Timelike Geodesic Currents in the Stationary, Axisymmetric, Force-free Magnetosphere of a Kerr Black Hole
从解析的角度研究了环境克尔背景中测地电流的结构特性。同余中的测地线对应于通过Blandford-Znajek机制从黑洞携带能量和角动量的带电粒子。结果表明，由此产生的磁层自然满足Znajek正则性条件。特别注意的是在这里提取的物质流，而不是电磁坡印亭通量的能量。
2008-11-12 gr-qc
Jet launching from the Kerr black hole magnetosphere: An electrogeodesic approach
Arnold Sommerfeld Center for Theoretical Physics（阿诺德·索末菲理论物理中心）；Univ Lyon, CNRS, ENS de Lyon, Laboratoire de Physique (LPENSL)（里昂大学，法国国家科学研究中心，里昂高等师范学院，物理实验室）；Departament de Física, EEBE, Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学，高等工程学院，物理系）；LUX, Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université（巴黎天文台，PSL大学，法国国家科学研究中心，索邦大学）；Laboratoire de Mathématiques de Bretagne Atlantique, CNRS UMR 6205, Université de Bretagne Occidentale（布列塔尼西部大学，法国国家科学研究中心）
本文提出了一种基于电几何运动的解析模型，用于描述Kerr黑洞磁层中喷流的发射机制，揭示了粒子加速区域与自转、磁化的关系。
2026-03-02 astro-ph.HE gr-qc
A mathematical form of force-free magnetosphere equation around Kerr black holes and its application to Meissner effect
基于Kerr黑洞（KBH）周围定常轴对称无力磁层（FFM）方程的拉格朗日量，我们发现FFM方程可以改写为新的形式$f_{,rr} / (1-μ^{2}) + f_{,μμ} / Δ+ K(f(r,μ),r,μ) = 0$，其中$μ= -\cosθ$ .通过坐标变换，上述方程的形式可由$s_{,yy} + s_{,zz} + D(s(y,z),y,z) = 0$给出。在此基础上，我们证明了满足$dω/d A_ϕ \leqslant 0$和$H_ϕ(dH_ϕ/dA_ϕ) \geqslant 0$条件的KBH-FFM不具有迈斯纳效应，这里$A_ϕ$是矢量位$\vec{A}$的$ϕ$分量，$ω$是磁场的角速度，${H_ϕ}$相当于极向电流的两倍.
2016-05-19 astro-ph.HE gr-qc
Constraints on force-free magnetospheres for Kerr(-AdS) black holes with non-null currents
无力磁层由于其在通过Blandford-Znajek过程从克尔黑洞提取能量中的作用而特别令人感兴趣。最近，在零电流的情况下找到了一类精确解析解[1，2].在本文中，我们阐述了一些限制各种无力磁层解决方案与非零电流，利用纽曼-彭罗斯电磁标量分类的不同情况下的范围。我们进行了彻底的搜索固定和轴对称（SAS）的解决方案，并发现假定的SAS解决方案的类别内一般认为表现出奇异的地平线上。我们还提出了一些非SAS解决方案，通过时空相关的电磁对偶旋转。在平坦的，纯AdS和近视界极值克尔（NHEK）时空的其他特殊解决方案也提出。
2015-05-18 gr-qc
One-dimensional linear analysis and numerical simulations of Alfven waves in a force-free magnetosphere around a Kerr black hole
本研究通过一维线性分析与数值模拟，探究克尔黑洞周围无力磁层中阿尔芬波的传播与能量输运，发现其诱发快磁声波并确认能量守恒，且观察到静态极限附近的反射现象。
2025-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Vacuum Magnetospheres around Kerr Black Holes with a Thin Disk
本文通过求解克尔背景下的真空麦克斯韦方程组，构建了由薄盘环向电流驱动、因黑洞自旋诱导电场的稳态轴对称黑洞磁层模型，揭示了电流反转导致的内外磁层分区结构及磁层形态对黑洞自旋的依赖关系。
2025-02-06 gr-qc hep-th
Force-Free Electrodynamics around Extreme Kerr Black Holes
充满等离子体的磁层可以从旋转的黑洞中提取能量，并为各种观测到的天体物理现象提供能量来源。这些磁层由高度非线性的无力电动力学方程（FFE）描述。通常，这些方程只能用数值方法求解。在本文中，我们考虑的FFE方程非常接近视界的最大自旋黑洞，在那里的能量提取发生。由于增强的共形对称性，出现在这个近地平线区域，我们能够解析地获得几个无限族的完全非线性方程的精确解。
2015-03-19 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Inversion points of the accretion flows onto super-spinning Kerr attractors
研究朝向中心超自旋Kerr吸引子的吸积流，定位两个闭合曲面形成反转冕，揭示其观测特征，为弦理论预言的超自旋体提供显著观测信号。
2024-02-05 astro-ph.HE gr-qc
Analytic Solutions to the Constraint Equation for a Force-Free Magnetosphere around a Kerr Black Hole
根据Komissarov（2004），一个静止的轴对称黑洞无力磁层的Blandford-Znajek约束方程是在一个3+1的绝对空间和时间公式中建立的。我们推导出一个解析解的场和电流的约束方程在远场极限，满足Znajek条件在事件视界。该解将慢旋转黑洞的Blandford-Znajek解推广到具有任意角动量的黑洞。能量和角动量的提取通过这个解决方案主要发生沿赤道平面。我们还提出了一个非物理的，反向射流的解决方案。
2005-09-06 astro-ph gr-qc
Force-free electrodynamics near rotation axis of a Kerr black hole
尽管它们对于理解天体物理学喷流具有潜在的重要性，但克尔黑洞周围磁层的物理上现实的精确解还没有找到，即使在无力近似下。相反，近似的分析解决方案，如Blandford-Znajek（分裂），以及数值解，已被构造。在本文中，我们考虑一种新的方法来分析和建设这样的磁层。我们考虑无力电动力学靠近磁层的旋转轴周围的克尔黑洞假设轴对称。这是无力近似应该工作得最好的区域，也是射流所在的区域。我们进行了系统的研究（分裂）抛物面，抛物面和垂直渐近行为的渐近区域。施加类似于（分裂）的渐近性，我们发现在某些假设下，要求在旋转轴和事件视界的规律性限制流方程的解决方案这么多，它是不可能的解决方案是连续连接到静态（分裂）的史瓦西黑洞周围的旋转极限为零。一方面，这一结果为文献[1]中Blandford-Znajek（split-）算子的渐近性所发现的问题提供了独立的证据。另一方面，我们也指出了我们的论点中可能的警告，人们可以想象地利用修改的布兰德福德-Znajek（分裂）的微扰建设。
2020-01-30 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Particle-in-cell simulations of pair discharges in a starved magnetosphere of a Kerr black hole
我们调查的动力学和排放的饥饿磁层区域（间隙）形成在附近的克尔黑洞视界，使用一个新的，完全广义相对论粒子在细胞的代码，实现蒙特卡罗方法计算伽马射线发射和对生产通过相互作用的对和伽马射线与软光子发射的吸积流。据发现，当汤姆逊长度与磁盘光子碰撞超过间隙宽度，筛选的间隙发生通过低振幅，快速等离子体振荡，产生自我维持的对级联，准静止对和伽马射线光谱，并与对多重性，对生产不透明度成比例增加。从能隙中发射出的伽马射线谱在TeV波段达到峰值，总光度约为相应的布兰德福德-茨纳杰克功率的$10^{-5}$的一部分。这个阶段之前是一个持续时间为$\sim r_g/c$的瞬时放电阶段，在此期间，最初存储在间隙中的势能作为曲率TeV光子的耀斑释放。我们推测在M87中观察到的TeV辐射可能是由火花隙中的对放电产生的。
2018-06-06 astro-ph.HE gr-qc
Magnetosphere of a Kerr black hole immersed in magnetized plasma and its perturbative mode structure
这项工作研究了在均匀磁化的无力等离子体中，围绕着一个缓慢旋转的黑洞的类似喷流的电磁配置。在这项工作的第一部分，我们提出了一个家庭的固定解决方案，是喷气能力。虽然这些解决方案都满足无力方程和适当的边界条件，我们的数值实验表明，从不同的初始数据开始，一个独特的松弛状态，因此家庭的一个成员可能是优于其他人。在这项工作的第二部分中，我们分析了这个家庭的射流解决方案的扰动，并表明，扰动模式表现出类似的分裂到捕获和旅行类先前发现扰动Blandford-Znajek解决方案。在程函极限下，俘获模可以用无力等离子体中的快磁声波来识别，而行波本质上是阿尔芬波。此外，在我们的分析范围内，我们还没有看到不稳定模式的迹象，在光交叉的时间尺度的系统，其中发生的数值弛豫过程。这种观察不利于模式不稳定性作为挑选出一个优选的解决方案的选择机制。因此，我们的分析研究无法从族中明确选择特定的解决方案作为上述优选的最终状态。这仍然是一个有趣的开放问题。
2015-06-19 astro-ph.HE gr-qc
Constraints on two accretion disks centered on the equatorial plane of a Kerr SMBH
讨论了两个环形吸积组态围绕超大质量Kerr黑洞运行的可能性。这样的环面可以在克尔吸引子吸积历史的不同阶段形成。我们考虑了环面的相对旋转和单个环面相对于Kerr吸引子的共转或反转。根据Kerr黑洞的无量纲自旋对吸积环面和非吸积环面对进行了分类。我们证明了在特定的条件下，只有在少数情况下才可能形成双吸积环面系统。
2018-01-24 astro-ph.HE gr-qc
Tori sequences as remnants of multiple accreting periods of Kerr SMBHs
活动星系核中的超大质量黑洞在其生命周期中由于吸引子与环境的相互作用而具有多吸积周期的特征。这些多吸积事件应该会在围绕吸引子运行的物质中留下痕迹。围绕SMBH运行的反向旋转甚至错位的结构将是这些事件的后果。在这项工作中，我们的任务是考虑这种吸积发生的情况下，并跟踪其残余物所代表的几个环形吸积流体，共旋或相对于中央克尔吸引子反转，并在各种制度的物质配置的演变过程中创建围绕SMBHs。我们特别关注物质不稳定性的出现，即，环面碰撞、中心克尔黑洞上的吸积，或类似喷流结构（原喷流）的产生。每个轨道配置都由旋转完美流体平衡配置的广义相对论流体动力学博耶条件决定。我们证明，序列的配置和热点，发生不稳定性，表征克尔SMBHs，主要取决于他们的自旋质量比。流体相对于中心黑洞的旋转以及流体与黑洞之间的相对旋转强烈地限制了环面吸积或碰撞的发生。我们的研究提供了吸引子的特征，可以发现和观察到多吸积事件的痕迹。
2017-11-13 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Towards an understanding of the force-free magnetosphere of rapidly spinning black holes
围绕旋转黑洞的等离子体提取旋转能量和能量发射的能力已被认为是一个关键的天体物理现象。通过对无力磁层和黑洞之间相互作用的分析，我们对这一过程的性质有了重要的认识。这项任务涉及求解复杂的方程组，通常需要复杂的数值模拟。最近的分析试图解决这个问题，利用了极端克尔（NHEK）的近视界区域被赋予了增强的对称群的事实。我们继续在这个方向上，并表明，对于一些共形自相似的解决方案，NHEK力自由方程减少到一个单一的非线性常微分方程，这是很难解决的简单集成。我们在这里介绍一种新的方法，专门针对这个问题，并描述如何可以获得物理上有意义的解决方案。
2016-12-28 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
On neutralization of charged black holes
对于不旋转的带电（Reissner-Nordström）黑洞，与黑洞电荷符号相反的粒子将被额外的电磁力拉入黑洞。这样一个黑洞将很快被中和，这样宇宙中就不应该存在明显带电的、不旋转的黑洞。旋转的带电（克尔-纽曼）黑洞的情况更为复杂。对于给定的粒子初始位置和初始速度，带相反电荷的粒子并不总是比中性粒子更容易落入黑洞。磁层的可能存在使情况更加复杂。因此，人们不能直接得出结论，带电旋转的黑洞将被中和。在本文中，我们做了第一步，调查的中性化的克尔-纽曼黑洞没有引入磁层。我们跟踪粒子的轨迹的影响下弯曲的时空和电磁场所携带的旋转，带电黑洞。用统计方法研究了中和问题。我们发现一个普遍的依赖性的下降到黑洞的测试粒子的电荷的概率，与相反的带电粒子有较高的下降的概率。因此，我们得出结论，带电的、旋转的、没有磁层的黑洞应该很快被中和，这与人们的直觉一致。具有同向旋转无力磁层的Kerr-Newmann黑洞的中和问题有待进一步研究。
2019-07-11 astro-ph.HE gr-qc
The Lukash Plane-Wave Attractor and Relative Energy
这篇论文已经被arXiv管理员删除，因为它抄袭了约翰·D·卡耐基的gr-qc/0411070，“卢卡什平面波时空的结构和稳定性”。Barrow和Christine G. Tsagas;和gr-qc/0205028，“远程平行几何中克尔和克尔反德西特时空的引力能”，J.F. da Rocha-neto和K. H.卡斯泰洛-布兰科
2007-07-26 gr-qc
Exact Solutions for Extreme Black Hole Magnetospheres
我们给出了极值克尔黑洞（NHEK）近视界区域中的无力电动力学（FFE）的新的精确解，并给出了构成时空SL（2，R）x U（1）等距群的最高权表示的子集的完整分类.对于这个等距群的时空嵌入的自然选择，SL（2，R）最高权条件导致具有非平凡角度依赖性的定态解，以及当U（1）-电荷消失时的轴对称解。此外，我们揭示了一个隐藏的SL（2，C）对称的FFE方程，源于一个复杂的自同构群的作用，并使我们能够生成一个SL（2，C）家庭（一般时间依赖）的解决方案。然后，我们得到更一般的解决方案，较少的对称性，呼吁的线性叠加原理，适用于解决方案与共线电流，并允许我们恢复最高权重的原色和SL（2，R）-后代。
2015-09-01 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Magnetic Hair and Reconnection in Black Hole Magnetospheres
广义相对论的无毛定理指出，孤立的黑洞由三个参数表征：质量、自旋和电荷。在这封信中，我们考虑克尔黑洞赋予高度磁化等离子体充满磁层。利用广义相对论动力学等离子体和电阻性磁流体力学模拟，我们表明，一个偶极磁场的事件视界打开到一个分裂的，并重新连接在一个等离子体团不稳定的电流片。在应力-能量张量的所有分量随时间呈指数衰减的意义上，无毛定理得到满足。测量了无碰撞和碰撞等离子体中等离子体团主导重联的事件视界上磁通量的衰减时间。当磁场很强时，重连的磁层应该是一个强有力的硬X射线发射源。
2021-09-29 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
General Relativistic Simulations of Jet Formation in a Rapidly Rotating Black Hole Magnetosphere
为了研究活动星系核和微类星体中相对论喷流的形成机制，我们发展了一个新的Kerr几何下的广义相对论磁流体动力学程序。本文首次对快速旋转（α =0.95）克尔黑洞磁层中喷流的形成进行了数值模拟。我们研究的情况下，开普勒吸积盘是同向旋转和反向旋转的黑洞旋转。在同向旋转圆盘情形下，我们的结果与Schwarzschild黑洞情形下的结果几乎相同：圆盘中的激波形成了一个气压驱动的喷流，而在气压驱动的喷流外部也产生了一个较弱的磁驱动喷流.另一方面，在反向旋转盘的情况下，一个新的强大的磁驱动射流内部的气体压力驱动射流形成。在后一种情况下，新发现的磁驱动喷流是由能层中的帧拖动产生的强磁场加速的。通过这个过程，磁场提取了黑洞旋转的能量。
1999-07-30 astro-ph gr-qc
Numerically solving the relativistic Grad-Shafranov equation in Kerr spacetimes: Numerical techniques
静态、轴对称和无力克尔磁层的电动力学研究在很大程度上依赖于所谓的相对论性Grad-Shafranov方程（GSE）的解。不同的数值方法的解决方案的GSE已在文献中介绍，但他们都没有得到充分的评估，从数值的角度来看，在效率和质量的解决方案found. We提出了一个概括这些算法，并给出详细的背景上的算法实现。我们评估的实现算法的数值稳定性和量化的收敛性，所提出的方法为最既定的设置（分裂，抛物面，BH盘，均匀）。
2018-05-03 astro-ph.HE gr-qc
Expanded solutions of force-free electrodynamics on general Kerr black holes
本文利用径向距离展开法导出了一般Kerr黑洞上无力磁层的展开解。根据视界和空间无限远的正则条件，两个先前已知的渐近解（其中一个实际上是精确解）被确定为在两个边界满足相同条件的唯一解。以此作为边界处的初始条件，通过逐阶求解流方程，得到了前几阶的展开解。结果表明，我们的扩展的精确解可以（部分）治愈的解决方案的问题：它导致磁优势和一个主要的类时电流的限制参数。
2017-07-10 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational collapse to a Kerr-Newman black hole
本文首次系统地研究了旋转和磁化的中子星到带电和旋转（克尔-纽曼）黑洞的引力坍缩。特别是，我们认为磁化和旋转的中子星的崩溃，假设没有对创建发生和磁层中的电荷密度是如此之低，恒星的外部可以被描述为一个电真空。在这些假设下，这是相当合理的脉冲星已经越过了“死亡线”，我们表明，当恒星旋转，它获得了净初始电荷，然后被困在新形成的背洞的视视界。我们分析了一些不同的量来验证所产生的黑洞确实是一个克尔-纽曼黑洞，并表明，在没有旋转或磁场的情况下，坍缩的最终结果分别是史瓦西或克尔黑洞。
2017-03-09 astro-ph.HE gr-qc
Ringed accretion disks: instabilities
我们分析的可能性，几个不稳定点可能会形成，由于Paczyovski机制的破坏力学平衡，在围绕一个超大质量克尔黑洞的轨道物质。考虑最近提出的环形吸积盘模型，它是由若干个环组成的，由于吸积过程的历史，这些环可以相对于Kerr吸引子同转或反转。每个环面是由旋转完美流体的平衡配置的广义相对论流体动力学博耶条件。我们证明了不稳定点的数量一般是有限的，并取决于无量纲旋转吸引子的自旋。
2016-03-02 astro-ph.HE gr-qc
Ringdown signatures in the Ernst-Wild geometry: modeling Kerr black holes immersed in a magnetic field
研究通过Ernst-Wild几何建模磁场所中的Kerr黑洞，分析其quasinormal模式谱，并评估磁场对双黑洞合并事件中ringdown特征提取的影响。
2025-11-20 gr-qc hep-th
Unified understanding of Alfvénic superradiance and the Blandford-Znajek process in a force-free black hole magnetosphere
本研究统一描述了克尔黑洞无力磁层中阿尔芬超辐射与Blandford-Znajek过程的能量提取机制，揭示了BZ过程为长波长极限，为高能天体物理现象提供新视角。
2025-08-06 astro-ph.HE gr-qc
Analytic properties of force-free jets in the Kerr spacetime- I
Blandford-Znajek（BZ）机制描述了一个通过磁力线穿过黑洞中心视界从旋转黑洞中提取旋转能量的过程。本文提出了一种研究BZ机制产生的无力喷流的微扰方法，并给出了它的两个直接应用：（1）给出了BZ机制的高阶分裂微扰解，它精确地确定了能量提取率$\dot E$，并很好地描述了BH磁层的结构（2）该方法给出了Kerr时空中磁势场位形的精确约束$0\leq a\leq 1$，其中$A_ϕ$是电磁场矢势的$ϕ-$分量，$Ω$是磁力线的角速度，$I$是极向电流.约束是特别重要的基准数值模拟的准确性。
2015-09-09 astro-ph.HE gr-qc
Making Clean Energy with a Kerr Black Hole: a Tokamak Model for Gamma-Ray Bursts
在本文中，我们提出了一个模型，使清洁能源与克尔黑洞。考虑一个克尔黑洞，有一个稠密的等离子体环围绕它旋转，环形电流在环表面流动，在环外产生极向磁场。在线圈的表面上，磁场平行于表面。环绕在圆环上的闭合磁场线将等离子体压缩并限制在圆环中，就像托卡马克的情况一样。虽然目前还不清楚这样的模型是否稳定，但我们研究了模型稳定的后果。当磁场足够强时，磁约束可以大大抑制环面上等离子体的重子污染，并在黑洞周围建立一个干净的正负电子对磁层。由于没有开放的磁场线穿过环面，也没有吸积，环面的功率为零。如果穿过黑洞的某些磁场是开放的并与负载相连，则可以通过Blandford-Znajek机制从Kerr黑洞中提取清洁的能量。该模型可能与伽马射线暴有关。由Blandford-Znajek机制产生的坡印廷通量中的能量被转换成黑洞周围磁层中电子-正电子对的动能，这产生了两个具有超高体积洛伦兹因子的电子-正电子对的反向喷流。喷流与星际介质碰撞并相互作用，可能产生伽马射线暴和余辉。
2000-08-02 astro-ph gr-qc
Charging of rotating black holes: kinetic simulations of black hole magnetospheres
Silesian University in Opava（奥帕瓦西里西亚大学）；Institute of Physics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院物理研究所）；ICRANet（国际相对论天体物理中心网络）；Sapienza Università di Roma（罗马智慧大学）；Università degli Studi di Ferrara（费拉拉大学）；INAF, Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali（意大利国家天体物理研究所空间天体物理学与行星科学研究所）；Univ. Grenoble Alpes（格勒诺布尔阿尔卑斯大学）
该研究通过广义相对论粒子网格模拟发现，旋转黑洞在外部磁场中的平衡电荷远低于Wald值，且由动力学等离子体过程决定，Wald电荷仅为上限，不影响能量提取机制。
2026-09-16 astro-ph.HE gr-qc
On the Superradiance of Spin-1 Waves in an Equatorial Wedge around a Kerr Hole
最近范·普滕提出，克尔黑洞周围环形磁层中磁声波的超辐射可能在伽马射线暴的中心引擎中起作用。在这种情况下，他计算了（在WKB近似下）局限于克尔洞周围的薄赤道楔的标量波的超辐射放大，并发现超辐射高于所有角度入射的辐射。本文介绍了计算自旋0（标量）超辐射（集成的径向方程，而不是使用WKB方法）和自旋1（电磁/磁声）超辐射，在范普滕的楔形几何。与标量情况相反，自旋1的超辐射在楔形几何中减少，降低了其天体物理重要性的可能性。
1999-10-21 astro-ph gr-qc
Force-free Currents and the Newman-Penrose Tetrad of a Kerr Black Hole: Exact Local Solutions
在前一篇文章中，我们推导了一类在克尔背景下无力磁层的解。这里，由电磁矢量势$A$的环面分量的常数值定义的流动表面由$θ$的常数值产生。电磁流矢量沿着几何学的落原理零测地线矢量流动。随后，我们推广了这一点，得到了一个外向的原则零测地向量。在这篇文章中，我们得到的解决方案是互补的上述标准。也就是说，这里的溶液具有由恒定径向坐标$r$的球体产生的流动表面，并且电流矢量由$m$和$m^\star$的线性组合产生，$m$和$m^\star$是Newman-Penrose无效四分体中的剩余基矢量。
2015-05-29 gr-qc
The perturbation solutions to the Blandford-Znajek mechanism in the Kerr-Sen black hole
Shanxi Normal University（山西师范大学）；Guizhou University（贵州大学）；Hebei University（河北大学）
本文研究了Kerr-Sen黑洞中布兰德福德-赞杰克机制的扰动解，发现稀释子参数r₂的增加提高了能量提取率和辐射效率，同时提取效率与Kerr情况一致。
2026-03-03 gr-qc
Electromagnetic Energy Extraction from Kerr Black Holes: Ab-Initio Calculations
本文通过广义相对论无碰撞动力学模拟Kerr黑洞磁层，重现了Blandford-Znajek机制下的无力电动力学，验证了该机制的稳健性并准确估计了旋转黑洞的电磁光度。
2025-09-18 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Chaotic motion of particles in the spacetime of a Kerr black hole immersed in swirling universes
该研究针对浸没于涡旋宇宙中的Kerr黑洞时空下的粒子运动展开分析，借助多种动力学分析方法证实混沌存在，发现两参数可相互调节混沌发生范围，且吸引域边界存在自相似分形结构，丰富了相关物理内涵。
2024-10-10 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
Proto-jets configurations in RADs orbiting a Kerr SMBH: symmetries and limiting surfaces
环形吸积盘（RAD）是一种由完美流体环围绕一个中心吸引子旋转的凝聚体，这种凝聚体可能在复杂物质流入活动星系核时产生。我们集中我们的分析轴对称吸积环面轨道在赤道平面的超大质量克尔黑洞，平衡配置，可能的不稳定性，和演化序列的RAD在我们以前的工作进行了讨论。在目前的工作中，我们讨论了特殊的不稳定性有关的开放等势面管理的材料漏斗出现在不同地区的RAD，位于两个或两个以上的个人之间的环形配置的团聚。这些开放结构可能与原始喷流有关。边界限制面被突出显示，连接的紧急情况下的射流与黑洞无量纲自旋的不稳定性。这些不稳定性在观测上对活动星系核具有重要意义，它们与从绕超大质量黑洞运行的多个RAD环面中出现的喷流物质有关。
2018-03-27 astro-ph.HE gr-qc
RADs energetics and constraints on emerging tori collisions around super-massive Kerr Black Holes
我们提供了可能的配置和相互作用的两个共面环面围绕中心克尔黑洞（BH）的限制，依赖于它的无量纲自旋。两个环面的配置可以直接链接到目前的模型具有银河BH X射线发射的遮蔽。讨论了各个环面不稳定相的出现，并研究了环面碰撞。第一个简单的质心能量的评估证明，碰撞能量效率的无量纲BH自旋增加。我们探讨的现象学方面的共转和反转环面通过分析性质的轨道环形配置相关的流体焓通量，质量通量，质量吸积率，和尖点光度在两种情况下的共转和反转流体依赖于SMBH自旋。分析最终导致了共转与反转环面的性质的比较研究，表明两个吸积环面只能在非常特定的条件下围绕中心克尔吸引子运行。我们的结果还表明，这些双环系统的不稳定相的动力学对于在X射线发射中可以观察到的高能现象以及活动星系核和类星体中的极高能现象具有重要意义。
2019-03-14 astro-ph.HE gr-qc
Dragged surfaces. On the accretion tori in the ergoregion
我们讨论了在Kerr黑洞的能区或接近能区外表面的扩展物质构型（“拖曳”构型）存在的条件。所考虑的共转环面是具有正压状态方程的理想流体组态，在中心克尔黑洞的赤道面上绕轨道运行。本文还讨论了在环形磁场作用下，磁环的可能性。吸引子上的指示，可以观察到拖环面的流体特性和几何特征的分析，相关的环面的稳定性和他们的意见。还讨论了拖曳环面内边缘的QPO辐射。我们认为，较小的拖动环面可能会受到一个特征的不稳定性，帧拖动的效果。这种可能性被彻底探索。这最终会导致环面的破坏（圆盘剥落），这可能与吸积和非常接近黑洞视界的区域中存在的过程相结合。环面的特征在于根据中心吸引子无量纲自旋。这些结构可以在无量纲自旋a > 0.9897 M的黑洞轨道上观察到。
2022-04-08 astro-ph.HE gr-qc
Magnetic field geometry in rotating wormhole spacetimes
本研究针对Kerr型旋转虫洞重新审视Blandford-Znajek机制，首次求解其流方程得到磁场解析表达式并计算坡印廷通量，发现虫洞电磁通量弱于Kerr黑洞且随时空几何差异增大而更显著。
2025-10-21 gr-qc
Kerr black hole in presence of force-free magnetic field
School of Astronomy, Institute for Research in Fundamental Sciences (IPM)（基础科学研究所天文学院）；Center for Space Research, North-West University（西北大学空间研究中心）
通过Newman-Penrose形式构造克尔背景下的电磁场张量，求解线性化爱因斯坦方程得到度规修正，分析薄吸积盘的ISCO、有效势、能流、温度和效率参数，发现磁反作用显著改变黑洞附近时空，影响吸积物理和Blandford-Znajek过程。
2026-06-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Ringed accretion disks: evolution of double toroidal configurations
本文研究了由两个环构成的环形吸积盘，它们围绕中心超大质量Kerr黑洞的赤道平面旋转。根据Paczynski力学平衡破坏，讨论了宏观位形（环状盘）中每个环的不稳定相的出现。在完整的广义相对论处理，我们认为在这些配置的演变的表征相关的克尔时空的几何形状的影响。在不同时空中的环的稳定性的讨论，使我们能够确定特定类别的中心克尔吸引子依赖于他们的无量纲自旋。作为这种分析的结果，我们设置的环形磁盘的环的形态和它们的旋转相对于中央黑洞和彼此的进化方案的限制。该系统的不稳定相动力学对于与活动星系核（AGN）中超大质量黑洞吸积有关的高能现象和类星体中X射线辐射中可观测到的极高能现象具有重要意义。
2017-04-13 astro-ph.HE gr-qc
Ringed accretion disks: equilibrium configurations
研究了一个由若干个环围绕一个超大质量Kerr黑洞吸引子旋转组成的环形吸积盘模型。环形盘的每个环由旋转完美流体的平衡构型的广义相对论流体动力学Boyer条件支配。环面的性质，然后可以确定一个适当定义的有效的潜力，反映背景克尔几何和离心效应。在超大质量黑洞周围物质结构的演化过程中，环形盘可以在不同的状态下产生。因此，同向旋转环和反向旋转环都必须被认为是环状圆盘的组成部分。我们提供了各种环形配置的存在性和稳定性的模型参数的约束条件，并讨论发生吸积到克尔黑洞和可能的发射喷气机从环形磁盘。我们证明，各种环形磁盘可以其特征在于由一个最大数量的环。我们还提出了一个扰动分析的基础上的环盘的振荡组件的演变。环状盘演化的不稳定阶段的动力学似乎是有前途的高能量现象在活动星系核中表现出来。
2015-10-13 astro-ph.HE gr-qc
Blandford-Znajek jets in MOdified Gravity
本文在 MOG 中构建 Kerr-MOG 功率发射磁层并推导静态 MOG 黑洞真空磁场解析解，以利用黑洞喷流观测高精度检验广义相对论。
2024-01-19 astro-ph.HE gr-qc hep-th
General Relativistic Simulations of Jet Formation by a Rapidly Rotating Black Hole
最近对银河系黑洞候选者（BHC）的观测表明，那些作为超光速喷流源的BHC比其他正常的BHC具有更快的黑洞旋转速率。这为提取中心黑洞旋转能量的相对论性喷流形成模型提供了观测支持。为了研究这一机制，我们开发了一个新的广义相对论磁流体动力学代码克尔几何。本文首次对快速旋转（α =0.95）克尔黑洞磁层中相对论性喷流的形成进行了数值模拟。我们假设圆盘的初速度为零。结果表明，射流的最大速度为0.93 c（洛仑兹因子2.7），射流的终极速度为0.85 c（洛伦兹因子1.9）。另一方面，对于非旋转（a=0）史瓦西黑洞，最大流出速度小于0.6c的初始磁层条件类似的克尔黑洞的情况下。这些数值结果显示了快速旋转的黑洞对相对论性喷流形成的重要性。
1999-07-30 astro-ph gr-qc
Black hole energy extraction via stationary scalar clouds
研究了具有与时间无关的能量动量张量的Kerr黑洞周围的标量场组态。这些静止的“标量云”被自身质量或固定半径的镜子限制在黑洞（BH）附近，存在于通过超辐射提取能量的阈值。受电磁Blandford-Znajek（BZ）机制的启发，我们探讨标量云是否可以作为BZ过程中无力磁层的代理。我们发现，一个固定的能量提取标量云的解决方案存在时，反射镜被替换为半渗透表面，允许云辐射一些能量到无穷远，同时保持自我维持的超辐射。径向能通量显示相同的行为，快速旋转的孔磁流体动力学模拟预测的BZ机制。
2015-09-22 gr-qc hep-th
Fourth-order split monopole perturbation solutions to the Blandford-Znajek mechanism
Blandford-Znajek（BZ）机制描述了一个从旋转黑洞（BH）中提取能量的物理过程，BH被认为是活动星系核（AGN）和伽马射线暴（GRB）等多种天体物理源的能量来源。BZ机制的唯一已知解析解是直到$O(a^2)$的分裂微扰解，其中$a$是Kerr黑洞的自旋参数。本文将该解推广到高阶$\sim O(a^4)$。我们仔细研究了BH磁层的结构，包括磁力线的角速度$Ω$，环向磁场$B^ϕ$以及极向电流$I$。此外，还研究了相应的能量提取率$\dot E$和这种高阶微扰解的稳定性。
2015-03-17 astro-ph.HE gr-qc
Exact Solutions to Force-Free Electrodynamics in Black Hole Backgrounds
无力电动力学方程的几个已知精确解的一个共同性质是它们的电荷电流四矢量是\textit{null}。我们研究了零电流解的一般性质，然后着重研究克尔黑洞时空的主同余。我们得到了一个大类的精确解，这是在一般情况下，时间依赖性和非轴对称。令人惊讶的是，这些解包括了波的传播，而不会在黑洞背景的曲率上散射。它们可以被理解为对罗宾逊的真空电动力学解的推广，该真空电动力学解与零测地线的无剪切同余有关。当静止和轴对称，我们的解决方案减少到那些梅农和Dermer，只有以前已知的解决方案克尔。在克尔，我们所有的解决方案都有零电磁场（$\vec{E} \cdot \vec{B} = 0$和$E^2=B^2$）。然而，在史瓦西或平坦时空中，可以自由地添加一个磁场，使解成为磁支配的（$B^2>E^2$）。这种自由度可以用来重现文献中的各种平坦时空和史瓦西时空（分裂）解（由于米歇尔和后来的作者），并获得一大类依赖于时间的非轴对称推广。这些概括可以用来模拟一个导电的恒星的磁层，旋转与任意规定的时间相关的旋转轴和速度。因此，我们显着扩大类已知的精确解，同时组织和统一以前发现的解决方案在其零结构。
2013-10-10 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
Blandford-Znajek Process in Einsteinian Cubic Gravity
本文在爱因斯坦立方引力中构建慢速旋转黑洞并解析计算 Blandford-Znajek 功率，发现耦合常数在自旋二阶相对阶引入修正，表明可通过快速旋转黑洞的 BZ 功率区分广义相对论与高阶导数引力。
2023-05-28 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
Statistical Description of Rotating Kaluza-Klein Black Holes
我们扩展了最近对极端双音Kaluza-Klein（D 0-D 6）黑洞的微观分析，使其不仅包括慢转，还包括快转。快速旋转的黑洞与慢速旋转的黑洞相比，具有非零的角速度和能球，因此它们更类似于克尔黑洞。D膜模型精确地再现了它们的熵，但质量从弱耦合到强耦合得到了重整化，与最近对旋转吸引子的宏观分析一致。我们讨论了如何存在的能层和超辐射表现自己的微观模型。此外，我们显示在充分的一般性如何获得迈尔斯-佩里黑洞作为一个极限的卡鲁扎-克莱因黑洞，并讨论在这种情况下的慢，快旋转制度和超辐射。
2007-01-29 gr-qc hep-th
Superconformal indices at large $N$ and the entropy of AdS$_5$ $\times$ SE$_5$ black holes
计算了四维超共形指数的大$N$极限，并成功地与一类AdS $_5$黑洞的熵进行了比较.使用Bethe Angloman制定，我们计算指数在大$N$任意化学势的所有费用和角动量，一般$\mathcal{N}=1$四维共形理论与全息对偶。我们猜想，并带来一些证据表明，一个特定的普遍贡献的总和贝特真空占主导地位的指数在大$N$。对于$\mathcal{N}=4$ SYM，这一贡献正确地导出了AdS $_5 \times S^5$中BPS Kerr-Newman黑洞的熵，从而完成了它们微观态的微观推导.我们还考虑理论对偶AdS $_5 \times \mathrm{SE}_5$，其中SE $_5$是一个佐佐木-爱因斯坦流形。我们首先检查我们的结果对所谓的普遍黑洞。然后，我们明确地构建了在AdS $_5 \times T^{1,1}$中的BPS Kerr-Newman黑洞的近视界几何，该黑洞在锥状理论的重子对称性下带电，并且具有相等的角动量。我们使用吸引子机制计算这些黑洞的熵，发现与场论预测完全一致。
2020-07-09 gr-qc hep-th
Energy Extraction from Black Holes
在这个讲座中，我将介绍电磁Blandford-Znajek过程对黑洞的旋转能量提取和相对论喷流的产生。在对黑洞磁层电动力学作了一些基本的研究之后，我们利用视界上正则的Kerr-Schild坐标，得到了Blandford和Znajek的重要结果.在最后一部分中，我们简要介绍了最近的数值模拟结果的吸积流旋转黑洞，由此产生的大规模外流，并形成准直相对论射流与高洛伦兹因子。
2007-09-25 astro-ph gr-qc hep-ph
Killing Horizons and Spinors
通过构造合适的坐标系和选取合适的标度极限，我们研究了一般Killing视界的近视界几何。我们能够表明，几何将始终表现出对称性的增强，并在极端情况下，将发展一个因果断开的“喉咙”的预期。我们分析了这对Kerr/CFT猜想和吸引子机制的影响。我们也能够构建一组特殊的（纯）旋量与视界结构使用它们的解释为最大各向同性的平面。该结构以一种有趣的方式推广了通常的约化完整流形，并可能对寻找新类型的紧化背景产生积极的影响。
2014-06-19 gr-qc hep-th math-ph
