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关于球对称吸积在Schwarzschild时空中的牛顿类类比构造

广义相对论与量子宇宙学 2025-03-07 v1 高能天体物理现象

摘要

速度依赖的牛顿类类比势(NAP)对应于广义相对论(GR)时空,能够准确捕捉大部分相对论特征,包括所有经典GR检验,有效地以牛顿术语表征时空几何。Tejeda 与 Rosswog(TR13)为Schwarzschild时空所制定的NAP已被用于标准的黑洞(BH)厚吸积盘以及非相互作用粒子吸积至Schwarzschild BH的流线,显示出与精确相对论解的良好一致性。作为进一步的应用,本文探讨了TR13 NAP在标准牛顿hydrodynamics框架下能否描述Schwarzschild时空中的transonic球对称吸积流。我们发现,除了典型的单一“鞍型” sonic 过渡外,还产生了“鞍螺旋配对”,其中内侧sonic点为(不具物理意义的)“螺旋型”,而外侧为常规的“鞍型”。然而,外侧sonic半径处的Bondi吸积率仍与GR情况相符。我们结果与经典Bondi解偏离的主要原因,可能源于在标准牛顿hydrodynamics框架下,包含速度依赖TR13 NAP的Euler型方程与相应的GR Euler方程之间存在不一致,无论流体的能量如何。我们的研究表明,需一种(修改后的)hydrodynamics格式才能有效实现此类势,使其在遵循TR13等NPA精神的同时,与GR hydrodynamics保持一致。这本质上可规避GR hydrodynamics或GR磁流体动力学方程的使用。

关键词

引用

@article{arxiv.2503.04275,
  title  = {Spherical accretion in the Schwarzschild spacetime in the Newtonian analogous construct},
  author = {Shubhrangshu Ghosh and Souvik Ghose and Kalyanbrata Pal and Arunabha Bhadra and Tapas K. Das},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.04275},
  year   = {2025}
}

备注

15 pages, 5 figures, Single column