Aschenbach effect: Unexpected topology changes in the motion of particles and fluids orbiting rapidly rotating Kerr black holes

Result code in IS VaVaI

<a href="https://www.isvavai.cz/riv?ss=detail&h=RIV%2F47813059%3A19240%2F05%3A%230000074" target="_blank" >RIV/47813059:19240/05:#0000074 - isvavai.cz</a>

Alternative codes found

RIV/47813059:19240/05:#0000790

Result on the web

—

DOI - Digital Object Identifier

—

Result language

angličtina

Original language name

Aschenbach effect: Unexpected topology changes in the motion of particles and fluids orbiting rapidly rotating Kerr black holes

Original language description

Newtonian theory predicts that the velocity V of free test particles on circular orbits around a spherical gravity center is a decreasing function of the orbital radius r, dV=dr < 0. Only very recently, Aschenbach [B. Aschenbach, Astronomy and Astrophysics, 425, 1075 (2004)] has shown that, unexpectedly, the same is not true for particles orbiting black holes: for Kerr black holes with the spin parameter a>0:9953, the velocity has a positive radial gradient for geodesic, stable, circular orbits in a small radial range close to the black-hole horizon. We show here that the Aschenbach effect occurs also for nongeodesic circular orbits with constant specific angular momentum l = l0 = const. In Newtonian theory it is V =l0/R, with R being the cylindrical radius. The equivelocity surfaces coincide with the R = const surfaces which, of course, are just coaxial cylinders. It was previously known that in the black-hole case this simple topology changes because one of the "cylinders" self-cross

Czech name

Aschenbachův efekt: neočekávané změny topologie v pohybu částic a kapalin obíhajících rychle rotující Kerrovy černé díry

Czech description

Newtonovská teorie předpovídá, že rychlost V volných testovacích částic na kruhové orbitě kolem sférického gravitujícího centra je klesající funkcí orbitálního poloměru r, dV=dr < 0. Teprve nedávno Achenbach [B. Aschenbach, Astronomy and Astrophysics, 425, 1075 (2004)] ukázal, že toto tvrzení nečekaně neplatí pro částice obíhající černé díry: pro Kerrovu černou díru s rotačním parametrem $a>0.9953$ má rychlost kladný radiální gradient pro stabilní kruhové geodetiky nacházející se v malém radiálním rozmezí blízko černoděrového horizontu. Ukazujeme, že Aschenbachův efekt nastává také pro negeodetické kruhové orbity s konstantním specifickým momentem hybnosti l = l0 = const. V newtonovské teorii platí V =l0/R, kde R je cylindrický radius. Plochy konstantní rychlosti koincidují s plochami R = const , jež samozřejmě tvoří pouze soustavu koaxiálních válců. Je známo, že v případě černých děr je tato jednoduchá topologie změněna, protože jeden z "válců" sám sebe protíná.

Type

J_x - Unclassified - Peer-reviewed scientific article (Jimp, Jsc and Jost)

CEP classification

BE - Theoretical physics

OECD FORD branch

—

Project

—

Continuities

Z - Vyzkumny zamer (s odkazem do CEZ)

Publication year

2005

Confidentiality

S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů

Name of the periodical

Physical Review D

ISSN

1550-7998

e-ISSN

—

Volume of the periodical

71

Issue of the periodical within the volume

2

Country of publishing house

US - UNITED STATES

Number of pages

9

Pages from-to

—

UT code for WoS article

—

EID of the result in the Scopus database

—