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模仿游戏:可模仿史瓦西阴影的Proca星

广义相对论与量子宇宙学 2021-04-20 v2 高能物理 - 理论

摘要

一个动力学上稳健的玻色星(BS)能否产生模仿黑洞(BH)的(有效)阴影?BH阴影与光环(LRs)的存在相关。对于自由玻色场产生的迷你BS,已知这些星体可变得超紧致——即拥有LRs——但仅对应于微扰不稳定的解。我们表明,即使考虑不同的自相互作用,情况依然如此。然而,有效阴影可以另一种方式出现:若BS重现了类时测地线最内稳定圆轨道(ISCO)的存在(对于质量为M的史瓦西BH位于rISCO=6Mr_{\rm ISCO}=6M),则BH周围的吸积流形态被模仿,并在天体物理环境中产生有效阴影。尽管球状BS可容纳稳定的类时圆轨道一直延伸至其中心,我们表明沿此类轨道的角速度可能在远离原点处、于RΩR_{\Omega}处出现极大值;该尺度最近在一些吸积流情景中被观测到可模仿BH的ISCO。进而:(i) 对于自由标量场或具四次自相互作用者,RΩ0R_{\Omega}\neq 0仅见于微扰不稳定的BS;(ii) 对于更高阶标量自相互作用,例如轴子型,微扰稳定的BS有可能RΩ0R_{\Omega}\neq 0,但在所探索参数空间中未发现RΩ=6MR_{\Omega}=6M的解;(iii) 但对于自由矢量场产生的Proca星(PSs),存在RΩ0R_{\Omega}\neq 0的微扰稳定解,且特定解确有RΩ=6MR_{\Omega}=6M。因此,动力学上稳健的球状PS可在天体物理环境中模仿具有相同M的(近)平衡史瓦西BH的阴影,尽管缺乏LR,至少在某些观测条件下如此,我们通过比较此类PS与史瓦西BH的透镜效应予以确认。

关键词

引用

@article{arxiv.2102.01703,
  title  = {The imitation game: Proca stars that can mimic the Schwarzschild shadow},
  author = {Carlos A. R. Herdeiro and Alexandre M. Pombo and Eugen Radu and Pedro V. P. Cunha and Nicolas Sanchis-Gual},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2102.01703},
  year   = {2021}
}

备注

Abstract abridged due to arXiv length limit; 22 pages, 9 figures