Kerr 度规中的电池与涡旋理论

研究旋转黑洞中吸积等离子体磁场的生成与演化，采用 Kerr 度规的 3+1 分裂方法。主要关注引力磁势的作用。引力磁力在广义欧姆定律中表现为电池项。引力磁电池可能在较高场强下饱和于经典 Biermann 电池。引力磁势与电场的耦合表现为 Maxwell 方程中的引力磁电流。在磁流体力学感应方程中，这种电流重新出现为纵向磁场的源项，可在吸积黑洞周围产生闭合磁场结构。原则上，甚至可能发生自激轴对称涡旋作用，这意味着 Cowling 的反涡旋定理在 Kerr 度规中不成立。最后，展示了在吸积流入黑洞中的 alpha-Omega 涡旋的模拟。我在此相对论情境下假设 alpha 的简单表达式。涡旋的振荡模式在典型吸积盘的涡旋数下表现为振荡。在零角动量流入 Kerr 黑洞中仍存在剪切，即等离子体的角速度 Omega 等于空间的角速度 omega，据此曾有人推测（Meier 1998）即使如此也可能发生涡旋。本文表明由于吸积速度较快，这几乎不可能实现。