高维快速旋转黑洞的棒状不稳定性：广义相对论数值模拟

对具有特殊对称性的高维时空（维度 $6 \leq d \leq 8$）中快速旋转的黑洞进行了数值相对论模拟。我们发现，与 $d=5$ 的情况 \cite{SY09} 类似，无论 $d$ 取何值，足够快速旋转的高维黑洞都会对非轴对称棒状模式变形产生动力学不稳定性，并自发辐射引力波。不稳定性发生的无量纲自旋参数临界值为：$d=6$ 时 $q:=a/\mu^{1/(d-3)} \approx 0.74$，$d=7$ 时 $\approx 0.73$，$d=8$ 时 $\approx 0.77$，其中 $\mu$ 和 $a$ 分别为质量和自旋参数。自旋小于这些临界值（$q_{\rm crit}$）的黑洞对于任何扰动似乎都是动力学稳定的。我们还对 $d=6$ 和 $7$ 的不稳定黑洞进行了长期模拟。我们发现，它们因引力波辐射而自旋减慢，随后稳定为自旋小于 $q_{\rm crit}$ 的稳定静态黑洞。对于自旋更快的不稳定黑洞，达到新状态的时间尺度更短，自旋减慢的比例也更大。我们的发现意味着，即使根据 TeV 引力假说形成了自旋 $q > q_{\rm crit}$ 的极快旋转黑洞，它也不能成为粒子对撞机中的稳态产物。本文讨论了这一发现对迷你黑洞现象学的意义。