Перейти на страницу файла на Викискладе

Файл:Kerr Newman De Sitter (KNdS) Horizons & Ergospheres.gif

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Kerr_Newman_De_Sitter_(KNdS)_Horizons_&_Ergospheres.gif(620 × 464 пкс, размер файла: 1,79 МБ, MIME-тип: image/gif, закольцованный, 156 фреймов, 17 с)

Краткое описание

Описание
English: The horizons and ergosheres for the Kerr Newman De Sitler (KNdS) spacetime with different Λ:M ratios. The mass M, spin a and electric charge ℧ of the black hole stay constant, as does the radius of the ring singularity (r=0 → R=√[r²+a²]=a), while the cosmological constant Λ=3H² is the animation parameter. All numbers are in natural dimensionless units of G=M=c=kₑ=1.
Дата
Источник Собственная работа, Code: Link
Автор Yukterez (Simon Tyran, Vienna)
Другие версии
Snapshot 1 (a=0.9, ℧=0.4, Λ=0.109)
Snapshot 2 (a=0.9, ℧=0.4, Λ=0.136)
Orbit in the Kerr Newman De Sitter spacetime
Separate depictions for the horizons and ergospheres
Regular Kerr black hole (a=0.99, ℧=0, Λ=0)

Лицензирование

Я, владелец авторских прав на это произведение, добровольно публикую его на условиях следующей лицензии:
w:ru:Creative Commons
атрибуция распространение на тех же условиях
Этот файл доступен по лицензии Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 International
Вы можете свободно:
  • делиться произведением – копировать, распространять и передавать данное произведение
  • создавать производные – переделывать данное произведение
При соблюдении следующих условий:
  • атрибуция – Вы должны указать авторство, предоставить ссылку на лицензию и указать, внёс ли автор какие-либо изменения. Это можно сделать любым разумным способом, но не создавая впечатление, что лицензиат поддерживает вас или использование вами данного произведения.
  • распространение на тех же условиях – Если вы изменяете, преобразуете или создаёте иное произведение на основе данного, то обязаны использовать лицензию исходного произведения или лицензию, совместимую с исходной.

Overview

The Kerr–Newman–de–Sitter metric (KNdS) [1][2] is the one of the most general stationary solutions of the Einstein–Maxwell equations in [1] that describes the spacetime geometry in the region surrounding an electrically charged, rotating mass embedded in an expanding universe. It generalizes the Kerr–Newman metric by taking into account the cosmological constant .

Boyer–Lindquist coordinates

In (+, −, −, −) signature and in natural units of the KNdS metric is[3][4][5][6]






with all the other , where is the black hole's spin parameter, its electric charge and [7] the cosmological constant with as the time-independent Sitter universe#Mathematical expression Hubble parameter. The electromagnetic 4-potential is



The frame-dragging angular velocity is



and the local frame-dragging velocity relative to constant positions (the speed of light at the ergosphere)



The escape velocity (the speed of light at the horizons) relative to the local corotating ZAMO (zero angular momentum observer) is



The conserved quantities in the equations of motion



where is the four velocity, is the test particle's specific charge and the Maxwell–Faraday tensor



are the total energy



and the covariant axial angular momentum



The for differentiation overdot stands for differentiation by the testparticle's proper time or the photon's affine parameter, so .

Null coordinates

To get coordinates we apply the transformation




and get the metric coefficients





and all the other , with the electromagnetic vector potential



Defining ingoing lightlike worldlines give a light cone on a spacetime diagram.

Horizons and ergospheres

The horizons are at and the ergospheres at . This can be solved numerically or analytically. Like in the Kerr and Kerr–Newman metrics the horizons have constant Boyer-Lindquist , while the ergospheres' radii also depend on the polar angle .

This gives 3 positive solutions each (including the black hole's inner and outer horizons and ergospheres as well as the cosmic ones) and a negative solution for the space at in the antiverse[8][9] behind the ring singularity, which is part of the probably unphysical extended solution of the metric.

With a negative (the Anti–de–Sitter variant with an attractive cosmological constant) there are no cosmic horizon and ergosphere, only the black hole related ones.

In the Nariai limit[10] the black hole's outer horizon and ergosphere coincide with the cosmic ones (in the Schwarzschild–de–Sitter metric to which the KNdS reduces with that would be the case when ).

Invariants

The Ricci scalar for the KNdS metric is , and the Kretschmann scalar


Further reading

For the transformation see here and the links therein. More tensors and scalars for the KNdS metric: in Boyer Lindquist and Null coordinates, higher resolution: video, advised references: arxiv:1710.00997 & arxiv:2007.04354. More snapshots of this series can be found here, those are also under the creative commons license.

References

  1. (2008). "Kerr-Newman-de Sitter black holes with a restricted repulsive barrier of equatorial photon motion". Physical Review D 58: 084003. DOI:10.1088/0264-9381/17/21/312.
  2. (2009). "Exact spacetimes in Einstein's General Relativity". Cambridge University Press, Cambridge Monographs in Mathematical Physics. DOI:10.1017/CBO9780511635397.
  3. (2023). "Motion equations in a Kerr-Newman-de Sitter spacetime". Classical and Quantum Gravity 40 (13). DOI:10.1088/1361-6382/accbfe.
  4. (2014). "Gravitational lensing and frame-dragging of light in the Kerr–Newman and the Kerr–Newman (anti) de Sitter black hole spacetimes". General Relativity and Gravitation 46 (11): 1818. DOI:10.1007/s10714-014-1818-8.
  5. (2018). "Kerr-de Sitter spacetime, Penrose process and the generalized area theorem". Physical Review D 97 (8): 084049. DOI:10.1103/PhysRevD.97.084049.
  6. (2021). "Null Hypersurfaces in Kerr-Newman-AdS Black Hole and Super-Entropic Black Hole Spacetimes". Classical and Quantum Gravity 38 (4): 045018. DOI:10.1088/1361-6382/abd3e0.
  7. Gaur & Visser: Black holes embedded in FLRW cosmologies (2023) class=gr-qc, arxiv eprint=2308.07374
  8. Andrew Hamilton: Black hole Penrose diagrams (JILA Colorado)
  9. Figure 2 in (2020). "Influence of Cosmic Repulsion and Magnetic Fields on Accretion Disks Rotating around Kerr Black Holes". Universe. DOI:10.3390/universe6020026.
  10. Leonard Susskind: Aspects of de Sitter Holography, timestamp 38:27: video of the online seminar on de Sitter space and Holography, Sept 14, 2021

Краткие подписи

Добавьте однострочное описание того, что собой представляет этот файл
Horizons and ergospheres for the Kerr Newman De Sitler spacetime

Элементы, изображённые на этом файле

изображённый объект

У этого свойства есть некоторое значение без элемента в

image/gif

История файла

Нажмите на дату/время, чтобы посмотреть файл, который был загружен в тот момент.

Дата/времяМиниатюраРазмерыУчастникПримечание
текущий00:01, 11 сентября 2023Миниатюра для версии от 00:01, 11 сентября 2023620 × 464 (1,79 МБ)Yukterezmatch the color of the cosmic ergosphere with the black hole one after they merge
22:29, 22 августа 2023Миниатюра для версии от 22:29, 22 августа 2023620 × 464 (2,53 МБ)Yukterezshow the disintegration of the ergosphere
19:09, 18 августа 2023Миниатюра для версии от 19:09, 18 августа 2023640 × 464 (2,64 МБ)Yuktereztake a different start frame
20:05, 16 августа 2023Миниатюра для версии от 20:05, 16 августа 2023640 × 464 (2,64 МБ)YukterezUploaded own work with UploadWizard

Нет страниц, использующих этот файл.

Глобальное использование файла

Данный файл используется в следующих вики:

Метаданные