黑洞周围大质量自旋-2 场的不稳定性与反作用

大质量自旋-2 场可在黑洞周围不稳定地增长，从而成为探测此类场存在的潜在手段。本工作中，我们利用时域演化研究此类不稳定性。通过在 Kerr 黑洞背景上求解普遍支配大质量张量场的线性 regime 方程，我们发现黑洞自旋提高了轴对称（方位角数 $m=0$）不稳定性的增长率，且最为显著地扩大了其质量范围，该不稳定性在零自旋时表现为 Gregory-Laflamme 黑洞弦不稳定性。我们还考虑了 $1 \leq m \leq 3$ 的超辐射不稳定模式，将先前结果扩展到更高的自旋-2 质量、黑洞自旋和方位角数。我们发现超辐射模式增长慢于 $m=0$ 模式，除一小段高自旋与高质量区间外，其中 $m=1$ 和 2 需要无量纲黑洞自旋 $a_{\rm BH}\gtrsim 0.95$ 才能占主导。因此，在大多数参数空间中，利用黑洞约束大质量自旋-2 场时必须考虑 $m=0$ 不稳定性的反作用。作为简单模型，我们考虑了二次引力特别是 Einstein-Weyl 引力中的非线性演化。我们发现，取决于初始扰动，黑洞可能趋于零质量且曲率在有限时间内发散，或饱和于更大质量并伴随幽灵自旋-2 场云。