在本论文以及随后的两篇论文II和III中,我们研究了两个黑洞以光速轴对称碰撞,以期理解两个黑洞与较大但有限的入射洛伦兹因子γ的更真实碰撞。在柯蒂斯和查普曼早期工作的基础上,利用微扰理论处理了两个入射脉冲平面波碰撞后产生的时空弯曲辐射区。该碰撞是在一个施加了较大洛伦兹增强的框架中观察的,给出了一个能量为ν的强激波,而能量为λν的弱激波则会散射。这产生了一个奇异摄动问题,其中爱因斯坦场方程通过围绕平坦时空展开λ/ν的幂来求解。当在质量中心框架中回头看时,这很好地描述了引力辐射以小角度θ^传播,但距离对称轴很远的时空区域,在其继续传播时,靠近每个激波,在初始碰撞中发生了扭曲和偏转。新闻功能描述引力辐射的(τ^,θ^)预计具有收敛级数展开(τ^,θ^) =(τ^)θ^,其中τ^是延迟时间坐标。一阶摄动理论给出了(τ^)与之前通过研究有限γ碰撞发现的结果一致。二阶微扰理论给出了(τ^)作为一个复杂的积分表达式。
导出了一个新的质量损失公式,该公式表明,如果碰撞的最终结果是一个静止的单个施瓦西黑洞,加上引力辐射,引力辐射(在某种精确意义上)由上述级数精确地描述为(τ^,θ^),则最终质量只能根据以下知识确定(τ^)和(τ^). 这导致了对宇宙审查假说的有趣测试。数值计算(τ^)通过下文II所述的分析简化变得切实可行,其中微扰场方程被简化为只包含两个独立变量的系统。结论文件三给出了结果,讨论了辐射能量的含义和辐射时空的性质。
内政部:https://doi.org/10.103/PhysRevD.46.658