关于稳态轴对称真空引力场方程的两个NUT-Like解及其时空性质的研究

关于稳态轴对称真空引力场方程的两个NUT-Like解及其时空性质的研究

论文摘要

本文在回顾稳态轴对称真空场方程即Ernst方程的建立、求解及解的生成技术基础上,从拉氏量角度重新讨论了Ernst方程的对称性,再次得到了Ehlers变换。将Ehlers变换作用在Ernst方程的Schwarzschild解和Kerr解上,并通过引入Boyer-Lindquist坐标变换以及相关的参数代换,我们分别得到了NUT-Taub-Like(NT-L)解和Kerr-NUT-Like(KN-L)解。当考虑近似条件1-(l’/M)2≈1时,这两个解能分别退化为NUT-Taub解和Kerr-NUT解。这一结果表明NUT-Taub解和Kerr-NUT解中所含的参数l并非能任意取值,它的取值要受到引力源质量M的限制,即要求l<<M。进一步,我们对Kerr-NUT-Like和NUT-Taub-Like解的时空的物理性质,尤其是NUT-Taub-like时空的无限红移面、视界、能层和奇异性等进行了详细地讨论。所得的结果与NUT-Taub和Kerr-NUT解有所不同,当l’=0时,分别退化为Schwarzschild解和Kerr解的相应情况;当l’<<M时,分别退化为NUT-Taub和Kerr-NUT解相应的情况。尤其值得注意的是:Kerr-NUT-Like度规的极端黑洞发生在α=M,与Kerr度规的情况相一致,却不同于Kerr-NUT度规(其极端黑洞发生在α=(M2+l2)1/2)。

论文目录

  • 1 引言
  • 2 Ernst方程及其对称性
  • 2.1 Ernst方程
  • 2.2 Ernst方程的对称性
  • 2.2.1 Ernst方程的U(1)或SO(2)对称性
  • 2.2.2 Ernst方程的SU(1,1)对称性
  • 2.3 NUT-Taub解和Kerr-NUT解的生成
  • 3 两个NUT-Like解
  • 3.1 NUT-Taub-Like解
  • 3.2 Kerr-NUT-Like解
  • 4 Kerr-NUT-Like解的时空性质
  • 4.1 无限红移面
  • 4.2 视界
  • 4.3 能层
  • 4.4 奇异性
  • 5 结论
  • 附录
  • 英文摘要(Abstract)
  • 参考文献
  • 致谢
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