旋转黑洞的相对论空气动力学

天体物理黑洞并非存在于真空中，其运动受到星系环境的影响。当黑洞运动时，它会吸引恒星和物质，形成尾迹，进而施加有效的摩擦力使黑洞减速。这种力被称为动力学摩擦，具有深远的影响， ranging from 超大质量黑洞双星的形成到双星并合相位的修正。在这项工作中，我们探讨了旋转黑洞在介质中的运动。我们发现，沿速度方向的经典阻力发生了改变，并出现了两种新的力：一种是在流体动力学背景下称为马格努斯力（Magnus force）的旋转力，以及一种垂直于运动方向的升力。我们在两种类型的环境中开发了这些自旋诱导空气动力学力的第一性原理全相对论处理：i) 无碰撞微粒物质和 ii) 轻标量场，并探讨了这两种情况之间的差异。在这两种情况下，我们发现总旋转力的作用方向恰好与旋转球体在流体中运动的经典设置相反。最后，我们评论了这些新效应对天体物理学和引力波观测的影响。