[논문 리뷰] On `Rotating regular black hole solution': Generating the physical solution in Boyer-Lindquist coordinates

Mustapha Azreg‐Aïnou|arXiv (Cornell University)|2014. 05. 11.

Pulsars and Gravitational Waves Research참고 문헌 2인용 수 4

한 줄 요약

이 논문은 뉴먼-자니스 알고리즘 대신 물리적으로 타당한 복소화를 포함하지 않는 방법을 사용하여 보이어-린드클라우스 좌표계에서 회전하는 정칙 블랙홀 계량을 재유도한다. 이로써 이러한 블랙홀은 케르 유사 링에서 정칙성을 유지하며 전하가 상당히 감소하고, 노출된 싱귤러리티가 되기 이전에 정칙 비블랙홀 해로 진화함을 보여주며, 사건의 지평선 내부에서 원인성의 위반이 없음을 입증한다.

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.

연구 동기 및 목표

• 이전에 뉴먼-자니스 알고리즘을 통해 주장된 회전 정칙 블랙홀 계량의 잘못된 유도를 수정하기 위해.
• 보이어-린드클라우스 좌표계에서 회전 정칙 블랙홀 및 비블랙홀 해를 생성하기 위한 물리적으로 일관되며 복소화를 포함하지 않는 방법을 수립하기 위해.
• 특히 전하 한계와 싱귤러리티 구조를 포함한, 회전 정칙 블랙홀의 물리적 성질을 분석하기 위해.
• 회전 정칙 블랙홀 내부 영역에서 원인성 위반이 발생하는지 조사하기 위해.

제안 방법

• 뉴먼-자니스 복소화 절차를 대체하여 대칭성 기반 및 물리적으로 타당한 추론을 사용해 회전 계량을 유도한다.
• 복소 해석적 계속성을 의존하지 않고 보이어-린드클라우스 좌표계에서 직접적으로 회전 계량을 구성한다.
• 에너지 조건과 링 싱귤러리티에서의 정칙성을 확보하기 위해 표준 일반 상대성 이론 기법을 적용한다.
• 유도된 계량을 사용해 곡률 불변량, 사건의 지평선 구조, 그리고 회전 해에서 전하의 행동을 분석한다.
• 증가하는 전하에 따라 정칙 블랙홀과 그들의 케르-뉴먼 대응체의 진화를 비교한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 Phys. Rev. D 89, 104017에서 제안된 회전 정칙 블랙홀 계량이 실제로 뉴먼-자니스 알고리즘으로부터 올바르게 도출되는가?
• RQ2 보이어-린드클라우스 좌표계에서 회전 정칙 블랙홀 해를 생성하기 위한 물리적으로 타당한 대체 방법은 무엇인가?
• RQ3 회전 정칙 블랙홀의 전하 한계는 케르-뉴먼 블랙홀과 비교해 어떻게 다른가?
• RQ4 회전 정칙 블랙홀은 케르 유사 링에서 정칙한가? 그 영역의 물리적 상태는 어떠한가?
• RQ5 회전 정칙 블랙홀의 내부 영역에서 원인성 위반이 발생하는가?

주요 결과

• 제안된 회전 정칙 블랙홀 계량은 뉴먼-자니스 알고리즘에서 유래하지 않으며, 원래의 유도가 잘못되었음을 입증한다.
• 제안된 계량은 케르 유사 링에서 정칙성을 유지하지만, 그 영역에서는 물리적 실체가 정의되지 않으며, 이는 고전적 기하학의 붕괴를 시사한다.
• 정칙 비블랙홀 해로의 전이 이전에, 회전 정칙 블랙홀은 그들의 케르-뉴먼 대응체보다 상당히 작은 전하를 갖는다.
• 노출된 싱귤러리티 형성 이전에 비블랙홀 해로의 전이가 발생하므로, 정칙 케이스에서는 코스믹 세이프티 원칙이 유지된다.
• 회전 정칙 블랙홀의 내부 영역에서 원인성 위반은 존재하지 않으며, 이는 그 물리적 타당성을 뒷받침한다.