三维广义相对论坡印廷-罗伯逊效应 I：径向辐射场
广义相对论与量子宇宙学
2019-11-05 v1 高能物理 - 理论
摘要
本文研究了在辐射场影响下，静止、轴对称时空中央致密天体周围检验粒子的三维（3D）运动。为此，我们推广了先前研究中建立的广义相对论（GR）中坡印廷-罗伯逊效应的二维（2D）版本。辐射通量由沿 Kerr 背景三维空间中零测地线运动、且相对于零角动量观测者（ZAMO）标架纯径向的光子建模。我们导出的三维广义相对论运动方程与三维坡印廷-罗伯逊效应的经典（即非 GR）描述一致。所得动力学系统允许存在一个临界超曲面，其上辐射力与引力平衡。我们计算并展示了选定的检验粒子轨道，并描述了其性质。研究发现，以有限纬度和非零角动量接近临界超曲面的检验粒子会受到纬度漂移，并渐近地到达临界超曲面赤道上的圆轨道，在那里相对于 ZAMO 保持静止。相反，在到达临界超曲面时已失去全部角动量的检验粒子不会经历这种纬度漂移，并在固定的非零纬度处相对于 ZAMO 保持静止。
引用
@article{arxiv.1901.03380,
title = {The three-dimensional general relativistic Poynting-Robertson effect I: radial radiation field},
author = {Vittorio De Falco and Pavel Bakala and Emmanuele Battista and Debora Lančová and Maurizio Falanga and Luigi Stella},
journal= {arXiv preprint arXiv:1901.03380},
year = {2019}
}
备注
17 pages, 19 figures, accepted for publication on Physical Review D the 3rd of January 2019