超辐射云中的自引力：对双星动力学及观测前景的影响

旋转黑洞可通过超辐射不稳定性产生超轻粒子。这些粒子在宿主黑洞周围形成稠密的云，为探测超轻新物理提供了新的机会。当黑洞是双星系统的一部分时，该双星可以触发云结构不同状态之间的跃迁。这种跃迁会反作用于轨道动力学，改变所发射引力波的频率演化。基于这一观测，黑洞双星被提议作为检验超轻粒子存在性的一种方式。我们研究了云的自引力对轨道演化和引力波发射的影响。我们发现，云的自引力可能导致超轻粒子能级的密度依赖性修正，并可能改变超精细能级的顺序。超精细能级的交叉阻止了双星触发共振超精细跃迁，并使其能够接近可能触发精细能级共振跃迁的半径。我们研究了这些发现的意义，特别是在未来空间引力波观测站——激光干涉仪空间天线（LISA）的背景下。对于准圆、顺行和赤道轨道，我们发现LISA可以通过引力波观测探测到质量范围在$10^{-15}\,{\rm eV} \, - \, 10^{-13}\, {\rm eV}$的超轻粒子。