The Renormalized Stress Tensor in Kerr Space-Time: Numerical Results for the Hartle-Hawking Vacuum
我们证明了在克尔黑洞时空上的Hartle-Hawking真空的病理可以被看作是由于状态与视界的刚性旋转，在这个意义上，当通过引入一个镜子去除光速表面之外的区域时，存在一个具有Hartle-Hawking真空的定义特征的状态。此外，我们表明，当该领域是在这种状态下，由一个观察者测量的能量动量应力张量的期望值接近视界和刚性旋转与它对应的热分布在霍金温度刚性旋转的视界。
2005-07-27 gr-qc
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
Maxwell Fields in Boosted Kerr Black Holes
本文以Bondi-Sachs旋转黑洞的时空为背景，研究了与麦克斯韦方程组解析解相关的电磁位形.在我们的分析中，我们首先使用Bondi-Sachs变换，以提高旋转黑洞度规到Kerr-Schild形式，从零角动量观测器（ZAMOs）通过ADM形式构造。在Kerr-Schild坐标系中，我们得到了作为麦克斯韦电动力学源的Killing场，并固定了一个ZAMO，以计算电场和磁场的分量，由此我们得到了增强的Kerr-Schild黑洞的最终动量-能量发射的非奇异模式。不同的模式进行检查和讨论的情况下的变化的升压参数$γ$。我们扩展我们的分析，考虑非奇异的电磁辐射的框架内的增强邦迪-萨克斯旋转黑洞，因为它在相对论速度移动。我们还讨论了可能的机制，可能类似于磁层的旋转助推黑洞，并引起磁流体流从吸积盘和生产的喷气机。
2021-02-02 gr-qc
Divergence of a quantum thermal state on Kerr space-time
本文利用守恒方程给出了一个简单的证明，证明了在以事件视界的角速度作刚性转动的坐标系中，Kerr时空上的任何量子应力张量都是各向同性的，并且一定是以光速发散的.我们评论我们的结果在光的情况下，一个“真正的哈特尔-霍金”的真空克尔。
2000-05-24 gr-qc
Time evolution of a Nambu-Goto string coiling around a Kerr black hole
Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）；Nambu Yoichiro Institute of Theoretical and Experimental Physics (NITEP), Osaka Metropolitan University（大阪公立大学南部阳一郎理论与实验物理研究所）
研究Kerr黑洞赤道面上Nambu-Goto弦的时间演化，通过级数展开和数值模拟发现弦在黑洞视界拖动旋转并缠绕，能量提取过程短暂，外区域产生波携带能量，最终趋于Boos和Frolov发现的稳态配置。
2026-04-22 astro-ph.HE gr-qc hep-th
The rigidly rotating disk of dust and its black hole limit
爱因斯坦方程的精确全局解[Neugebauer & Meinel，Phys. Rev. Lett. 75（1995）3046]描述了刚性旋转的自引力盘。基本物质模型是压力消失极限下的理想流体。该解代表了经典麦克劳林圆盘的广义相对论模拟。它是通过将孤立子理论中的求解方法应用于轴对称的稳态真空爱因斯坦方程而得出的。与牛顿解相反，如果角动量是固定的，圆盘的总质量存在一个上限。在这个极限下，向旋转黑洞的转变，即，Kerr解决方案。另一个极限过程导致了一个有趣的宇宙学解。这些结果证明了Barclay和Wagoner在25年前提出的理论。
1997-03-26 gr-qc
Observational properties of rigidly rotating dust configurations
我们研究了爱因斯坦场方程的一类精确解的观测性质，这些精确解描述了静止的、轴对称的、刚性旋转的尘埃（即非相互作用的粒子）。我们问这样的解决方案是否可以描述天体物理旋转的暗物质云附近的星系中心的问题，我们探测的可能性，他们可能构成一个替代超大质量黑洞在星系中心。我们表明，光的发射从吸积盘的普通重子物质在这个时空中有几个不同的光发射从类似的吸积盘周围的黑洞。在吸积盘的反射光谱中，铁K $α$线的形状可以潜在地将这类解与克尔度规区分开来，但这在当前的X射线任务中可能是不可能的。
2017-06-29 astro-ph.HE gr-qc
Inertial Frame Dragging and Relative Rotation of ZAMOs in Axistationary Asymptotically Flat Spacetimes
在轴定态渐近平坦时空中，零角动量观测者（ZAMOs）定义了一个局部非旋转的绝对标准，这可以通过这些观测者不存在任何Sagnac效应来验证。然而，我们认为，在全球范围内，唯一有物理意义的概念是相对旋转。这个论点是通过解决爱因斯坦方程的近似薄壳模型，我们保持一个自由度放松自然假设的消失旋转在渐近无穷大的分析开始。解表明爱因斯坦方程只决定了ZAMOs旋转速率的差异，从而建立了全局相对旋转的概念。在全球范围内的相对旋转的解释是固有的联系到自由之间的转换坐标系旋转相对于彼此，这意味着一个任意ZAMO位于任何半径可以声称是一个谁是非旋转的全球范围内，一个渐近洛伦兹框架的概念，相对于它可以测量绝对旋转是没有任何意义的。在克尔时空的旋转概念，然后简要讨论了这种解释的背景下。
2023-03-08 gr-qc
Shadows of Kerr black holes with and without scalar hair
对于观测者来说，黑洞（BH）阴影是黑洞在天空中的明显图像，这是由于附近辐射的引力透镜，由外部源发射。最近一类解决方案称为克尔BH标量头发拥有较小的阴影比相应的克尔BH，在某些条件下，可以出现新的异国情调的阴影形状。因此，这些毛茸茸的黑洞可能为未来的实验提供新的阴影模板，如事件视界望远镜。为了获得阴影，向后光线跟踪算法进行了简要介绍，其次是数值例子的阴影的克尔黑洞标量头发与克尔类似物的对比。此外，克尔阴影的解析解推导出封闭形式的ZAMO观察者在任意位置。
2016-05-26 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Rotating Brane Worlds and the Global Rotation of the Universe
我们介绍了一类膜世界模型，其中一个单一的膜是嵌入在一个反德西特时空包含一个旋转（克尔）黑洞。在这封信中，我们考虑的情况下，缓慢旋转，计算度规和动力学的膜世界的角动量的黑洞的一阶。按照这个顺序，我们发现膜上的宇宙流体相对于罗伯逊-沃克参考系刚性旋转，而罗伯逊-沃克参考系又相对于原始的克尔-反德西特坐标系刚性旋转。对弗里德曼方程和膜的形状的修正只发生在更高阶的时候。我们构建的模型，膜上的几何形状是封闭或开放的，但开放的模型只描述了小距离的旋转轴，并可能很有可能在更大的距离发展病理。
2004-12-12 astro-ph 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
Quantum Metrology in the Kerr Metric
克尔度规的一个令人惊讶的特征是光速的各向异性。旋转的大质量物体的角动量导致同向传播和反向传播的光路分别以更快和更慢的速度移动，这由遥远的时钟决定。基于这种效应，我们推导出最终的量子极限的测量的克尔旋转参数$a$使用干涉设置。作为一种可能的实现方式，我们提出了一种马赫-曾德尔干涉仪来测量“单向高度差”的时间效应。我们隔离的影响，通过校准到一个黑暗的端口和旋转的干涉仪，使只有方向依赖的克尔度规诱导相位项仍然存在。我们转换到零角动量观测器（ZAMO）平坦度量，其中观测器看到$c=1$。我们使用这个度量和洛伦兹变换来计算相同的克尔相移。然后，我们考虑非静止的观察者移动与行星的旋转，并找到一种方法，从经典的相对运动取消额外的阶段，从而只留下曲率诱导的阶段。
2019-06-12 gr-qc quant-ph
Spontaneous excitation of an atom in a Kerr spacetime
我们考虑在旋转黑洞背景中原子的辐射过程。我们假设原子，由一个假想的两能级系统，是通过一个无质量的量子标量场在每一个通常的物理真空状态的兴趣准备的相互作用耦合。我们把自己限制在两种不同的原子运动状态，即原子被放置在一个固定的径向距离的静态情况，以及它有一个静止的运动，但角动量为零的情况。我们研究原子能变化率的结构。目的是定量地阐明真空涨落和辐射反应对原子自发激发和自发发射的显著贡献。特别是，我们感兴趣的理解的不同的物理过程的综合作用的霍金效应的旋转黑洞的情况下，以及Unruh-Starobinskii效应。我们证明，在静态原子的情况下，自发激发也与Unruh-Starobinskii效应，但只有在Frolov-Thorne真空态中制备的量子场的情况下。此外，我们表明，在ZAMOs的角度来看，Boulware真空状态包含一个向外流动的粒子作为一个结果的黑洞超辐射。在目前的工作中的调查结果可能的相关性进行了讨论。
2017-02-27 gr-qc hep-th
Gravitational lensing and frame dragging of light in the Kerr-Newman and the Kerr-Newman-(anti) de Sitter black hole spacetimes
精确求解了描述旋转带电黑洞（Kerr-Newman）时空中光子轨道的零测地线，其中包含了宇宙学常数的贡献。我们导出了光线在Kerr-Newman黑洞和Kerr-Newman-de Sitter黑洞引力场的偏转角和标架拖曳效应等相对论性观测量的精确封闭解。然后，我们解决了更复杂的问题，将Kerr-Newman黑洞视为引力透镜，即一个KN黑洞以及一个静态光源和一个静态观察者，两者都位于遥远的地方，但在空间中的任意位置。对于这个模型，我们推导出的解析解的透镜方程的Appell和Lauricella超几何函数和Weierstraßmodular形式。在假设银心为Kerr-Newman黑洞的情况下，本文应用零、球极和非极轨道的精确解计算了光子绕银心轨道的标架拖曳。我们还应用赤道光线在Kerr-Newman黑洞引力场中的偏转角的精确解，计算了不同Kerr参数、电荷和碰撞因子值时，来自银心引力场的光线的弯曲。此外，我们推导出解析表达式的麦克斯韦张量分量的零角动量观测器（ZAMO）的克尔-纽曼-德西特时空。
2015-02-26 astro-ph.GA gr-qc
Entanglement dynamics in a Kerr spacetime
研究了旋转黑洞背景下二能级原子间的纠缠动力学。在我们的模型中，两原子系统被设想为一个开放的系统与一个无质量的标量场耦合在一个感兴趣的物理真空态。我们采用量子主方程的玻恩-马尔可夫近似，以描述原子子系统的时间演化。我们研究了原子的两种不同的运动状态，即静止的原子和零角动量的静止原子。本文的目的是阐述霍金效应和Unruh-Starobinskii效应背后的不同物理过程的联合作用对纠缠产生的影响。我们证明，在旋转黑洞的情况下，量子纠缠的程度显着修改，由于超辐射的现象相比，在史瓦西时空的类似情况下。从零角动量观测者（ZAMO）的角度来看，人们可以探测能层内部的纠缠动力学，因为静态观测者不能存在于这样的区域内。另一方面，超辐射模的存在可能是破坏完全正性的一个来源。当量子场在Frolov-Thorne真空态中制备时，这一点得到了验证。在这种特殊的情况下，我们提出了这样的可能性，即完全正性的丧失是由于马尔可夫近似的崩溃，这意味着两个原子的任何任意物理上可接受的初始状态都不能随着时间的演化而保持其作为物理状态的解释，因为负概率是由动力学映射产生的。
2018-04-17 gr-qc hep-th quant-ph
Energy self-extraction of a Kerr black hole through its frame-dragged force-free magnetosphere
本文证明克尔黑洞在满足 $0<Ω_{\ m F}<Ω_{\ m H}$ 时通过参考系拖曳无力磁层形成零表面 S$_{\ m N}$，使坡印廷通量在此反转，从而在视界与 S$_{\ m N}$ 之间的内部区域实现符合热力学定律的电磁能量自提取。
2023-04-14 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Equatorial geodesics in ergoregion of dirty black holes and zero energy observers
本文研究一般轴对称旋转黑洞能区中粒子的赤道运动。我们引入零能量观测器（ZEOs）的概念，作为已知零角观测器（ZAMOs）的对应物。结果表明，ZEO的轨迹恰好有一个转折点，该转折点位于光子的各能区的边界上和大质量粒子的各能区内。因此，这样的轨道从视界下的白洞区域进入能层，并再次穿过视界（进入黑洞区域）。ZEO的角速度与角动量无关。对于具有$% E>0$的颗粒，该速度大于ZEO，对于$E<0$，该速度较小。角动量的一般限制取决于轨道是否完全位于能区内，从边界反弹或相交。A. Grib，Yu.巴甫洛夫，arXiv：克尔度规为1601.02592。我们还证明了在黑洞附近，ZEO与含$E\neq 0$的粒子碰撞可以导致质心的无束缚能量，从而给出了一种特殊的Bañados-Silk- West效应.
2016-09-01 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Physically Realistic Solutions to the Ernst Equation on Hyperelliptic Riemann Surfaces
我们表明，类超椭圆解的恩斯特方程（静止轴对称爱因斯坦方程在真空中）先前发现的Korotkin和Neugebauer和Meinel可以通过黎曼-希尔伯特技术。本文扩展了在《物理评论快报》中开始的对这些解的物理性质的讨论，并提供了完整的证明。我们确定了一个物理上有趣的子类，其中恩斯特潜在的任何地方都是定期的，除了在一个封闭的表面，这可能是确定与表面的一个机构的革命。相应的时空是渐近平坦的和赤道对称的。这表明它们可以描述一个孤立物体的外部，例如相对论恒星或星系。在这个类中，人们可以自由地指定一个实函数和一组复杂的参数，这些参数可以用来解决恩斯特方程的某些边值问题。解可以有遍历区域、闵可夫斯基极限和超相对论极限，其中度量接近极端克尔解。给出了轴上势和赤道面上势的显式表达式，简化了表达式。特别注意的是最简单的非静态解决方案（这是两个）的刚性旋转的尘埃盘属于。
1998-10-07 gr-qc
Energy Release During Disk Accretion onto a Rapidly Rotating Neutron Star
弱磁场中子星表面的能量释放L_s和周围吸积盘中的能量释放L_d取决于决定其状态的两个独立参数（如质量M和自转周期频率f），并与吸积速率成正比。我们推导出简单的近似公式，说明在一个扩展的磁盘和在一个边界层附近的NS表面上的频率和旋转的各种NS状态方程的意义上的能量释放的效率的依赖。这样的公式获得的四极矩的NS，其表面和边缘稳定的轨道之间的间隙，在赤道开普勒轨道和边缘稳定的圆形轨道的旋转频率，并通过磁盘吸积NS自旋的速率。在NS和盘反向旋转的情况下，吸积过程中的能量释放可以达到$0.67\dot{M}c^2$。NS旋转的方向是一个因素，强烈影响观测到的比率的核能释放期间爆发之间的X射线爆发爆发的引力能量释放。本文讨论了银河系中可能存在具有NS和盘反向旋转的双星系统。基于稳定性的静态判据，本文给出了一种构造自旋中子星的引力质量M对Kerr转动参数j和重子总质量（静止质量）m的依赖关系的方法。我们证明了所有的全局NS特征都可以用函数M（j，m）及其导数来表示。
2000-11-13 astro-ph gr-qc
Maximal Acceleration Is Nonrotating
在一个静止的轴对称时空中，费米-沃克传输其加速度矢量的静止观测者的角速度也是局部极值化该观测者的加速度的大小的角速度，反之，如果时空也是对称的，同时反转t和phi。因此，一个非旋转加速度世界线（NAW）的同余等价于一个定常局部极加速同余（SCALE）。这些同余式是完全局部定义的，不像零角动量观测器（ZAMOs）的情况，它需要围绕对称轴的知识。定常同余最大加速（SCAM）的SCALE子情形由定常世界线组成，这些世界线可以被认为是在定常轴对称引力场中局部最接近静止的。SCALE的角速度和其他属性的公式给出明确的概括赤道平面上，无穷小附近的对称轴，并在一个缓慢旋转的引力场，包括弱场的限制，其中SCAM被证明是反向旋转相对于无穷大。这些公式进行评估，特别是详细的克尔-纽曼度量。还定义了各种其他的同余，例如最小旋转的静止同余（SCRAM）和最大径向加速的静止世界线（SWARM），两者都与反射对称的赤道平面上的SCAM重合。应用程序也作出了最大限度地旋转的恒星，太阳和太阳系的引力场。
1998-03-03 gr-qc
