被薄物质壳包围的黑洞的振铃
广义相对论与量子宇宙学
2025-09-26 v3
摘要
近期研究表明,对黑洞时空曲率势的远场扰动可能会使其准正则模(QNM)谱失稳,同时仅对时域振铃信号产生轻微影响。在本工作中,我们研究了具有远场物理环境扰动的 Schwarzschild 黑洞的 QNM 谱和振铃行为——该扰动为一个具有有限表面张力的薄物质壳。在考虑了引力波与壳层之间相互作用的动力学后,我们发现基模可以发生微扰性迁移,或者因出现真空情况下不存在的新模而失稳,这与曲率势中“凸起”的研究非常相似。然而,与这些先前的工作不同,我们发现度规扰动与壳层振荡之间的耦合也产生了弱阻尼 QNM,这些模为极向扇区所独有。随后,我们研究了最小二乘 QNM 拟合以及全环和有理环滤波器的分析工具能否在代表性振铃波形中清晰识别出壳层的特征。我们得出结论:在足够早的时刻,振铃对壳层不敏感;可能使本文所考虑的分析方法推断出壳层存在的弱阻尼 QNM(在极向扇区中)和回波仅在晚期出现,且通常较弱。
引用
@article{arxiv.2506.00367,
title = {The ringdown of a black hole surrounded by a thin shell of matter},
author = {Andrew Laeuger and Colin Weller and Dongjun Li and Yanbei Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.00367},
year = {2025}
}
备注
26 pages, 12 figures. Submitted to Physical Review D