[论文解读] Radiation from a dust dynamical LTB black hole

Javad T. Firouzjaee, Reza Mansouri|arXiv (Cornell University)|Apr 4, 2011

Black Holes and Theoretical Physics被引用 2

一句话总结

本文研究了在宇宙学FRW背景下的动力学LTB黑洞中的霍金辐射，该背景下全局事件视界并不存在。通过哈密顿-雅可比方法与径向零测地线方法，本文表明：辐射源自表观视界而非事件视界，从而得到一致的霍金温度，并支持动力系统中黑洞热力学第一定律。

ABSTRACT

Does a dynamical black hole embedded in a cosmological FRW background emit Hawking radiation where a globally defined event horizon does not exist? What are the differences to the Schwarzschild black hole? What about the first law of black hole mechanics? We face these questions using the LTB cosmological black hole model recently published. Using the Hamilton-Jacobi and radial null geodesic-methods suitable for dynamical cases, we show that it is the apparent horizon which contributes to the Hawking radiation and not the event horizon. The Hawking temperature is calculated using the two different methods giving the same result. The first law of LTB black hole dynamics and the thermal character of the radiation is also dealt with.

研究动机与目标

• 确定在无全局事件视界存在的宇宙学FRW背景下的动力学黑洞是否会发生霍金辐射。
• 阐明此类动力系统中表观视界与事件视界在辐射发射中的作用。
• 利用适用于动力时空的两种独立方法推导霍金温度。
• 在LTB动力黑洞模型背景下，检验黑洞力学第一定律的有效性。

提出的方法

• 应用哈密顿-雅可比方法，计算粒子穿越LTB时空表观视界时的隧穿率。
• 利用径向零测地线分析粒子发射，并在动力背景下推导霍金温度。
• 将标准霍金辐射技术适配于缺乏全局事件视界的时空，聚焦于表观视界作为相关因果边界。
• 通过两种方法推导霍金温度，以确保结果的一致性并验证其正确性。
• 为LTB动力黑洞构建黑洞热力学第一定律，建立能量、熵与视界性质之间的联系。
• 分析辐射谱的热性质，以确认其具有霍金辐射的特征。

实验结果

研究问题

• RQ1 在无全局定义事件视界的宇宙学FRW背景下的动力学黑洞是否会发射霍金辐射？
• RQ2 在这些动力时空中，决定霍金辐射的是表观视界还是事件视界？
• RQ3 哈密顿-雅可比方法与径向零测地线方法在计算LTB黑洞霍金温度时有何异同？
• RQ4 在LTB动力黑洞模型背景下，黑洞热力学第一定律是否仍然成立？
• RQ5 LTB黑洞所发射辐射的热性质是什么？与标准施瓦茨希尔德情况相比有何异同？

主要发现

• 在LTB动力黑洞模型中，辐射源自表观视界，而非事件视界。
• 通过哈密顿-雅可比方法得到的霍金温度与径向零测地线方法所得结果完全一致，证实了结果的一致性。
• LTB黑洞的黑洞热力学第一定律成立，其能量、熵与视界面积之间的关系与静态黑洞类似。
• 辐射谱表现出热特性，支持其为霍金辐射的解释。
• 结果表明，在动力、非均匀的宇宙学黑洞模型中，表观视界在辐射发射中起主导作用。
• 本研究通过将表观视界识别为关键物理边界，解决了非稳态黑洞辐射发射的模糊性问题。