Dosya:Orbit in the Kerr Newman De Sitter Spacetime.png - Vikipedi
İçeriğe atla
Ana menü
Gezinti
  • Anasayfa
  • Hakkımızda
  • İçindekiler
  • Rastgele madde
  • Seçkin içerik
  • Yakınımdakiler
Katılım
  • Deneme tahtası
  • Köy çeşmesi
  • Son değişiklikler
  • Dosya yükle
  • Topluluk portalı
  • Wikimedia dükkânı
  • Yardım
  • Özel sayfalar
Vikipedi Özgür Ansiklopedi
Ara
  • Bağış yapın
  • Hesap oluştur
  • Oturum aç
  • Bağış yapın
  • Hesap oluştur
  • Oturum aç

Dosya:Orbit in the Kerr Newman De Sitter Spacetime.png

Sayfa içeriği diğer dillerde desteklenmemektedir.
  • Dosya
  • Tartışma
  • Oku
  • Wikimedia Commons üzerinde gör
  • Yerel açıklama ekle
  • Yerel açıklama kaynağı ekle
Araçlar
Eylemler
  • Oku
  • Wikimedia Commons üzerinde gör
  • Yerel açıklama ekle
  • Yerel açıklama kaynağı ekle
Genel
  • Sayfaya bağlantılar
  • Basılmaya uygun görünüm
  • Sayfa bilgisi
  • Kısaltılmış URL'yi al
  • Karekodu indir
Diğer projelerde
Görünüm
Vikipedi, özgür ansiklopedi
  • Dosya
  • Dosya geçmişi
  • Dosya kullanımı
  • Küresel dosya kullanımı
  • Üstveri
Dosya:Orbit in the Kerr Newman De Sitter Spacetime.png
Daha yüksek çözünürlüğe sahip sürüm bulunmamaktadır.
Orbit_in_the_Kerr_Newman_De_Sitter_Spacetime.png ((800 × 584 piksel, dosya boyutu: 62 KB, MIME tipi: image/png))
Bu dosya Wikimedia Commons'ta bulunmaktadır. Dosyanın açıklaması aşağıda gösterilmiştir.
Commons, serbest/özgür telifli medya dosyalarının bulundurulduğu depodur. Siz de yardım edebilirsiniz.
Bu dosya Wikimedia Commons'ta bulunmaktadır.

Özet

AçıklamaOrbit in the Kerr Newman De Sitter Spacetime.png
English: Unstable orbit at constant Boyer Lindquist r in the vicinity of a Kerr Newman De Sitter (KNdS) black hole. The local velocities on the bottom right of the numeric display are relative to local ZAMOs, while the ZAMOs' frame dragging velocities (larger than the speed of light at this point) are relative to stationary [r,θ,φ]-positions.
Tarih 23 Ağustos 2023
Kaynak Yükleyenin kendi çalışması, Code: knds.yukterez.net, Equations of motion: relativity.yukterez.net/74.html#11
Yazar Yukterez (Simon Tyran, Vienna)
Diğer sürümler
Animation (a=0.9, ℧=0.4, Λ=0.001...0.155)
Separate depictions for the horizons and ergospheres
Regular Kerr black hole (a=0.99, ℧=0, Λ=0)

Lisanslama

Ben, bu işin telif sahibi, burada işi aşağıdaki lisans altında yayımlıyorum:
w:tr:Creative Commons
atıf benzer paylaşım
Bu dosya, Creative Commons Atıf-Benzer Paylaşım 4.0 Uluslararası lisansı ile lisanslanmıştır.
Şu seçeneklerde özgürsünüz:
  • paylaşım – eser paylaşımı, dağıtımı ve iletimi
  • içeriği değiştirip uyarlama – eser adaptasyonu
Aşağıdaki koşullar geçerli olacaktır:
  • atıf – Esere yazar veya lisans sahibi tarafından belirtilen (ancak sizi ya da eseri kullanımınızı desteklediklerini ileri sürmeyecek bir) şekilde atıfta bulunmalısınız.
  • benzer paylaşım – Maddeyi yeniden düzenler, dönüştürür veya inşa ederseniz, katkılarınızı özgünüyle aynı veya uyumlu lisans altında dağıtmanız gerekir.
https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0CC BY-SA 4.0 Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 truetrue

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 Λ {\displaystyle \Lambda } {\displaystyle \Lambda }.

Boyer–Lindquist coordinates

In (+, −, −, −) signature and in natural units of G = M = c = k e = 1 {\displaystyle {\rm {G=M=c=k_{e}=1}}} {\displaystyle {\rm {G=M=c=k_{e}=1}}} the KNdS metric is[3][4][5][6]


g t t = − 3   [ a 2   sin 2 ⁡ θ ( a 2   Λ   cos 2 ⁡ θ + 3 ) + a 2 ( Λ   r 2 − 3 ) + Λ   r 4 − 3   r 2 + 6   r − 3 ℧ 2 ] ( a 2   Λ + 3 ) 2 ( a 2 cos 2 ⁡ θ + r 2 ) {\displaystyle g_{\rm {tt}}={\rm {-{\frac {3\ [a^{2}\ \sin ^{2}\theta \left(a^{2}\ \Lambda \ \cos ^{2}\theta +3\right)+a^{2}\left(\Lambda \ r^{2}-3\right)+\Lambda \ r^{4}-3\ r^{2}+6\ r-3\mho ^{2}]}{\left(a^{2}\ \Lambda +3\right)^{2}\left(a^{2}\cos ^{2}\theta +r^{2}\right)}}}}} {\displaystyle g_{\rm {tt}}={\rm {-{\frac {3\ [a^{2}\ \sin ^{2}\theta \left(a^{2}\ \Lambda \ \cos ^{2}\theta +3\right)+a^{2}\left(\Lambda \ r^{2}-3\right)+\Lambda \ r^{4}-3\ r^{2}+6\ r-3\mho ^{2}]}{\left(a^{2}\ \Lambda +3\right)^{2}\left(a^{2}\cos ^{2}\theta +r^{2}\right)}}}}}


g r r = − a 2   cos 2 ⁡ θ + r 2 ( a 2 + r 2 ) ( 1 − Λ   r 2 3 ) − 2   r + ℧ 2 {\displaystyle g_{\rm {rr}}={\rm {-{\frac {a^{2}\ \cos ^{2}\theta +r^{2}}{\left(a^{2}+r^{2}\right)\left(1-{\frac {\Lambda \ r^{2}}{3}}\right)-2\ r+\mho ^{2}}}}}} {\displaystyle g_{\rm {rr}}={\rm {-{\frac {a^{2}\ \cos ^{2}\theta +r^{2}}{\left(a^{2}+r^{2}\right)\left(1-{\frac {\Lambda \ r^{2}}{3}}\right)-2\ r+\mho ^{2}}}}}}


g θ θ = − 3 ( a 2   cos 2 ⁡ θ + r 2 ) a 2   Λ   cos 2 ⁡ θ + 3 {\displaystyle g_{\rm {\theta \theta }}={\rm {-{\frac {3\left(a^{2}\ \cos ^{2}\theta +r^{2}\right)}{a^{2}\ \Lambda \ \cos ^{2}\theta +3}}}}} {\displaystyle g_{\rm {\theta \theta }}={\rm {-{\frac {3\left(a^{2}\ \cos ^{2}\theta +r^{2}\right)}{a^{2}\ \Lambda \ \cos ^{2}\theta +3}}}}}


g ϕ ϕ = 9   { 1 3 ( a 2 + r 2 ) 2 sin 2 ⁡ θ ( a 2   Λ cos 2 ⁡ θ + 3 ) − a 2 sin 4 ⁡ θ   [ ( a 2 + r 2 ) ( 1 − Λ   r 2 / 3 ) − 2   r + ℧ 2 ] } − ( a 2   Λ + 3 ) 2 ( a 2 cos 2 ⁡ θ + r 2 ) {\displaystyle g_{\rm {\phi \phi }}={\rm {\frac {9\ \{{\frac {1}{3}}\left(a^{2}+r^{2}\right)^{2}\sin ^{2}\theta \left(a^{2}\ \Lambda \cos ^{2}\theta +3\right)-a^{2}\sin ^{4}\theta \ [\left(a^{2}+r^{2}\right)\left(1-\Lambda \ r^{2}/3\right)-2\ r+\mho ^{2}]\}}{-\left(a^{2}\ \Lambda +3\right)^{2}\left(a^{2}\cos ^{2}\theta +r^{2}\right)}}}} {\displaystyle g_{\rm {\phi \phi }}={\rm {\frac {9\ \{{\frac {1}{3}}\left(a^{2}+r^{2}\right)^{2}\sin ^{2}\theta \left(a^{2}\ \Lambda \cos ^{2}\theta +3\right)-a^{2}\sin ^{4}\theta \ [\left(a^{2}+r^{2}\right)\left(1-\Lambda \ r^{2}/3\right)-2\ r+\mho ^{2}]\}}{-\left(a^{2}\ \Lambda +3\right)^{2}\left(a^{2}\cos ^{2}\theta +r^{2}\right)}}}}


g t ϕ = 3   a   sin 2 ⁡ θ   [ a 2   Λ ( a 2 + r 2 ) cos 2 ⁡ θ + a 2   Λ   r 2 + Λ   r 4 + 6   r − 3   ℧ 2 ] ( a 2   Λ + 3 ) 2 ( a 2   cos 2 ⁡ θ + r 2 ) {\displaystyle g_{\rm {t\phi }}={\rm {\frac {3\ a\ \sin ^{2}\theta \ [a^{2}\ \Lambda \left(a^{2}+r^{2}\right)\cos ^{2}\theta +a^{2}\ \Lambda \ r^{2}+\Lambda \ r^{4}+6\ r-3\ \mho ^{2}]}{\left(a^{2}\ \Lambda +3\right)^{2}\left(a^{2}\ \cos ^{2}\theta +r^{2}\right)}}}} {\displaystyle g_{\rm {t\phi }}={\rm {\frac {3\ a\ \sin ^{2}\theta \ [a^{2}\ \Lambda \left(a^{2}+r^{2}\right)\cos ^{2}\theta +a^{2}\ \Lambda \ r^{2}+\Lambda \ r^{4}+6\ r-3\ \mho ^{2}]}{\left(a^{2}\ \Lambda +3\right)^{2}\left(a^{2}\ \cos ^{2}\theta +r^{2}\right)}}}}

with all the other g μ ν = 0 {\displaystyle g_{\mu \nu }=0} {\displaystyle g_{\mu \nu }=0}, where a {\displaystyle {\rm {a}}} {\displaystyle {\rm {a}}} is the black hole's spin parameter, ℧ {\displaystyle {\rm {\mho }}} {\displaystyle {\rm {\mho }}} its electric charge and Λ = 3 H 2 {\displaystyle {\rm {\Lambda =3H^{2}}}} {\displaystyle {\rm {\Lambda =3H^{2}}}}[7] the cosmological constant with H {\displaystyle {\rm {H}}} {\displaystyle {\rm {H}}} as the time-independent Sitter universe#Mathematical expression Hubble parameter. The electromagnetic 4-potential is


A μ = { 3   r   ℧ ( a 2   Λ + 3 ) ( a 2   cos 2 ⁡ θ + r 2 ) ,   0 ,   0 ,   − 3   a   r   ℧   sin 2 ⁡ θ ( a 2   Λ + 3 ) ( a 2   cos 2 ⁡ θ + r 2 ) } {\displaystyle {\rm {A_{\mu }=\left\{{\frac {3\ r\ \mho }{\left(a^{2}\ \Lambda +3\right)\left(a^{2}\ \cos ^{2}\theta +r^{2}\right)}},\ 0,\ 0,\ -{\frac {3\ a\ r\ \mho \ \sin ^{2}\theta }{\left(a^{2}\ \Lambda +3\right)\left(a^{2}\ \cos ^{2}\theta +r^{2}\right)}}\right\}}}} {\displaystyle {\rm {A_{\mu }=\left\{{\frac {3\ r\ \mho }{\left(a^{2}\ \Lambda +3\right)\left(a^{2}\ \cos ^{2}\theta +r^{2}\right)}},\ 0,\ 0,\ -{\frac {3\ a\ r\ \mho \ \sin ^{2}\theta }{\left(a^{2}\ \Lambda +3\right)\left(a^{2}\ \cos ^{2}\theta +r^{2}\right)}}\right\}}}}


The frame-dragging angular velocity is


ω = d ϕ d t = − g t ϕ g ϕ ϕ = a   [ a 2   Λ ( a 2 + r 2 ) cos 2 ⁡ θ + a 2   Λ   r 2 + 6   r + Λ   r 4 − 3   ℧ 2 ] a 2   sin 2 ⁡ θ   [ a 2 ( Λ   r 2 − 3 ) + 6   r + Λ   r 4 − 3   r 2 − 3   ℧ 2 ] + a 2   Λ   ( a 2 + r 2 ) 2 cos 2 ⁡ θ + 3   ( a 2 + r 2 ) 2 {\displaystyle \omega ={\frac {\rm {d\phi }}{\rm {dt}}}=-{\frac {g_{\rm {t\phi }}}{g_{\rm {\phi \phi }}}}={\rm {\frac {a\ [a^{2}\ \Lambda \left(a^{2}+r^{2}\right)\cos ^{2}\theta +a^{2}\ \Lambda \ r^{2}+6\ r+\Lambda \ r^{4}-3\ \mho ^{2}]}{a^{2}\ \sin ^{2}\theta \ [a^{2}\left(\Lambda \ r^{2}-3\right)+6\ r+\Lambda \ r^{4}-3\ r^{2}-3\ \mho ^{2}]+a^{2}\ \Lambda \ \left(a^{2}+r^{2}\right)^{2}\cos ^{2}\theta +3\ \left(a^{2}+r^{2}\right)^{2}}}}} {\displaystyle \omega ={\frac {\rm {d\phi }}{\rm {dt}}}=-{\frac {g_{\rm {t\phi }}}{g_{\rm {\phi \phi }}}}={\rm {\frac {a\ [a^{2}\ \Lambda \left(a^{2}+r^{2}\right)\cos ^{2}\theta +a^{2}\ \Lambda \ r^{2}+6\ r+\Lambda \ r^{4}-3\ \mho ^{2}]}{a^{2}\ \sin ^{2}\theta \ [a^{2}\left(\Lambda \ r^{2}-3\right)+6\ r+\Lambda \ r^{4}-3\ r^{2}-3\ \mho ^{2}]+a^{2}\ \Lambda \ \left(a^{2}+r^{2}\right)^{2}\cos ^{2}\theta +3\ \left(a^{2}+r^{2}\right)^{2}}}}}


and the local frame-dragging velocity relative to constant { r , θ , ϕ } {\displaystyle {\rm {\{r,\theta ,\phi \}}}} {\displaystyle {\rm {\{r,\theta ,\phi \}}}} positions (the speed of light at the ergosphere)


ν = g t ϕ   g t ϕ = − a 2   sin 2 ⁡ θ   [ a 2   Λ ( a 2 + r 2 ) cos 2 ⁡ θ + a 2 Λ   r 2 + 6   r + Λ   r 4 − 3   ℧ 2 ] 2 ( a 2   Λ   cos 2 ⁡ θ + 3 ) ( a 2 + r 2 − a 2 sin 2 ⁡ θ ) 2 [ a 2 ( Λ   r 2 − 3 ) + 6   r + Λ   r 4 − 3   r 2 − 3   ℧ 2 ] {\displaystyle \nu ={\sqrt {g_{\rm {t\phi }}\ g^{\rm {t\phi }}}}={\rm {\sqrt {-{\frac {a^{2}\ \sin ^{2}\theta \ [a^{2}\ \Lambda \left(a^{2}+r^{2}\right)\cos ^{2}\theta +a^{2}\Lambda \ r^{2}+6\ r+\Lambda \ r^{4}-3\ \mho ^{2}]^{2}}{\left(a^{2}\ \Lambda \ \cos ^{2}\theta +3\right)\left(a^{2}+r^{2}-a^{2}\sin ^{2}\theta \right)^{2}[a^{2}\left(\Lambda \ r^{2}-3\right)+6\ r+\Lambda \ r^{4}-3\ r^{2}-3\ \mho ^{2}]}}}}}} {\displaystyle \nu ={\sqrt {g_{\rm {t\phi }}\ g^{\rm {t\phi }}}}={\rm {\sqrt {-{\frac {a^{2}\ \sin ^{2}\theta \ [a^{2}\ \Lambda \left(a^{2}+r^{2}\right)\cos ^{2}\theta +a^{2}\Lambda \ r^{2}+6\ r+\Lambda \ r^{4}-3\ \mho ^{2}]^{2}}{\left(a^{2}\ \Lambda \ \cos ^{2}\theta +3\right)\left(a^{2}+r^{2}-a^{2}\sin ^{2}\theta \right)^{2}[a^{2}\left(\Lambda \ r^{2}-3\right)+6\ r+\Lambda \ r^{4}-3\ r^{2}-3\ \mho ^{2}]}}}}}}


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


v = 1 − 1 / g t t = 3 ( a 2 Λ cos 2 ⁡ θ + 3 ) ( a 2 + r 2 − a 2 sin 2 ⁡ θ ) 2 [ a 2 ( Λ r 2 − 3 ) + Λ r 4 − 3 r 2 + 6 r − 3 ℧ 2 ] ( a 2 Λ + 3 ) 2 ( a 2 cos 2 ⁡ θ + r 2 ) { a 2 Λ ( a 2 + r 2 ) 2 cos 2 ⁡ θ + 3 ( a 2 + r 2 ) 2 + a 2 sin 2 ⁡ θ [ a 2 ( Λ r 2 − 3 ) + Λ r 4 − 3 r 2 + 6 r − 3 ℧ 2 ] } + 1 {\displaystyle {\rm {v}}={\sqrt {1-1/g^{\rm {tt}}}}={\rm {\sqrt {{\frac {3\left(a^{2}\Lambda \cos ^{2}\theta +3\right)\left(a^{2}+r^{2}-a^{2}\sin ^{2}\theta \right)^{2}\left[a^{2}\left(\Lambda r^{2}-3\right)+\Lambda r^{4}-3r^{2}+6r-3\mho ^{2}\right]}{\left(a^{2}\Lambda +3\right)^{2}\left(a^{2}\cos ^{2}\theta +r^{2}\right)\{a^{2}\Lambda \left(a^{2}+r^{2}\right)^{2}\cos ^{2}\theta +3\left(a^{2}+r^{2}\right)^{2}+a^{2}\sin ^{2}\theta \left[a^{2}\left(\Lambda r^{2}-3\right)+\Lambda r^{4}-3r^{2}+6r-3\mho ^{2}\right]\}}}+1}}}} {\displaystyle {\rm {v}}={\sqrt {1-1/g^{\rm {tt}}}}={\rm {\sqrt {{\frac {3\left(a^{2}\Lambda \cos ^{2}\theta +3\right)\left(a^{2}+r^{2}-a^{2}\sin ^{2}\theta \right)^{2}\left[a^{2}\left(\Lambda r^{2}-3\right)+\Lambda r^{4}-3r^{2}+6r-3\mho ^{2}\right]}{\left(a^{2}\Lambda +3\right)^{2}\left(a^{2}\cos ^{2}\theta +r^{2}\right)\{a^{2}\Lambda \left(a^{2}+r^{2}\right)^{2}\cos ^{2}\theta +3\left(a^{2}+r^{2}\right)^{2}+a^{2}\sin ^{2}\theta \left[a^{2}\left(\Lambda r^{2}-3\right)+\Lambda r^{4}-3r^{2}+6r-3\mho ^{2}\right]\}}}+1}}}}


The conserved quantities in the equations of motion


x ¨ μ = − ∑ α , β   ( Γ α β μ   x ˙ α   x ˙ β + q   F μ β   x ˙ α   g α β ) {\displaystyle {\rm {{\ddot {x}}^{\mu }=-\sum _{\alpha ,\beta }\ (\Gamma _{\alpha \beta }^{\mu }\ {\dot {x}}^{\alpha }\ {\dot {x}}^{\beta }+q\ {\rm {F}}^{\mu \beta }\ {\rm {\dot {x}}}^{\alpha }}}\ g_{\alpha \beta })} {\displaystyle {\rm {{\ddot {x}}^{\mu }=-\sum _{\alpha ,\beta }\ (\Gamma _{\alpha \beta }^{\mu }\ {\dot {x}}^{\alpha }\ {\dot {x}}^{\beta }+q\ {\rm {F}}^{\mu \beta }\ {\rm {\dot {x}}}^{\alpha }}}\ g_{\alpha \beta })}


where x ˙ {\displaystyle {\rm {\dot {x}}}} {\displaystyle {\rm {\dot {x}}}} is the four velocity, q {\displaystyle {\rm {q}}} {\displaystyle {\rm {q}}} is the test particle's specific charge and F {\displaystyle {\rm {F}}} {\displaystyle {\rm {F}}} the Maxwell–Faraday tensor


  F μ ν = ∂ A μ ∂ x ν − ∂ A ν ∂ x μ {\displaystyle {\rm {{\ F}_{\mu \nu }={\frac {\partial A_{\mu }}{\partial x^{\nu }}}-{\frac {\partial A_{\nu }}{\partial x^{\mu }}}}}} {\displaystyle {\rm {{\ F}_{\mu \nu }={\frac {\partial A_{\mu }}{\partial x^{\nu }}}-{\frac {\partial A_{\nu }}{\partial x^{\mu }}}}}}


are the total energy


E = − p t = g t t t ˙ + g t ϕ ϕ ˙ + q   A t {\displaystyle {\rm {E=-p_{t}}}=g_{\rm {tt}}{\rm {\dot {t}}}+g_{\rm {t\phi }}{\rm {\dot {\phi }}}+{\rm {q\ A_{t}}}} {\displaystyle {\rm {E=-p_{t}}}=g_{\rm {tt}}{\rm {\dot {t}}}+g_{\rm {t\phi }}{\rm {\dot {\phi }}}+{\rm {q\ A_{t}}}}


and the covariant axial angular momentum


L z = p ϕ = − g ϕ ϕ ϕ ˙ − g t ϕ t ˙ − q   A ϕ {\displaystyle {\rm {L_{z}=p_{\phi }}}=-g_{\rm {\phi \phi }}{\rm {\dot {\phi }}}-g_{\rm {t\phi }}{\rm {\dot {t}}}-{\rm {q\ A_{\phi }}}} {\displaystyle {\rm {L_{z}=p_{\phi }}}=-g_{\rm {\phi \phi }}{\rm {\dot {\phi }}}-g_{\rm {t\phi }}{\rm {\dot {t}}}-{\rm {q\ A_{\phi }}}}


The for differentiation overdot stands for differentiation by the testparticle's proper time τ {\displaystyle \tau } {\displaystyle \tau } or the photon's affine parameter, so x ˙ = d x / d τ ,   x ¨ = d 2 x / d τ 2 {\displaystyle {\rm {{\dot {x}}=dx/d\tau ,\ {\ddot {x}}=d^{2}x/d\tau ^{2}}}} {\displaystyle {\rm {{\dot {x}}=dx/d\tau ,\ {\ddot {x}}=d^{2}x/d\tau ^{2}}}}.

Null coordinates

To get g r r = 0 {\displaystyle g_{\rm {rr}}=0} {\displaystyle g_{\rm {rr}}=0} coordinates we apply the transformation


d t = d u − d r ( a 2   Λ / 3 + 1 ) ( a 2 + r 2 ) ( a 2 + r 2 ) ( 1 − Λ   r 2 / 3 ) − 2   r + ℧ 2 {\displaystyle {\rm {dt=du-{\frac {dr\left(a^{2}\ \Lambda /3+1\right)\left(a^{2}+r^{2}\right)}{\left(a^{2}+r^{2}\right)\left(1-\Lambda \ r^{2}/3\right)-2\ r+\mho ^{2}}}}}} {\displaystyle {\rm {dt=du-{\frac {dr\left(a^{2}\ \Lambda /3+1\right)\left(a^{2}+r^{2}\right)}{\left(a^{2}+r^{2}\right)\left(1-\Lambda \ r^{2}/3\right)-2\ r+\mho ^{2}}}}}}


d ϕ = d φ − a   d r ( a 2   Λ / 3 + 1 ) ( a 2 + r 2 ) ( 1 − Λ   r 2 / 3 ) − 2   r + ℧ 2 {\displaystyle {\rm {d\phi =d\varphi -{\frac {a\ dr\left(a^{2}\ \Lambda /3+1\right)}{\left(a^{2}+r^{2}\right)\left(1-\Lambda \ r^{2}/3\right)-2\ r+\mho ^{2}}}}}} {\displaystyle {\rm {d\phi =d\varphi -{\frac {a\ dr\left(a^{2}\ \Lambda /3+1\right)}{\left(a^{2}+r^{2}\right)\left(1-\Lambda \ r^{2}/3\right)-2\ r+\mho ^{2}}}}}}


and get the metric coefficients


g u r = − 3 a 2   Λ + 3 {\displaystyle g_{\rm {ur}}={\rm {-{\frac {3}{a^{2}\ \Lambda +3}}}}} {\displaystyle g_{\rm {ur}}={\rm {-{\frac {3}{a^{2}\ \Lambda +3}}}}}


g r φ = 3   a sin 2 ⁡ θ a 2   Λ + 3 {\displaystyle g_{\rm {r\varphi }}={\rm {\frac {3\ a\sin ^{2}\theta }{a^{2}\ \Lambda +3}}}} {\displaystyle g_{\rm {r\varphi }}={\rm {\frac {3\ a\sin ^{2}\theta }{a^{2}\ \Lambda +3}}}}


g u u = g t t   ,     g θ θ = g θ θ   ,     g φ φ = g ϕ ϕ   ,     g u φ = g t ϕ {\displaystyle g_{\rm {uu}}=g_{\rm {tt}}\ ,\ \ g_{\theta \theta }=g_{\theta \theta }\ ,\ \ g_{\rm {\varphi \varphi }}=g_{\rm {\phi \phi }}\ ,\ \ g_{\rm {u\varphi }}=g_{\rm {t\phi }}} {\displaystyle g_{\rm {uu}}=g_{\rm {tt}}\ ,\ \ g_{\theta \theta }=g_{\theta \theta }\ ,\ \ g_{\rm {\varphi \varphi }}=g_{\rm {\phi \phi }}\ ,\ \ g_{\rm {u\varphi }}=g_{\rm {t\phi }}}


and all the other g μ ν = 0 {\displaystyle g_{\mu \nu }=0} {\displaystyle g_{\mu \nu }=0}, with the electromagnetic vector potential


A μ = { 3   r   ℧ ( a 2   Λ + 3 ) ( a 2 cos 2 ⁡ θ + r 2 ) , 3   r   ℧ a 2 ( Λ   r 2 − 3 ) + 6   r + Λ   r 4 − 3 ( r 2 + ℧ 2 ) ,   0 ,   − 3   a   r   ℧ sin 2 ⁡ θ ( a 2   Λ + 3 ) ( a 2 cos 2 ⁡ θ + r 2 ) } {\displaystyle {\rm {A_{\mu }=\left\{{\frac {3\ r\ \mho }{\left(a^{2}\ \Lambda +3\right)\left(a^{2}\cos ^{2}\theta +r^{2}\right)}},{\frac {3\ r\ \mho }{a^{2}\left(\Lambda \ r^{2}-3\right)+6\ r+\Lambda \ r^{4}-3\left(r^{2}+\mho ^{2}\right)}},\ 0,\ -{\frac {3\ a\ r\ \mho \sin ^{2}\theta }{\left(a^{2}\ \Lambda +3\right)\left(a^{2}\cos ^{2}\theta +r^{2}\right)}}\right\}}}} {\displaystyle {\rm {A_{\mu }=\left\{{\frac {3\ r\ \mho }{\left(a^{2}\ \Lambda +3\right)\left(a^{2}\cos ^{2}\theta +r^{2}\right)}},{\frac {3\ r\ \mho }{a^{2}\left(\Lambda \ r^{2}-3\right)+6\ r+\Lambda \ r^{4}-3\left(r^{2}+\mho ^{2}\right)}},\ 0,\ -{\frac {3\ a\ r\ \mho \sin ^{2}\theta }{\left(a^{2}\ \Lambda +3\right)\left(a^{2}\cos ^{2}\theta +r^{2}\right)}}\right\}}}}


Defining t ¯ = u − r {\displaystyle {\rm {{\bar {t}}=u-r}}} {\displaystyle {\rm {{\bar {t}}=u-r}}} ingoing lightlike worldlines give a 45 ∘ {\displaystyle 45^{\circ }} {\displaystyle 45^{\circ }} light cone on a { t ¯ ,   r } {\displaystyle \{{\rm {{\bar {t}},\ r\}}}} {\displaystyle \{{\rm {{\bar {t}},\ r\}}}} spacetime diagram.

Horizons and ergospheres

The horizons are at g r r = 0 {\displaystyle g^{\rm {rr}}=0} {\displaystyle g^{\rm {rr}}=0} and the ergospheres at g t t | | g u u = 0 {\displaystyle g_{\rm {tt}}||g_{\rm {uu}}=0} {\displaystyle g_{\rm {tt}}||g_{\rm {uu}}=0}. This can be solved numerically or analytically. Like in the Kerr and Kerr–Newman metrics the horizons have constant Boyer-Lindquist r {\displaystyle {\rm {r}}} {\displaystyle {\rm {r}}}, while the ergospheres' radii also depend on the polar angle θ {\displaystyle \theta } {\displaystyle \theta }.

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 r < 0 {\displaystyle {\rm {r<0}}} {\displaystyle {\rm {r<0}}} in the antiverse[8][9] behind the ring singularity, which is part of the probably unphysical extended solution of the metric.

With a negative Λ {\displaystyle \Lambda } {\displaystyle \Lambda } (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 a = ℧ = 0 {\displaystyle {\rm {a=\mho =0}}} {\displaystyle {\rm {a=\mho =0}}} that would be the case when Λ = 1 / 9 {\displaystyle \Lambda =1/9} {\displaystyle \Lambda =1/9}).

Invariants

The Ricci scalar for the KNdS metric is R = − 4 Λ {\displaystyle {\rm {R=-4\Lambda }}} {\displaystyle {\rm {R=-4\Lambda }}}, and the Kretschmann scalar


K = { 220 a 12 Λ 2 cos ⁡ ( 6 θ ) + 66 a 12 Λ 2 cos ⁡ ( 8 θ ) + 12 a 12 Λ 2 cos ⁡ ( 10 θ ) + a 12 Λ 2 cos ⁡ ( 12 θ ) + {\displaystyle {\rm {K=\{220a^{12}\Lambda ^{2}\cos(6\theta )+66a^{12}\Lambda ^{2}\cos(8\theta )+12a^{12}\Lambda ^{2}\cos(10\theta )+a^{12}\Lambda ^{2}\cos(12\theta )+}}} {\displaystyle {\rm {K=\{220a^{12}\Lambda ^{2}\cos(6\theta )+66a^{12}\Lambda ^{2}\cos(8\theta )+12a^{12}\Lambda ^{2}\cos(10\theta )+a^{12}\Lambda ^{2}\cos(12\theta )+}}}

462 a 12 Λ 2 + 1080 a 10 Λ 2 r 2 cos ⁡ ( 6 θ ) + 240 a 10 Λ 2 r 2 cos ⁡ ( 8 θ ) + 24 a 10 Λ 2 r 2 cos ⁡ ( 10 θ ) + {\displaystyle {\rm {462a^{12}\Lambda ^{2}+1080a^{10}\Lambda ^{2}r^{2}\cos(6\theta )+240a^{10}\Lambda ^{2}r^{2}\cos(8\theta )+24a^{10}\Lambda ^{2}r^{2}\cos(10\theta )+}}} {\displaystyle {\rm {462a^{12}\Lambda ^{2}+1080a^{10}\Lambda ^{2}r^{2}\cos(6\theta )+240a^{10}\Lambda ^{2}r^{2}\cos(8\theta )+24a^{10}\Lambda ^{2}r^{2}\cos(10\theta )+}}}

3024 a 10 Λ 2 r 2 + 1920 a 8 Λ 2 r 4 cos ⁡ ( 6 θ ) + 240 a 8 Λ 2 r 4 cos ⁡ ( 8 θ ) + 8400 a 8 Λ 2 r 4 − {\displaystyle {\rm {3024a^{10}\Lambda ^{2}r^{2}+1920a^{8}\Lambda ^{2}r^{4}\cos(6\theta )+240a^{8}\Lambda ^{2}r^{4}\cos(8\theta )+8400a^{8}\Lambda ^{2}r^{4}-}}} {\displaystyle {\rm {3024a^{10}\Lambda ^{2}r^{2}+1920a^{8}\Lambda ^{2}r^{4}\cos(6\theta )+240a^{8}\Lambda ^{2}r^{4}\cos(8\theta )+8400a^{8}\Lambda ^{2}r^{4}-}}}

1152 a 6 cos ⁡ ( 6 θ ) − 11520 a 6 + 1280 a 6 Λ 2 r 6 cos ⁡ ( 6 θ ) + 12800 a 6 Λ 2 r 6 + 207360 a 4 r 2 − {\displaystyle {\rm {1152a^{6}\cos(6\theta )-11520a^{6}+1280a^{6}\Lambda ^{2}r^{6}\cos(6\theta )+12800a^{6}\Lambda ^{2}r^{6}+207360a^{4}r^{2}-}}} {\displaystyle {\rm {1152a^{6}\cos(6\theta )-11520a^{6}+1280a^{6}\Lambda ^{2}r^{6}\cos(6\theta )+12800a^{6}\Lambda ^{2}r^{6}+207360a^{4}r^{2}-}}}

138240 a 4 r ℧ 2 + 11520 a 4 Λ 2 r 8 + 16128 a 4 ℧ 4 − 276480 a 2 r 4 + 368640 a 2 r 3 ℧ 2 + {\displaystyle {\rm {138240a^{4}r\mho ^{2}+11520a^{4}\Lambda ^{2}r^{8}+16128a^{4}\mho ^{4}-276480a^{2}r^{4}+368640a^{2}r^{3}\mho ^{2}+}}} {\displaystyle {\rm {138240a^{4}r\mho ^{2}+11520a^{4}\Lambda ^{2}r^{8}+16128a^{4}\mho ^{4}-276480a^{2}r^{4}+368640a^{2}r^{3}\mho ^{2}+}}}

6144 a 2 Λ 2 r 10 − 104448 a 2 r 2 ℧ 4 + 3 a 4 cos ⁡ ( 4 θ ) [ 165 a 8 Λ 2 + 960 a 6 Λ 2 r 2 + 2240 a 4 Λ 2 r 4 − {\displaystyle {\rm {6144a^{2}\Lambda ^{2}r^{10}-104448a^{2}r^{2}\mho ^{4}+3a^{4}\cos(4\theta )[165a^{8}\Lambda ^{2}+960a^{6}\Lambda ^{2}r^{2}+2240a^{4}\Lambda ^{2}r^{4}-}}} {\displaystyle {\rm {6144a^{2}\Lambda ^{2}r^{10}-104448a^{2}r^{2}\mho ^{4}+3a^{4}\cos(4\theta )[165a^{8}\Lambda ^{2}+960a^{6}\Lambda ^{2}r^{2}+2240a^{4}\Lambda ^{2}r^{4}-}}}

256 a 2 ( 9 − 10 Λ 2 r 6 ) + 256 ( 90 r 2 − 60 r ℧ 2 + 5 Λ 2 r 8 + 7 ℧ 4 ) ] + 24 a 2 cos ⁡ ( 2 θ ) [ 33 a 10 Λ 2 + {\displaystyle {\rm {256a^{2}(9-10\Lambda ^{2}r^{6})+256(90r^{2}-60r\mho ^{2}+5\Lambda ^{2}r^{8}+7\mho ^{4})]+24a^{2}\cos(2\theta )[33a^{10}\Lambda ^{2}+}}} {\displaystyle {\rm {256a^{2}(9-10\Lambda ^{2}r^{6})+256(90r^{2}-60r\mho ^{2}+5\Lambda ^{2}r^{8}+7\mho ^{4})]+24a^{2}\cos(2\theta )[33a^{10}\Lambda ^{2}+}}}

210 a 8 Λ 2 r 2 + 560 a 6 Λ 2 r 4 − 80 a 4 ( 9 − 10 Λ 2 r 6 ) + 128 a 2 ( 90 r 2 − 60 r ℧ 2 + 5 Λ 2 r 8 + {\displaystyle {\rm {210a^{8}\Lambda ^{2}r^{2}+560a^{6}\Lambda ^{2}r^{4}-80a^{4}(9-10\Lambda ^{2}r^{6})+128a^{2}(90r^{2}-60r\mho ^{2}+5\Lambda ^{2}r^{8}+}}} {\displaystyle {\rm {210a^{8}\Lambda ^{2}r^{2}+560a^{6}\Lambda ^{2}r^{4}-80a^{4}(9-10\Lambda ^{2}r^{6})+128a^{2}(90r^{2}-60r\mho ^{2}+5\Lambda ^{2}r^{8}+}}}

7 ℧ 4 ) + 256 r 2 ( − 45 r 2 + 60 r ℧ 2 + Λ 2 r 8 − 17 ℧ 4 ) ] + 36864 r 6 − 73728 r 5 ℧ 2 + {\displaystyle {\rm {7\mho ^{4})+256r^{2}(-45r^{2}+60r\mho ^{2}+\Lambda ^{2}r^{8}-17\mho ^{4})]+36864r^{6}-73728r^{5}\mho ^{2}+}}} {\displaystyle {\rm {7\mho ^{4})+256r^{2}(-45r^{2}+60r\mho ^{2}+\Lambda ^{2}r^{8}-17\mho ^{4})]+36864r^{6}-73728r^{5}\mho ^{2}+}}}

2048 Λ 2 r 12 + 43008 r 4 ℧ 4 } ÷ { 12 [ a 2 cos ⁡ ( 2 θ ) + a 2 + 2 r 2 ] 6 } {\displaystyle {\rm {2048\Lambda ^{2}r^{12}+43008r^{4}\mho ^{4}\}\div \{12[a^{2}\cos(2\theta )+a^{2}+2r^{2}]^{6}\}}}} {\displaystyle {\rm {2048\Lambda ^{2}r^{12}+43008r^{4}\mho ^{4}\}\div \{12[a^{2}\cos(2\theta )+a^{2}+2r^{2}]^{6}\}}}}

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

Altyazılar

Bu dosyanın temsil ettiği şeyin tek satırlık açıklamasını ekleyin.
KNdS orbit

Bu dosyada gösterilen öğeler

betimlenen

yaratıcı

Vikiveri ögesi olmayan bir değer

bağlantısı olmayan yazarı: Yukterez (Simon Tyran, Vienna)
Wikimedia kullanıcı adı: Yukterez
URL: https://commons.wikimedia.org/wiki/User:Yukterez

telif hakkı durumu

telif hakkı alınmış

telif hakkı lisansı

Creative Commons Atıf-BenzerPaylaşım 4.0 Uluslararası

dosya kaynağı

yükleyicinin orijinal eseri

kuruluşu

23 Ağustos 2023

ortam türü

image/png

dosya boyutu

63.230 bayt

boyu

584 piksel

genişliği

800 piksel

sağlama toplamı

622e1b7c824ac2b7b1dd8682004a6690a8a9f942

tespit yöntemi: SHA-1

Dosya geçmişi

Dosyanın herhangi bir zamandaki hâli için ilgili tarih/saat kısmına tıklayın.

Tarih/SaatKüçük resimBoyutlarKullanıcıYorum
güncel06.50, 11 Kasım 202306.50, 11 Kasım 2023 tarihindeki sürümün küçültülmüş hâli800 × 584 (62 KB)Yukterezthe units for t were GM/c² instead of GM/c³
02.22, 10 Eylül 202302.22, 10 Eylül 2023 tarihindeki sürümün küçültülmüş hâli800 × 584 (62 KB)YukterezI forgot it needs to be 800px
02.20, 10 Eylül 202302.20, 10 Eylül 2023 tarihindeki sürümün küçültülmüş hâli860 × 584 (62 KB)Yukterezthe frame dragging ω was missing in the numeric display
02.21, 26 Ağustos 202302.21, 26 Ağustos 2023 tarihindeki sürümün küçültülmüş hâli800 × 584 (62 KB)Yukterezsome conversion factors in the numeric display were missing
22.26, 24 Ağustos 202322.26, 24 Ağustos 2023 tarihindeki sürümün küçültülmüş hâli800 × 584 (104 KB)YukterezUploaded own work with UploadWizard

Dosya kullanımı

Bu görüntü dosyasına bağlanan sayfa yok.

Küresel dosya kullanımı

Aşağıdaki diğer vikiler bu dosyayı kullanmaktadır:

  • en.wikipedia.org üzerinde kullanımı
    • User:Yukterez
    • Kerr–Newman–de–Sitter metric
  • meta.wikimedia.org üzerinde kullanımı
    • User:Yukterez

Üstveri

Bu dosyada, muhtemelen fotoğraf makinesi ya da tarayıcı tarafından eklenmiş ek bilgiler mevcuttur. Eğer dosyada sonradan değişiklik yapıldıysa, bazı bilgiler yeni değişikliğe göre eski kalmış olabilir.

Kullanılan yazılım
  • Adobe Photoshop 21.0 (Windows)
"https://tr.wikipedia.org/wiki/Dosya:Orbit_in_the_Kerr_Newman_De_Sitter_Spacetime.png" sayfasından alınmıştır
  • Gizlilik politikası
  • Vikipedi hakkında
  • Sorumluluk reddi
  • Davranış Kuralları
  • Geliştiriciler
  • İstatistikler
  • Çerez politikası
  • Mobil görünüm
  • Wikimedia Foundation
  • Powered by MediaWiki
Dosya:Orbit in the Kerr Newman De Sitter Spacetime.png
Konu ekle