黑洞超辐射的量子处理

旋转黑洞可通过超辐射不稳定性形成密集的玻色云，使 Kerr 黑洞成为探测超轻质量玻色子的强大探针。先前对黑洞超辐射的研究常将玻色场视为经典的，这留下了关于粒子产生方式以及云随时间增长方式的悬疑问题。本文我们对绕 Kerr 黑洞的巨量标量场进行规范化量子化，提供了黑洞超辐射的完整量子描述。我们表明，云中粒子数的演化，以及标量场的能量和角动量，可在曲线时空中的量子场论标准框架内得到一致解释。此外，我们证明云的增长独立于初始态的选择。我们还探讨了大量标量场在旋转黑洞时空中的若干现象，包括霍金辐射、对黑洞自转的adiabatic 反馈以及在场自相互作用存在下的水平转移方向。我们的分析提供了一个包含所有这些现象的一致的量子力学视角。