Papers
Topics
Authors
Recent
Search
2000 character limit reached

Massive scalar clouds and black hole spacetimes in Gauss-Bonnet gravity

Published 22 May 2024 in gr-qc and hep-th | (2405.13737v2)

Abstract: We study static black holes in scalar-Gauss-Bonnet (sGB) gravity with a massive scalar field as an example of higher curvature gravity. The scalar mass introduces an additional scale and leads to a strong suppression of the scalar field beyond its Compton wavelength. We numerically compute sGB black hole spacetimes and scalar configurations and also compare with perturbative results for small couplings, where we focus on a dilatonic coupling function. We analyze the constraints on the parameters from requiring the curvature singularity to be located inside the black hole horizon $r_h$ and the relation to the regularity condition for the scalar field. For scalar field masses $m r_h \gtrsim 10{-1}$, this leads to a new and currently most stringent bound on sGB coupling constant $\alpha$ of $\alpha/r_h2 \sim 10{-1}$ in the context of stellar mass black holes. Lastly, we look at several properties of the black hole configurations relevant for further work on observational consequences, including the scalar monopole charge, Arnowitt Deser Misner mass, curvature invariants and the frequencies of the innermost stable circular orbit and light ring.

Definition Search Book Streamline Icon: https://streamlinehq.com
References (42)
  1. C. M. Will, Living Rev. Rel. 17, 4 (2014), arXiv:1403.7377 [gr-qc] .
  2. S. G. Turyshev, Ann. Rev. Nucl. Part. Sci. 58, 207 (2008), arXiv:0806.1731 [gr-qc] .
  3. E. Berti et al., Class. Quant. Grav. 32, 243001 (2015), arXiv:1501.07274 [gr-qc] .
  4. N. Wex,   (2014), arXiv:1402.5594 [gr-qc] .
  5. B. P. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Phys. Rev. D 100, 104036 (2019), arXiv:1903.04467 [gr-qc] .
  6. R. Abbott et al. (LIGO Scientific, Virgo), Phys. Rev. D 103, 122002 (2021), arXiv:2010.14529 [gr-qc] .
  7. A. D. Kovács and H. S. Reall, Phys. Rev. Lett. 124, 221101 (2020a), arXiv:2003.04327 [gr-qc] .
  8. A. D. Kovács and H. S. Reall, Phys. Rev. D 101, 124003 (2020b), arXiv:2003.08398 [gr-qc] .
  9. B. Zwiebach, Phys. Lett. B 156, 315 (1985a).
  10. D. J. Gross and J. H. Sloan, Nucl. Phys. B 291, 41 (1987a).
  11. D. G. Boulware and S. Deser, Phys. Rev. Lett. 55, 2656 (1985).
  12. W. Israel, Phys. Rev. 164, 1776 (1967).
  13. W. Israel, Commun. Math. Phys. 8, 245 (1968).
  14. B. Carter, Phys. Rev. Lett. 26, 331 (1971).
  15. R. M. Wald, Phys. Rev. Lett. 26, 1653 (1971).
  16. J. D. Bekenstein, Phys. Rev. D 5, 1239 (1972a).
  17. J. E. Chase, Communications in Mathematical Physics 19, 276 (1970).
  18. C. Teitelboim, Lett. Nuovo Cim. 3S2, 397 (1972).
  19. J. D. Bekenstein, Phys. Rev. Lett. 28, 452 (1972b).
  20. J. B. Hartle, Phys. Rev. D 3, 2938 (1971).
  21. J. D. Bekenstein, Phys. Rev. D 51, R6608 (1995).
  22. S. W. Hawking, Commun. Math. Phys. 25, 167 (1972).
  23. T. P. Sotiriou and V. Faraoni, Phys. Rev. Lett. 108, 081103 (2012), arXiv:1109.6324 [gr-qc] .
  24. P. Pani and V. Cardoso, Phys. Rev. D 79, 084031 (2009), arXiv:0902.1569 [gr-qc] .
  25. J. L. Ripley and F. Pretorius, Class. Quant. Grav. 36, 134001 (2019), arXiv:1903.07543 [gr-qc] .
  26. T. P. Sotiriou and S.-Y. Zhou, Phys. Rev. Lett. 112, 251102 (2014a), arXiv:1312.3622 [gr-qc] .
  27. F.-L. Julié and E. Berti, Phys. Rev. D 100, 104061 (2019), [Erratum: Phys.Rev.D 105, 109903 (2022)], arXiv:1909.05258 [gr-qc] .
  28. T. P. Sotiriou and S.-Y. Zhou, Phys. Rev. D 90, 124063 (2014b), arXiv:1408.1698 [gr-qc] .
  29. D. Ayzenberg and N. Yunes, Phys. Rev. D 90, 044066 (2014), [Erratum: Phys.Rev.D 91, 069905 (2015)], arXiv:1405.2133 [gr-qc] .
  30. D. D. Doneva and S. S. Yazadjiev, Phys. Rev. Lett. 120, 131103 (2018), arXiv:1711.01187 [gr-qc] .
  31. R. D. Peccei and H. R. Quinn, Phys. Rev. Lett. 38, 1440 (1977).
  32. E. G. M. Ferreira, Astron. Astrophys. Rev. 29, 7 (2021), arXiv:2005.03254 [astro-ph.CO] .
  33. A. Arvanitaki and S. Dubovsky, Phys. Rev. D 83, 044026 (2011), arXiv:1004.3558 [hep-th] .
  34. H. Kodama and H. Yoshino, Int. J. Mod. Phys. Conf. Ser. 7, 84 (2012), arXiv:1108.1365 [hep-th] .
  35. T. L. Boyadjiev and P. P. Fiziev, in 5th International Congress on Mathematical Modelling (V ICMM) (2002) arXiv:gr-qc/0311093 .
  36. J. H. Horne and G. T. Horowitz, Nucl. Phys. B 399, 169 (1993), arXiv:hep-th/9210012 .
  37. F. M. Ramazanoğlu and F. Pretorius, Phys. Rev. D 93, 064005 (2016), arXiv:1601.07475 [gr-qc] .
  38. D. J. Gross and J. H. Sloan, Nuclear Physics B 291, 41 (1987b).
  39. B. Zwiebach, Phys. Lett. B 156, 315 (1985b).
  40. F. Moura and R. Schiappa, Class. Quant. Grav. 24, 361 (2007), arXiv:hep-th/0605001 .
  41. N. Yunes and L. C. Stein, Phys. Rev. D 83, 104002 (2011), arXiv:1101.2921 [gr-qc] .
  42. M. Heydari-Fard and H. R. Sepangi, Phys. Lett. B 816, 136276 (2021), arXiv:2009.13748 [gr-qc] .

Summary

No one has generated a summary of this paper yet.

Sign Up to Summarize

Paper to Video (Beta)

No one has generated a video about this paper yet.

Sign Up to Generate All Videos Subscribe on YouTube

Whiteboard

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

Sign Up to Generate

Open Problems

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

Generate Now

Continue Learning

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

Generate Now

Collections

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

Sign Up

Tweets

Sign up for free to view the 1 tweet with 4 likes about this paper.

Sign Up for Free