Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Trích xuất năng lượng và moment động lượng của một hố đen Kerr
Tóm tắt
Trong nhiều thập kỷ qua, người ta đã cho rằng các hố đen quay (BH) cung cấp năng lượng cho các vụ nổ gamma năng lượng cao (GRB) và các nhân thiên hà hoạt động (AGN), nhưng cơ chế trích xuất năng lượng từ hố đen vẫn là một điều bí ẩn. Chúng tôi đã chỉ ra rằng giải pháp cho vấn đề này xuất hiện khi hố đen được ngập trong một trường điện từ bên ngoài và vật chất có mật độ thấp đã ion hóa. Đối với trường điện từ song song với chiều quay của hố đen, trường điện được cảm ứng sẽ tăng tốc các electron ra bên ngoài và proton vào bên trong trong một khu vực hình nón, có tâm tại trục quay của hố đen, và có góc mở bán kính khoảng $$\theta \approx 60^\circ $$ so với trục quay của hố đen. Đối với trường điện từ nghịch đảo, proton và electron sẽ trao đổi vai trò cho nhau. Các hạt được tăng tốc ra bên ngoài sẽ phát xạ năng lượng và moment động lượng ra vô tận. Hố đen cung cấp năng lượng cho quá trình này bằng cách giảm năng lượng và moment động lượng của nó bằng cách bắt giữ proton ở cực và electron ở xích đạo với năng lượng và moment động lượng âm. Tiềm năng điện cho phép tồn tại các trạng thái năng lượng âm bên ngoài khu vực ergosphere của hố đen, do đó khu vực này không có vai trò gì trong quá trình trích xuất năng lượng hố đen động lực học điện từ này.
Từ khóa
#hố đen #năng lượng #moment động lượng #hố đen Kerr #trường điện từ #vật chất ion hóaTài liệu tham khảo
D. Christodoulou, Phys. Rev. Lett. 25(22), 1596 (1970). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.25.1596
D. Christodoulou, R. Ruffini, Phys. Rev. D 4, 3552 (1971). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.4.3552
S.W. Hawking, Phys. Rev. Lett. 26, 1344 (1971). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.26.1344
T. Piran, Rev. Mod. Phys. 76, 1143 (2004). https://doi.org/10.1103/RevModPhys.76.1143
B. Zhang, The Physics of Gamma-Ray Bursts (Cambridge Univeristy Press, Cambridge, 2018). https://doi.org/10.1017/9781139226530
R. Ruffini, R. Moradi, J.A. Rueda, L. Becerra, C.L. Bianco, C. Cherubini, S. Filippi, Y.C. Chen, M. Karlica, N. Sahakyan, Y. Wang, S.S. Xue, Astrophys. J. 886(2), 82 (2019). https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab4ce6
R. Moradi, J.A. Rueda, R. Ruffini, Y. Wang, Astron. Astrophys. 649, A75 (2021). https://doi.org/10.1051/0004-6361/201937135
J.A. Rueda, R. Ruffini, R.P. Kerr, Astrophys. J. 929(1), 56 (2022). https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac5b6e
J.A. Rueda, R. Ruffini, Eur. Phys. J. C 80(4), 300 (2020). https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-020-7868-z
R. Ruffini, R. Moradi, J.A. Rueda, L. Li, N. Sahakyan, Y.C. Chen, Y. Wang, Y. Aimuratov, L. Becerra, C.L. Bianco, C. Cherubini, S. Filippi, M. Karlica, G.J. Mathews, M. Muccino, G.B. Pisani, S.S. Xue, Mon. Not. R. Astron. Soc. 504(4), 5301 (2021). https://doi.org/10.1093/mnras/stab724
R. Penrose, Nuovo Cimento Rivista Serie 1 (1969)
R. Penrose, R.M. Floyd, Nat. Phys. Sci. 229(6), 177 (1971). https://doi.org/10.1038/physci229177a0
J.M. Bardeen, W.H. Press, S.A. Teukolsky, Astrophys. J. 178, 347 (1972). https://doi.org/10.1086/151796
R.M. Wald, Astrophys. J. 191, 231 (1974). https://doi.org/10.1086/152959
M. Bañados, J. Silk, S.M. West, Phys. Rev. Lett. 103(11), 111102 (2009). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.103.111102
M. Bejger, T. Piran, M. Abramowicz, F. Håkanson, Phys. Rev. Lett. 109(12), 121101 (2012). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.109.121101
J.D. Schnittman, Phys. Rev. Lett. 113(26), 261102 (2014). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.113.261102
E. Berti, R. Brito, V. Cardoso, Phys. Rev. Lett. 114(25), 251103 (2015). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.114.251103
S.V. Dhurandhar, N. Dadhich, Phys. Rev. D 30(8), 1625 (1984). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.30.1625
S. Parthasarathy, S.M. Wagh, S.V. Dhurandhar, N. Dadhich, Astrophys. J. 307, 38 (1986). https://doi.org/10.1086/164390
A. Tursunov, N. Dadhich, Universe 5(5), 125 (2019). https://doi.org/10.3390/universe5050125
R. Ruffini, J.R. Wilson, Phys. Rev. D 12(10), 2959 (1975). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.12.2959
R.D. Blandford, R.L. Znajek, Mon. Not. R. Astron. Soc. 179, 433 (1977). https://doi.org/10.1093/mnras/179.3.433
P. Ghosh, M.A. Abramowicz, Mon. Not. R. Astron. Soc. 292(4), 887 (1997). https://doi.org/10.1093/mnras/292.4.887
M. Livio, G.I. Ogilvie, J.E. Pringle, Astrophys. J. 512(1), 100 (1999). https://doi.org/10.1086/306777
S.S. Komissarov, Mon. Not. R. Astron. Soc. 350(2), 427 (2004). https://doi.org/10.1111/j.1365-2966.2004.07598.x
S.S. Komissarov, Mon. Not. R. Astron. Soc. 359(3), 801 (2005). https://doi.org/10.1111/j.1365-2966.2005.08974.x
K. Parfrey, A. Philippov, B. Cerutti, Phys. Rev. Lett. 122(3), 035101 (2019). https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.122.035101
P.A. Sturrock, Astrophys. J. 164, 529 (1971). https://doi.org/10.1086/150865
M.A. Ruderman, P.G. Sutherland, Astrophys. J. 196, 51 (1975). https://doi.org/10.1086/153393
R.M. Wald, Phys. Rev. D 10, 1680 (1974). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.10.1680
P. Goldreich, W.H. Julian, Astrophys. J. 157, 869 (1969). https://doi.org/10.1086/150119
R. Ruffini, J.D. Melon Fuksman, G.V. Vereshchagin, Astrophys. J. 883(2), 191 (2019). https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab3c51
L. Becerra, C.L. Ellinger, C.L. Fryer, J.A. Rueda, R. Ruffini, Astrophys. J. 871(1), 14 (2019). https://doi.org/10.3847/1538-4357/aaf6b3
B. Carter, Phys. Rev. 174(5), 1559 (1968). https://doi.org/10.1103/PhysRev.174.1559
J.M. Bardeen, Astrophys. J. 162, 71 (1970). https://doi.org/10.1086/150635
T. Damour, R.S. Hanni, R. Ruffini, J.R. Wilson, Phys. Rev. D 17(6), 1518 (1978). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.17.1518
A.R. King, J.P. Lasota, W. Kundt, Phys. Rev. D 12(10), 3037 (1975). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.12.3037
R.S. Hanni, R. Ruffini, Phys. Rev. D 8(10), 3259 (1973). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.8.3259
K.S. Thorne, D. MacDonald, Mon. Not. R. Astron. Soc. 198, 339 (1982). https://doi.org/10.1093/mnras/198.2.339
G. Miniutti, R. Ruffini, Nuovo Cimento B Serie 115, 751 (2000)
R. Moradi, J.A. Rueda, R. Ruffini, L. Li, C.L. Bianco, S. Campion, C. Cherubini, S. Filippi, Y. Wang, S.S. Xue, Phys. Rev. D 104(6), 063043 (2021). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.063043
F. Rastegarnia, R. Moradi, J.A. Rueda, R. Ruffini, L. Li, S. Eslamzadeh, Y. Wang, S.S. Xue, Eur. Phys. J. C 82(9), 778 (2022). https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-022-10750-x
J. Levin, D.J. D’Orazio, S. Garcia-Saenz, Phys. Rev. D 98(12), 123002 (2018). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.98.123002
K. Gupta, Y.T.A. Law, J. Levin, Phys. Rev. D 104(8), 084059 (2021). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.104.084059
S.S. Komissarov, Mon. Not. R. Astron. Soc. 512(2), 2798 (2022). https://doi.org/10.1093/mnras/stab2686
M. Kološ, A. Tursunov, Z. Stuchlík, Phys. Rev. D 103(2), 024021 (2021). https://doi.org/10.1103/PhysRevD.103.024021
B. Carter, in Black Holes (Les Astres Occlus) (1973), pp. 57–214