Kerr black holes with scalar and Proca hair

Abstract

Esta tese apresenta estudos recentes sobre generalizações dos buracos negros de Kerr com cabelo escalar. Depois de uma curta introdução, discutiremos em primeiro lugar o conceito de Q-clouds, que são generalizações com rotação de objectos solitónicos conhecidos como Q-balls, e que são obtidos como soluções de equações de campo não lineares, mas como campos teste, no espaço-tempo do buraco negro de Kerr. Depois disto, iremos considerar soluções em que a matéria impacta no espaço-tempo, focando em três exemplos: 1) Cabelo escalar com auto-interacções em redor de buracos negros de Kerr, 2) buracos negros de Kerr com cabelo de Proca e 3) buracos negros de Kerr-Newman com cabelo escalar com ou sem carga. Em cada um destes exemplos iremos discutir tanto as semelhanças como as diferenças quando comparados com buracos negros de Kerr com cabelo escalar. Adicionalmente, iremos também considerar os objectos solitónicos das teorias correspondentes, que desempenham um papel essencial na descrição de cada um destes tipos de buracos negros.

This thesis presents recent studies on generalizations of Kerr black holes with scalar hair. After a short introduction, we will rst consider so-called Q-clouds which are rotating realizations of solitonic Q-balls obtained as non-linear test elds on the Kerr background. After this, we will move onto fully backreacting solutions where we will consider three di erent examples: 1) Self-interacting scalar hair around Kerr black holes, 2) Kerr black holes with Proca hair and 3) Kerr-Newman black holes with gauged/ungauged scalar hair. In each case we will discuss both the similarities and di erence as compared to their Kerr black holes with scalar hair. In addition to this, we also consider the horizonless solitons of the corresponding theory as they play an essential role in describing each hairy black hole