黑洞形成过程中的量子场：Unruh 态近似有多好？

我们在一个由形成 Schwarzschild 黑洞的坍缩零壳组成的 Vaidya 时空中，通过在一个 $(1+1)$ 维模型中显式求得 Klein-Gordon 检验场的 Wightman 函数、重整化应力-能量张量，并分析黑洞外部区域沿静止轨道的粒子探测器速率，研究其量子效应，并与“Unruh 态是黑洞形成所涌现的态”这一传统观点进行比较。在壳层的因果未来中，我们发现视界处有一负向的入射通量，其与 Unruh 态计算精确一致，并是黑洞辐射的源；而在未来零无穷远处，我们发现 Unruh 态输出的辐射通量是坍缩零壳时空中正向出射通量的上界。这表明基于 Unruh 态计算的回反应估计高估了所谓前霍金辐射所携带的能量输出。然而，Unruh 态预测的输出值以指数速度被逼近。最后，我们发现，在坍缩壳层时空的黑洞外部区域，晚期静止观测者探测到右行模带来的局域霍金温度，这也由 Unruh 态很好地刻画。本文数值探讨了 Unruh 态与坍缩壳层时空中态的探测器速率在早期的不一致。