暗光子超辐射的电磁特征

黑洞超辐射是搜寻超轻玻色子的有力工具。关于此类粒子存在的限制已通过观测高自旋黑洞、缺乏连续引力波信号以及相关随机背景得出。然而，这些限制严格来说仅在玻色子相互作用可忽略的极限下成立。本文中，我们研究了超轻暗光子的超辐射增长可通过与环境中电子的散射过程被抑制的程度。对于暗光子质量 $m_{\gamma^\prime} \gtrsim 10^{-17}\,{\rm eV}$，以及在合理的环境电子数密度下，我们发现超辐射可在提取显著比例的黑洞自旋之前被抑制。对于足够大的 $m_{\gamma^\prime}$ 和较小的电子数密度，介质中对动力学混合的抑制可有效消除，且在混合参数 $\chi_0 \gtrsim \mathcal{O}(10^{-8})$ 时发生抑制；但在低质量下，介质效应强烈抑制了原本高效的散射过程耗散能量。有趣的是，这种抑制导致了一种随时间与能量振荡的电磁特征，其光度可能高达 $\sim 10^{57}\,{\rm erg / s}$，表明此类事件应能被现有望远镜探测到。作为副产品，我们还表明超辐射不能用于限制标准模型光子的小质量。