黑洞视界附近的引力辐射：波形正规化与外行回波

Manu Srivastava; Yanbei Chen

doi:10.1103/PhysRevD.104.104006

黑洞视界附近的引力辐射：波形正规化与外行回波

广义相对论与量子宇宙学 2021-12-28 v2 宇宙学与河外天体物理

作者: Manu Srivastava , Yanbei Chen

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摘要

克尔黑洞的黑洞微扰论最好在 Newman-Penrose 形式下研究，其中引力波被描述为 Weyl 标量 $\psi_0$ 和 $\psi_4$ 的微扰，控制方程为著名的 Teukolsky 方程。在无穷远和视界附近， $\psi_4$ 由对应于向正径向传播的波的分量主导，而 $\psi_0$ 由对应于向负径向传播的波的分量主导。由于引力波探测器测量无穷远处的出射波，研究主要集中在 $\psi_4$ 上，使得 $\psi_0$ 研究较少。但在需要施加入射波边界条件的近视界区域，情况则相反。因此，近视界现象，例如极端致密天体（ECO）的潮汐加热和引力波回波，需要计算 $\psi_0$ 。在这项工作中，我们显式计算了由点粒子坠入克尔黑洞引起的 $\psi_0$ Teukolsky 方程的源项。我们强调了使用格林函数方法获得的 $\psi_0$ Teukolsky 方程解进行正规化的必要性。我们为此提出了一种正规化方案，并继续计算了两种坠入粒子轨迹下靠近史瓦西视界的 $\psi_0$ 波形。我们将直接由 Teukolsky 方程计算的 $\psi_0$ 波形与利用 Starobinsky-Teukolsky 恒等式从 $\psi_4$ 得到的 $\psi_0$ 波形进行了比较。我们还利用直接由 Teukolsky 方程计算的近视界 $\psi_0$ 和 ECO 表面上的玻尔兹曼边界条件，计算了无穷远处的出射回波波形。我们证明，此回波在定量上不同于（且强于）使用先前方法获得的回波。（节略）

关键词

引力辐射黑洞视界 Teukolsky 方程 Weyl 标量波形正规化引力波回波极端致密天体

引用

@article{arxiv.2108.01329,
  title  = {Gravitational radiation close to a black hole horizon: Waveform regularization and the out-going echo},
  author = {Manu Srivastava and Yanbei Chen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2108.01329},
  year   = {2021}
}

备注

20 pages, 7 figures, version published in PRD

黑洞视界附近的引力辐射：波形正规化与外行回波

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