超辐射能量提取(与毛发量)的一个上限

从黑洞中开采转动能量的可能性具有深远意义。如果存在假想的超轻玻色粒子,这种能量提取甚至可在孤立黑洞上发生,导致一个新的平衡态——带有同步玻色毛发的黑洞——其寿命可能超过宇宙年龄。一个自然的问题是:对于孤立黑洞且在最大效率下,通过主导模的超辐射增长可从 Kerr 黑洞提取的能量分数 $\epsilon$ 有多大?换言之,所得黑洞能有多'毛'?从面积定律早已知总超辐射效率的热力学上限为 $\epsilon\lesssim 0.29$(作为初始黑洞质量的一部分)。然而,展示主导模增长的数值模拟仅达到该值约三分之一。我们表明,若超辐射不稳定性的发展近似是守恒的(如数值演化所提示),则无论玻色场的自旋如何,该效率被限制在 $\epsilon\lesssim 0.10$。这与矢量场数值模拟中获得的最大能量提取一致,并预测了尚待进行的标量场类似模拟的结果。