强引力中标量场的新视角

引力物理领域的最新进展，包括引力波天文学的出现、黑洞影像以及更精密的望远镜，使我们能以全新且革命性的方式探测引力的强场特征。这种与强引力相关的可观测性，将特别在高曲率区域相关的对广义相对论（GR）潜在修正的讨论推至前沿。推广GR最直接的方式是引入一个额外自由度，即标量场。本论文中，我们研究预测有趣强引力现象学的广义标量张量理论。首先，我们综述标量无毛发定理及其可被规避的条件。接着，我们研究带标量毛的黑洞解以及高阶导数项改变其性质的方式。随后我们将讨论转向自发标量化解，其仅在强场区域偏离GR。我们提出一个与致密天体标量化一致、允许晚期GR吸引子且无需精细调节的模型（EsRGB模型）。进而我们研究该理论中黑洞与中子星的性质，揭示解的有趣现象学。我们还研究EsRGB中黑洞的径向稳定性，并对该问题的双曲性作初步分析。最后，我们结合近期黑洞阴影观测，考察带标量场理论中的黑洞与虫洞阴影。