Kerr 时空中旋转试验粒子轨道调查
广义相对论与量子宇宙学
2009-11-10 v1
摘要
我们研究了 Kerr 时空中 Papapetrou 方程的动力学。这些方程为在旋转（Kerr）黑洞周围运动的相对论旋转试验粒子提供了模型。我们通过计算大量初始条件下的 Lyapunov 指数，对参数空间进行彻底的搜寻，以寻找混沌动力学的迹象。我们发现，Papapetrou 方程容纳许多混沌解，其中最强的混沌发生在偏心轨道且近心点接近对最大旋转 Kerr 黑洞稳定性极限的情形。尽管存在这些混沌解，但我们表明，Papapetrou 方程的物理上现实解并不混沌；在所有情况下，这些混沌解要么不对应于现实的天体物理系统，要么涉及试验粒子近似失效导致 Papapetrou 方程（或两者兼而而之）。因此，螺旋进入远更大质量黑洞的天体（例如可被 LISA，即激光干涉空间天文台）探测到的引力辐射不应显示出任何混沌迹象。
引用
@article{arxiv.gr-qc/0302103,
title = {A survey of spinning test particle orbits in Kerr spacetime},
author = {Michael D. Hartl},
journal= {arXiv preprint arXiv:gr-qc/0302103},
year = {2009}
}
备注
Submitted to Phys. Rev. D. Follow-up to gr-qc/0210042. Figures are low-resolution in order to satisfy archive size constraints; a high-resolution version is available at http://www.michaelhartl.com/papers/