Kerr时空中最内稳定轨道的位置
广义相对论与量子宇宙学
2020-03-09 v2 高能天体物理现象
高能物理 - 理论
摘要
黑洞时空，如Kerr时空，允许稳定轨道与 plunge 轨道并存，在参数空间中由分隔线（separatrix）分开。确定分隔线的位置对于理解黑洞具有根本意义，并且对建模极端质量比旋进至关重要。先前定位Kerr分隔线的数值方法在参数空间的所有区域并非总是高效或稳定。在本文中我们证明Kerr分隔线是参数空间中单个多项式的零点集。这给出两个主要结果。首先，我们彻底分析特殊情况（极端Kerr、极轨道等），找到根极限的严格边界，并统一了文献中的若干结果。其次，我们提出一种稳定的数值方法，保证快速且稳健地收敛到分隔线。这一新方法已在黑洞微扰工具包中实现，相较先前稳健方法实现了约45倍的加速。
引用
@article{arxiv.1912.07609,
title = {The location of the last stable orbit in Kerr spacetime},
author = {Leo C. Stein and Niels Warburton},
journal= {arXiv preprint arXiv:1912.07609},
year = {2020}
}
备注
11+4 pages, 6 figures, 1 ancillary Mathematica file. v2: Minor edits, matched version published in PRD. Code available at https://bhptoolkit.org/