論文の概要: The Sound of an Orbit: A Quantum Spectrum at the ISCO

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2507.14254v1
• Date: Fri, 18 Jul 2025 10:45:43 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2025-07-22 20:51:31.80448
• Title: The Sound of an Orbit: A Quantum Spectrum at the ISCO
• Title（参考訳）: 軌道の音:ISCOにおける量子スペクトル
• Authors: Reggie C. Pantig, Ali Övgün,
• Abstract要約: 内部安定円軌道(ISCO)の量子署名について検討する。 ブールウェア真空中の無質量スカラー場に結合したアンルー・デウィット検出器として原子をモデル化することにより、シュワルツシルトブラックホールのISCOにおける円形測地線に続く検出器の励起率を算出する。 定常あるいは入射する観測者による連続熱スペクトルとは対照的に,我々は,鋭く共鳴するピークの離散的な「周波数コム」を特徴とする特異な非熱励起スペクトルを明らかにした。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.0
• License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
• Abstract: We investigate the quantum signature of the innermost stable circular orbit (ISCO), a region of profound importance in black hole astrophysics. By modeling an atom as an Unruh-DeWitt detector coupled to a massless scalar field in the Boulware vacuum, we calculate the excitation rate for a detector following a circular geodesic at the ISCO of a Schwarzschild black hole. In stark contrast to the continuous thermal spectra associated with static or infalling observers, our analysis reveals a unique, non-thermal excitation spectrum characterized by a discrete "frequency comb" of sharp, resonant peaks. We show that the locations of these peaks are determined by the orbital frequency at the ISCO, while their intensity increases dramatically as the orbit approaches this final stability boundary. This distinct spectral signature offers a novel theoretical probe of the quantum vacuum in a strong-field gravitational regime and provides a clear distinction between the quantum phenomena experienced by observers on different trajectories. Our findings have potential implications for interpreting the emission spectra from accretion disks and open new avenues for exploring the connection between quantum mechanics and gravity.
• Abstract（参考訳）: ブラックホール天体物理学において重要な領域である内方安定円軌道(ISCO)の量子署名について検討する。 ブールウェア真空中の無質量スカラー場に結合したアンルー・デウィット検出器として原子をモデル化することにより、シュワルツシルトブラックホールのISCOにおける円形測地線に続く検出器の励起率を算出する。 定常あるいは入射する観測者による連続熱スペクトルとは対照的に,我々は,鋭く共鳴するピークの離散的な「周波数コム」を特徴とする特異な非熱励起スペクトルを明らかにした。 これらのピークの位置は、ISCOの軌道周波数によって決定される一方、軌道がこの最終安定境界に近づくにつれて、その強度は劇的に増加する。 この区別されたスペクトルは、強い磁場の重力状態における量子真空の新たな理論的プローブを提供し、異なる軌道上の観測者が経験する量子現象とを明確に区別する。 本研究は, 降着円盤からの放射スペクトルの解釈や, 量子力学と重力の関連性を探究するための新たな経路の開拓に有効である可能性が示唆された。

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