广义相对论与量子宇宙学
[提交于 2024年11月21日
]
标题: 彭罗斯和超彭罗斯能量提取从具有宇宙学常数的雷斯勒-诺德斯特姆黑洞时空通过BSW机制:完整故事
标题: Penrose and super-Penrose energy extraction from a Reissner-Nordström black hole spacetime with a cosmological constant through the BSW mechanism: Full story
摘要: 彭罗斯过程是一种从黑洞转移能量到无穷远的过程,与BSW机制相结合,该机制利用黑洞事件视界处入射粒子的碰撞来局部产生大量能量,在一个具有负、零或正宇宙常数的极端$d$维Reissner-Nordström黑洞时空(即渐近反德西特(AdS)、平直或德西特(dS)时空)中进行了联合描述。 在极端Reissner-Nordström黑洞背景下,在视界附近,可以考虑几种电荷粒子之间的径向碰撞类型。其中最有趣的是临界粒子(其电荷以特定方式调整)和普通粒子之间的碰撞,因为它在局部会产生发散的质心能量框架能量,这是从黑洞提取能量的一个有利但不充分的条件。 为了理解在这种碰撞式彭罗斯过程中是否可以提取能量,我们详细研究了入射粒子1和2之间的碰撞,从中产生粒子3和4,且粒子3有可能携带能量远离黑洞视界。结果表明,粒子3的质量、能量、电荷以及初始运动方向可以有不同的值,这取决于碰撞的内部过程,但这些值位于某个范围内。此外,粒子3的能量可以任意高但不是无限的,这标志着一种超彭罗斯过程。 还表明,粒子4具有负能量,在被事件视界吞噬之前,它存在于自己的电势能范围内。对于零宇宙常数,结果不依赖于维度的数量,但对于非零宇宙常数则不然,这还会引入提取能量下限的差异。
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