天體物理學家構造出：球對稱黑洞的近似值，可以研究黑洞本身！

2020-10-18 博科園

天體物理學家提出了一種近似計算愛因斯坦-麥克斯韋理論中球對稱黑洞參數的新方法，通過將用這種方法得到的黑洞陰影半徑與精確的數值解進行比較，天體物理學家們已經發現，近似在二階範圍內顯示出合理的精度。這意味著可以研究黑洞本身及其附近的現象，例如粒子運動，其研究成果發表在《物理評論D》期刊上。愛因斯坦-麥克斯韋標量理論中黑洞度規的解析近似問題，這在一般情況下都沒有得到解決。

但是，有可能以受控精度構造度量的解析近似，以獲得與數值解一致的結果。有一種近似的一般方法，改進在不同的模型中繼續進行。RUDN天體物理學家羅曼·科諾普亞分析了愛因斯坦-麥克斯韋理論中的球對稱黑洞情況。假設標量與電磁場之間存在非最小相互作用，解除了黑洞中存在標量「毛」的定律（即黑洞的三毛）。在黑洞電荷足夠大的情況下，就會發生所謂的黑洞自發標量化。物理學家通常說的黑洞「三毛」，這意味著黑洞唯一的區別參數是質量、自旋和電荷。

但在這種情況下，黑洞有一個額外的參數標量「三毛」。利用RUDN天體物理學家得到的解析近似，計算了具有標量場的黑洞投射「陰影」。事實證明，包含標量場會增加陰影的半徑。研究結果使得找到任何所需參數值的近似度規函數解析形式以及計算每個特定黑洞陰影半徑成為可能。所得到的近似，可用於進一步研究標度化的愛因斯坦-麥克斯韋黑洞及其附近現象，如粒子運動、準正規環、穩定性等。

當LISA望遠鏡投入使用時，如果黑洞由於某些非最小相互作用場的物質而產生了「毛髮」，那麼就可以在引力波中看到標量「三毛」。然而，這並不是關於不久的將來，因為在所有這樣的引力波測量中，對信噪比的識別，還不能讓人注意到緻密天體幾何結構的相對微小變化。當系統參數固定時，研究構造了表示標量場不同耦合的標量愛因斯坦-麥克斯韋黑洞的度規係數和場的近似解析形式。通過提高近似階數，可以得到任何所需精度的解析表示。

博科園｜研究/來自：RUDN大學

參考期刊《物理評論D》

DOI: 10.1103/PhysRevD.100.044015

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