绕克尔黑洞旋转的南部-后藤弦的时间演化

南部-后藤弦与克尔黑洞的相互作用提供了一种从旋转黑洞中提取能量的方法。尽管对于刚性旋转弦，这类过程的性质已得到充分研究，但对非刚性旋转弦却知之甚少。本文中，我们研究了克尔时空赤道面上一条南部-后藤弦的时间演化，该弦附着在视界上并延伸至空间无穷远。时间演化通过关于 $t$ 的级数展开和数值模拟进行研究，它们分别在 $t\lesssim 4M$ 和 $t\lesssim 38M$ 时给出可靠结果，其中 $M$ 是黑洞质量。由于弦在视界上的角速度必须与视界角速度一致以保持类时性质，弦被拖入旋转并绕黑洞缠绕。我们观察到负能量落入黑洞，但随后正能量随之而来，这意味着能量提取仅发生在一段短时间内。在外部区域，产生了一个波并传播到远处区域，携带着提取的能量。波传播之后，系统趋近于 Boos 和 Frolov 发现的与时间无关的构型，估计总提取能量为 $E_{\rm ext}\lesssim \mu M$，其中 $\mu$ 是弦的张力。