自旋曲率和磁相互作用对带磁单极子粒子绕巴丁黑洞圆形轨道的作用
Magnetically charged spinning particles around a regular black hole: constraints on the monopole charge from quasi-periodic oscillations
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中文总结 AI 辅助
研究带磁荷自旋粒子绕巴丁黑洞的动力学，用马蒂松 - 帕帕佩特鲁 - 迪克森方程推导有效势，分析圆形轨道性质受粒子自旋、磁荷等影响，还探讨高能粒子碰撞，揭示正则黑洞独特特征及相关潜在观测探针。
中文摘要 AI 辅助
我们研究了由非线性电动力学产生且具有磁单极电荷参数g的巴丁正则黑洞时空中带磁荷的自旋测试粒子的动力学。利用补充了图尔齐耶夫自旋条件并通过广义洛伦兹力扩展以包括磁相互作用的马蒂松 - 帕帕佩特鲁 - 迪克森方程，我们推导了赤道平面内径向运动的有效势。我们分析了圆形轨道的性质，包括最内稳定圆形轨道的位置和参数，并研究了它们如何被粒子自旋s、比磁荷λ和黑洞磁荷g修改。顺行自旋和吸引磁相互作用会减小最内稳定圆形轨道半径，而排斥相互作用和逆行自旋会使其向外移动。我们进一步施加类时约束以排除非物理的超光速轨迹，描绘出可允许的参数空间。最后，我们探索了视界附近的高能粒子碰撞，计算了临界角动量和质心碰撞能量。由于巴丁时空的正则核心，与奇异黑洞解相比，巴尼亚多斯 - 西尔克 - 韦斯特效应被显著抑制或限制在有限值。这些结果突出了正则黑洞独特的现象学特征，并通过吸积过程、极质量比吸积和超高能粒子相互作用为电动力学中的非线性和磁单极子提供了潜在的观测探针。
英文摘要
We investigate the dynamics of magnetically charged spinning test particles in the spacetime of the Bardeen regular black hole, sourced by nonlinear electrodynamics and featuring a magnetic monopole charge parameter g. Using the Mathisson-Papapetrou-Dixon equations with the Tulczyjew spin condition, extended by the Coulomb-like force between the particle's magnetic charge and the monopole, we derive the effective potential for equatorial motion and analyze circular orbits, the innermost stable circular orbit (ISCO), superluminality constraints and high-energy collisions. Solving the ISCO conditions perturbatively around Schwarzschild, we obtain exact coefficients, r_{\rm ISCO}, and show that the magnetic coupling λg shifts r_{\rm ISCO} only at higher order while it changes the ISCO energy and angular momentum at first order. We compute radiative efficiencies (up to \simeq 8\% in the explored range, against 5.72\% for Schwarzschild) and the orbital and radial epicyclic frequencies, including the ISCO and the 3:2 resonance, whose frequency at fixed mass is shifted by 5--11\% for g/M=0.5--0.7.
发表机构
- New Uzbekistan University（新乌兹别克斯坦大学）
- Tashkent State Technical University（塔什干国立技术大学）
- Kimyo International University in Tashkent（塔什干化学国际大学）
- Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）
- Institute of Fundamental and Applied Research, National Research University TIIAME（塔吉克斯坦国家研究大学基础与应用研究所）
- University of Tashkent for Applied Sciences（塔什干应用科学大学）
- Zaozhuang University（枣庄学院）
- Khazar University（哈扎尔大学）
- University of Management and Technology（管理与技术大学）
- National University of Uzbekistan（乌兹别克斯坦国立大学）
机构由 AI 辅助整理，请以论文原文为准。
