Probing spacetime and accretion model for the Galactic Center: Comparison of Kerr and dilaton black hole shadows
在黑洞附近，强引力、等离子体物理和发射过程的影响支配着系统的行为。由于像EHT这样的观测还不能明确地约束天体物理和引力性质的模型，因此必须探索吸积模型、粒子分布函数和时空几何的描述。我们目前对这些性质的理解通常是基于这样的假设，即时空是由广义相对论的克尔解很好地描述的，结合基本的发射和吸积模型。我们探索每个属性执行广义相对论磁流体力学和辐射转移模拟的替代模型。通过选择广义相对论的Kerr解和Einstein-Maxwell-Maxwell-Axion-Axion引力的Kerr子解作为典型的黑洞背景时空，我们的目标是研究吸积和发射模型对区分两种引力理论中黑洞能力的影响.我们进行三维广义相对论磁流体力学模拟的两个黑洞，在其最内层的稳定的圆形轨道相匹配，在两个不同的吸积方案。使用广义相对论辐射转移计算，我们模拟的热同步辐射，并在下一步中应用非热电子分布函数，探索代表性的参数与多波长观测比较。我们进一步考虑Kerr黑洞和Kerson黑洞在它们不稳定的圆形光子轨道上的匹配，以及它们的事件视界。从多波长发射和光谱指数分析中，我们发现吸积模型和时空对光谱的影响相对于发射模型的选择来说很小。
2023-01-23 astro-ph.HE
Producing the GeV Galactic Center Excess via Cosmic Ray-Dark Matter Scattering
Mitchell Institute for Fundamental Physics and Astronomy, Department of Physics and Astronomy, Texas A&M University（德克萨斯农工大学）；Department of Physics & Astronomy, University of Hawai‘i（夏威夷大学）
本文提出通过宇宙射线与暗物质散射产生银河系中心γ射线的新机制，展示了两种模型产生可观测光信号，并表明其能解释观测到的γ射线过剩谱。
2026-05-08 astro-ph.HE hep-ph
Comparing timelike geodesics around a Kerr black hole and a boson star
甚大望远镜（VLT）的第二代光束组合器，重力，观察位于银河系中心的紧凑物体的恒星，具有前所未有的10 $μ$ as的天体测量精度。这个致密源的性质仍然是未知的，因为黑洞并不是解释银河系中心400万太阳质量的唯一候选者。玻色子星是黑洞的替代模型。研究了玻色子星和Kerr黑洞的轨道。我们把光强的差异在这两个指标获得的轨道时，考虑恒星足够接近的近心紧凑的对象，通常是$\lesssim 30~M$。因此，通过引力仪器发现比S2恒星更靠近银河系中心的恒星将是一个强大的工具，可以限制中心源的性质。
2017-09-18 astro-ph.HE gr-qc
Collision of two general geodesic particles around a Kerr-Newman black hole
研究了两个一般测地线粒子在Kerr-Newman（KN）黑洞周围的碰撞，得到了直接碰撞和LSO碰撞情形下非边缘束缚和边缘束缚临界粒子的质心能量.我们找到了两个一般测地粒子在极端KN黑洞中近视界碰撞能获得任意高CM能量的约束条件，并指出电荷降低了能获得任意高CM能量的纬度值.解释了高速碰撞带随电荷增加而向赤道中心移动的原因。
2011-04-16 astro-ph.HE gr-qc hep-th
The Galactic Center GeV Excess from a Series of Leptonic Cosmic-Ray Outbursts
有人提出，最近宇宙射线电子的爆发可以解释从银河系中心周围区域观测到的过量GeV级伽马射线。在详细研究了这种可能性之后，我们确定了一系列轻子宇宙射线爆发可能产生所观察到的过剩的场景。从银心观测到的$\sim1^{\circ}-2^{\circ}$外的辐射形态可以用两次爆发来解释，一次大约发生在$\sim10^6$年前，另一次大约发生在$\sim10^5$年前（注入的能量只有第一次的10%）。从最里面的$\sim1^{\circ}-2^{\circ}$观测到的辐射需要一个或多个额外的最近爆发和/或来自中央集中的未分辨毫秒彗星的贡献。为了产生一个与测量到的过剩（其形状在过剩区域上近似均匀）相兼容的光谱，来自较早爆发的电子必须以比最近注入的电子大得多的平均能量注入，使它们的光谱在$\sim10^6$多年的能量损失之后相似。
2015-06-16 astro-ph.HE hep-ph
Non-Thermal Production of WIMPs, Cosmic $e^\pm$ Excesses and $γ$-rays from the Galactic Center
在本文中，我们提出了一个暗物质模型和研究方面的现象。我们的模型是基于一个新的暗物质部门与U（1）'规范对称性加上离散对称添加到粒子物理学的标准模型。暗物质区的新场没有强子荷，只与轻子耦合。我们的模型不仅可以产生中微子质量等级，而且还可以通过非热轻子生成产生重子数不对称性。新的U（1）对称性的破缺产生了宇宙弦。暗物质粒子产生的非热从宇宙弦环衰变，使之能够获得足够大的湮灭截面来解释所观察到的宇宙射线正电子和电子通量最近测量的PAMELA，ATIC，PPB-BETS，费米-LAT，HESS实验，同时保持所需的整体暗物质能量密度。宇宙弦环衰变产生的暗物质粒子的高速度导致低相空间密度，从而导致具有恒定密度核心的暗物质轮廓，这与热产生的冷暗物质密度不断向中心上升的情况形成对比。结果，银河系中心暗物质湮灭的末态轻子态辐射的伽马射线通量被抑制，满足HESS伽马射线观测的约束。
2009-05-08 astro-ph.HE hep-ph
Collapse of differentially rotating neutron stars and cosmic censorship
我们提出了新的结果动力学和引力波辐射的崩溃的差异旋转中子星。我们已经考虑了许多具有不同无量纲角动量J/M^2值的多变恒星模型，其中J和M分别是恒星的渐近角动量和质量。对于J/M^2<1的中子星，“亚克尔”模型，我们能够找到模型，是动态不稳定的，并迅速崩溃到一个旋转的黑洞。坍缩的动力学和随之产生的引力波发射都类似于均匀旋转的恒星，尽管引力波发射的效率总体上有所下降。对于J/M^2>1的恒星模型，即另一方面，我们无法找到动态不稳定的模型，并且发现所有计算的超克尔模型都远离稳定阈值。对于这些模型，只有在非常严重的人为减压之后，才可能发生引力坍缩，然后导致环面发展非轴对称不稳定性，并最终收缩为稳定的轴对称恒星构型。虽然这并不排除裸奇点可以由差动旋转恒星的坍缩产生的可能性，但它也表明宇宙审查没有被违反，并且超克尔祖先的一般条件不会导致裸奇点。
2011-07-07 astro-ph.HE gr-qc
Magnetised Accretion Discs in Kerr Spacetimes II: Hot Spots
上下文准周期性的变化已被观察到的X射线双星窝藏黑洞候选人的数量。在广义相对论中，黑洞由克尔度规唯一描述，根据宇宙审查猜想，曲率奇点总是必须被事件视界覆盖。目标。本文研究了外磁场对Kerr黑洞和裸奇点周围薄吸积盘中轨道热点光变曲线的影响。方法.我们采用射线跟踪算法来计算光变曲线和功率谱的均匀和偶极磁场配置，假设之间的弱耦合的磁场和光盘的问题，由一个遥远的观察者看到这样的热点。结果我们表明，外部偶极磁场的存在下，导致潜在的可观察到的修改这些信号的克尔黑洞和裸奇点，而外部均匀的磁场几乎没有影响。特别是，我们证明了从一个热点附近的最内部的稳定的圆形轨道的裸奇点在偶极磁场的发射可以显着比发射相同的热点在没有这样的磁场。结论.我们的模型与观测数据的比较，可以让我们研究的几何形状的磁场周围的紧凑的对象，并测试宇宙审查猜想与其他观测，如热连续谱和铁线轮廓。
2015-11-30 astro-ph.HE
Kerr Naked Singularities as Particle Accelerators
本文研究了Kerr裸奇点对粒子加速的影响。我们考虑粒子之间的碰撞从无穷大下降在休息，遵循测地线运动在赤道平面，其角动量在一个适当的有限范围内的值。当没有事件视界时，一个最初下落的粒子在它的角动量处于适当的值范围内时，会变成一个出射的粒子，然后与下落的粒子碰撞。当碰撞发生在接近极端情况下的事件视界时，碰撞的质心能量是任意大的，这取决于超旋克尔几何离极端情况有多近。因此，快速旋转的克尔组态，如果它们存在于自然界中，可以提供一个很好的宇宙实验室来探测超高能物理。
2011-11-16 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
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
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
On the cosmic-ray distribution in the Galactic Center region: New insights from H.E.S.S
本研究利用H.E.S.S.数据对银河系中心弥散辐射进行三维似然分析，验证了中央分子区连续注入宇宙线并扩散的模型，并首次发现银河系中心脊辐射在10-20 TeV处存在光谱转变。
2025-06-30 astro-ph.HE
Why Do You Think It is a Black Hole?
本文分析了事件视界望远镜（EHT）合作组织在2019年提出的实验，该实验揭示了M87星系中心超大质量黑洞的第一张图像。EHT协作组提出的第一个问题是：M87星系中心的紧凑物体是什么？它有地平线吗？是克尔黑洞吗？为了回答这些问题，EHT协作组首先认可了工作假设，即中心天体是克尔度规描述的一个黑洞，即经典广义相对论预言的旋转克尔黑洞。他们选择这个假设是基于之前对星系M87的研究和观察。在采用克尔黑洞假设后，EHT合作组继续对其进行测试。他们将这一假设与2017年EHT实验中收集的数据进行了对比。然后他们将克尔旋转黑洞假说与其他解释进行了比较，最终发现他们的假说与数据一致。在本文中，我描述了复杂的方法来测试自旋克尔黑洞假设。最后，我讨论了本文中所提出的关于霍金辐射的研究结果的意义。
2021-03-02 astro-ph.HE physics.hist-ph
Ultra-High Energy Cosmic Rays from the Galactic Center
Pushkov Institute of Terrestrial Magnetism, Ionosphere and Radiowave Propagation, Russian Academy of Sciences（俄罗斯科学院普什科夫地磁、电离层和无线电波传播研究所）
研究通过银河系中心的吸积事件和喷流解释了超高能宇宙射线的起源，提出银河系晕中的磁场可能极低以实现有效约束。
2026-01-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
A Possible Common Physic Picture Reflected by the Gamma Ray Emission of the Galactic Center
研究提出银河中心双幂律高能伽马射线谱的新解释：低能谱源于背景“海”宇宙射线与致密气体作用，高能气泡结构源于中心活跃期加速的质子，模型计算与Fermi-LAT和HESS观测相符。
2025-03-07 astro-ph.HE
Evolution of the spin parameter of accreting compact objects with non-Kerr quadrupole moment
有强有力的观测证据支持在X射线双星系统中存在$5 - 20$ $M_\odot$致密天体，以及在许多星系的中心存在$10^5 - 10^9$ $M_\odot$天体。所有这些物体通常被解释为黑洞，即使没有直接证据表明它们有事件视界。在四维广义相对论中，黑洞的一个基本极限是克尔束缚$|a_*| \le 1$，其中$a_*$是自旋参数。这正是事件视界存在的条件。吸积过程可以使黑洞旋转到$a_* \approx 0.998$，星系核中的一些超大质量物体可能是快速旋转的黑洞，其旋转参数接近这个极限。然而，如果这些超大质量物体不是黑洞，克尔束缚就不成立，吸积过程可以使它们旋转到$a_* > 1$。本文考虑具有非克尔四极矩的致密体。我研究的自旋参数的演变，由于吸积，我找到它的平衡值。像引力波探测器LISA这样的未来实验将能够测试星系中心的超大质量物体是否是广义相对论预测的黑洞。如果它们不是黑洞，其中一些可能是具有$a_* > 1$的超旋转物体。
2011-05-06 astro-ph.HE gr-qc
Spectroscopy of Kerr black holes with Earth- and space-based interferometers
我们估计目前和未来的干涉引力波探测器的潜力，以测试克尔性质的黑洞通过“引力光谱学”，即测量多个准正规模式的频率从残余的黑洞合并。使用人口综合模型的恒星质量的黑洞双星的形成和演化，我们发现，旅行者级干涉仪将是必要的，以执行这些测试。局部宇宙的引力光谱学可能会成为爱因斯坦望远镜的常规，但像宇宙探索者这样40公里的设施是超越$z\sim 3$的必要条件。相比之下，类似ELISA的探测器每年应该进行几次--甚至数百次--这样的测试，这取决于大质量黑洞形成模型的不确定性。许多天基光谱测量将发生在高红移，测试克尔黑洞的强引力动力学，在宇宙学修正广义相对论的领域（如果它们发生在自然界）必须是显着的。
2016-09-05 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Gamma rays and neutrinos from a cosmic ray source in the Galactic Center region
我们银河系的中心是一个非常活跃的现象发生的区域。特别是在该区域可以找到强大的宇宙射线源。在这些源中加速的宇宙射线可以与周围的质子和/或低能光子相互作用，产生伽马射线和中微子。对这两种次级粒子的观测对于宇宙线源的识别和加速过程中物理过程的理解是非常有用的。受最近IceCube合作组织报道的中微子光谱中的过剩的启发，我们详细研究了位于银河系中心区域的源的宇宙射线质子与环境质子相互作用所产生的伽马射线和中微子光谱的形状。我们考虑不同的质子加速模型，并研究对伽马射线和中微子光谱的影响。我们还讨论了约束，甚至确定一个特定的中微子源的可能性，通过使用的信息所给出的伽马射线光谱利用修改的频谱形状，所造成的相互作用的伽马射线与光子的辐射场中存在的星际介质，这强烈地依赖于源的距离。
2013-12-27 astro-ph.HE
On Testing the Kerr Metric of the Massive Black Hole in the Galactic Center via Stellar Orbital Motion: Full General Relativistic Treatment
银河系中心的S星对银河系中心大质量黑洞的自旋具有独特的动力学约束作用。在本文中，我们开发了一个快速的完整的广义相对论方法，同时限制MBH的质量，自旋和自旋方向，考虑恒星的运动和光子从恒星到遥远的观察者的传播。假设一些恒星的例子，我们证明了自旋对恒星投影轨迹和红移曲线的影响依赖于自旋的大小和方向。对于自旋方向明显不同的情况，整个轨道上的最大效应可能相差一个因子，最高可达一个数量级以上。采用马尔可夫链蒙特卡罗拟合技术，我们证明，如果S_0 ~（-2）/S_2接近1，则在~ 45年的周期内，GC MBH的自旋很可能被S_0 ~（-2）/S_2很好地约束，天体测量和光谱精度（σ_p，σ_Z）可达（10 μ as，1 km/s）。与此同时，从太阳到GC的距离和MBH质量也可以被限制到前所未有的精度（0.01%-0.1%）。如果存在一颗半长轴明显小于S 0 -2/S2，偏心率大于S 0 -2/S2的恒星，那么即使该恒星的自旋很小（> 0.2），在（sigma_p，sigma_Z）~（10 μ as，1 km/s）的条件下，MBH的自旋也可以在<~ 10年的周期内得到高精度的约束。
2015-08-25 astro-ph.HE gr-qc
Time-dependent escape of cosmic rays from supernova remnants potentially at the origin of the very-high-energy cosmic-ray gradient of the Galactic center
用HE.S.S.表明存在明显的宇宙射线（CR）梯度峰值在银河系中心（GC）。以前的研究表明，这些数据是一致的情况下，CR扩散远离一个固定的源在GC。我们以前表明，考虑到三维气体分布和超新星爆炸的实际分布，在超新星遗迹（SNR）中加速的CR应该占H.E.S.S.观测到的GC CR的很大一部分;但是该模型没有完全再现内部30 μ c中的表观过密度。在这项工作中，我们研究的时间-能量依赖的宇宙射线逃逸的残余物，预计将发生时，冲击波在周围介质中减速。我们表明，由此产生的CR分布遵循H.E.S.S.更近了主要的特征是，依赖于能量的逃逸产生了伽马射线发射的形态与能量的强烈依赖性。这种能量依赖性的存在应该可以通过切伦科夫望远镜阵列观察到。
2020-10-31 astro-ph.HE
Collisional Penrose process near the horizon of extreme Kerr black holes
粒子在黑洞能球中的碰撞可能会导致任意大的质心能量。这导致最近的建议（Banados等人，2009），黑洞可以充当终极粒子加速器。如果一个出射粒子的能量大于落射粒子的总能量，那么多余的能量一定来自于黑洞的转动能，因此这一定涉及彭罗斯过程。然而，当质心能量发散时，碰撞的位置使高能粒子不可能逃逸到无穷远。根据早先关于碰撞彭罗斯过程的工作（Piran & Shaham 1977），我们证明了即使在最有利的理想条件下，逃逸粒子的最大能量也只是碰撞粒子的总初始能量的一个适度的因子。这意味着人们不应该期望黑洞周围的碰撞会成为壮观的宇宙加速器。
2012-08-12 astro-ph.HE gr-qc
On the degrees of freedom of a black hole
通过考察黑洞是否满足能量均分定理，我们发现，以前为宇宙视界引入的自由度概念，在史瓦西和克尔黑洞的情况下是有意义的。然而，对于Reissner-Nördstrom和Kerr-Newman黑洞，这个概念是不成立的。
2020-01-16 astro-ph.HE gr-qc hep-th
The center of lateral iso-density contours for inclined cosmic air showers
天顶角不为零的宇宙空气簇射的水平横向密度是不对称的。这种不对称性是由等密度线向椭圆的拉伸和椭圆线中心相对于簇射中心的偏移构成的。这种变化是由大气衰减引起的。衰减的建模导致作为天顶角和等密度等值线的大小的函数的偏移的方程。通过研究模拟阵雨的横向密度变化，得到了一个更精确的方程。它示出了如何转移可以被纳入一个椭圆形的横向密度函数。移位的线性近似允许移位的椭圆密度的解析解。并与模拟阵雨资料进行了比较。
2015-08-28 astro-ph.HE
Modeling the gamma-ray emission in the Galactic Center with a fading cosmic-ray accelerator
最近HESS对中央分子带（CMZ）的~200 pc尺度弥散伽马射线发射的观测表明，在银河系中心的内部10 pc区域存在PeV宇宙射线加速器（PeVatron）。有趣的是，银河系中心点状源（HESS J1745-290）的伽马射线谱显示截止值约为10 TeV，这意味着宇宙射线质子谱的截止值约为100 TeV。在这里，我们建议，从内部和外部区域的伽马射线发射可以解释自洽的逃逸质子从一个单一的，但衰落的加速器。在这个模型中，来自CMZ区域的伽马射线是由过去注入的质子产生的，而来自内部区域的伽马射线是由最近注入的质子产生的。我们认为由超大质量黑洞（Sgr A*）引起的潮汐破裂事件（TDE）中形成的冲击波可以作为这样一个衰落加速器。利用TDE爆炸波的典型参数，可以同时再现CMZ区和HESS J1745-290区的γ能谱。同时，我们还发现，当粒子注入历史和宇宙射线扩散系数适当组合时，CMZ区的宇宙射线能量密度分布也可以在衰减加速器模型中重现.
2016-12-19 astro-ph.HE
Are 10 EeV cosmic rays extragalactic? Theory of cosmic ray diffusion at high energy
俄歇合作组织已经报道了在8 EeV以上的宇宙射线的到达方向上的大尺度各向异性。偶极方向，距离银河系中心125 $^\circ$，被认为是这些宇宙射线起源于银河系外的指示。我们表明，无论是理论上和直接数值模拟，这不一定是真的。起源于银河系并在银河系磁场中扩散的中等质量原子核可能具有指向远离银河系中心的偶极各向异性。我们的理论预测四极各向异性的数量级相同的偶极子。
2018-07-26 astro-ph.HE
Gravitomagnetic interaction of a Kerr black hole with a magnetic field as the source of the jetted GeV radiation of gamma-ray bursts
我们证明了Kerr黑洞与周围磁场的引力磁相互作用产生了一个电场，该电场将黑洞附近的带电粒子加速到超相对论能量.沿着黑洞自转轴，这些电子/质子的能量可以达到数千PeV，因此长伽马射线暴（GRB）中的恒星质量黑洞和活动星系核（AGN）中的超大质量黑洞可以通过这种机制贡献超高能宇宙射线（UHECR）。在离轴纬度，粒子加速到数百GeV的能量，并发射出GeV能量的同步辐射。这一过程发生在绕BH旋转轴的$60^\circ$内，由于赤道对称性，形成双锥发射。我们概述了描述这些加速和辐射过程的理论框架，它们如何提取克尔BH的旋转能量和伽玛暴天体物理学的后果。
2022-03-07 astro-ph.HE gr-qc
Photon Rings around Kerr and Kerr-like Black Holes
非常长的基线干涉观测已经解决了我们银河系和M87中心的超大质量黑洞周围只有几个史瓦西半径尺度上的结构。在不久的将来，这种观测有望将这些黑洞的阴影与围绕其阴影的明亮而狭窄的环一起成像。对于克尔黑洞来说，这个光子环的形状几乎是圆形的，除非黑洞旋转得非常快。然而，天体物理学上的黑洞是否真的被克尔度规描述为无毛定理，仍然是一个未经检验的假设。对于不同于克尔黑洞的黑洞，光子环在数值上被证明是不对称的。本文计算了一种新的Kerr类度规所描述的黑洞周围光子环形状的半解析表达式。我表明，在这个时空中的光子环受到两种类型的偏离克尔度规，这可能会导致环的形状是高度不对称的。我认为，环的不对称性是一个潜在的违反无毛定理的直接措施，这两种类型的偏差可以独立检测，如果质量和距离的黑洞是已知的。此外，还得到了Kerr和类Kerr黑洞周围光子环的直径、位移和不对称性的近似表达式。
2015-01-12 astro-ph.HE gr-qc
Can the supermassive objects at the centers of galaxies be traversable wormholes? The first test of strong gravity for mm/sub-mm VLBI facilities
不久的将来毫米/亚毫米VLBI实验是雄心勃勃的项目，旨在成像的“阴影”的超大质量黑洞候选人在银河系的中心和附近的星系。对阴影形状的精确观察可以潜在地测试这些物体的性质，并验证它们是否是克尔黑洞，正如广义相对论所预测的那样。然而，先前关于这个主题的研究表明，在其他时空中产生的阴影与克尔背景非常相似，这表明在不久的将来用这些设施进行强引力测试是不可能的。在本书中，我指出，区分黑洞和虫洞相对容易，虫洞是时空的拓扑非平凡结构，可能在早期宇宙中形成，并可能将我们的宇宙与其他宇宙联系起来。
2013-04-29 astro-ph.HE gr-qc
Cosmic Censorship and parametrized spinning black-hole geometries
"宇宙审查理论“断言，所有由引力坍缩产生的奇点都隐藏在黑洞中。我们调查这一猜想的设置感兴趣的广义相对论的测试：黑洞解这是参数小偏离克尔解决方案。这些解有一个旋转上限，超过这个上限，外部观察者就可以看到裸奇点。我们研究这些（通用）时空是否可以旋转过去的极值与点粒子或吸积盘。我们的研究结果表明，宇宙审查是保存通用参数化。我们还提出了特殊的几何形状，可以旋转过去的极值的例子。
2015-11-02 astro-ph.HE gr-qc
Direct imaging rapidly-rotating non-Kerr black holes
最近，我们中的两个人讨论了不同于广义相对论的引力理论中的非克尔黑洞可能具有拓扑非平凡的事件视界。更准确地说，非旋转和缓慢旋转物体的视界的空间拓扑将是一个2球，就像克尔时空中一样，而它会在自旋参数的临界值以上发生变化。当视界的拓扑结构改变时，黑洞中心奇点就会出现。薄盘的吸积过程有可能使这些黑洞超旋并导致拓扑转变，从而违反弱宇宙审查猜想。如果天体物理学黑洞候选者不是广义相对论预测的黑洞，我们可能有相当独特的机会看到它们的中心区域，在那里经典物理学崩溃，量子引力效应应该出现。即使量子引力区域被证明是非常小的，在普朗克尺度的水平上，它的表观图像的大小也是有限的，并且有可能用未来的设施观测到。
2012-03-30 astro-ph.HE gr-qc
Comparison and contrast of test-particle and numerical-relativity waveform templates
我们比较和对比的引力波的发射和波形最近建立的“螺旋漂移序列”的一个测试粒子周围的克尔黑洞与公开可用的波形模板的数值相对论。考虑两个质量相当的黑洞的并合。我们勾勒出一个最终顺利合并的测试粒子到最终克尔黑洞。如果我们对粒子和克尔黑洞的质量采用牛顿质心描述，而对克尔黑洞的自旋采用一个有效值，我们会发现这两种处理方法之间惊人的和意想不到的一致性，但其性质仍有待澄清。
2018-02-06 astro-ph.HE gr-qc
The WMAP haze from the Galactic Center region due to massive star explosions and a reduced cosmic ray scale height
在沃尔夫-拉叶星和红超巨星的磁风爆炸中，超新星中的粒子会加速，其中一个重要的预测是，会产生一种具有E^-2光谱的高能粒子成分，其注入时的通量只有百分之几。考虑到传输效应，使光谱陡峭至E^-7/3后，电子的这一成分产生电磁辐射，并很容易在光谱、强度和径向轮廓上解释来自银河系中心区域的WMAP薄雾。这就要求宇宙射线在银河系中心区域的扩散时间尺度要比在太阳附近的短得多：宇宙射线电子的能量在扩散主导和损失主导之间的过渡被转移到相当高的粒子能量。我们预测，更精确的观测将发现射电频谱为ν^-2/3，在更高的频率上为ν^-1，最后在更高的频率上为ν^-3/2。
2009-10-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Spinning super-massive objects in galactic nuclei up to $a_* > 1$
现在我们相信，一个典型的星系包含大约$10^7$恒星质量的黑洞和一个超大质量黑洞在其中心。根据广义相对论，这些天体的特征仅在于它们的质量$M$和自旋参数$a_*$。在广义相对论中，黑洞的基本极限是克尔束缚$|a_*| \le 1$，但吸积过程可以将其旋转到$a_* \approx 0.998$。如果一个紧凑的物体不是一个黑洞，克尔界限不成立，在这封信中，我提供了一些证据，表明吸积过程可以旋转的身体$a_* > 1$。虽然这一事实对于恒星质量的物体来说应该是可以忽略的，但星系中心的一些超大质量物体实际上可能是超过克尔界限的超旋转物体。这种可能性可以通过像LISA这样的引力波探测器或亚毫米甚长基线干涉测量设施来测试。
2011-05-21 astro-ph.HE gr-qc
Is the Kerr black hole a super accelerator?
如果我们能找到一种机制，有效地将能量从黑洞转移到粒子，并相应地将粒子加速到（只要我们忽略反作用，就可以无限地）大速度，那么许多长期存在的谜题，比如超高能宇宙射线的起源，也许就能得到解决。到目前为止，在非极端克尔黑洞的情况下，唯一的这种候选机制是将一个从无限远自由下落的粒子与一个其轨迹受到某些特殊要求的粒子碰撞，为了满足这些要求，必须通过辅助碰撞进行适当的校正。本文证明至少当有关粒子在赤道平面内运动并经历一次修正碰撞时，这种机制也不起作用。最终碰撞的能量只有在入射粒子的能量无限高时才变得无限高。
2019-04-10 astro-ph.HE gr-qc
The Fermi Bubbles: Giant, Multi-Billion-Year-Old Reservoirs of Galactic Center Cosmic Rays
最近，费米-LAT仪器观测到的伽马射线天空中出现了巨大特征的证据：以银河系核心为中心的双边发射“气泡”，并在银河系平面上方和下方延伸到约10千秒差距。这些结构与WMAP数据中发现的非热微波“薄雾”和ROSAT探测到的X射线辐射的扩展区域相吻合。气泡的伽马射线辐射的特征是具有坚硬且相对均匀的光谱，相对均匀的强度，总光度约为4 x 10^37 erg/s，比它们的微波光度大约大一个数量级，而比它们的X射线光度小一个数量级以上。在这里，我们表明，气泡是自然的解释，由于人口的遗迹宇宙射线质子和较重的离子注入的过程与极长的时间尺度（>~8 Gyr）和高面密度的恒星形成在银河系中心。
2011-02-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
A novel analytical model of the magnetic field configuration in the Galactic Center
背景：宇宙线的传播强烈依赖于银河系磁场的大尺度结构。特别是，银河系中心（GC）区域提供了非常有趣的宇宙射线数据，从伽马射线地图，很明显，很大一部分的宇宙射线在地球上检测到的起源于银河系的这一地区。然而，由于视线积分的混乱，银河系中心的磁场结构并不为人所知，目前还没有大规模的磁场模型。目的：在本文中，我们开发了一个磁场模型，来自观测数据的扩散气体，非热无线电细丝，和分子云。方法.我们通过将观测数据与磁场基本性质的理论模型相结合，导出了中心分子区磁场结构的解析描述。结果我们提供了在银河系中心区域的大规模磁场的第一个描述。我们提出了第一个测试模拟宇宙射线的传播和影响的磁场结构上的宇宙射线分布在三维空间。结论：我们的磁场模型能够描述极化图的主要特征;特别重要的是要注意，它们明显优于标准的全球银河系磁场模型。它也可以用来更精确地模拟银河系中心区域的宇宙射线传播。
2020-09-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
Collision of two general geodesic particles around a Kerr black hole
我们得到了Kerr黑洞周围任意时空点处两个一般测地质量粒子和无质量粒子碰撞的质心能量的显式表达式。应用这一点，我们证明了CM能量只能在视界的极限内是任意高的，然后导出了两个一般测地粒子在视界附近碰撞的CM能量的公式，它是关于每个粒子的守恒量和极角的.我们提出的必要和充分条件的CM能量是任意高的每个粒子的守恒量。要获得任意高的CM能量，两个粒子中任何一个的角动量必须微调到临界值$L_{i}=Ω_{H}^{-1}E_{i}$，其中$Ω_{H}$是视界的角速度，$E_{i}$和$L_{i}$分别是粒子$i$（$=1,2$）的能量和角动量。我们表明，在直接碰撞的情况下，具有任意高的CM能量的碰撞可以发生在最大旋转的黑洞的视界附近，不仅在赤道，而且在以赤道为中心的带上。该带位于$\pm acos(\sqrt{3}-1)\simeq \pm 42.94^{\circ}$纬度之间。在最后一个稳定轨道粒子发生碰撞的情况下也是如此。
2011-04-22 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Finite escape fraction for ultrahigh energy collisions around Kerr naked singularity
本文研究了Kerr裸奇点周围高能碰撞的可观测性问题，并指出其结果与Kerr黑洞的情况相反。我们在前面已经指出，如果克尔自旋参数以一个无限小的量a $\rightarrow 1^+$超越1，那么在克尔裸奇点周围靠近位置r = M的粒子之间就有可能发生高能碰撞。碰撞发生在最初进入的粒子与另一个进入的粒子之间，由于角动量势垒，该粒子返回为离开的粒子。我们假设在这样的碰撞中产生两个无质量的粒子，它们的角分布在质心坐标系中是各向同性的。我们计算了无质量粒子到达无穷远的逃逸分数。我们表明，逃逸分数是有限的，近似等于一半的高能碰撞。因此，在高能碰撞中产生的粒子会逃逸到无限远，提供了这些能量下基本相互作用性质的特征。这一结果与极端克尔黑洞的情况相比较，在极端克尔黑洞的情况下，几乎所有在高能碰撞中产生的粒子都被黑洞吸收，从而使碰撞不可观测。
2013-05-02 astro-ph.HE gr-qc hep-th
