Kerr 测地线、Penrose 过程与黑洞的喷流准直

我们重新考察天体物理喷流准直可源于旋转黑洞的几何以及由 Penrose 过程产生的高能粒子之存在、而无须磁场帮助的可能性。我们的分析使用 Weyl 坐标,其更适应于所需喷流形状。我们对 2D 测地线方程进行数值积分。我们给出这些测地线的详细研究并给出若干数值例子。其中有完美准直的测地线集合,其渐近线 $\rho =\rho_{1}$ 平行于 $z$ 轴,其中 $\rho_{1}$ 仅依赖于比值 $\frac{\mathcal{Q}}{E^{2}-1}$ 和 $\frac{a}{M}$,这里 $a$ 和 $M$ 为 Kerr 黑洞的参数,$E$ 为粒子能量,$\mathcal{Q}$ 为 Carter 常数。