碰撞less动力学气体对通用静止黑洞的球对称吸积
广义相对论与量子宇宙学
2025-09-08 v2 高能天体物理现象
数学物理
math.MP
摘要
我们对碰撞less动力学气体向标准Schwarzschild黑洞的球对称吸积问题作了非平凡的扩展。该扩展由以下两种情况构成:将Schwarzschild黑洞替换为具有一般静止球对称性黑洞时空,以研究修改引力理论(超越爱因斯坦引力)或与通用相对论耦合的物质源对吸积过程的影响。这种推广还允许我们研究向其他类型的黑洞时空(如受循环量子引力和弦论启发的时空)的吸积。为此,我们考虑一大类具有如下特征的静止球对称黑洞:时空渐近平坦、总质量为正、拥有规则的克里赫赫视界,并满足度规函数的适当单调性条件。我们在此类时空上给出碰撞less玻尔兹曼方程的最通用解,通过在余切束上表达单粒子分布函数,并计算了相关可观测量,如粒子流密度和能量-动量-应力张量。特别化为在无穷远处描述为各向同性理想流体的气体情况,我们计算了质量吸积率和压缩比,并指出在视界处,切向压强大于径向压强,表明碰撞less气体的行为不同于各向同性完全流体。作为示例,我们将通用公式应用于两种特殊黑洞时空,即Reissner-Nordstr"om黑洞和一个受循环量子引力修正的黑洞。我们探讨了自由参数对可观测量和吸积率的影响,并将结果与Schwarzschild黑洞的结果进行比较。
引用
@article{arxiv.2503.10606,
title = {Spherical accretion of a collisionless kinetic gas into a generic static black hole},
author = {Mehrab Momennia and Olivier Sarbach},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.10606},
year = {2025}
}
备注
32 pages with 8 captioned figures; Minor changes to match the published version