Área del horizonte de eventos de un agujero negro en rotación

La métrica de Kerr para un agujero negro de masa METRO y momento angular j = a METRO es

d s 2 = Δ ( r ) ρ 2 ( d t a pecado 2 θ d ϕ ) 2 + ρ 2 Δ ( r ) d r 2 + ρ 2 d θ 2 + 1 ρ 2 pecado 2 θ ( a d t ( r 2 + a 2 ) d ϕ ) 2 ,

dónde Δ ( r ) = r 2 + a 2 2 METRO r , ρ 2 = r 2 + a 2 porque 2 θ y METRO < a < METRO .


El horizonte de sucesos está en r + = METRO + METRO 2 a 2 . Esto se obtiene resolviendo la ecuación Δ ( r ) = 0 .


¿Cómo usas esto para calcular el área del horizonte?

Mi idea es simplificar la métrica para obtener

d s 2 = ( r 2 + a 2 2 METRO r a 2 pecado 2 θ r 2 + a 2 porque 2 θ ) d t 2 + ( r 2 + a 2 porque 2 θ r 2 + a 2 2 METRO r ) d r 2 ( 4 a METRO r pecado 2 θ r 2 + a 2 porque 2 θ ) d t d ϕ + ( r 2 + a 2 porque 2 θ ) d θ 2 + pecado 2 θ ( ( a 2 + r 2 ) 2 a 2 pecado 2 θ ( a 2 2 METRO r + r 2 ) r 2 + a 2 porque 2 θ ) d ϕ 2 .

Entonces, creo que el área del horizonte está dada por

A = d θ   d ϕ   gramo ϕ ϕ gramo θ θ | r = r + .

¿Me equivoco?

Respuestas (2)

Si escribes la superficie del elemento como:
d σ = d yo θ d yo ϕ
Deberías:
d yo θ = gramo θ θ d θ
d yo ϕ = gramo ϕ ϕ d ϕ
Por lo tanto, el área del horizonte debe ser:
A = d θ   d ϕ   gramo θ θ gramo ϕ ϕ | r = r +
Nota: d s 2 es una distancia al cuadrado en el espacio-tiempo

Como punto de interés general, lo anterior funciona porque los vectores de coordenadas θ y ϕ en la superficie son ortogonales. Por lo tanto, el rectángulo "infinitesimal" que abarcan tiene un área gramo θ θ gramo ϕ ϕ . En una situación diferente, si no es ortogonal, el paralelogramo "infinitesimal" que abarcan tiene área tiene elemento de área θ ϕ , un bivector con área dada por el determinante:
| gramo θ θ gramo θ ϕ gramo ϕ θ gramo ϕ ϕ | 1 / 2

La fórmula correcta es en realidad [cf. Ecuación de Carroll (6.107)]

A = | γ | d θ d ϕ

dónde | γ | es el determinante de la métrica inducida.