[論文レビュー] On `Rotating regular black hole solution': Generating the physical solution in Boyer-Lindquist coordinates

Mustapha Azreg‐Aïnou|arXiv (Cornell University)|May 11, 2014

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 2被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、ニューマン＝ジャニスのアルゴリズムに代わり、物理的に妥当な複素化を伴わない手法を用いて、ボイヤー＝リンデューランド座標における回転する正則ブラックホール計量を再導出する。その結果、このようなブラックホールはカーに類似したリングで正則のままであり、顕著に小さい電荷を有し、裸の特異点になる前に正則な非ブラックホール解に進化することが示され、ホライズン内部に因果律の破綻がないことが判明した。

ABSTRACT

We show that the rotating metric proposed in Phys. Rev. D extbf{89}, 104017 (arXiv:1404.6443 [gr-qc]) does not result from application of Newman-Janis algorithm. Dropping the complexification procedure and introducing more physical arguments and symmetry properties, we show how one can remedy the situation by providing the appropriate, easy to handle, metric for generating, regular and singular, rotating black hole and non-black-hole solutions in Boyer-Lindquist coordinates. We focus on rotating regular black holes and show that they are regular on the Kerr-like ring but physical entities are undefined there. We show that rotating regular black holes have much smaller electric charges and, with increasing charge, they turn into regular non-black-hole solutions well before their Kerr-Newman counterparts become naked singularities. No causality violations occur in the region inside a rotating regular black hole.

研究の動機と目的

• ニューマン＝ジャニスのアルゴリズムを用いて以前に主張された回転する正則ブラックホール計量の誤った導出を是正すること。
• ボイヤー＝リンデューランド座標において、物理的に一貫性があり、複素化を伴わない方法を用いて、回転する正則ブラックホールおよび非ブラックホール解を生成すること。
• 回転する正則ブラックホールの物理的性質、特に電荷の上限と特異点構造を分析すること。
• 回転する正則ブラックホールの内部で因果律の破綻が生じるかどうかを調査すること。

提案手法

• ニューマン＝ジャニスの複素化手順の代わりに、対称性に基づくおよび物理的に妥当な議論を用いて回転計量を導出する。
• 複素解析接続に依存せずに、ボイヤー＝リンデューランド座標において直接計量を構築する。
• エネルギー条件を満たし、リング特異点で正則であることを保証するために、標準的な一般相対性理論的手法を適用する。
• 得られた計量を用いて、曲率不変量、ホライズン構造、および回転解における電荷の振る舞いを分析する。
• 正則ブラックホールの進化を、クーラー＝ニューマン解と比較して、電荷を増加させながら検証する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Phys. Rev. D 89, 104017 で提案された回転する正則ブラックホール計量は、本当にニューマン＝ジャニスのアルゴリズムから正しく導出可能か？
• RQ2 ボイヤー＝リンデューランド座標において、回転する正則ブラックホール解を生成する物理的に妥当な代替手法は何か？
• RQ3 回転する正則ブラックホールの電荷の上限は、クーラー＝ニューマンブラックホールと比べてどう異なるか？
• RQ4 回転する正則ブラックホールはカーに類似したリングで正則であるか？ その領域の物理的状態は何か？
• RQ5 回転する正則ブラックホールの内部領域で因果律の破綻が生じるか？

主な発見

• 回転する正則ブラックホール計量は、ニューマン＝ジャニスのアルゴリズムに由来しない。これは、元の導出が誤りであることを示している。
• 提案された計量はカーに類似したリングで正則であるが、その領域では物理的対象が定義されないため、古典的幾何学の破綻を示している。
• 回転する正則ブラックホールは、非ブラックホール解に移行する前に、クーラー＝ニューマン解に比べて顕著に小さい電荷を有する。
• 裸の特異点の形成よりも前に非ブラックホール解への移行が起こるため、正則な場合でも宇宙の censorship が保たれる。
• 回転する正則ブラックホールの内部領域には因果律の破綻が存在せず、物理的妥当性を支持する。