大质量克尔黑洞周围椭圆最后稳定轨道的研究
广义相对论与量子宇宙学
2014-11-18 v1
摘要
致密天体的最后稳定轨道（LSO）是进行轨道演化数值分析时的重要边界条件。尽管对于测试粒子绕史瓦西黑洞（SBH）做椭圆轨道运动以及绕归一化自旋为S（|J|/M^2，其中J是克尔黑洞的自旋角动量）的克尔黑洞（KBH）做圆轨道运动的情况，LSO已得到充分理解；但将我们的知识扩展到包括绕克尔黑洞的椭圆轨道是值得的。这一扩展有助于为更好地理解引力波（GW）发射奠定基础。本文描述的数学发展源于使用从克尔度规导出的有效势（V），该势包含了冷泽-提尔进动。这使我们能够开发一种新形式的解析表达式，用于计算任意克尔黑洞自旋的圆轨道LSO半径（R_LSO）。然后，我们能够构建一种数值方法来计算椭圆LSO的直肠宽度（l_LSO）。先前，其他人已经针对绕史瓦西黑洞的椭圆轨道，以偏心率e和直肠宽度l的形式推导出了E^2（归一化轨道能量的平方）和L^2（归一化轨道角动量的平方）的抽象公式，并将其推广到克尔黑洞情况；我们利用这些结果将我们的解析l_LSO方程推广到椭圆轨道。然后，将根据我们的解析方程和数值程序计算出的LSO数据与先前发表的数据进行比较，发现它们非常吻合。
引用
@article{arxiv.0903.3684,
title = {A Study of Elliptical Last Stable Orbits About a Massive Kerr Black Hole},
author = {P. G. Komorowski and S. R. Valluri and M. Houde},
journal= {arXiv preprint arXiv:0903.3684},
year = {2014}
}
备注
42 pages, 9 figures, accepted for publication in Classical and Quantum Gravity