旋转黑洞周围自相互作用轴子场的绝热演化

受弦理论启发的超轻轴子场通过超辐射不稳定性在旋转黑洞周围形成大凝聚体（轴子云）。由轴子云引起的若干效应，如黑洞的自旋减小和单色引力波的发射，为通过天体物理观测搜寻轴子开辟了新窗口。当考虑轴子自相互作用时，云的演化被显著改变，并且可能发生称为 bosenova 的爆发现象。因此，为了通过天体物理观测探测轴子，有必要理解自相互作用云的精确演化。在本文中，我们提出一种采用绝热近似来追踪自相互作用轴子云增长全过程的新方法。我们强调，我们的方法既不依赖于非相对论近似，也不依赖于文献中常用的自相互作用的微扰处理。我们的主要发现是，在强自相互作用 regime 下，云的演化依赖于轴子与黑洞之间引力耦合的强度。对于大耦合，云演化为一个准稳态，其中超辐射能量增益与自相互作用向无穷远耗散的能量相平衡。另一方面，当减小耦合大小时，云在某个能量处变得不稳定，这将被解释为 bosenova 的起始。