标量暗物质产生的引力马格努斯效应

在流体动力学中，马格努斯效应是旋转物体在介质中运动时受到的垂直于运动方向的力。在广义相对论中，对于在物质中运动的旋转致密天体，存在一种类似效应，纯粹由引力相互作用引起。在这项工作中，我们考虑一个克尔黑洞以相对论速度穿过静止的标量暗物质。我们对该系统进行数值模拟，并提取黑洞上垂直于其运动的总自旋曲率力。我们确认该力与黑洞的无量纲自旋参数$a/M$线性相关，直至$a/M=0.99$，并在固定自旋下测量了其在速度$v$范围$0.1\le v\le 0.55$内的依赖性。与先前适用于小$v$的解析工作相比，发现速度的高阶修正很重要：总力非零，且依赖性不是$v$的线性函数。我们发现所有情况下总力的方向与流体动力学类比相反，尽管在低速时它似乎趋近于Weyl分量和马格努斯分量相互抵消的预期。自旋曲率效应可能在极端质量比旋近的引力波信号上留下印记，其中次级黑洞具有不可忽略的自旋并在暗物质云中运动。我们希望我们的模拟能够用于支持和扩展解析结果的极限，这对于在相对论性区域更好地量化此类效应是必要的。