[論文レビュー] Reissner-Nordstr$\ddot{o}$m anti-de Sitter black holes cannot be overcharged

Deyou Chen, Xiao-Xiong Zeng+1 more|arXiv (Cornell University)|Jan 16, 2019

Black Holes and Theoretical Physics被引用数 1

ひとこと要約

この論文は、スカラー場の散乱を介したReissner-Nordström反ド・ジッター黑洞の過剰充電を調査し、近似極限および極限黑洞の両方が過剰充電できないことを確認した。熱力学の第一法則が回復され、最終状態はブラックホール領域に留まり、宇宙監視の原則が保たれている。

ABSTRACT

The thermodynamics and weak cosmic censorship conjecture in Reissner-Nordstr$\ddot{o}$m anti-de Sitter black holes are investigated by the scattering of the scalar field. The first law of thermodynamics in the non-extremal Reissner-Nordstr$\ddot{o}$m anti-de Sitter black hole is recovered by the scattering. The increase of the horizon radius indicates that the singularity is not naked in this black hole. For the near-extremal and extremal black holes, the validity is tested by the minimum values of the function $f$ at their final states. It is found that both of the near-extremal and extremal black holes can not be overcharged. When $\omega=q\phi$, the final state of the extremal black hole is still an extremal black hole. When $\omega eq q\phi$, it becomes a near-extremal black hole with new mass and charge.

研究の動機と目的

• Reissner-Nordström反ド・ジッター黑洞における弱い宇宙監視予想の妥当性を検証すること。
• ブラックホールがスカラー場の吸収によって過剰充電され、極限境界を破る可能性があるかどうかを特定すること。
• これらの時空におけるブラックホール力学の第一法則を通じた熱力学的整合性の分析。
• 異なる場の結合条件（ω = qϕ と ω ≠ qϕ）におけるブラックホールの最終状態の評価。

提案手法

• スカラー場の散乱をReissner-Nordström反ド・ジッター黑洞の背景で分析し、電荷および質量の付加を模擬すること。
• 散乱過程中のエネルギーおよび電荷保存を確認するために、熱力学の第一法則を用いること。
• 特異点が摂動後に裸のままになるかどうかを評価するために、ホライズン半径の増加を評価すること。
• 最終状態における計量関数fの最小値を計算し、ブラックホールの極限性および安定性を決定すること。
• ω = qϕ および ω ≠ qϕ の2つの結合領域における最終状態を比較し、極限性の保存を評価すること。
• 最終的な配置がブラックホールのまま保たれるかを確認するため、熱力学的および幾何的基準を適用すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 Reissner-Nordström反ド・ジッター黑洞は、スカラー場の散乱によって過剰充電されるか？
• RQ2 これらのブラックホールにおけるスカラー場吸収の文脈で、熱力学の第一法則が成立するか？
• RQ3 ω = qϕ を持つスカラー場を吸収した後の極限ブラックホールの最終状態は何か？
• RQ4 ω ≠ qϕ の場合と比較して、ω = qϕ の場合の最終状態はどのように異なるか？
• RQ5 近似極限および極限のReissner-Nordström反ド・ジッター黑洞において、弱い宇宙監視予想は保持されるか？

主な発見

• スカラー場の散乱中、非極限のReissner-Nordström反ド・ジッター黑洞において、熱力学の第一法則が一貫して回復される。
• ホライズン半径の増加は、特異点が隠蔽されたままであることを確認し、弱い宇宙監視予想を支持する。
• 近似極限ブラックホールは、最終状態が明確なホライズンを持つブラックホールのままであるため、過剰充電されない。
• ω = qϕ を持つ極限ブラックホールは、極限性を保ったまま、別の極限ブラックホールに進化する。
• ω ≠ qϕ の場合、最終状態は質量および電荷が変更された近似極限ブラックホールとなり、安定した過剰充電なしの状態を示す。
• 最終状態における計量関数fの最小値は、ブラックホールが物理的に有効であり、裸の特異点に変わらないことを確認する。