极端Kerr-Newman黑洞中的类光测地线

我们研究了极端Kerr-Newman外部区域中的类光测地线。我们澄清了径向势的根，并获得了光线方位角角动量和Carter常数的参数空间，以涵盖各种轨道。已知极端黑洞类光测地线的一个独特特征是视界处存在稳定的双重根，从而产生稳定的球面运动。对于黑洞自旋 $a<M/2$，稳定双重根与不稳定双重根是分离的。然而，当 $a\ge M/2$ 时，不稳定和稳定双重根在三重根处合并，使得不稳定双重根在某些参数区域可以位于视界上，从而赋予光环非常不同的形状。随后我们找到了光线的解析表达式，这些表达式对非赤道和赤道运动均可到达空间无穷远。特别地，对于从极端Kerr-Newman黑洞近视界处出发、具有不稳定双重根和三重根参数的光线，其解用初等函数表示时极为简洁。还发现，赤道运动的解析解可以揭示黑洞对光线的偏折效应。改变方位角角动量，当双重根或三重根从转向点趋近视界时，在强偏折极限下发现了比非极端黑洞中典型的对数发散更强的幂律发散。这可能是极端黑洞光线偏折的另一个有趣效应。