[论文解读] 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 4

一句话总结

本文通過用物理上合理的無複化方法取代 Newman-Janis 算法，重新推導了在 Boyer-Lindquist 坐標系下的旋轉正則黑洞度規，表明此類黑洞在類 Kerr 環處仍保持正則，電荷顯著降低，且在成為裸奇點之前演化為正則的非黑洞解，內部無因果性破壞。

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.

研究动机与目标

• 修正先前通過 Newman-Janis 算法聲稱得到的旋轉正則黑洞度規的錯誤推導。
• 建立一種物理上一致且無複化過程的旋轉正則黑洞與非黑洞解在 Boyer-Lindquist 坐標系下的生成方法。
• 分析旋轉正則黑洞的物理性質，特別是其電荷極限與奇點結構。
• 研究旋轉正則黑洞內部是否會出現因果性破壞。

提出的方法

• 以基於對稱性與物理動機的論證取代 Newman-Janis 的複化過程，推導旋轉度規。
• 直接在 Boyer-Lindquist 坐標系中構造旋轉度規，不依賴複解析延拓。
• 應用標準的一般相對論技術，確保度規滿足能量條件，且在環奇點處保持正則。
• 利用所得度規分析曲率不變量、視界結構，以及旋轉解中電荷的行為。
• 比較正則黑洞與其 Kerr-Newman 對應物在電荷增加下的演化過程。

实验结果

研究问题

• RQ1 Phys. Rev. D 89, 104017 中提出的旋轉正則黑洞度規是否確實源自 Newman-Janis 算法？
• RQ2 是否存在一種物理上合理的替代方法，可用於在 Boyer-Lindquist 坐標系下生成旋轉正則黑洞解？
• RQ3 旋轉正則黑洞的電荷極限與 Kerr-Newman 黑洞相比如何？
• RQ4 旋轉正則黑洞在類 Kerr 環處是否保持正則？該區域的物理狀態如何？
• RQ5 旋轉正則黑洞在其內部區域是否會出現因果性破壞？

主要发现

• 所提出的旋轉正則黑洞度規並非源自 Newman-Janis 算法，因此原推導無效。
• 所提度規在類 Kerr 環處保持正則，但該處物理實體未定義，表明經典幾何在此處失效。
• 旋轉正則黑洞在轉變為正則非黑洞解之前，其電荷遠小於對應的 Kerr-Newman 黑洞。
• 轉變為非黑洞解的過程發生在裸奇點形成之前，正則情況下仍遵守宇宙監視假說。
• 旋轉正則黑洞的內部區域中未發現因果性破壞，支持其物理可行性。