[論文レビュー] Kerr-Newman black hole surrounded by quintessence under quantum gravity effects and gravity's rainbow

Aheibam Boycha Meitei, I. Ablu Meitei+2 more|arXiv (Cornell University)|Mar 13, 2026

Noncommutative and Quantum Gravity Theories被引用数 0

ひとこと要約

この論文は、クエインティセンスに囲まれた Kerr-Newman 黒 hole に対する Hawking 放射と熱力学への量子重力修正を、Generalized Uncertainty Principle（GUP）と gravity’s rainbow を用いて研究し、修正後の Hawking 温度・エントロピー・状態方程式量を導出する。スカラー・フェルミオンのトンネル現象、修正された Hamilton-Jacobi 法、虹関数が熱力学に及ぼす影響を分析する。

ABSTRACT

In this paper, we investigate the quantum gravity effects on the tunneling of particles and gravity's rainbow across the event horizon of Kerr-Newman black hole (KNBH) surrounded by the quintessence. The aspect of quantum gravity has been introduced by applying the Generalized Uncertainty Principle (GUP) to the Klein-Gordon equation and the Dirac equation of scalar and fermion particles. By solving the Generalized Klein-Gordon and Dirac equations obeyed by scalar and fermion particles, corrections to the Hawking temperature of the KNBH in the presence of quintessence is discussed. The tunneling of fermions is also examined using the modified Hamilton-Jacobi equation also known as modified Rarita-Schwinger equation, and the corrected Hawking temperature is determined. The corrected Hawking temperature of the KNBH surrounded by quintessence is found to be dependent not only on the properties of the black hole but also on the quantum numbers of the emitted particles and quintessence. Then, we explored the KNBH surrounded by quintessence within the framework of gravity rainbow using rainbow functions. In the context of rainbow functions in loop quantum gravity, we derive the Hawking temperature, heat capacity, equation of state parameters, and entropy for the KNBH surrounded by quintessence. It is found that these quantities are influenced by both the quintessence and the rainbow gravity.

研究の動機と目的

• Kerr-Newman 黒 hole 周囲のクエインティセンスが Hawking 放射と熱力学をどのように修正するかを調べる。
• スカラーおよびフェルミオンのトンネル現象に対する GUP 修正を実装する。
• rainbow-function の影響を受けた熱力学量を導出するために gravity’s rainbow を適用する。

提案手法

• GUP を用いた一般化 Klein-Gordon 方程式を適用してスカラー粒子のトンネル現象と修正 Hawking 温度を計算する。
• GUP を用いた一般化 Dirac 方程式を用いてフェルミオンのトンネル現象を分析し温度の修正を導く。
• 修正 Hamilton-Jacobi（Rarita-Schwinger）枠組みを用いてフェルミオンのトンネル現象とエントロピーの量子重力修正を行う。
• トンネル振幅から Hawking 温度の修正 T_BH = T_H[1 - Pi beta] および T_QF = T_H[1 - Upsilon beta] を導出する。
• 虹関数の下で gravity’s rainbow を拡張し、虹関数下での温度 T_H、比熱、状態方程式、およびエントロピーの修正を得る。

(a)

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 クエインティセンスを伴う Kerr-Newman 黒 hole 周囲環境が量子重力効果を含む場合、Hawking 放射はどう変化するか？
• RQ2 この設定における GUP によるスカラー・フェルミオンのトンネル現象の Hawking 温度とエントロピーの修正はどうなるか？
• RQ3 gravity’s rainbow は Kerr-Newman 黒 hole とクエインティセンス系の熱力学量をどう修正するか？
• RQ4 粒子の量子数とクエインティセンスが修正熱力学においてどんな役割を果たすか？

主な発見

• スカラーのトンネル現象に対する修正 Hawking 温度は黒 hole のパラメータ、クエインティセンス、粒子の量子数に依存することを示す。
• GUP を用いたフェルミオンのトンネル現象は、粒子量子数とクエインティセンスにも依存する修正 Hawking 温度 T_QF を与える。
• 修正 Hamilton-Jacobi（Rarita-Schwinger）アプローチは、sigma が正の符号を示す場合に高温傾向を示す追加の修正温度 T_RH を与える。
• 半古典理論を超えたエントロピーは S_BH に対して対数的補正を受け、係数は量子修正とクエインティセンス効果に結びつく。
• Gravity’s rainbow はエネルギー依存の熱力学を導入し、KNBH-クエインティセンス系の Hawking 温度、比熱、状態方程式に影響を与える。

(b)