多模对黑洞超辐射不稳定性的影响

质量范围约 $(10^{-20}-10^{-11})\,{\rm eV}$ 的极轻玻色场可触发超辐射不稳定性，从质量 $M\sim(5,10^{10})M_\odot$ 的天体物理黑洞提取能量与角动量，并在其周围形成非球状旋转凝聚体。迄今，大多数关于不稳定性演化与终态的研究局限于仅含增长最快超辐射模的初始数据。通过在准绝热近似中研究多模数据的演化，我们表明动力学丰富得多，并强烈依赖于种子能量、模间相对振幅以及引力耦合。若种子能量为黑洞质量的几个百分点，被具有可比振幅的超辐射与非超辐射模混合物包围的黑洞可能不发生超辐射不稳定阶段，取决于玻色子质量的值。若种子能量更小，如量子涨落触发的情形，非超辐射模的影响可忽略。我们讨论这些发现对当前用电磁与引力波观测约束极轻场的启示。