旋转黑膜与黑弦的超辐射不稳定性

黑膜和黑弦通常对某一特定扇区的引力扰动是不稳定的。这被称为Gregory-Laflamme不稳定性。最近有观点认为，还存在另一种影响许多旋转延展黑洞物体的普遍不稳定性。这种不稳定性在某种意义上是普遍的，因为它可由任何无质量场触发，而不仅仅是引力扰动。本文我们详细研究这一新机制。这种不稳定性的产生需要两个要素：(i) 一个能层区域，它导致波的超辐射放大；(ii) 控制所研究特定模式演化的有效势中存在“束缚”态。我们证明Kerr_4 x R^p黑膜对此机制是不稳定的，并给出了该情况下不稳定性时标的数值结果。另一方面，相当令人惊讶的是，对于d>4，Kerr_d x R^p形式的黑膜对此机制都是稳定的。这是一个非常出乎意料的结果，其根源在于高维黑洞时空中不存在稳定的圆轨道，或者从波动图像来看，有效势中不存在束缚态。我们还表明，在实验室中用声学黑膜模拟这种不稳定性是相当容易的。