Papers
Topics
Authors
Recent
Search
2000 character limit reached

Hairy black holes in extended Einstein-Maxwell-scalar theories with magnetic charge and kinetic couplings

Published 26 Mar 2024 in gr-qc, hep-ph, and hep-th | (2403.17484v2)

Abstract: We study black hole (BH) solutions in extended Einstein-Maxwell-scalar theories, which are classified in a subclass of the $U(1)$ gauge-invariant scalar-vector-tensor theories. The scalar field is coupled to the vector field, which has electric and magnetic charges. For the static and spherically symmetric spacetime, we investigate modifications to the Reissner-Nordstr\"{o}m solutions focusing on the three types of scalar-vector interactions, including derivative couplings. We solve the field equations analytically in two asymptotic regions which are the vicinity of the BH horizon and the spatial infinity, and clarify the condition for the existence of scalar hair. To understand the behaviors of solutions in intermediate scales, the field equations are integrated numerically for concrete models with different types of couplings. We find new hairy BH solutions with scalar hair in the presence of magnetic charge and kinetic coupling. The magnetic charge plays an important role in distinguishing hairy BH solutions originated from three types of different interactions at a large coupling limit.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (67)
  1. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Phys. Rev. Lett. 116, 061102 (2016a), arXiv:1602.03837 [gr-qc].
  2. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Phys. Rev. Lett. 116, 241103 (2016b), arXiv:1606.04855 [gr-qc].
  3. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Astrophys. J. Lett. 851, L35 (2017b), arXiv:1711.05578 [astro-ph.HE].
  4. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Phys. Rev. Lett. 119, 141101 (2017c), arXiv:1709.09660 [gr-qc].
  5. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Phys. Rev. Lett. 119, 161101 (2017d), arXiv:1710.05832 [gr-qc].
  6. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Phys. Rev. X 9, 031040 (2019), arXiv:1811.12907 [astro-ph.HE].
  7. R. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Phys. Rev. D 102, 043015 (2020a), arXiv:2004.08342 [astro-ph.HE].
  8. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Astrophys. J. Lett. 892, L3 (2020b), arXiv:2001.01761 [astro-ph.HE].
  9. R. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Astrophys. J. Lett. 896, L44 (2020c), arXiv:2006.12611 [astro-ph.HE].
  10. K. Akiyama et al. (Event Horizon Telescope), Astrophys. J. Lett. 875, L1 (2019), arXiv:1906.11238 [astro-ph.GA].
  11. K. Akiyama et al. (Event Horizon Telescope), Astrophys. J. Lett. 930, L12 (2022), arXiv:2311.08680 [astro-ph.HE].
  12. W. Israel, Phys. Rev. 164, 1776 (1967).
  13. B. Carter, Phys. Rev. Lett. 26, 331 (1971).
  14. R. Ruffini and J. A. Wheeler, Phys. Today 24, 30 (1971).
  15. S. W. Hawking, Commun. Math. Phys. 25, 152 (1972).
  16. J. E. Chase, Commun. Math. Phys. 19, 276 (1970).
  17. J. D. Bekenstein, Phys. Rev. D 5, 1239 (1972).
  18. J. D. Bekenstein, in 2nd International Sakharov Conference on Physics (1996) pp. 216–219, arXiv:gr-qc/9605059.
  19. C. A. R. Herdeiro and E. Radu, Int. J. Mod. Phys. D 24, 1542014 (2015), arXiv:1504.08209 [gr-qc].
  20. G. W. Gibbons, Nucl. Phys. B 207, 337 (1982).
  21. G. W. Gibbons and K.-i. Maeda, Nucl. Phys. B 298, 741 (1988).
  22. B. A. Campbell, N. Kaloper, and K. A. Olive, Phys. Lett. B 263, 364 (1991).
  23. K.-M. Lee and E. J. Weinberg, Phys. Rev. D 44, 3159 (1991).
  24. M. Reuter, Class. Quant. Grav. 9, 751 (1992).
  25. S. Monni and M. Cadoni, Nucl. Phys. B 466, 101 (1996), arXiv:hep-th/9511067.
  26. I. Z. Stefanov, S. S. Yazadjiev, and M. D. Todorov, Phys. Rev. D 75, 084036 (2007a), arXiv:0704.3784 [gr-qc].
  27. I. Z. Stefanov, S. S. Yazadjiev, and M. D. Todorov, Mod. Phys. Lett. A 22, 1217 (2007b), arXiv:0708.3203 [gr-qc].
  28. I. Z. Stefanov, S. S. Yazadjiev, and M. D. Todorov, Mod. Phys. Lett. A 23, 2915 (2008), arXiv:0708.4141 [gr-qc].
  29. A. Sheykhi and S. Hajkhalili, Phys. Rev. D 89, 104019 (2014), arXiv:1504.04009 [gr-qc].
  30. A. Sheykhi and A. Kazemi, Phys. Rev. D 90, 044028 (2014), arXiv:1506.01786 [gr-qc].
  31. A. Sheykhi, F. Naeimipour, and S. M. Zebarjad, Phys. Rev. D 91, 124057 (2015).
  32. Z.-Y. Fan and H. Lu, JHEP 09, 060, arXiv:1507.04369 [hep-th].
  33. M. Dehghani, Phys. Rev. D 98, 044008 (2018).
  34. Y. S. Myung and D.-C. Zou, Eur. Phys. J. C 79, 273 (2019a), arXiv:1808.02609 [gr-qc].
  35. C. A. R. Herdeiro and J. a. M. S. Oliveira, Class. Quant. Grav. 36, 105015 (2019), arXiv:1902.07721 [gr-qc].
  36. Y. S. Myung and D.-C. Zou, Eur. Phys. J. C 79, 641 (2019b), arXiv:1904.09864 [gr-qc].
  37. R. A. Konoplya and A. Zhidenko, Phys. Rev. D 100, 044015 (2019), arXiv:1907.05551 [gr-qc].
  38. S. Hod, Phys. Lett. B 798, 135025 (2019), arXiv:2002.01948 [gr-qc].
  39. M. Dehghani and M. R. Setare, Phys. Rev. D 100, 044022 (2019), arXiv:1906.11063 [gr-qc].
  40. F. Filippini and G. Tasinato, Class. Quant. Grav. 36, 215015 (2019), arXiv:1903.02950 [gr-qc].
  41. C. A. R. Herdeiro and J. a. M. S. Oliveira, Phys. Lett. B 800, 135076 (2020), arXiv:1909.08915 [gr-qc].
  42. P. G. S. Fernandes, Phys. Dark Univ. 30, 100716 (2020), arXiv:2003.01045 [gr-qc].
  43. Y. Brihaye, C. Herdeiro, and E. Radu, Phys. Lett. B 802, 135269 (2020), arXiv:1910.05286 [gr-qc].
  44. R. D. Peccei and H. R. Quinn, Phys. Rev. Lett. 38, 1440 (1977).
  45. H. Georgi, D. B. Kaplan, and L. Randall, Phys. Lett. B 169, 73 (1986).
  46. M. Ostrogradsky, Mem. Acad. St. Petersbourg 6, 385 (1850).
  47. R. P. Woodard, Scholarpedia 10, 32243 (2015), arXiv:1506.02210 [hep-th].
  48. G. W. Horndeski, Int. J. Theor. Phys. 10, 363 (1974).
  49. T. Kobayashi, M. Yamaguchi, and J. Yokoyama, Prog. Theor. Phys. 126, 511 (2011), arXiv:1105.5723 [hep-th].
  50. L. Heisenberg, JCAP 05, 015, arXiv:1402.7026 [hep-th].
  51. G. Tasinato, JHEP 04, 067, arXiv:1402.6450 [hep-th].
  52. G. Tasinato, Class. Quant. Grav. 31, 225004 (2014b), arXiv:1404.4883 [hep-th].
  53. L. Heisenberg, JCAP 10, 054, arXiv:1801.01523 [gr-qc].
  54. L. Heisenberg and S. Tsujikawa, Phys. Lett. B 780, 638 (2018), arXiv:1802.07035 [gr-qc].
  55. L. Heisenberg, R. Kase, and S. Tsujikawa, Phys. Rev. D 97, 124043 (2018), arXiv:1804.00535 [gr-qc].
  56. P. A. M. Dirac, Proc. Roy. Soc. Lond. A 133, 60 (1931).
  57. G. W. Gibbons, Lect. Notes Phys. 383, 110 (1991), arXiv:1109.3538 [gr-qc].
  58. M. E. Ortiz, Phys. Rev. D 45, R2586 (1992).
  59. K.-M. Lee, V. P. Nair, and E. J. Weinberg, Phys. Rev. D 45, 2751 (1992a), arXiv:hep-th/9112008.
  60. K.-M. Lee, V. P. Nair, and E. J. Weinberg, Phys. Rev. Lett. 68, 1100 (1992b), arXiv:hep-th/9111045.
  61. P. Breitenlohner, P. Forgacs, and D. Maison, Nucl. Phys. B 383, 357 (1992).
  62. K. A. Bronnikov, Phys. Rev. D 63, 044005 (2001), arXiv:gr-qc/0006014.
  63. E. Ayon-Beato and A. Garcia, Phys. Lett. B 493, 149 (2000), arXiv:gr-qc/0009077.
  64. K. Nomura, D. Yoshida, and J. Soda, Phys. Rev. D 101, 124026 (2020), arXiv:2004.07560 [gr-qc].
  65. J. Maldacena, JHEP 04, 079, arXiv:2004.06084 [hep-th].
  66. R. Gannouji and Y. R. Baez, JHEP 02, 020, arXiv:2112.00109 [gr-qc].
  67. R. Kase and S. Tsujikawa, Phys. Rev. D 107, 104045 (2023), arXiv:2301.10362 [gr-qc].

Summary

No one has generated a summary of this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Sign Up to Summarize

Paper to Video (Beta)

Whiteboard

No one has generated a whiteboard explanation for this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Sign Up to Generate

Open Problems

We haven't generated a list of open problems mentioned in this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Generate Now

Continue Learning

We haven't generated follow-up questions for this paper yet.

Ai Sparkles Streamline Icon: https://streamlinehq.com Generate Now

Collections

Sign up for free to add this paper to one or more collections.

User Circle Single Streamline Icon: https://streamlinehq.com Sign Up

Tweets

Sign up for free to view the 2 tweets with 5 likes about this paper.

User Circle Single Streamline Icon: https://streamlinehq.com Sign Up for Free