粒子衰变、奥伯斯效应与史瓦西背景下的相对论火箭
广义相对论与量子宇宙学
2023-03-06 v2 高能天体物理现象
空间物理
摘要
我们将已知的奥伯斯效应与彭罗斯过程的非相对论类比相联系。当粒子衰变为两个碎片时，我们推导了此类过程发生时碎片飞出的角度条件。我们还考虑了相对论情形下的衰变与奥伯斯效应，即粒子在史瓦西黑洞背景中运动。这模拟了火箭喷射燃料的过程。根据所固定数据的不同，分析了多种情形。发现了该过程的效率，特别是在视界附近以及对于光子火箭（当喷射粒子无质量时）。我们直接证明，当燃料沿火箭轨迹喷射时效率最高。当此过程发生于视界上时，光子火箭的效率达到 100%。我们以两种方式比较了火箭如何通过恢复初始能量-质量比而在事件视界附近反转其朝向黑洞的运动方向：（i）通过单次喷射或（ii）在两步过程中先停止再向后运动。对于非光子火箭，情形（ii）可从视界附近带出更大质量。对于光子火箭，在这方面（i）与（ii）无差异。我们还简要考虑了火箭因连续喷射燃料而悬停于黑洞上方的情形。此时，燃料质量随固有时呈指数衰减。
引用
@article{arxiv.2111.09240,
title = {Particle decay, Oberth effect and a relativistic rocket in the Schwarzschild background},
author = {Yu. V. Pavlov and O. B. Zaslavskii},
journal= {arXiv preprint arXiv:2111.09240},
year = {2023}
}
备注
29 pages, matches published version