环绕磁化 Schwarzschild 黑洞的带电粒子的辐射反作用

在许多天体物理相关情形中，作用于电荷的辐射反作用力不可忽略，由此引出了该情形下圆轨道的位置与稳定性问题。平直时空中考虑辐射反作用的点电荷运动由 Lorenz-Dirac (LD) 方程描述，而弯曲时空中则由包含 Ricci 项和尾项的 DeWitt-Brehme (DWB) 方程描述。我们证明，对于真空度规下基本粒子的运动，DWB 方程可化简为我们此处使用的 LD 方程的协变形式。一般而言，LD 方程受失控解困扰，因此我们讨论了在构建数值解时避免该问题的计算方法。我们还使用了协变 LD 方程的第一次迭代，即协变 Landau-Lifshitz 方程，比较了这两种方法的结果，并展示了在极端相对论情形下三阶 Schott 项的微小性。我们计算了粒子相应的能量和角动量损失，并研究了带电粒子在平衡半径附近振荡的阻尼现象。我们发现，根据 Lorentz 力的方向，振荡的带电粒子要么螺旋坠入黑洞，要么通过振荡衰减而稳定在圆轨道上。后一种情形导致了一个有趣的新结果，即粒子轨道向外偏离黑洞。我们还讨论了所提方法的天体物理相关性，并给出了模型主要参数的估计。