玻色星中的ergoregion不稳定性:标量模结构、普适性和弱非线性效应
广义相对论与量子宇宙学
2025-12-15 v2 高能物理 - 理论
摘要
具有ergoregion的超紧凑旋转无视界时空受到ergoregion不稳定性的影响。我们系统地研究了质量为零的标量场在各种快速旋转Proca星和玻色星中的不稳定性,采用WKB、频域和时域方法。我们在模结构中发现了普适特征:不稳定性的起始由零模标志,模频率和增长率在低频极限下通过简单的标度关系相关联(与Kerr类天体类似),模频率在eikonal极限下趋近于反旋转稳定捕获类光测地线的轨道频率,并且对每个不稳定方位角模态,仅有有限数量的泛音和极模呈指数增长。e-folding时间短至τ∼10⁴M(以时空的ADM质量M计)。有趣的是,我们发现了玻色星之间以及与Kerr类天体之间频率和增长率的近普适关系。此外,我们表明不稳定性的弱非线性反作用会引起增长率的偏移以及引力波的发射;我们发现这些效应导致了不稳定过程的放大。这表明强非线性相互作用在不稳定性的引力饱和过程中很重要。
引用
@article{arxiv.2510.07468,
title = {Ergoregion instability in bosonic stars: scalar mode structure, universality, and weakly nonlinear effects},
author = {Nils Siemonsen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.07468},
year = {2025}
}
备注
16 pages, 12 figures