带电磁荷直线加速动态黑洞的非热效应

利用弯曲时空中标量粒子运动的Hamilton-Jacobin方程,研究带有电荷和磁荷的直线加速动态黑洞周围时空中标量粒子的能量分布,得到了黑洞发生非热辐射的能量条件.此条件不仅依赖于黑洞的质量、电荷、磁荷和加速度,还与黑洞视界的变化有关,与黑洞视界附近的四维电磁势有关.在黑洞视界附近,能量处于μ＜ω＜ω0的负能粒子,将由于量子隧道效应而穿过禁区,产生一种与温度无关的非热辐射.     

Q＆A

Q．黑洞经霍金辐射丧失大量的质量后会发生爆炸吗？ A：这个问题大致是想问,霍金辐射会使得黑洞损失质量而变得越来越小,当黑洞的质量小到某个临界质量时,就已经不是黑洞了,将会发生爆炸。实际情况并不是如此。因为黑洞的质量并不存在最小临界值,也就是说,黑洞将永远是黑洞,不会因为经霍金辐射损失质量后变成别的天体。霍金辐射一个很重要的性质就是,黑洞的质量越小,霍金辐射就越厉害。     

黑洞温度修正与黑洞寿命

讨论了在黑洞熵具有量子修正的情况下黑洞温度的修正,以及由此而引起的黑洞寿命的变化.研究发现,黑洞蒸发到普朗克质量时,温度降出现无限大,再减小质量时将出现负温,此时黑洞熵也将出现极小值.     

宇宙中的双黑洞

在星系形成的等级结构模型中,亚星系的结构先形成,之后再不断地通过并合形成越来越大的星系.伴随着星系的并合,星系中心的大质量黑洞也不断经历并合.在富气体星系的并合过程中,气体落入星系的中心,可能触发恒星的形成和黑洞的吸积.黑洞不断通过并合和气体吸积,从小到大形成现在观测到的在不同红移处的超大质量黑洞,因此,在星系的演化过程中,不同红移处必然存在很多大质量黑洞双体系统,甚至三体系统.本文将主要对宇宙中大质量双黑洞的观测和理论做一个简要的评述.美国升级后的激光干涉引力波天文台宣称首次直接探测到了引力波,该引力波源为几十倍太阳质量黑洞双星的并合.这么大质量的致密双黑洞是如何形成的?它们的并合率为什么这么高?本文也会简单提及恒星级双黑洞的形成和演化模型.     

天鹅座X-1中的恒星级黑洞的新测量

对恒星级黑洞的研究是当前天体物理学最重要的课题之一.过去几十年,天文学家通过对X射线双星的观测与来自双黑洞并合产生的引力波信号,确定了一些恒星级黑洞并确定了它们的一些物理性质.最近,一个团队重新测定了X射线双星天鹅座X-1的精确距离,并在此基础上确定了其中的黑洞V1357 Cyg的质量、自转及其他重要性质.这项新的研究表明V1357 Cyg的质量为(21.2±2.2) M_⊙,是截至目前被发现的质量最大的位于X射线双星中的黑洞.它的质量挑战了当前的大质量双星演化模型.未来对类似的位于X射线双星中的黑洞的精确测量将进一步加深人们对恒星演化模型与恒星级黑洞物理性质的理解.     

基于变换光学的旋转黑洞模拟

在变换光学和天文学的学科交叉中,黑洞模拟一直是一个重要的课题.随着黑洞照片的公布,相关研究已成为热点.在此之前,科研工作者们模拟的史瓦西黑洞并不像真实黑洞那样,光线在进入黑洞时的状态并不是旋转的.为了更好地模拟真实黑洞的特性,将保角变换得到的折射率分布结合已有的旋转器件合成一个新型的旋转器件,即旋转黑洞,并在其中内置一个吸收体来模拟旋转黑洞附近的光学行为.通过高斯光波的传输以及光线追踪仿真,从波动光学和几何光学两个角度验证了光线旋转进入模拟器件后将被吸收而无法逃逸的特性.     

TeV噪BlazarPKS2155-304中心双黑洞系统（英文）

PKS2155-304是一个典型的TeV源,在全波段都观测到光变.文章利用GeVγ辐射和X辐射观测资料确定GeVγ辐射的基本参量以及相关黑洞质量,利用光学光变周期分析中心双黑洞系统的结构参量,并利用TeV的光变时标确定TeV辐射的区域大小以及离中心的距离.从分析得到如下结论：①在中心有一个双黑洞系统,大黑洞的质量是80.8×107太阳质量,而次黑洞的质量为（3.35-5.20）×107太阳质量.该双黑洞系统的半轴和为（3.67-5.15）×1016cm.②GeVγ辐射的参量与因子来自于离中心黑洞（次黑洞）18～20斯瓦西半径处.GeVγ辐射的Doppler因子为0.31～0.45,视角为8.5°～9.4°.这里的两个值分别对应于不同的系数λ.③TeVγ辐射来自于距中心2.5～2.8斯瓦西半径处.     

三维爱因斯坦-标量引力的黑洞解

构造了一个简单的三维爱因斯坦-标量引力, 并找到了它在标量场?=2αφ(α为常数)这种情况下的黑洞解. 分析发现此黑洞与Reissner-Nordstrom黑洞存在相似之处, 但当标量场?满足α>2e时, 此黑洞的质量M可以取负值. 验证了此黑洞的温度和熵符合热力学定律,并 且定义了有良好零温极限的黑洞热力学能. 比较了此黑洞解度规与Reissner-Nordstrom度规,发 现了α2与1/l分别对应着Reissner-Nordstrom黑洞的质量与电荷.      

黑洞的吸积过程

正黑洞在宇宙中是普遍存在的。观测表明,宇宙中大部分星系中心都存在一个质量在几十万到几十亿倍的太阳质量的超大质量黑洞,而每个星系中都存在几千万个恒星级质量的黑洞。黑洞吸积是指黑洞周围的气体在黑洞引力的作用下向黑洞下落的物理过程。这一过程会释放出很强的辐射,并伴随着物质外流。现代天体物理的许多重要分支都是以黑洞吸积作为其理论基础的,包括活动星系核、伽玛射线暴、黑洞X     

费米耀变体喷流功率与黑洞质量的相关性研究

喷流的形成与黑洞密不可分,讨论黑洞质量与喷流功率的关系有助于研究喷流的形成与结构.从文献资料中收集了70个耀变体源,包括35个蝎虎天体(BL Lacs),35个平谱射电类星体(FSRQs).通过样本数据分别研究两类耀变体黑洞质量与喷流功率的相关性.研究结果表明,去除集束效应后,平谱射电类星体的黑洞质量与喷流功率具有强相关性,而蝎虎天体的黑洞质量与喷流功率的相关性很弱.黑洞质量对黑洞喷流的形成具有主导作用.这些研究结果与其他方法获得的结果是一致的.     

来自柱对称黑洞的量子隧穿辐射

运用隧穿理论,对anti—de Sitter时空下的柱对称黑洞的Hawking辐射进行了研究,得到了在其外视界附近标量粒子和自旋为1／2的费米子的隧穿率和该黑洞视界处的霍金温度,并考虑了在背景时空发生变化和自引力相互作用下对其隧穿率的修正．     

Quintessence黑洞的量子隧穿效应以及黑洞遗迹

天文观测发现了暗能量的存在,因此可以讨论暗能量所包围的静态球对称黑洞。运用了Parikh的量子隧穿模型,研究了Quintessence黑洞的量子隧穿过程以及黑洞遗迹问题。结果表明,在能量守恒的条件下,黑洞外视界和宇宙视界处的粒子出射率与Bekenstein-Hawking熵有关,辐射谱不再是严格的纯热谱。在考虑一级修正后得到具有对数项的粒子隧穿几率,并讨论了黑洞遗迹的存在的可能性。     

隧穿辐射与非极端黑洞到极端黑洞的相变（英文）

文章重新讨论了Reissner-Nordstrm黑洞带电粒子辐射谱.发现与黑洞带同种电荷的粒子辐射率大于异种带电粒子或不带电粒子的辐射率.其结果是Reissner-Nordstrm黑洞的荷质比将变得越来越小.此外,还计算了Reissner-Nordstrm黑洞荷质比的最大值,发现这一最大值远小于极端黑洞的荷质比.因此,通过量子隧穿将非极端黑洞变为极端黑洞的相变是不可能发生的.     

Vaidya-Bonner黑洞的隧穿效应及出射修正谱

 将Parikh-Wilczek的半经典隧穿方法推广到动态Vaidya-Bonner黑洞.注意到Hawking辐射是黑洞事件视界附近由于真空涨落而引发的一种量子隧穿,在考虑辐射粒子自引力作用的情况下,计算了粒子的隧穿率及其相应的出射修正谱,结果满足量子理论的幺正性定理.     

球形磁单极荷电黑洞的Hawking辐射(英文)

利用Hamliton-Jacobi方法,考虑自引力作用及能量和电荷守恒研究了球形磁单极荷电黑洞的隧穿辐射特性,得到的隧穿辐射谱不再是纯热谱,其隧穿几率与Hawking熵有关,所得到结果满足幺正性原理且对Hawking辐射进行了修正．     

Vaidya de Sitter黑洞在乌龟坐标变换下的热辐射机制

运用两种不同的乌龟坐标变换,我们研究了Vaidya de Sitter黑洞的标量粒子的隧穿情况.最终得到了黑洞视界附近辐射粒子的隧穿率以及视界处的霍金温度,通过比较会发现其结果不会因坐标变化的不同而发生改变.     

Gibbons—Maeda Dilation黑洞的量子隧穿效应

运用Parikh的量子隧穿方法，研究了静态球对称Gibbons—Maeda dilation黑洞的量子隧穿效应．当考虑粒子的自引力作用和能量守恒时，Gibbons—Maeda dilation黑洞视界处的粒子隧穿率与Bekenstein—Hawking熵有关，黑洞真实的辐射谱不再是严格的纯热谱．本文所得隧穿率在特殊情况下与Schwarzschild黑洞的结果一致，在忽略ω的高次方项的条件下，可以得到Gibbons—Maeda dilation黑洞辐射的纯热谱．     

Schwarzschild de Sitter黑洞的量子隧穿辐射

作者在研究Schwarzschild de Sitter黑洞纯热谱的基础上，又采用量子隧穿方法对该黑洞的隧穿辐射进行研究.结果表明，Schwarzschild de Sitter黑洞视界处的粒子隧穿率与BekensteinHawking熵有关，证实其辐射谱不再是严格的纯热谱.     

Atorus-like黑洞的隧穿辐射特征

 采用Parikh量子隧穿方法,研究了一个环似(atorus-like)黑洞的量子隧穿效应.结果表明在能量守恒的条件下,此黑洞事件视界和宇宙视界处粒子的隧穿率与Bekenstein-Hawking熵有关,真实的辐射谱不再是严格的纯热谱,这是对Hawking纯热谱的正确修正.     

Garfinkle-Horowitz-Stromingen dilaton黑洞的Hawking隧穿辐射

用量子隧穿法研究Garfinkle—Horowitz—Stromingen dilaton黑洞的Hawking辐射,得到了静止质量为零和不为零的两类粒子穿过黑洞事件视界的出射率,发现粒子的量子隧穿辐射谱与黑洞的Bekenstein—Hawking熵变有关,辐射谱不再是严格的纯热谱．