Super Penrose Process for Kerr Black Hole And White Hole in Rainbow Gravity
最近，O.B.Zaslavskii认为在极端Kerr黑洞视界附近的碰撞产生两个粒子，其中一个粒子具有发散的守恒杀伤能（所谓的超级彭罗斯过程）。O.B.Zaslavskii证明了这个粒子不能在这个宇宙中的渐近区域中运动。这意味着极端Kerr黑洞的超彭罗斯过程是不可能的。然而，最近Mandar Patil和Tomohiro Harada证明了该粒子可以进入事件视界，然后返回并穿过白洞事件视界进入另一宇宙的渐近区域。这意味着极端Kerr白洞的超Penrose过程是可能的。在这个过程中，他们假设这种高能粒子的轨迹是克尔背景下的测地线。然而，根据彩虹引力，一个无界能量粒子将改变时空背景，观察到不同的有效时空几何。此外，该粒子的角动量略小于粒子能进入黑洞的最大角动量。因此，当人们考虑彩虹引力时，这种具有无限能量的粒子可能不会进入黑洞。在本文中，我们将考虑彩虹引力效应。我们将证明对于一些彩虹函数，存在临界能量。如果粒子的能量大于它，粒子就不会进入黑洞并返回。这意味着极端Kerr白洞的超彭罗斯过程在彩虹引力中是不可能的。由于这种高能粒子的折返，使得极端Kerr黑洞的超彭罗斯过程成为可能。因此，我们看到了克尔黑洞或白洞的超彭罗斯过程依赖于彩虹引力的可能性。
2020-09-02 gr-qc
Is the super-Penrose process possible near black holes?
我们考虑一般的轴对称极值黑洞附近的粒子碰撞。我们研究的可能性无限大提取的能量（所谓的超级彭罗斯过程）的限制时，碰撞点接近地平线。三个潜在的选项被认为是（在碰撞点的能量和粒子的角动量之间的关系的时间流逝函数的分数功率），传出的粒子和传入的粒子之间的碰撞，碰撞在ergoregion远离地平线）。结果表明，在这三种情况下，适合于超彭罗斯过程的状态不能从具有有限质量和角动量的粒子的先前碰撞中获得。
2016-01-21 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Explicit construction of Penrose diagrams for black hole to white hole transition with spacelike thin shells
本文显式构造了类空薄壳连接时空的 Penrose 图坐标，针对黑洞到白洞跃迁和 Schwarzschild 到 de Sitter 转换指出第一连接条件问题，并提出三个共形变换程序以获得薄壳处无间断的全局共形坐标图。
2024-12-19 gr-qc
Penrose and super-Penrose energy extraction from a Reissner-Nordström black hole spacetime with a cosmological constant through the BSW mechanism: Full story
该研究联合分析Penrose过程与BSW机制，探究含不同宇宙学常数的d维极端Reissner-Nordström黑洞中碰撞能量提取问题，发现超Penrose过程特征及宇宙学常数、维度对能量提取的影响。
2024-11-21 astro-ph.HE gr-qc hep-th
General limitations on trajectories suitable for super-Penrose process
粒子在旋转黑洞附近的碰撞会导致它们在质心系中的无束缚能量$E_{c.m.}$。有迹象表明，在极端黑洞视界附近发生碰撞的某些情况下（所谓的超级彭罗斯过程），碎片在无穷远处的杀伤能也可能是不受约束的。它们包括粒子的参与，（i）具有通用（未微调）参数，（ii）在碰撞前远离黑洞。我们表明，对于任何有限的粒子的质量，这样的粒子不能作为前面的碰撞的结果。然而，如果初始下落粒子之一具有$N^{-2}$量级的质量，则可以做到这一点，该量级的质量概括了先前在文献中对克尔背景中的径向下落所做的观察。
2015-09-10 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Collisional Penrose process with spinning particles in braneworld black hole
研究了极端膜世界黑洞的Penrose过程。我们分析了两个大质量自旋粒子在视界附近碰撞的彭罗斯过程。通过计算这一过程的最大能量提取效率，发现最大能量提取效率随膜世界黑洞波浪形电荷参数$d$的减小而增大。有趣的是，对于$d$的负值，效率甚至可以大于克尔情况。
2021-08-11 gr-qc
Extremal Kerr white holes as a source of ultra high energy particles
我们考虑一个过程，两个相同的大质量粒子向内下降，从静止在无穷远的极端克尔黑洞，碰撞的事件视界外，在其附近，并产生两个无质量的粒子。如果两个粒子之一的角动量达到一个特定的临界值，并且碰撞发生在任意接近事件视界的位置，那么两个粒子之间碰撞的质心能量就会发散。假设各向同性发射的粒子在质心框架，我们表明，一个无质量的粒子产生的发散守恒能量可比的质心能量的概率略小于一半。这个粒子进入与柯西视界重合的黑洞事件视界，然后返回，穿过白洞事件视界，进入克尔时空最大扩展的另一个渐近区域。由于守恒能量在这个过程中被保存，当它到达无穷大时，它被观察者视为具有发散能量的粒子。因此，极端白洞似乎是超高能粒子的来源。类似的过程，碰撞发生在黑洞事件视界内部，或者白洞事件视界外部或内部，也会产生高能粒子。
2020-06-18 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Maximum efficiency of the collisional Penrose process
研究了两个在赤道面上运动的粒子在一般静止旋转轴对称极值黑洞附近的碰撞。其中一个粒子是关键的（具有微调的参数），并向外移动。第二个粒子（通常，没有微调）来自无穷大。我们研究了碰撞彭罗斯过程的效率$η$。这里有两个相关的情况：（i）碰撞后落入黑洞的粒子很重，（ii）它有有限的质量。我们证明了情形（ii）中的$η$的最大值小于或等于情形（i）中的最大值。有人认为，对于超重粒子，该约束也适用于非赤道运动。作为一个例子，我们分析碰撞的Kerr-Newman背景。当过程（i）和（ii）的界限相同时，该度量的$η=3$。对于Kerr黑洞，得到了最近文献中的结果.
2016-09-21 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Escape probability of the super-Penrose process
我们考虑两个在极端克尔黑洞赤道平面内运动的大质量粒子的迎头碰撞，其结果是产生两个无质量粒子。聚焦在一个典型的情况下，其中两个碰撞粒子的角动量为零，我们表明，在这样的碰撞中产生的无质量粒子可以逃逸到无限大的能量在近视界极限的碰撞点。此外，如果我们假设所产生的无质量粒子的发射在质心坐标系中是各向同性的，但仅限于赤道平面，则所产生的无质量粒子的逃逸概率接近$5/12$，并且几乎所有逃逸的无质量粒子在无穷远处具有任意大的能量和接近$2GM/c^2$的碰撞参量，其中$M$是黑洞的质量。
2017-06-21 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Strong cosmic censorship in near-extremal Kerr-Sen-de Sitter spacetime
我们首先计算粒子在Kerr-Sen-de Sitter黑洞时空中的运动方程。然后在程函区，我们解析地得到了无质量中性标量场微扰的准正规共振模，并发现其虚部可用柯西视界接近事件视界的近极值Kerr-Sen-de Sitter黑洞的表面引力来表征.我们进一步证明了彭罗斯强宇宙监督猜想在具有介子标量场和轴子伪标量场的时空中成立。
2021-10-18 gr-qc hep-th
Quasinormal modes and strong cosmic censorship in near-extremal Kerr-Newman-de Sitter black-hole spacetimes
在程函区计算了近极值Kerr-Newman-deSitter黑洞时空中无质量中性场的准正规共振模。明确地证明了在角动量体系${\bar a}> \sqrt{{1-2{\barΛ}\over{4+{\barΛ}/3}}}$中，黑洞时空是由慢衰减的共振模所表征的，这些共振模由紧致公式$\Imω(n)=κ_+\cdot(n+{1\over2})$（这里的物理参数$\{{\bar a},κ_+,{\barΛ},n\}$分别是黑洞的无量纲角动量、特征表面引力、时空的无量纲宇宙学常数和整数共振参数）所描述.我们的结果支持彭罗斯强宇宙监督猜想在这些黑洞时空中的有效性。
2018-03-14 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Collisional Penrose process of BTZ black holes
研究了极值Banquidos-Teitelboim-Zanelli（BTZ）黑洞附近的Penrose过程.由于负宇宙学常数的存在，只有无质量的粒子才能逃逸到无穷远。因此，我们分析了BTZ黑洞视界附近一个无质量粒子与另一个有质量粒子碰撞的彭罗斯过程。计算的最大能量提取效率的这个过程中进行的无自旋和自旋粒子。结果表明，自旋粒子比无自旋粒子具有更高的能量提取效率。此外，我们的计算还表明，最大的能量提取效率是独立的BTZ黑洞的宇宙学常数的值。
2020-09-29 gr-qc
High efficiency of collisional Penrose process requires heavy particle production
当两个粒子在极端Kerr黑洞事件视界附近碰撞时，它们的质心能量可以变得任意大，这被称为Ba $\rm \tilde n$ ados-Silk-West（BSW）效应.我们考虑这样一个从无穷远处开始的两个粒子在赤道平面内遵循测地线的高能碰撞，并研究了这样一个高能粒子碰撞的能量提取和赤道平面内粒子的产生。我们分析表明，一方面，如果所产生的粒子是作为碰撞粒子的质量，能量提取效率是有界的$2.19$近似。另一方面，如果作为高能碰撞的结果要产生具有负能量并且必然落入黑洞的非常大质量的粒子，则能量提取效率的上限增加到$(2+\sqrt{3})^2 \simeq 13.9$。因此，更高的能量提取效率（通常高达10）为重粒子的产生提供了强有力的证据。
2015-10-31 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Light rings in static and extremal black holes
本文通过Newman-Penrose形式证明了极端黑洞时空中外部光环存在的充分条件 $R < 2 K_{G}$，该结果适用于光子遵循零测地线的任意度量引力理论。
2022-11-30 gr-qc hep-th
Magnetic Black Holes: from Thomson Dipoles to the Penrose Process and Cosmic Censorship
本文研究旋转磁黑洞吸积带电物质时电磁场角动量与黑洞自旋的相互作用，揭示黑洞通过吸积损失角动量、超辐射彭罗斯过程及极端黑洞不可过充或过旋的机制。
2023-08-08 gr-qc hep-th
Gaussian Null Coordinates for Rotating Charged Black Holes and Conserved Charges
受极值黑洞视界上标量场的守恒Aretakis荷研究的启发，我们构造了高斯零坐标下某些类四维和五维极值旋转黑洞的度规.我们得到这些作为扩展的权力的径向坐标，以足够的顺序能够计算的阿雷塔基斯收费。我们考虑四维STU超引力中的四电荷黑洞（包括等电荷情况下的Kerr-Newman黑洞）和五维STU超引力中的一般三电荷黑洞的度规.我们还调查的情况下，一个极端的黑洞的阿雷塔基斯收费可以映射到纽曼彭罗斯收费在零无穷远的度量的共形反演。我们表明，虽然这适用于四维静态黑洞，一个简单的径向反演失败旋转的情况下，因为一个必要的无质量标量方程的共形对称打破。我们还讨论了一个无质量的标量场在大于4维的情况下不具有任何守恒的Newman-Penrose荷，即使在静态的渐近平坦时空中也是如此。
2020-01-13 gr-qc hep-th
Repetitive Penrose process for charged particles in Kerr-Newman black holes
Damghan University（达姆甘大学）
研究极端Kerr-Newman黑洞中带电粒子的重复彭罗斯过程，建立非线性迭代框架，通过三转折点条件解析求解守恒方程，发现两种电磁耦合分别控制过程终止和提取效率，并识别出电荷参数空间中的四区域结构。
2026-07-01 gr-qc
Null infinity as an inverted extremal horizon: Matching an infinite set of conserved quantities for gravitational perturbations
International School for Advanced Studies (SISSA)（高等研究所）；National Institute for Nuclear Physics (INFN)（国家核物理研究所）
该研究通过空间反演将极值黑洞的引力扰动守恒量与无穷远处的几何结构联系起来，揭示了极值凯尔-新曼黑洞的物理意义。
2026-02-23 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
Unbound geodesics from the ergosphere and potential observability of debris from ultrahigh energy particle collisions
黑洞能区内的粒子碰撞可能会导致极高的质心能量，如果逃逸到无穷大是可能的话，这些能量可以探索新的物理学。在这里，我们表明，在高倾角的赤道平面的某些测地线可能是无约束的。因此，有限的湮灭碎片流能够逃逸，特别是在接近极端的克尔黑洞的情况下，如果彭罗斯过程发挥作用。对于一类Penrose过程，我们证明了Wald不等式是满足的，使得Penrose过程在高能喷射中起着关键作用。因此，从黑洞加速器以前所未有的高粒子碰撞能量观察新的物理效应的可能性仍然是一个诱人的，如果未来的，实验的愿景。
2014-09-11 astro-ph.GA 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
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
Charged Penrose Extraction in RN--AdS Black Holes with Dark Energy: Ergosphere Geometry and Rigorous Efficiency Bounds
GLA University（GLA大学）；Islamic Azad University（伊斯兰阿扎德大学）；Jubail Industrial College（朱拜勒工业学院）
本文针对含Kiselev型暗能量的RN-AdS黑洞，建立电荷辅助彭罗斯提取的定量框架，推导逃逸能量上界等结果，区分局部运动学边界与其他效应。
2026-08-07 gr-qc
Magnetic Penrose Process and Kerr Black Hole Mimickers
本研究利用数值模拟分析了磁Penrose过程在Kerr、Simpson-Visser和旋转Hayward黑洞等规则几何中的能量提取效率，发现旋转Hayward黑洞在磁场和电荷最小化时效率最高，突出了自旋、电荷和磁场特征在最大化能量提取中的关键作用。
2024-07-29 gr-qc
Black-hole evaporation, cosmic censorship, and a quantum lower bound on the Bekenstein-Hawking temperature
分析了Reissner-Nordström黑洞的半经典Hawking蒸发过程。结果表明，这种量子机制可能使具有$T_{\text{BH}}\lesssim \hbar^2/G^2M^3$的近极值黑洞时空变为无视界裸奇点，从而违反了彭罗斯宇宙监督猜想.因此，在自洽量子引力理论的框架内，贝肯斯坦-霍金温度应该由简单的关系式$T_{\text{BH}}\gtrsim \hbar^2/G^2M^3$从下面限定。
2018-09-12 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Uniqueness of extremal isolated horizons and their identification with horizons of all type D black holes
本文系统地研究了零温度下由零表面引力定义的轴对称极值孤立视界。在第一部分中，我们使用Newman-Penrose和GHP形式推导出Einstein-Maxwell理论中这类EIH的最一般的度规函数，它补充了Lewandowski和Pawlowski以前的结果。我们证明了它依赖于5个独立的参数，即赤字角的北极和南极的一个类球截面的视界，它的半径（面积），和总的电和磁荷的黑洞。亏损角和两个电荷可以分别设置为零。在本文的第二部分，我们确定了EIH的一般轴对称解的极值视界在精确的电真空Plebanski-Demianski时空，使用方便的参数化这个家庭的格里菲斯和波多尔斯基。它们代表了没有宇宙学常数的代数型D的所有（双排列）黑洞。除了锥度，它们取决于6个物理参数（质量，类克尔旋转，NUT参数，加速度，电荷和磁荷）的极值条件的约束。我们能够确定它们与EIH几何参数的关系。这种明确的识别D型极值黑洞的EIH的一个独特的形式，包括几个有趣的子类，如加速极端充电Reissner-Nordstrom黑洞（C度规），极端加速Kerr-Newman，加速Kerr-NUT，或非加速Kerr-Newman-NUT黑洞。
2021-05-18 gr-qc hep-th
Testing cosmic censorship conjecture near extremal black holes with cosmological constants
以前已经证明，如果忽略辐射和自引力效应，极端Reissner-Nordström或极端Kerr黑洞不可能被测试粒子过度充电或过度自旋。本文考虑具有宇宙学常数的极荷转动黑洞。通过研究测试粒子的运动，我们发现：极端Reissner-Nordström anti-de Sitter（RN-AdS）黑洞可以被测试粒子超荷，而极端Reissner-Nordström de Sitter（RN-dS）黑洞不能被测试粒子超荷.我们还证明了一个测试粒子可以使额外的Kerr-de-Sitter（Kerr-dS）和Kerr-anti-de-Sitter（Kerr-AdS）黑洞超旋，这意味着宇宙审查猜想可能被打破.对于Kerr-AdS的情况，超旋要求粒子的能量为负，这让人想起彭罗斯过程。在极端RN和Kerr黑洞，在这种情况下，宇宙审查是坚持，我们的结果表明，宇宙学常数和漫画审查之间的一些微妙的关系。我们还讨论了辐射反应对Kerr-dS情形的影响，发现引力辐射引起的能量损失的大小可能不足以阻止宇宙监督的破坏。
2014-04-01 gr-qc
Non-Monotonic Enhancement of the Magnetic Penrose Process in Kerr-Bertotti-Robinson Spacetime and its Implication for Electron Acceleration
National University of Uzbekistan（乌兹别克斯坦国立大学）；Institute of Fundamental and Applied Research, National Research University TIIAME（塔什干国立研究大学基础与应用研究所）；Institute for Theoretical Physics and Cosmology, Zhejiang University of Technology（浙江工业大学理论物理与宇宙学研究所）；Department of Physics, School of Advanced Sciences, Vellore Institute of Technology（维洛尔理工学院高级科学学院物理系）；University of Tashkent for Applied Sciences（塔什干应用科学大学）；Department of Physics, Hemvati Nandan Bahuguna Garhwal Central University（赫姆瓦蒂·南丹·巴胡加纳加尔瓦尔中央大学物理系）
Kerr-Bertotti-Robinson 空间中磁 Penrose 过程的非单调增强效应，揭示了电子加速至 $10^{15}\,\mathrm{eV}$ 的潜力，并通过辐射损失降至 TeV 级。
2026-01-14 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
Energy extraction and particle acceleration around a rotating dyonic black hole in $N=2$, $U(1)^2$ gauged supergravity
H. N. B. Garhwal University（H.N.B. 加尔瓦尔大学）；Gurukul Kangri Vishwavidyalaya（古鲁库尔坎格里大学）；Center for Space Research, North-West University（西北大学空间研究中心）；Instituto de Física, Pontificia Universidad Católica de Valparaíso（天主教瓦尔帕莱索大学物理研究所）；University of York（约克大学）
研究围绕双电旋转黑洞的能流提取与粒子加速，发现规范耦合常数可显著提升能量提取效率，并揭示极端时空下的高能碰撞特性。
2020-03-04 astro-ph.HE gr-qc
Electric and magnetic Penrose processes, charged-particle collisions and superradiance around a Lorentz-violating dyonic black hole
Universidade Federal da Paraíba（帕拉伊巴联邦大学）；Universidade Federal do Maranhão（马拉尼昂联邦大学）
本文研究洛伦兹破缺双荷Kalb-Ramond黑洞的电磁能量提取、带电粒子碰撞与超辐射，推导相关动力学与过程，分析碰撞质心能量，揭示极值下的Bañados-Silk-West发散现象。
2026-08-28 gr-qc
Efficiency of magnetic Penrose process in higher dimensional Myers-Perry black hole spacetimes
本文研究高维Myers-Perry黑洞中磁彭罗斯过程对能量提取效率的影响，发现MPP可显著增强具有n个旋转的黑洞的效率，使其超过100%，尤其在D=7,8维度中效率更高。
2024-07-18 gr-qc
Global geometry of two-dimensional charged black holes
本文在一个二维的引力场模型中研究了带电黑洞的半经典几何结构，其中可以系统地考虑带电粒子对产生的影响。经典的柯西视界的质量膨胀不稳定性被放大，我们发现带电物质的引力坍缩导致类空奇点，从而排除了时空几何的任何扩展。在经典水平上，描述永恒黑洞的静态解具有类时奇点和多个渐近区域。另一方面，相应的半经典解具有类空奇点和类似电中性黑洞的彭罗斯图。极端的黑洞由于带电粒子的成对产生而不稳定。对于给定的黑洞质量，存在一个最大荷电解，但相应的几何形状不是极值。我们的数值数据表现出临界行为的黑洞形成的阈值。
2006-04-12 gr-qc hep-th
Rotating elastic string loops in flat and black hole spacetimes: stability, cosmic censorship and the Penrose process
本文研究平坦与黑洞时空中旋转弹性弦环的稳定性，发现其平衡条件与能量条件密切相关，并探讨了弦环对宇宙监督及彭罗斯过程效率的影响。
2023-10-11 gr-qc
Black Holes and White Holes as Particle Accelerators
本文研究了可能导致极高质心能量$E_{\text{cm}}$的非极值黑洞中的粒子碰撞。我们考虑两个粒子的碰撞，其中第一个粒子来自远离Reissner-Nordström黑洞的外视界，第二个粒子来自白洞区域。结果表明，无界的$E_{\text{cm}}$要求第二个粒子在分叉点附近消失。我们详细讨论了靠近外视界的粒子碰撞。
2018-08-21 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
Penrose process in radiating Kerr-Vaidya black holes: efficiency, energy transport, and the viability boundary
Universitá degli studi di Brescia（布雷西亚大学）
本文修正了 Kerr-Vaidya 度规中彭罗斯过程的数值研究，发现动态情形下有效自旋漂移使静态-动态比较失真，并给出了临界质量损失率随自旋的递减关系。
2026-10-21 astro-ph.HE gr-qc
Compact objects in general relativity: From Buchdahl stars to quasiblack holes
布赫达尔星是一颗高度致密的恒星，其边界半径$R$服从$R=\frac98 r_+$，其中$r_+$是恒星本身的引力半径。准黑洞是一个最大的致密恒星，或者更一般地说是一个最大的致密天体，其边界半径$R$服从$R=r_+$。准黑洞是处于变成黑洞边缘的物体。持续的引力坍缩最终形成黑洞，必须用奥本海默-斯奈德形式主义来处理。准静态收缩终止于准黑洞，应该用适当的技术来处理。准黑洞，而不是黑洞，才是米切尔和拉普拉斯暗星的真正后代。准黑洞有许多有趣的性质。本文提出了准黑洞的概念，给出了几个准黑洞的例子，定义了准黑洞的概念，画出了准黑洞的Carter-Penrose图，研究了准黑洞的压力性质，得到了准黑洞的质量公式，导出了非极值准黑洞的熵，并通过极值准黑洞解决了极值黑洞的熵问题。
2020-09-16 gr-qc hep-th
On particle collisions in the gravitational field of the Kerr black hole
研究了Kerr黑洞的引力场中粒子的散射。结果表明，质心系统中粒子的散射能不仅对自然界中存在的极值黑洞，而且对非极值黑洞，都能得到很大的值。这可以用来解释俄歇实验中观测到的低能宇宙射线的起源问题。提取碰撞后的能量进行了研究。结果表明，由于彭罗斯过程的粒子逃逸的能量在无限大的孔可以是大的。解决了高能粒子从黑洞逃逸问题中的矛盾。
2011-01-30 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Energy extraction from electrovacuum black holes via production of pairs of oppositely charged particles
Universidade de Lisboa（里斯本大学）；Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）
研究通过碰撞Penrose过程和简化的粒子对产生模型，探讨如何在不依赖精细调节或极端性的情况下，从带电旋转黑洞中提取能量。
2025-11-26 gr-qc
Rotating non-Kerr black hole and energy extraction
研究了旋转非Kerr黑洞中能层的性质和Penrose过程的能量提取。结果表明，能层对变形参数$ε$敏感，能层形状随着变形参数$ε$的增大而变厚。有趣的是，与Kerr黑洞相比，形变参数$ε$可以大大提高能量提取过程的最大效率.特别是对于$a>M$，非Kerr度规描述的是超自旋的致密体，其最大效率可以超过60%，而对于极端Kerr黑洞，其最大效率只有20.7%.
2012-07-04 astro-ph.HE gr-qc
Study of energy extraction and epicyclic frequencies in Kerr-MOG~(Modified Gravity) black hole
研究了Kerr-MOG黑洞~（BH）中Penrose过程的能量提取.我们推导出Kerr-MOG的能量增益为\begin{eqnarray} Δ{\cal E} \leq \frac{1}{2}\left(\sqrt{\frac{2}{1+\sqrt{\frac{1}{1+α}-\left(\frac{a}{\cal M}\right)^2}} -\fracα{1+α} \frac{1}{\left(1+\sqrt{\frac{1}{1+α}-\left(\frac{a}{\cal M}\right)^2} \right)^2}}-1\right) \nonumber \end{eqnarray}，其中$a$是自旋参数，$α$是MOG参数，${\cal M}$是Arnowitt-Deser-Misner（ADM）质量参数。当$α=0$时，我们得到了Kerr BH的能量增益.对于极值Kerr-MOG BH，我们确定能量的最大增益是$Δ{\cal E} \leq \frac{1}{2} \left(\sqrt{\frac{α+2}{1+α}}-1 \right)$。我们观察到，MOG参数在能量提取过程中具有至关重要的作用，并且与极值Kerr BH相比，它实际上减小了$Δ{\cal E}$的值。此外，我们推导了与Kerr BH相比，Kerr-MOG BH的\emph{Wald inequa…
2019-05-17 astro-ph.HE gr-qc hep-th
All fundamental electrically charged thin shells in general relativity: From star shells to tension shell black holes and regular black holes and beyond
我们将广义相对论中所有基本的带电薄壳进行分类，即，静态球对称完美流体薄壳，内部为闵可夫斯基时空，外部为Reissner-Nordström时空，以时空质量和电荷为特征。基本壳层可以存在于三种状态，非极值，极值和过度充电。非极值状态允许壳的位置使其半径可以在其自身引力半径之外，也可以在其自身柯西半径之内。极端状态允许壳层的半径在其自身引力半径之外，或者在其自身引力半径之内;过荷状态允许壳层位于任何地方。还有一个进一步的划分，必须指定外壳的方向，即，壳外的法线是否指向增大或减小的半径。当壳处于引力半径时，在极端状态中仍然存在细分，因为壳可以从上面或下面接近它。假设壳体是由带电的理想流体组成，并测试了能量条件。卡特-彭罗斯图绘制的壳时空。基本壳的分类有14种情况，即非极值星壳，非极值张力壳黑洞，非极值张力壳正则和非正则黑洞，非极值紧壳裸奇点，Majumdar-Papapetrou星壳，极值张力壳奇点，极值张力壳正则和非正则黑洞，Majumdar-Papapetrou紧壳裸奇点，Majumdar-Papapetrou壳层拟黑洞，极值零壳层拟非黑洞，极值零壳层奇异性，Majumdar-Papapetrou零壳层奇异性，超荷星壳层，超荷紧壳层裸奇异性。
2021-03-29 gr-qc hep-th math-ph
O(6,22) BPS Configurations of the Heterotic String
我们给出了超环面紧化杂化弦论的静态多中心磁解，它是T-对偶协变的。时空几何取决于质量M和磁荷的O（6，22）-范数N。对于不同的参数范围（M，N）-解包括：1）弦标系中两个独立的正参数非奇异几何的极值磁黑洞（包括$a=1$黑洞），2）$a=\sqrt 3$极值黑洞，3）奇异的有质量和无质量磁白洞（斥力子）.电多中心解也以O（6，22）对称形式给出。
1995-09-19 gr-qc hep-th
Repetitive Penrose Process in Rotating 4D Einstein-Gauss-Bonnet Black Holes
Damghan University（达姆甘大学）；Khazar University（哈扎尔大学）
研究旋转四维爱因斯坦-高斯-博内黑洞中中性粒子的重复彭罗斯过程及非线性迭代方案，通过施加条件获守恒方程解，发现耦合对黑洞相关特性有影响，能量投资回报率与利用效率呈现特定变化规律，有别于其他黑洞情形。
2026-07-13 gr-qc
On the collisions between particles in the vicinity of rotating black holes
研究了旋转黑洞引力场粒子的散射问题。结果表明，无论是极值黑洞，还是非极值黑洞，质心系统中粒子的散射能都可以得到很大的值。提取碰撞后的能量进行了研究。结果表明，由于彭罗斯过程的粒子逃逸的能量在无限大的孔可以是大的。解决了高能粒子从黑洞逃逸问题中的矛盾。
2014-11-03 gr-qc
Quantum Corrected Polymer Black Hole Thermodynamics: Mass Relations and Logarithmic Entropy Correction
本文继续分析了文献[1，2]中某些作者最近提出的量子Schwarzschild黑洞的有效模型。在由此产生的时空中，中心奇异性被黑洞到白洞的反弹所解决，量子效应在唯一的质量无关曲率尺度下变得相关，而它们在视界附近的低曲率区域变得可以忽略不计，并且渐近地接近经典几何。这种情况与黑洞和白洞质量之间的关系无关，因此它们是可自由指定的独立可观测量。于是，一个自然的问题就产生了，关于由此产生的非奇异有效时空的唯象学含义，以及质量之间的某种特定关系是否可以从唯象学的角度被挑出来。在这里，我们专注于有效聚合物黑洞的热力学性质，并分析相应的量子校正作为函数的黑洞和白洞的质量。相关的热力学量，如温度，比热和视界熵的研究表明，有效时空一般承认一个极端的量子引力性质的最小尺寸的配置，其特征是消失的温度和熵。对于大质量，经典预期的结果恢复在领先的顺序和量子校正是可以忽略不计的，从而为我们提供了一个进一步的一致性检查模型。修正的明确形式取决于群众之间的特定关系。特别是，一个一阶对数修正的熵获得的二次质量关系。后者对应的情况下，适当的有限长度的影响，原来是兼容的最小长度广义不确定原理与极端普朗克大小的黑洞。
2022-02-22 gr-qc hep-th
Pressure and volume in the first law of black hole thermodynamics
根据热力学势，黑洞的质量被解释为焓，压力由宇宙学常数给出。然后，体积被定义为是勒让德变换的压力和体积和压力之间的关系，探讨在正压的情况下。发展了维里展开式，并确定了一个范德华临界点。黑洞热力学第一定律包含一个PdV项，它修正了彭罗斯过程的最大效率。结果表明，在四维负宇宙学常数时空中，极端带电旋转黑洞的效率可达75%，而对于电中性旋转背洞，这一数字降低到52%，而当宇宙学常数为零时，相应的值分别为50%和29%.
2011-11-11 gr-qc hep-th
Area products for ${\cal H}^{\pm}$ in AdS space
我们导出了AdS空间中某类黑洞的${\cal H}^{\pm}$的热力学积，特别是面积（或熵）积.通过精确的计算，我们证明了更复杂的事件视界面积和柯西视界面积的函数确实是与质量无关的。这些与质量无关的量表明，只要它们分别只依赖于量子化的角动量、量子化的电荷和宇宙学常数，它们就是\emph{could turn out to be an "universal" quantity}。此外，AdS空间中几类黑洞的这些面积（或熵）积关系为我们在微观水平上理解非极值黑洞熵（内部和外部）的性质提供了强有力的指示。此外，我们还计算了AdS空间中这类黑洞的Penrose著名的\emph{Cosmic Censorship Inequality}（需要宇宙审查假设）。讨论了这些黑洞的局部热力学稳定性，在一定条件下，某些黑洞呈现二级相变。
2016-10-12 gr-qc hep-th
Matching Radial Geodesics in Two Schwarzschild Spacetimes (e.g. Black-to-White Hole Transition) or Schwarzschild and de Sitter Spacetimes (e.g. Interior of a Non-singular Black Hole)
本文通过薄壳形式研究了Schwarzschild和de Sitter时空等转换中的有界径向测地线轨迹，发现事件视界处测地线简并导致全局共形坐标图通常不存在。
2023-04-04 gr-qc
Superradiance on the Reissner-Nordstrom metric
在这篇文章中，我们研究了带电标量场在次极值Reissner-Nordstrom度规下的超辐射，这是一种机制，通过这种机制，这些场可以从静态球对称带电黑洞中提取能量。提出了一种测量提取的能量的几何方法。然后我们用数字来研究这个问题。给出了模拟中使用的玩具模型和数值方法，并讨论了长时间测量出射能流的问题。我们提供了一个数值例子的领域表现出类似的彭罗斯过程的行为：一个传入的波包分裂，因为它接近黑洞，进入一个负能量的一部分和一个传出的部分与更多的能量比最初的传入。我们还显示了另一种类型的超辐射的解决方案，其中能量提取是更重要的。没有观察到超辐射行为，这表明Reissner-Nordstrom度规在次极值情况下是线性稳定的。
2015-06-22 gr-qc math-ph math.MP
Universes encircling 5-dimensional black holes
我们澄清了Liu，Mashhoon & Wesson（LMW）和Fukui，Seahra & Wesson（FSW）分别导出的5维真空爱因斯坦场方程的两个已知解的状态。这两个5度规都明确地嵌入了具有广泛特征的4维Friedman-Lemaitre-Robertson-Walker宇宙学。我们表明，这两个度量也相当于5维拓扑黑洞（TBH）的解决方案，这是通过找到明确的坐标变换从TBH LMW和FSW线元素。我们认为等价性是Birkhoff定理推广到5维的直接结果。最后，对于一个特殊的参数选择，我们绘制恒定的坐标表面的低分子量补丁的彭罗斯-卡特图。这表明LMW坐标在黑洞和/或白洞视界上是规则的。
2004-01-07 gr-qc hep-th
Weak Cosmic Censorship and Second Law of Black Hole Thermodynamics in Higher Derivative Gravity
本研究针对高阶导数引力理论，以微扰近极端黑洞为例证明黑洞热力学第二定律蕴含弱宇宙监督假设，对比指出Sorce和Wald基于第一定律的方案在此类场景不成立，并给出一般引力理论下的证明。
2023-07-25 gr-qc hep-th
First-Law Entropy and a Degenerate Extremal Remnant in a Minimal-Length Simpson--Visser-Type Regular Black Hole: Geometrothermodynamics, Phase Structure, and Observational Discriminants
University Moulay Ismail（穆莱·伊斯梅尔大学）；Cadi Ayyad University（卡迪·阿亚德大学）
该研究构建最小长度形变史瓦西黑洞的第一定律熵，揭示蒸发终止于简并极端规则黑洞残余，并通过几何热力学相变和光子环增强提供观测判别。
2026-09-17 gr-qc hep-th
