以波检验非奇异静态球对称黑洞的共形不变性

共形不变性可以改善或消除存在于黑洞中的奇点,并且这一-性质可能仍然存在于这些黑洞附近的强引力区域中.本文作者尝试通过研究非奇异静态球对称黑洞对波的吸收和散射来检验这种共形不变性.给出了不同共形参数下黑洞的部分和全吸收截面,以及微分散射截面.由于所研究的时空与史瓦西黑洞背景时空是共形相关的,光子轨迹没有区别,但波动光学却受到共形参数的影响.研究结果表明,波的吸收通常随着共形参数的增加而增加,而黑洞的阴影仍然与史瓦西时空的情况相同.此外,随着共形参数的增加,散射的振荡模式中的峰值向较小的观察角度偏移,而辉光散射下峰值的宽度没有表现出敏感的依赖性.因此,共形引力中,非奇异静态球对称黑洞对波的吸收和散射的独特特征,在低频区可以将其与史瓦西黑洞区分开来,在高频极限及辉光峰的对比中,则可以与其他替代引力的球对称黑洞区分开来.     

（2＋1）维准静态黑洞的热辐射

研究了一种（２＋１）维准静态黑洞的热辐射，在准静态过程中，此黑洞的视界面分裂为两个，因此，采用不同的乌龟坐标变换和解析延拓方法，可得到霍金辐射温度。     

黑洞能量提取率极限的初步探讨

原始彭若斯过程从旋转黑洞中提取能量的提取率极限为29.0%,两个史瓦西黑洞并合形成新的史瓦西黑洞而释放能量的极限也是初始能量的29.0%。文章在回顾这两种从黑洞中提取能量机制的基础上,探索提高黑洞能量提取率的方案。考虑两个克尔黑洞碰撞过程,得到了能量提取率的一般表达式,给出了当■时的一级近似解,并发现可提取能量的最大提取率发生在a=M_0,即在极端克尔黑洞碰撞的情况下,其提取率为50.0%。此外,考虑3个史瓦西黑洞的并合过程,根据黑洞面积不减定理计算表明,当3个史瓦西黑洞质量相同时,能量提取率达极大值42.3%。这两种方案的能量提取率极限均高于传统的29.0%。     

林德勒加速度对修正史瓦西黑洞引力势及光的轨迹的影响

主要研究林德勒加速度对修正史瓦西黑洞周围引力势变化及光的轨迹的影响。引入拉格朗日方程,得到修正史瓦西黑洞周围引力势变化和光在赤道平面内的偏折规律。在黑洞附近,由于势垒的存在,一部分光在到达黑洞时发生反射;而光子球附近的光将围绕黑洞旋转很多次,然后逃逸到无穷远处,使得黑洞周围产生更大的亮度,这也是黑洞周围“光环”形成的原因;当碰撞参数增大时,势垒逐渐变小,直至消失,这部分光由于没有遇到势垒,进入黑洞内部,形成黑洞内部“阴影”。此外,还讨论了不同林德勒加速度对修正史瓦西黑洞事件视界半径、光子球半径及碰撞参数的影响,林德勒加速度越大,对应的事件视界半径、光子球半径和碰撞参数越小。     

一类稳态轴对称非Kerr黑洞视界附近的Dirac能级

研究了一类具有质量多极矩的稳态轴对称非Ｋｅｒｒ黑洞视界附近的Ｄｉｒａｃ能级。用计算机绘制了几种能级图形。能级的形态不同于Ｋｅｒｒ黑洞和史瓦西黑洞，显示了这类非Ｋｅｒｒ黑洞的自旋和质量多极矩的影响。     

正则静态黑洞的薄吸积盘

依照Penrose的宇宙检察猜想,自然界不存在裸奇性.所以,值得进一步考虑的是自然界根本不存在奇性.讨论了没有奇点的正则黑洞,并研究史瓦西黑洞和正则黑洞在天体物理学中的区别.研究围绕正则黑洞的薄吸积盘,比较了不同正则黑洞之间薄吸积盘的能量通量,辐射温度和吸积效率.结果显示,正则黑洞薄吸积盘内的相互作用比史瓦西的更加强.此外,随着正则黑洞质量不断地减少,薄吸积盘会更有效地消耗能量.这些特征提供了一种区分出正则黑洞的可能性.     

史瓦西黑洞外中微子主导吸积盘的质量

选取2005年1月—2016年12月期间具有X射线余辉观测的16个γ射线暴的短暴数据样本,估算史瓦西黑洞外中微子主导吸积盘的质量,发现大部分盘的质量远大于模拟的最大值。这个结果表明,短暴要求更大质量的吸积盘,即史瓦西黑洞的吸积不足以提供多数短暴能量,短暴爆发所需要的能量可能需要黑洞的自旋或其他的电磁动力学过程来提供。     

多维大史瓦西-反德希特黑洞的贝肯斯坦-霍金熵量子谱

采用Kunstatter的量子化方案,结合Maggiore对黑洞似正规模的物理解释,利用多维大史瓦西一反德希特黑洞的3种不同的渐近似正规模讨论了此黑洞的贝肯斯坦-霍金熵量子谱。结果表明,从不同的似正规模所得的熵量子谱是不同的,从快衰减似正规模所得的熵谱与Maggiore讨论史瓦西黑洞量子化时所得的结果和贝肯斯坦的结果一致,其他2种似正规模所得的结果依赖于时空的维度。     

大质量天体会使时空弯曲,那天体内部及表面的时空是怎样的?

<正>A:根据广义相对论,质量会使时空弯曲,因此不论是在天体的内部还是外部,时空都会由于天体质量的影响而弯曲。但是对于不同的天体,其内部与外部的时空弯曲方式会有一定的不同,原则上都可使用广义相对论的引力方程求解。时空的弯曲程度由"度规"来描述。如果将天体看作是球对称的,那么其外部真空中的时空弯曲由史瓦西度规来表示。对于像黑洞这种特殊的天体,由于其质量都坍缩到了奇点,因此严格来说没有内外之分;但是对于黑洞来说,由于视界内的事件无法被观测到,而视界的大小可由史瓦西半径近似得到,因此史瓦西半径可以被看作是黑洞的"表面"。在史瓦西半径这个表面以内,真空球对称这个条件依然满足,所以其时空弯曲还是由史瓦西度规描述,在此半径内时空     

黑洞的巨正则系综统计

黑洞应视为一个开放体系,在吸积缓慢,蒸发速度甚小的准静态过程中似视为近平衡态,用巨正则系综统计于黑洞,得到有别于霍金及贝肯斯坦等人所提出的黑洞熵及相应的黑洞热力学定理。     

二维动态对称黑洞及标量场的热辐射

分别研究了用Ｅｄｄｉｎｇｔｏｎ－Ｆｉｎｋｅｌｓｔｅｉｎ时间ｖ和普通时间ｔ描述的二维动态时空中的对称黑洞，得到了局部事件视界、温度和标量场的热谱．用ｔ描述的动态对称黑洞有奇特的结构，它的局部视界个数是对应静态黑洞的２倍，有理由推测最外面的２个局部事件视界之间存在量子能层，因此解析延拓方法不同于稳态黑洞和ｖ描述的动态黑洞．还给出了一个确定广义Ｔｏｒｔｏｉｓｅ坐标变换的普遍适用的新方法     

Vaidya黑洞量子热效应再讨论

指出了用内向Eddington坐标研究蒸发型Vaidya黑洞热效应可能出现的困难．通过引入一个坐标变换,新的坐标系下对应的困难消失,在新的坐标系下分别用Damour-Ruffini方法和辐射反作用法重新计算了Vaidya黑洞的温度,并讨论了熵,所得结果是合理的．     

1＋1维动态时空Dirac粒子的热效应

对以普通的时间ｔ为变量的１＋１维动态时空中对Ｄｉｒａｃ旋量粒子的动力学行为进行了研究。采用既不同于稳态又不同于以超前爱丁顿坐标Ｖ描述的动态时空的乌龟坐标方程。得到了黑洞附近Ｄｉｒａｃ方程的解，求得了视界位置和Ｄｉｒａｃ粒子的辐射温度及谱，并且得到此黑洞的一个特殊性质，它的局部事件视界是由两个视界面组成的，它的温度是由两个事件视界共同决定的。     

带有电荷、磁荷的一类任意加速黑洞的量子非热辐射

利用弯曲时空中标量粒子运动的Hamilton-Jacobi方程,研究带有电荷、磁荷的任意加速黑洞的非热辐射.采用滞后Eddington-Firkelstein坐标表示此黑洞的动态特征,计算出Dirac能级的精确表示式和交错能级的最大值,所得结果与采用超前Eddington-Firkelstein坐标表示此黑洞是一致的.     

一般静态球对称黑洞的熵

本文运用ｂｒｉｃｋ－ｗａａｌ模型计算了一般静态球对称黑洞背景下量场的自由能和熵，得到了自由能和熵的一般表达式，且当静态球对称黑洞为Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ黑洞、Ｒｅｓｓｎｏｒ－Ｎｏｒｄ－ｓｔｒｏｍ黑洞、Ｄｌａｔｏｎ黑洞时，料贩表达式相应的化为Ｓｃｈｗａｒｚｓｃｈｉｌｄ黑洞，Ｒｅｓｓｎｏｒ－Ｎｏｒｄｓｔｒｏｍ黑洞，Ｄｉｌａｔｏｎ黑洞的熵。     

球对称动态黑洞的广义Stefan-Boltzmann定律

选取超前爱丁顿坐标，采用统计的方法，计算出动态黑洞的瞬时辐出度．结果表明，动态黑洞的瞬时辐出度不仅与假定黑洞处于热力学平衡时的辐出度有关，还与黑洞的事件视界速度、事件视界温度、事件视界附近的熵密度及黑洞的吸收和辐射系数有关．对于球对称动态黑洞，任一时刻黑洞的瞬时辐出度总是正比于黑洞事件视界温度的四次方．     

动态黑洞的熵

黑洞熵来源于视界附近量子场的贡献,按照这一想法,在局部热平衡的条件下,计算了Ｖａｉｄｙａ黑洞的熵。结果比通常的稳态黑洞的熵稍小。     

球对称动态黑洞Dirac场的量子热效应

用新的方法研究了球对称动态黑洞的热效应 .从Dirac四分量方程出发 ,经广义Tortoise坐标变换 ,直接导出黑洞的事件视界面方程及温度函数 ,并最终获得了Dirac粒子的热谱公式 .     

静态球对称黑洞引力自旋场的辐出度

利用静态球对称黑洞引力自旋场的统计熵,导出静态球对称黑洞引力自旋场的辐出度,得到了黑洞的辐出度与黑洞视界温度的四次方成正比的结论.发现Stefan—Boltzmann系数不同于平直时空的值,并且在不同时空度规中该系数有不同的值.     

静态球对称Dilaton-Maxwell黑洞的辐射能通量及辐射功率

利用黑洞的薄膜模型,研究了静态球对称Dilaton-Maxwell黑洞的热辐射规律。得到了黑洞的辐射能通量正比于黑洞视界温度四次方的结论,即黑洞的热辐射满足广义Stefan-Boltzmann定律。利用静态球对称黑洞的热质点模型,得到了当截断的固有距离η、黑洞的质量m及电荷Q取定后,距黑洞遥远的观察者所接受到的辐射能通量与观察者到黑洞之间的距离的平方成反比。