旋转黑洞的普适热力学拓扑分类

在最近的研究中，Wei 等人 [Phys. Rev. D 110, L081501 (2024)] 提出了一种普适分类方案，将黑洞解答解释为热力学参数空间中的拓扑缺陷，然后将黑洞解答分为四个 distinct 类，分别为 $W^{1-}$、$W^{0+}$、$W^{0-}$ 和 $W^{1+}$，为深入理解黑洞热力学与引力的深层方面提供了见解。本文我们研究了单旋转 Kerr 黑洞在所有维度上的普适热力学拓扑分类，以及四维 Kerr-Newman 黑洞。我们证明，$d \geq 6$ 单旋转 Kerr 黑洞的最内层小黑洞状态在热力学上是不稳定的，而四维 Kerr-Newman 黑洞以及 $d = 4, 5$ 单旋转 Kerr 黑洞的最内层小黑洞状态在热力学上是稳定的。另一方面，最外层大黑洞在所有这些情况下都表现出不稳定行为。在低温极限下，$d \geq 6$ 单旋转 Kerr 黑洞有一个大型热力学不稳定的黑洞，而四维 Kerr-Newman 黑洞以及 $d = 4, 5$ 单旋转 Kerr 黑洞特征有一个大型不稳定分支和一个小型稳定分支。相反，在高温极限下，$d \geq 6$ 单旋转 Kerr 黑洞表现出一个小型不稳定的黑洞状态，而四维 Kerr-Newman 黑洞以及 $d = 4, 5$ 单旋转 Kerr 黑洞则没有任何黑洞状态。因此，我们证明了 $d \geq 6$ 单旋转 Kerr 黑洞属于 $W^{1-}$ 类，而四维 Kerr-Newman 和 $d = 4, 5$ 单旋转 Kerr 黑洞属于 $W^{0+}$ 类，从而进一步支持了 [Phys. Rev. D 110, L081501 (2024)] 中提出的猜测。