快速旋转黑洞的后期动力学

我们研究了动力学扰动的快速旋转黑洞的后期行为。考虑一个极端Kerr黑洞，我们显示，存在于非零方位特征值 m 时几乎无衰减的准规格振荡模的数量，这些模的组合方式使得在无穷远处观察到的场随时间呈现振荡行为，其振幅随时间衰减为 1/t。这是与通过非旋转黑洞研究得出的标准后期幂律衰减明显不同的。然而，这种长期持续的振荡“尾巴”对于非极端（据称更符合天体物理情境的）黑洞则不会出现，对于这类黑洞，我们发现许多准规格模（单个被激发的振幅极小）组合导致场呈指数衰减。此结果可能影响快速旋转黑洞引力波信号的检测，因为所需的理论模板需要从众多模的线性组合中构建。我们的主要结果是解析获得的，但我们通过对 Teukolsky 方程的数值时间演化来支持结论。这些时间演化为将准规格模可视为被束缚于黑洞视界外时空区域中的波浪这一概念提供了有趣的见解。它们还暗示，极端黑洞所观察到的这种行为机制可能是黑洞 immediately 外的“超辐射共振腔”的存在。