大质量引力中黑洞的静态球面与Aschenbach效应

本文通过相平面分析研究了四维静态球对称黑洞在de Rham-Gabadadze-Tolley（dRGT）大质量引力理论中质量和无质量粒子的轨迹，并指出了若干新特征。特别地，我们展示了静态球面的存在，即在这些理论中黑洞外部有限的径向距离处，一个有质量粒子可以相对于渐近零角动量观测者处于静止状态。拓扑论证表明，成对出现的稳定和不稳定静态球面带有相反的电荷。在存在角动量的情况下，我们首先研究无质量粒子的行为，发现中性黑洞和带电黑洞中均存在稳定和不稳定的光子球。随后，我们研究这些黑洞周围有质量测试粒子的运动，发现一对稳定和不稳定的类时圆轨道（TCO），使得稳定和不稳定TCO在某些区域中是不相连的。计算由静止观测者测量的TCO的角速度Ω_CO，显示了其在TCO半径附近随半径单调增加的非寻常性质。这证实了大质量引力中球对称黑洞的Aschenbach效应的存在，该效应此前仅在快速旋转黑洞中被发现，另一个例外是引力与准拓扑电磁场耦合的罕见例子。