黑洞：物理与天体物理学 - 星质量、超大质量和原始黑洞

我呈现一本黑洞物理学的入门 primer，包括其广义相对论基础，充满了天体物理学实例。随后简要回顾了恒星坍缩为黑洞的过程，讨论了引力红移、引力场中的粒子轨迹、爱因斯坦方程的Schwarzschild 和 Kerr 解、Schwarzschild 和 Kerr 几何中的轨道，以及惯性坐标系的拖曳。随后简要回顾了已知黑洞的银河系 X 射线二元星系，特别强调了QPO 现象。随后讨论了来自星系AGN 的证据，表明银河系星系核中的超大质量黑洞，以及来自普通银河系星系核中的类似证据。我利用气体粒子自由运动来说明围绕黑洞的吸积盘的若干方面，展示如何计算能量效率和盘的面积辐射率，以及黑洞自转速率。我回顾了黑洞质量确定的主要方法，黑洞质量与其周围星体速度分散的相关性，以及对超大质量黑洞起源的含义。最后，我考虑了原始黑洞的形成，并计算在尺度不变的原始不均匀性情况下原始黑洞当前质量谱。