Multi-black-hole gravitational field

Abstract

We study dynamics of an extremally charged black hole on the background of two stationary, mutually orbiting extremally charged black holes, forming thus a seed binary system. We extend the two-body perturbative solution of vacuum Einstein-Maxwell equations, known from literature, to the three body system. Restricting to slow-motion approximation and motion at a large distance, we de- rive the corresponding three-body Lagrangian and investigate limits of evolution of little- and large-mass black hole. Motivated by physical intuition and in order to check our results, we compare the former with solution of geodesic equation of an extremally charged test-body on identical background. Our results mainly consist of interpretation and comparison of characteristic motions. 1

Zkoumáme dynamiku systému, sestávajícího z jedné extrémně nabité černé díry, pohybující se na pozadí dvou stacionárně orbitujících extrémně nabitých černých děr. Tato práce zobecňuje perturbované Majumdarovo-Papapetrouovo řešení vakuových Einsteinových-Maxwellových rovnic pro dvě černé díry, známé z liter- atury, na třítělesový systém. Odvození příslušného Lagranžiánu ovšem vyžaduje zavedení podmínek malých rychlostí (v porování s rychlostí světla) a podmínky pohybu ve velké vzdálenosti od orbitujícího systému, přičemž prozkoumáme evoluci limity velmi lehké a velmi těžké černé díry. Motivování fyzikální intuicí porovnáme vývoj velmi lehké díry s řešením rovnice geodetiky pro extrémně nabité testovací těleso na tomtéž pozadí. Výsledky sestávají především z interpretace a porovnání charakteristických pohybů. 1