Spacetimes with black holes

Abstract

In this thesis, we study exact black hole spacetimes of algebraic type D, which are a part of much wider Pleba'nski-Demia'nski class of solutions. We reformulate the well- known form of this metric and obtain new improved representation of this black hole family with simplified, explicit and (at least partially) factorized metric functions. This new form of the spacetimes allows us to gain the standard expressions for the well-known solutions such as the Kerr-Newman-NUT-(anti-)de Sitter black hole, accelerating Kerr- Newman-(anti-)de Sitter black hole, (possibly charged) Taub-NUT-(anti-)de Sitter black hole, accelerating Kerr-NUT-(anti-)de Sitter black hole, and their special cases in asymp- totically flat universe, just by putting the appropriate parameters to zero. We also provide a thorough physical and geometrical analysis of this new form of spacetimes. Furthermore, we analyze a solution corresponding to the accelerating Taub-NUT black hole, which was originally found by Chng, Mann and Stelea in 2006. We perform an in-depth analysis of this solution, and study its relation to the Pleba'nski-Demia'nski class.

V práci studujeme přesné prostoročasy představující černé díry algebraického typu D, které jsou součástí mnohem obsáhlejší Pleba'nského-Demia'nského třídy řešení. Přeformu- lujeme známý tvar této metriky, čímž získáme novou vylepšenou reprezentaci této rodiny řešení se zjednodušenými, explicitními a (alespoň částečně) faktorizovanými metrickými funkcemi. Tento nový tvar prostoročasů nám umožňuje získat standardní výrazy pro známá řešení, jako jsou Kerrova-Newmanova-NUT-(anti-)de Sitterova černá díra, zrych- lující Kerrova-Newmanova-(anti-)de Sitterova černá díra, (nabitá) Taub-NUT-(anti-)de Sitterova černá díra, urychlená Kerrova-NUT-(anti-)de Sitterova černá díra a jejich spe- ciální případy v asymptoticky plochém vesmíru, a to pouhým dosazením příslušných parametrů za nulu. Uvádíme také důkladnou fyzikální a geometrickou analýzu tohoto nového tvaru prostoročasů. Dále analyzujeme řešení odpovídající urychlené Taub-NUT černé díře, které původně nalezli Chng, Mann a Stelea v roce 2006. Provádíme důkladnou analýzu tohoto řešení a studujeme jeho vztah k Pleba'nského-Demia'nského třídě.