[論文レビュー] Instability of the regularized 4D charged Einstein-Gauss-Bonnet de-Sitter black hole

Peng Liu, Chao Niu+1 more|arXiv (Cornell University)|Apr 22, 2020

Black Holes and Theoretical Physics参考文献 81被引用数 6

ひとこと要約

この論文は、正則化された4次元電荷を帯びたアインシュタイン＝ガウス＝ボンネット de-Sitter 黒色体が電荷を帯びたスカラー摂動に対して不安定性を示すかどうかを調査している。その結果、宇宙定数が小さく、ブラックホールの電荷が中程度のとき、不安定性が生じることが判明した。ガウス＝ボンネット結合定数は、低電荷および低宇宙定数の条件下で不安定性を増幅させるが、高電荷のブラックホールに対しては安定化効果を示す。

ABSTRACT

We studied the instability of the regularized 4D charged Einstein-Gauss-Bonnet de-Sitter black holes under charged scalar perturbations. The unstable modes satisfy the superradiant condition, but not all modes satisfying the superradiant condition are unstable. The instability occurs when the cosmological constant is small and the black hole charge is not too large. The Gauss-Bonnet coupling constant makes the unstable black hole more unstable when both the black hole charge and cosmological constant are small, and makes the stable black hole more stable when the black hole charge is large.

研究の動機と目的

• 正則化された4次元電荷を帯びたアインシュタイン＝ガウス＝ボンネット de-Sitter 黒色体が電荷を帯びたスカラー場の摂動に対して安定かどうかを検討すること。
• 超放射モードが不安定化する条件を特定すること。
• ガウス＝ボンネット結合定数がブラックホールの不安定性または安定性をどのように調節するかを評価すること。

提案手法

• 正則化された4次元電荷を帯びたアインシュタイン＝ガウス＝ボンネット de-Sitter 黒色体の背景における電荷を帯びたスカラー摂動の有効ポテンシャルの分析。
• 超放射条件の導出と評価を行い、不安定モードの特定。
• 準正規モードの振る舞いを数値的および解析的に調査し、不安定性の検出。
• 宇宙定数とブラックホール電荷を体系的に変化させ、不安定性領域をマッピング。
• ガウス＝ボンネット結合定数が不安定モードの成長率に与える影響の検討。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 正則化された4次元電荷を帯びたアインシュタイン＝ガウス＝ボンネット de-Sitter 黒色体が電荷を帯びたスカラー摂動に対して、どのような条件下で不安定性を示すか？
• RQ2 超放射条件が、これらのブラックホールにおける不安定性を決定づける程度はどの程度か？
• RQ3 ガウス＝ボンネット結合定数は、宇宙定数や電荷が変化する際のブラックホールの安定性にどのように影響するか？
• RQ4 小さな宇宙定数は、これらのブラックホール系における不安定性を促進するか？
• RQ5 結合定数は、高電荷のブラックホールの安定性をどのように変化させるか？

主な発見

• 宇宙定数が小さく、ブラックホールの電荷がやや大きい場合、超放射条件を満たしていても不安定性が生じる。
• すべての超放射モードが不安定というわけではない。超放射の存在は不安定性に必要な条件ではあるが、十分条件ではない。
• ブラックホールの電荷と宇宙定数の両方が小さい場合、ガウス＝ボンネット結合定数は不安定性を増幅させる。
• ブラックホールの電荷が大きい場合には、ガウス＝ボンネット結合定数がブラックホールを安定化させ、安定性を高める。
• 不安定性は、宇宙定数が低く、電荷が中程度の領域で顕著であり、結合定数が不安定性の成長率を増幅させる。