以改变。它还表明，通过共同考虑辐射，粘性和空间曲率，可以得到一个奇异性自由宇宙。这类理论的对称性在于关于空间各向同性的假设。空间各向同性也反映在我们使用体积粘度而不是剪切粘度中。
2023-01-17 gr-qc
Electromagnetic two-point functions and the Casimir effect in Friedmann-Robertson-Walker cosmologies
我们计算了具有幂律标度因子的（D+1）维空间平坦Friedmann-Robertson-Walker宇宙中电磁场的两点函数，假设场是在Bunch-Davies真空态下制备的.给出了两点函数红外收敛和电磁场Bunch-Davies真空物理可实现的功率范围。应用两点函数研究了单个和两个平行导电板诱导的场平方和能量动量张量的真空期望值。与闵可夫斯基体中导电板的情况不同，在所考虑的问题中，沿平行于板的方向的应力不等于能量密度。我们发现，除了对角分量，真空能量动量张量有一个非零的非对角分量，它描述了沿垂直于板的方向的能量通量。对于单个板，该通量从板引导。本文研究了两板几何中的Casimir力。在小于背景时空的曲率半径的板之间的分离，到领先的顺序，我们恢复在闵可夫斯基时空中的相应结果，在这种情况下，力是吸引力。在较大的分离，曲率对Casimir力的影响是必不可少的减速和加速膨胀的不同的渐近行为。特别是，对于后一种情况，有一个范围的权力的膨胀法，其中的力量成为排斥在大分离板之间。
2013-08-01 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A covariant formulation of relativistic mechanics
致密物体周围的吸积盘和其他环境因素使卫星偏离大地运动。不幸的是，建立这种相对论轨道的运动方程并不像牛顿力学那样简单。广义（或洛伦兹）协方差原理和质量壳约束使得很难参数化物理上足够的4力。在这里，我们提出了一个解决这个老问题的方法。我们应用我们的框架，几个保守和耗散力。特别地，我们提出了胡克定律和恒力的协变公式，并计算了由于引力和硬球碰撞在尘埃，气体和辐射介质中的阻力。我们恢复和协变扩展已知的力量，如爱泼斯坦阻力，Eschrasekhar的动态摩擦和坡印廷-罗伯逊阻力。变质量的影响也被认为是，即霍伊尔-利特尔顿吸积和变质量火箭。我们总结了两个应用：1。自由落体的春天我们发现胡克定律通过一个有效的反德西特引潮力修正了偏差方程; 2.黑洞因阻力而下沉。我们数值计算的史瓦西背景支持尘埃状吸积盘的一些轨迹。
2022-03-30 astro-ph.HE gr-qc
Particles under radiation thrust in Schwarzschild space-time from a flux perpendicular to the equatorial plane
受黑洞周围的薄吸积盘的图像的启发，主要在垂直于其平面的方向上辐射，我们研究了测试粒子与起源于Schwarzschild时空的赤道平面并最初在垂直方向上传播的测试测地线辐射通量相互作用的运动。我们假设与测试粒子的相互作用是由一个有效的项对应的坡印廷-罗伯逊效应的泊松型相互作用。在充分近似单个光子的轨迹后，我们近似求解连续性方程，以找到一个一致的通量密度与某个合理的规定赤道轮廓。重力和辐射的综合效应在几个典型的图中得到了说明，这些图证实了粒子通常受到通量的强烈影响。特别是，他们都是准直和加速方向垂直的磁盘，但这种加速是不够的，以解释高度相对论流出一些黑洞盘源。然而，在提出结论意见中概述的进一步问题之前，该模式可以在若干方面加以改进。
2014-12-17 astro-ph.HE gr-qc
Stochastic motion in an expanding noncommutative fluid
本文导出了一个类似于Friedmann-Robertson-Walker几何的膨胀非对易声学流体模型。为此目的，考虑了（3+1）维时空中的非对易阿贝尔Higgs模型。在这种情况下，我们分析测试粒子在这种流体中的运动。研究了耦合到量子化涨落无质量标量场的标量测试粒子。对于研究的所有情况下，我们发现由于粒子的均方速度的非对易性的校正。在测地线上自由运动的粒子的非零速度色散与以前文献中膨胀交换流体的零结果不一致。
2021-05-20 gr-qc hep-th
Radiation drag in the field of a non-spherical source
研究了在同时具有质量和质量四极矩的非球形源的引力场中，当存在测试辐射场时，测试粒子的运动。背景是描述的Erez-Rosen解决方案，这是一个静态的时空属于外尔类的解决方案的真空爱因斯坦场方程，并减少到熟悉的史瓦西解决方案时，四极参数为零。辐射通量具有固定但任意（非零）的角动量。假设与辐射场的相互作用是类汤姆逊的，即，这些粒子吸收并重新发射辐射，因此受到类似摩擦的拖曳力。这种额外的力是坡印廷-罗伯逊效应的原因，该效应在牛顿引力的框架中得到了很好的建立，最近已经扩展到广义相对论。引力、离心力和辐射阻力之间的平衡导致了平衡圆轨道的出现，对于每个固定的相互作用强度值，平衡圆轨道都是周围物质的吸引子。源的四极结构的存在引入了进一步的自由度：存在由四极参数参数化的整个平衡轨道族，概括了以前的工作。这种情况下，预计将发挥作用的背景下，吸积物质周围的紧凑的对象。
2014-10-12 astro-ph.HE gr-qc
