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Spherical and Circular Non-Equatorial photon Orbits around Kerr Black Holes

Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology 2023年第3期9卷 888-896页

作者： Leo Morgovsky Johann Wolfgang Goethe-Universitä t Frankfurt am Main Frankfurt Germany

By analytically solving the equation of azimuthal null geodesics for spherical photon trajectories, a parametric representation of the corresponding segment of the orbit is obtained. The solution parameter is the latitude coordinate. The dependences of the orbital radius on the black hole spinning parameter and the angle of inclination of its plane with respect to the rotation axis are calculated for flat circular non-equatorial orbits. It is proved that all spherical photon trajectories in the Kerr spacetime are unstable, as well as equatorial ones, and the critical photon orbits in the Schwarzschild metric.

关键词： Black Holes Kerr Metric photon trajectories Null Geodesics Orbits Instability

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Critical Equatorial trajectories of Massless Particles in a Kerr Spacetime

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Journal of High Energy Physics, Gravitation and Cosmology 2022年第3期8卷 647-656页

作者： Lev Morgovsky Johann Wolfgang Goethe-Universitä t Frankfurt am Main Frankfurt Germany

In the presented work a closed analytical expression is obtained that describes the critical photon orbits in the equatorial plane of a spinning Kerr black hole (BH). A significant difference in the behavior of photons with prograde and retrograde directions of rotation is shown. The photons with prograde rotation exhibit an exponential increase in the deflection angle together with the number of rotations around the BH as its spin parameter increases. The number of rotations exceeds 103 when spin parameter of the BH reaches 0.999. At the same time this value decreases insignificantly for reverse rotating photons and is less than that for the non-spinning Schwarzschild BH. The transition to a zero spin limit made it possible to determine the number of photon rotations along the critical trajectory for such BHs.

关键词： Black Holes Gravitation Light Deflection photon trajectories

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