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奇异致密天体周围大质量玻色子的超辐射不稳定性

广义相对论与量子宇宙学 2023-11-15 v2 高能天体物理现象 高能物理 - 唯象学

摘要

经典旋转黑洞(BH)周围发生超辐射不稳定的极轻粒子可形成指数增长的玻色云,已被证明可作为探测极轻粒子并约束其质量的天体物理探针。然而,经典黑洞图像受到质疑,并提出了不同的理论替代方案。奇异致密天体(ECOs)是无视界的黑洞替代体,以反射面(反射率 K\mathcal{K})取代事件视界。本工作中,我们研究 ECOs 周围的超辐射不稳定性,特别关注边界反射的影响。我们计算了 ECOs 周围超辐射不稳定性的增长率,并表明该结果可通过修正因子 gKg_{\mathcal{K}} 与黑洞情形相关联,我们给出了其显式解析表达式和清晰的物理诠释。此外,我们考虑了超辐射不稳定性的时间演化,发现边界反射可缩短或延长增长时标。因此,边界反射改变了 Regge 平面上的超辐射排除区,可能影响对极轻粒子质量的约束。对于弱反射面 (K0.5|\mathcal{K}|\lesssim 0.5),排除区无显著改变,而在极端反射率 (K0.9|\mathcal{K}|\gtrsim0.9) 下边界反射可产生显著效应。

关键词

引用

@article{arxiv.2308.03091,
  title  = {Superradiant instabilities of massive bosons around exotic compact objects},
  author = {Lihang Zhou and Richard Brito and Zhan-Feng Mai and Lijing Shao},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2308.03091},
  year   = {2023}
}

备注

12 pages, 5 figures; accepted by PRD