旋转黑洞环系统中的惯性框架拖曳效应

组合黑洞-环系统中的一个重要现象是惯性框架被旋转物体拖曳，这是广义相对论中一个基本的效应。在一个特定情境下，当一个环围绕中心黑洞做运动时，黑洞视界的角速度HBH环不再仅仅依赖于黑洞本身的角动量JH，而是遵循不同于Kerr真空模型的关系。原始的Kerr公式（\(\Omega_{\text{Kerr}}(J_H) = \frac{J_H}{2M^2R_H}\)）不再适用，其中M和RH分别代表黑洞的质量和事件视界半径。 Shahar Hod的研究针对缓慢旋转的黑洞系统，通过摄动理论分析，揭示了在黑洞环系统中，当黑洞角动量为零（\(J_H = 0\)）且存在一个轨道环（JR）和圆周半径R时，HBH环的角速度并非恒定，而是呈现出一个过渡过程。对于角动量为零的中心黑洞，当圆周半径经历绝热变化（例如，从\(R\)逐渐减小）时，HBH环的角速度会从其初始的渐近值\(\Omega_{\text{HBH}}(J_H = 0, JR, R \to R_H^+)= \frac{2JR}{R^3}\)逐渐接近最终的Kerr值，即在中心黑洞完全吸收环后，新产生的黑洞满足\(\Omega_{\text{Kerr}}(J_{H\text{new}}) = \frac{J_{H\text{new}}}{2M_{\text{new}}^2R_{H\text{new}}}\)，其中\(J_{H\text{new}} = JR\)，\(M_{\text{new}}\)和\(R_{H\text{new}}\)分别代表吸收环后的黑洞的新角动量、质量以及新的视界半径。 这项研究对理解黑洞与周围物质相互作用，特别是环系统中的物理过程提供了重要见解，它扩展了我们对黑洞物理学的理解，尤其是在极端条件下的动态行为。这一理论成果发表于《欧洲物理杂志C》(Eur.Phys.J.C, 2015), 是开放获取的，有助于学术界进一步探讨和验证广义相对论在强引力环境下的预测。