Schwarzschild black hole as accelerator of accelerated particles
我们考虑两个粒子在非极值静态黑洞视界附近的碰撞。至少有一个是加速的。我们证明了尽管黑洞既不旋转也不带电，但质心的能量$E_{c.m.}$可以变得无界。特别是，这种情况甚至发生在史瓦西黑洞。使其成为可能的关键因素是正加速度（斥力）的存在。然后，如果其中一个粒子被适当地微调，效果就会发生。这种加速度在粒子的情况下可以由外力引起，在宏观物体（“火箭”）的情况下可以由某种发动机引起。如果力是吸引力，则$E_{c.m.}$是有界的，但相反，彭罗斯效应的类似物是可能的。
2020-01-30 astro-ph.HE 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
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
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
Superconducting Hair on Charged Black String Background
阐述了在带电黑弦被阿贝尔希格斯涡旋穿透的背景中狄拉克费米子的行为。人们发现的证据表明，在考虑中的系统可以支持费米子场像超导宇宙弦的意义上，一个非平凡的狄拉克费米子场可以进行的系统中的问题。考虑了非极值和极值黑弦涡系的情形。研究了带电量、Higgs荷、缠绕数和费米子质量对黑弦事件视界附近费米子局域化的影响。结果表明，极端带电的黑弦比非极端带电的黑弦更强烈地排斥费米子场。
2012-01-25 gr-qc hep-th
Super-Penrose process and rotating wormholes
我们考虑粒子在虫洞喉部附近的碰撞。粒子从相反的嘴。如果失效函数在那里足够小，那么碎片在无穷远处的能量$E$将无限增长，因此我们面临着所谓的超级彭罗斯过程。这需要能区的存在，所以虫洞应该是旋转的。
2018-11-14 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
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
Decay of charged particles near naked singularities and super-Penrose process without fine-tuning
我们考虑Reissner-Nordström度规中裸奇点附近的Penrose过程。粒子0从无穷大下落，在某个点$r_{0}$衰变为两个碎片。我们表明，由于这个过程中的能量提取可以无限大的限制$r_{0}\rightarrow 0$。在这样做时，粒子电荷的值可以保持有界，这与先前已知的在具有无界能量提取的电场中的彭罗斯过程的示例相反。即使在平坦起搏时间的限制下，该效应也持续存在。
2022-06-18 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Super-Penrose process due to collisions inside ergosphere
如果两个粒子在能层内碰撞，只要其中至少一个粒子具有大的负角动量（A），质心系中的能量就可以不受约束。A.格里布和尤巴甫洛夫，欧洲物理学家。Lett. 101，20004（2013））。我们证明了在同样的条件下，碎片在无穷远处的Killing能是无限的，即超Penrose过程。碰撞点与黑洞视界的接近度并不是必需的。
2016-06-17 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Rapidly rotating spacetimes and collisional super-Penrose process
我们考虑一般的轴对称旋转时空和检查粒子碰撞的ergoregion。所得结果是一般的，并与在N中旋转Teo虫孔的特殊情况下所得结果一致。Tsukamoto和C. Bambi，Phys.Rev.D91，104040（2015）.它表明，足够快的旋转，逃逸到无穷大的粒子的能量可以成为任意大（所谓的超彭罗斯过程）。此外，该能量通常比碰撞粒子的质心能量大得多。从这个意义上讲，情况与黑洞附近的碰撞完全不同。
2016-05-10 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Black holes in an expanding universe and supersymmetry
本文分析了由Killing旋量构造的双线性Killing向量为零的五维和六维极小（非）规范超引力的超对称解。我们专注于时空，承认一个额外的${\rm SO}(1,1)$提升对称性。在沿Killing矢量的环向降维后，我们证明了在无规范情况下的解描述了一个由无质量标量场驱动的膨胀的Friedmann-Lemattre-Robertson-Walker（FLRW）宇宙中的带电非极值黑洞.对于规范的情况下，解决方案对应于一个带电的，非极值黑洞共形嵌入到一个Kantowski-Sachs宇宙。事实证明，这些降维破坏了超对称性，因为双线性Killing向量和对应于boost的Killing向量不能交换。这代表了一种新的超对称性破缺机制，在以前的文献中还没有被考虑过。
2015-12-12 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
Super-Penrose process for extremal charged white holes
我们考虑两个粒子1和2在极端Reissner-Nordström（RN）黑洞视界附近碰撞，产生另外两个粒子3和4。存在这样一种情况，即两种新粒子都落入一个黑洞。其中一个出现在白洞视界的渐近平坦区域，另一个在转折点之间振荡。然而，无限远能量$E$（超彭罗斯过程- SPP）对任何有限角动量$L_{3.4}$都是不可能的。在这个意义上，这种白洞场景的情况与黑洞场景相反，其中SPP被发现更早地对于RN度量是可能的，甚至对于所有$L_{i}=0$。然而，如果$L_{3,4}$本身是无界的，那么对于白洞，SPP确实存在。
2020-09-28 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Penrose limits, supergravity and brane dynamics
我们研究了经典弦和M-理论背景下的彭罗斯极限。我们证明了超引力背景的（超）对称性的数目在极限内不会减少。我们对AdS × S时空和超重力膜解的所有可能的彭罗斯极限进行了分类。我们还提出了其他各种解决方案的彭罗斯极限：相交膜，超对称黑洞和弦在不同的维度，和宇宙学模型。我们探索的彭罗斯极限的等距嵌入时空，并找到一个概括的空间不止一个时间。最后，我们表明，彭罗斯极限是一个大的张力极限的所有膜，包括那些领域的Born-Infeld型。
2002-02-18 gr-qc hep-th math.DG
Pure electric Penrose and super-Penrose processes in the flat space-time
设粒子在电势的作用下在平坦时空中运动。如果它衰变为两个碎片，碎片的能量可能大于原始能量，而且这种过程的效率可能是无限的。当引力常量和/或黑洞质量趋于零时，这种效应可以被认为是Reissner-Nordström黑洞附近Denardo-Ruffini过程的极限。在某些情况下，碎片在无穷远处的能量比初始能量大得多。与其他密切，但不同的影响进行了比较。
2018-11-27 gr-qc hep-th
Super-Penrose process for extremal rotating neutral white holes
我们考虑两个粒子1和2在极端旋转轴对称中性一般黑洞视界附近碰撞产生粒子3和4。我们讨论的情况下，粒子3和4都落入一个黑洞和白洞区域中移动。如果粒子1被微调，质心处的能量$E_{c.m.}$将无限增长（巴尼亚多斯-西尔克-韦斯特效应）。那么，粒子3原则上可以到达另一个宇宙中的平坦无穷大。如果不仅$E_{c.m.}$是无界的，而且相应的Killing能$E$也是无界的，则这给出了所谓的超彭罗斯过程（SPP）。我们证明了SPP\确实是可能的。因此，白洞被证明是从一个宇宙转移到另一个宇宙的高能量通量的潜在来源。这推广了Patil和Harada最近对Kerr度规的观测。我们分析了两个不同的制度，在不同的尺度上的过程。
2020-10-19 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
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
Center of mass energy of colliding electrically neutral particles and super-Penrose process
我们考虑轴对称旋转时空背景中电中性粒子的碰撞。对于1+2 $% \rightarrow $ 3+4的反应，我们根据粒子3和4取决于粒子1和2的动态特性的精确表达式给出了可能的情况的完整分类。对于不同类型的时空（黑洞、裸奇点等），有五种不同的情形。我们主要感兴趣的情况下，粒子碰撞可以给无界的结果（i）能量$E_{c.m.}$在质心框架和（ii）杀死能量$E$在无穷远。如果满足（i），则可能导致（ii），也可能不导致（ii）。如果（ii）成立，这被称为超级彭罗斯过程（SPP）。对于赤道粒子运动，我们建立了密切的关系类型之间的行为$E_{c.m.}$依赖于在碰撞点的推移函数$% N $和SPP的可能性。这将文献中先前的单独观察结果统一在一个统一的整体中。在这样做时，不需要显式变换到质心坐标系和返回，因此所有的考虑都在原始坐标系中进行。因此，我们建议分类的子类的情况下，能够（或不能）引起的SPP粒子碰撞，超彭罗斯过程，质心框架。
2019-07-22 astro-ph.HE gr-qc hep-th
The Penrose process, superradiance and ergoregion instabilities
超辐射散射是一种辐射增强过程，发生在许多情况下，最近发现令人兴奋的应用在天文和粒子物理学。在弯曲时空物理学的框架中，它与粒子的经典彭罗斯过程联系在一起。超辐射通常也与具有能区和视界的几何周围的玻色子场有关。然而，这些概念显然是紧张的：彭罗斯过程发生在无水平几何中，粒子由费米子组成。在这里，我们解决了它的不同方面的紧张局势，通过显示：（i）超辐射发生在平坦时空的自相互作用费米子;（ii）超辐射也发生在无水平线的几何形状，在那里它会导致一个ergoregion不稳定性。超紧凑，horizonless的几何形状通常会回应不断增长的振幅的回声，直到旋转（或静电）能量提取的对象;（iii）傅立叶域分析导致没有超辐射时，地平线不存在。我们阐明了为什么这种分析未能给出有意义的结果;（iv）最后，我们表明，超辐射，ergoregion不稳定性有一个类似的增长时间尺度的粒子模拟，它可以形成一个紧凑的，旋转的恒星外的结构。
2018-03-21 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Compact objects in general relativity: From Buchdahl stars to quasiblack holes
布赫达尔星是一颗高度致密的恒星，其边界半径$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
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
Supertranslations and Superrotations at the Black Hole Horizon
我们证明了接近非极值黑洞视界的渐近对称性是由超平移的扩展产生的。这个群是由Virasoro电流和Abel电流的半直和产生的。与渐近Killing对称性相关的电荷满足相同的代数。当考虑静止黑洞的特殊情况时，零模荷对应于视界处的角动量和熵。
2016-03-04 gr-qc hep-th
Super-Penrose collisions are inefficient - a Comment on: Black hole fireworks: ultra-high-energy debris from super-Penrose collisions
在几周前发表在arXiv上的一篇论文中，Berti，Brito和Cardoso \cite{Berti+14}提出，超高能粒子可以从黑洞的能层碰撞中产生。如果这个过程涉及到一个离黑洞非常近的粒子，这就可能发生。显然，这样的粒子不可能从黑洞中出现。\cite{Berti+14}认为这种粒子可以在另一次碰撞中产生。因此，这个过程涉及两次碰撞：一次是在离视界非常近的地方产生出射粒子，另一次是获得能量。因此，这个过程的实际效率应该考虑到产生第一个粒子所需的能量。我们在这里表明，虽然这个过程是运动学上可能的，它需要的能量是发散大的逃逸粒子的能量相比，沉积。因此，与无限高效率的要求相矛盾，组合过程的效率实际上非常小，对于非常高的输出能量接近于零。即使在比\cite{Berti+14}中考虑的条件更一般的条件下，总能量增益也不会发散，并且仅比发生在两个下落粒子\cite{Piran+75,PiranShaham77,Bejger+12}之间的原始碰撞彭罗斯过程的能量增益大几倍
2015-01-08 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Shielding of Penrose superradiance in optical black holes
通过计算在这种时空背景下无质量粒子的径向运动，研究了光学涡旋模拟的模拟旋转黑洞的超辐射屏蔽效应。我们增加了条件$E<LΩ_{r_{e}}$和$L>0$来判断超辐射的经典禁戒区。结果表明，在能层内部的静态极限附近存在着超辐射禁带，这将限制具有特定能量和角动量的粒子的经典Penrose过程。一旦在能层外测量到这些满足超辐射条件的粒子，这表明彭罗斯过程可以是量子的。
2023-03-25 gr-qc
Penrose process for a charged black hole in a uniform magnetic field
旋转的黑洞沉浸在周围的磁场中时会产生电磁风暴，照亮原本史诗般黑暗的地形。在彭罗斯过程的电磁扩展中，可以提取巨大的能量，比机械彭罗斯过程更有效地提高辐射粒子的能量。我们定位的区域，能源可以开采，并明确表明，他们不再局限于ergosphere。我们还表明，可以有环形区域，陷阱的负能量粒子在轨道周围的黑洞。我们发现黑洞和超辐射粒子之间的有效电荷耦合随着能量的提取而减小，就像力学模拟中黑洞的自旋减小一样。当有效耦合减少时，黑洞的实际电荷在数量上增加，达到能量有利的Wald值，在该点能量提取受到阻碍。我们展示了电磁彭罗斯过程的产品的轨道阵列。
2021-11-15 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Exact algebraic separation of the gravitoelectromagnetic perturbations of Kerr-Newman-(anti-)de Sitter black holes
Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）
本文对非极端克尔-纽曼-(反)德西特黑洞的耦合引力电磁辐射方程进行精确代数分离，构造了与频率无关的变换，为研究黑洞稳定性及全息应用提供基础。
2026-10-16 gr-qc hep-th
Penrose At Work
如果一个超大质量黑洞有一些物质在接近它的最内层稳定圆轨道（ISCO）的地方绕着它运行，那么当它坠入第二个超大质量黑洞时，绕着它运行的物质的速度色散大约是它的宿主黑洞的轨道速度的光速量级。这似乎是合理的，一些轨道物质将“弹射”到第二个黑洞的负能量能层轨道。这可能提供了一种天体物理学上可行的方法来从黑洞中提取能量，最初是由彭罗斯提出的。
2014-01-15 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
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
Collisional super-Penrose process and Wald inequalities
我们考虑两个有质量的粒子在轴对称静止时空的赤道面上碰撞，碰撞后产生两个无质量的粒子。这意味着视界是不存在的，但有一个裸奇点或另一个潜在的障碍，使迎面碰撞成为可能。分析了质心系$E_{c.m.}$中的能量与在无穷远处测得的Killing能$E$之间的关系。从Wald不等式可以直接得出无界$E$仅对无界$E_{c.m.}$是可能的。如果时空接近视界形成的阈值，这就可以实现。不同类型的时空（黑洞、裸奇点、虫洞）对应着$E_{c.m.}$和$E$之间不同的可能关系。我们开发了一个通用的方法，使我们能够描述碰撞过程中的固定观测器和ZAMO（零角动量观测器）的框架。导出了逃逸锥和逃逸分数。对亮点的存在给出了简单的解释。对于Kerr度规的特殊情况，我们的结果与以前在M. Patil，T. Harada，K. Nakao，P.S. Joshi和M. Kimura，Phys. Rev. D 93，104015（2016）。
2017-08-26 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
Gravitational synchrotron radiation and Penrose process in STVG theory
本文研究了STVG修正引力下Kerr-MOG黑洞的引力场特性，探讨了大质量粒子的最内层稳定圆轨道及Penrose过程超100%的能量提取效率，并分析了双星系统的引力同步辐射强度。
2023-06-29 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Measurement of Penrose superradiance in a photon superfluid
50多年前，罗杰·彭罗斯爵士首次阐明了旋转介质散射中的超辐射放大，作为粒子从旋转黑洞获得能量的一种手段。尽管这一基本过程在波动物理学中也是普遍存在的，但它只在实验中被观察到过一次，在水箱中，从未在天体物理学中被观察到过。在这里，我们测量这种放大的非线性光学实验中的超流制度。特别地，通过将携带轨道角动量的弱光束聚焦到强泵浦涡旋光束的核心上，产生负范数模式并将其捕获在涡旋核心内，从而允许放大反射光束。我们的实验证明了由于一种新形式的非线性光学四波混频而产生的放大反射，其相位关系与我们的光子超流体中彭罗斯超辐射的Zel'dovich-Misner条件相一致，并揭示了负频率模式在该过程中所起的作用。
2021-09-06 gr-qc physics.optics
Supersymmetric isolated horizons in ADS spacetime
我们讨论了渐近反德西特（ADS）时空中的非极值、极值和超对称黑洞的各种物理问题。具体来说，我们讨论了孤立视界（IH）框架如何导致在这些时空中旋转黑洞的模糊描述。然后，我们应用这个框架来研究四维N = 2规范超引力中的超对称孤立视界（SIHs）的性质。在其他结果中，我们发现，他们一定是极值，旋转SIHs必须有非平凡的电磁场，和非旋转SIHs必须有恒定的曲率水平截面和磁（虽然不是电）电荷。
2008-10-13 gr-qc hep-th
Black Hole Memory
零无穷大的记忆效应，$\mathcal{I}^+$，可以用引力辐射爆发通过时测试粒子（在$1/r$中处于首阶）的永久相对位移来定义。在$D=4$时空维度中，记忆效应的特征在于与$\mathcal{I}^+$的“好的切割”相关的超平移，这些“好的切割”发生在停滞期的早期和晚期。它也可以用与超平移相关的电荷和通量来表征。黑洞事件视界在许多方面类似于$\mathcal{I}^+$。我们在这里考虑类似的定义的记忆黑洞，假设黑洞是近似静止的早期和晚期的先进时间，使其事件视界描述的杀害地平线（假定非极值）在早期和晚期。我们给处方定义非极值杀死视野的首选叶理。我们定义了黑洞的记忆张量，它是由事件视界的零测地线生成元在时间静止年代的前、后两个时期之间的“永久相对位移”来表示的.我们发现，优先叶理的事件视界在早期和晚期的时间时代是相关的一个prasekaran-Flanagan-Prabhu（CFP）超平移。然而，我们发现，黑洞视界的记忆张量似乎并不相关的CFP对称性或其电荷和通量的方式类似于发生在$\mathcal{I}^+$。
2020-05-05 gr-qc hep-th
On the gravitational stability of D1-D5-P black holes
研究了D1-D5-P黑洞解的非极值稳定性.特别是，我们期待的外观超辐射不稳定的旋转黑洞，但我们没有发现这样的不稳定性的证据。我们比较这种情况与光滑孤子的几何形状，这是最近观察到遭受的遍历区域不稳定性，并考虑模糊球建议的影响。
2007-10-08 gr-qc hep-th
New black holes in $D=5$ minimal gauged supergravity: Deformed boundaries and frozen horizons
提出了一类新的五维最小规范超引力黑洞解。它们由质量、电荷、两个等大小的角动量和无穷远处磁势的大小来表征。这些黑洞具有球形拓扑的视界;然而，视界和无穷远处的球都可以被任意压缩，非极值解在黑弦和黑膜之间插值。一组特殊的极值组态对应于一个新的单参数超对称黑洞族。虽然它们的守恒电荷是由球在无穷远处的挤压决定的，但这些超对称解具有相同的视界几何。
2018-04-17 gr-qc hep-th
Maximal efficiency of the collisional Penrose process with spinning particles in Kerr-Sen black hole
研究了两个不带电自旋粒子围绕极端Kerr-Sen黑洞的碰撞，计算了通过超Penrose过程从Kerr-Sen黑洞中提取能量的最大效率.我们考虑两个有质量的粒子的碰撞以及一个无质量的粒子与一个有质量的粒子的碰撞。对于所有的情形，我们发现最大效率随着Kerr-Sen黑洞参数（$b=1-a$）的增大而减小.
2020-01-16 gr-qc
Ultra-high-energy debris from the collisional Penrose process
克尔度规发现后不久，彭罗斯意识到可以利用超辐射从黑洞中提取能量。最初的想法（涉及单个粒子的分裂）只产生适度的能量增益。彭罗斯过程的一个变体是在能区的粒子碰撞。最近，在暗物质搜索的背景下，对碰撞彭罗斯过程进行了探索，得出的结论是，在无穷远处检测到的碰撞后粒子的能量与碰撞粒子的能量之间的比率$η$应该是适度的（$η\lesssim 1.5$）。Schnittman已经表明，这些研究将最大效率低估了大约一个数量级（即，$η\lesssim 15$）。在这项工作中，我们表明，在快速旋转的黑洞附近的粒子碰撞可以产生高能量的喷出物，并导致在更一般的条件下的高效率。这些事件的天体物理可能性值得进一步研究，但我们的研究暗示了碰撞彭罗斯过程可能为伽马射线和超高能宇宙射线提供动力的诱人可能性。
2015-05-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
TASI lectures on black holes in string theory
这是一篇在TASI-99上关于弦论中黑洞的介绍性讲座的文章。讨论的主题包括：黑洞、热力学和贝肯斯坦-霍金熵、信息问题;超引力作用、守恒量子数、超对称性和BPS态、单位和对偶性、降维、解的生成;极值M膜和D膜、涂抹、探测作用、非极值膜、格雷戈里-拉弗拉姆不稳定性;超引力的破坏和对应原理、参数空间的极限、奇异性解析;用膜制造黑洞，相交学，显式d= 5，4个例子，d= 5，4时极端黑洞熵的弦/膜计算，旋转，分馏，非极值性和熵，与BTZ黑洞的联系，弦/膜和超引力图象中的霍金辐射和吸收截面。
2000-09-08 gr-qc hep-th
On the Classical, Penrose, and Reverse Isoperimetric Inequalities in Black Holes: Insights From AdS to Flat Riemannian Backgrounds
University of Waterloo（滑铁卢大学）；Institute for Quantum Computing, University of Waterloo（滑铁卢大学量子计算研究所）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；Damghan University（达姆甘大学）；Khazar University（哈萨尔大学）
本文证明违反逆向等周不等式的AdS和dS超熵黑洞热力学不稳定，并提出超熵黑洞无平坦极限及两个更强彭罗斯不等式等猜想。
2026-09-15 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
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
General Rotating Charged Kaluza-Klein AdS Black Holes in Higher Dimensions
我构造一般非极值旋转的精确解，收费卡鲁扎-克莱因黑洞的宇宙学常数和任意角动量在所有更高的维度。然后，我调查他们的热力学，并找到他们的概括与NUT收费。度量是在两个Boyer-Lindquist坐标和一个非常类似于著名的Kerr-Schild模型的形式，这突出了它的潜在应用，包括多个电荷到解决方案尚未发现在计量超重力。我们还观察到，在$D = 4$维中的度规模与Yilmaz和Bekenstein先前提出的相似.
2011-08-21 gr-qc hep-th
Electric Penrose process: high-energy acceleration of ionized particles by non-rotating weakly charged black hole
在许多天体物理场景中，黑洞的电荷常常被忽略，因为Reissner-Nordström时空度规所需的电荷值太大，不切实际。然而，由于各种选择性吸积机制，黑洞可能具有小的电荷。本文研究了史瓦西黑洞的小电荷对自由下落的中性粒子的电离以及电离粒子从黑洞逃逸的影响。我们表明，电离粒子的能量可以增长超高，并讨论了粒子加速弱荷黑洞的区别签名。我们还讨论了一个可能的应用所提出的机制作为一种替代宇宙射线加速的情况。特别是，我们表明，银河系中心的超大质量黑洞是能够作为质子的PeVatron。所提出的机制可以作为一个简单的玩具模型的非旋转紧凑的对象作为一个粒子加速器与潜在的天体物理实现相关的宇宙射线物理和超越。
2021-09-21 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Carter-Penrose diagrams for emergent spacetime in axisymmetrically accreting black hole systems
对于一般相对论性、无粘、轴对称的Kerr黑洞绕流，可以选择不同的绕流厚度。用动力系统方法求解定常流方程，可以得到黑洞中的跨音速吸积流，即黑洞中的吸积流随着径向距离的减小从亚音速变为超音速，或从亚音速变为超音速。该跨音速流动是通过选择通过相图临界点的特定流动来获得的。对于一定的流动厚度，如保持锥形的流动厚度，音速点与临界点重合。但也有某些流动保持流体静力平衡，如Novikov-Thorne描述的流动，其中音速点与临界点不相同。我们对这两种流进行了扰动，并研究了线性扰动的行为，这种线性扰动的行为类似于弯曲时空（称为模拟时空）中的无质量标量场。我们对这两种模拟度规都画出了紧化的因果结构，即彭罗斯-卡特图，并证明了在这两种情况下，临界点都是声学视界，而在声波点与临界点不重合的情况下，声波点就不是声学视界，正如人们可以从声速的定义中所期望的那样。
2022-05-22 astro-ph.HE gr-qc
On the single versus the repetitive Penrose process in a Kerr black hole
本文回归原始彭罗斯过程，通过转向点条件求解运动方程，证明单次衰变即可提取克尔黑洞旋转能量，并量化了三个半径处的效率，同时指出MTW73重复模型违反能量守恒，需引入不可约质量修正。
2024-11-08 astro-ph.HE gr-qc
Causal extraction of black hole rotational energy by various kinds of electromagnetic fields
最近的广义相对论MHD模拟表明，来自活动星系核（AGN）的相对论喷流是由中心黑洞的旋转能量驱动的。人们提出了一些提取黑洞转动能的机制，如彭罗斯过程、布兰德福德-兹纳杰克机制、磁流体彭罗斯过程和超辐射机制。Blandford-Znajek机制是活动星系核相对论喷流最有希望的动力机制。然而，这种因果机制的直观解释还不清楚，而彭罗斯过程对负能量黑洞的因果能量提取有明确的解释。本文提出了一个建立物理直观的公式，使得在Blandford-Znajek机制以及其他电磁过程中，负电磁能在因果地提取黑洞的转动能方面起着重要的作用。
2014-07-26 astro-ph.HE gr-qc
Newman-Penrose-Debye formalism for fields of various spins in pp-wave backgrounds
利用Newman-Penrose四分形式和旋量记法，在精确的平面波前引力波度规的背景下，对自旋s=1/2，1，3/2，2的无质量场的波动方程进行了变量分离.然后，应用Wald的伴随算子方法，我们推导出德拜势产生这些领域的方程，并找到逆投影算子表示多分量场的标量势。作为非真空pp波的一种特殊情况，在一定的激波背景下，给出了Debye势的精确解。讨论了推广到大质量场的可能性，特别是狄拉克方程和普罗卡方程的精确解的构造。这些结果可用于pp波背景下的超重力模型。
2021-10-28 gr-qc math-ph math.MP
Supersymmetric black holes in 2D dilaton supergravity: baldness and extremality
本文系统地讨论了超引力作用下二维非线性方程的超对称解。特别是那些解决方案，保留至少一半的超对称性是基态相对于玻色子卡西米尔函数（本质上是ADM质量）。然而，通过适当地调整预势，黑洞解可以出现任意数量的基灵视界。证明了无重离子和引力离子的存在。此外，超对称dS基态和非极值黑洞的不可能性得到了证实，即使在存在一个介子的情况下。在这些推导过程中，二维超引力场的一般解析解的知识起着重要的作用。后一个结果是在更一般的背景下，没有超重力解释的gPSM。最后，它表明，列入非最低限度的耦合问题，一个步骤，这本身已经是不平凡的，不改变这些功能的一个重要的方式。
2004-02-24 gr-qc hep-th
Collimated Escaping Vortical Polar e-e+ Jets Intrinsically Produced by Rotating Black Holes and Penrose Processes
在本文中，我提出的结果，从理论和数值（Monte Carlo）N粒子完全相对论4-D分析彭罗斯散射过程（康普顿和γ-γ-> e-e+）在一个超大质量或恒星质量的克尔（旋转）黑洞的能层。具体地说，逃逸条件和逃逸轨道的彭罗斯对生产（γ-γ-->e-e+）电子进行了分析，揭示了这些粒子逃逸沿准直，喷测地线轨道环绕极轴。相对论性粒子的这种平行的、涡旋的、紧密缠绕的线圈状轨迹是旋转黑洞的固有特性。这些e-e+对的逃逸螺旋极角范围从40度到0.5度（对于最高能量粒子）。这些喷流分布似乎是一致的天体物理喷流的活动星系核（AGN）和银河系黑洞，并建议一个机制内的动态稳定的吸积盘的内半径预准直。
2004-08-24 astro-ph gr-qc
The non-linear perturbation of a black hole by gravitational waves. III. Newman-Penrose constants
本文通过计算Newman-Penrose（NP）常数，继续研究Schwarzschild黑洞对入射引力波的非线性响应。NP常数是定义在零无限$\mathscr{I}^+$上的五个复的、叠加不变的量，尽管在60年代提出，但它们从未在非平稳设置中计算过。我们通过数值实现弗里德里希的广义共形场方程，其半全球的演变产生直接访问$\mathscr{I}+$。NP常数的积分表达式的推广，使他们的计算在一个更一般的规范，更适合输出的数值演变。讨论了在定义中固定固有自由度的规范方法。NP常数，然后计算各种不同的入射波剖面轴对称，然后在3+1的所有五个非零的对称性假设。
2023-01-12 gr-qc
Aretakis Charges and Asymptotic Null Infinity
本文建立了任意极端黑洞的阿雷塔基斯荷与Newman-Penrose荷之间的关系。这是通过在极端黑洞和我们所说的弱渐近平坦时空之间建立共形对应来实现的。在这种对应下，弱渐近平坦时空的纽曼-彭罗斯荷映射到极端黑洞的阿雷塔基斯荷上。此外，我们概括的极端Reissner-Nordström解决方案所显示的共形等距的一种新的共形对称性，一类静态STU超引力黑洞内的行为。
2017-07-31 gr-qc hep-th
