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适者生存:利用模拟双黑洞统计检验超辐射终止

广义相对论与量子宇宙学 2025-03-03 v2 高能天体物理现象 太阳与恒星天体物理 高能物理 - 唯象学

摘要

旋转黑洞的超辐射不稳定性导致形成具有独特观测特征的极轻玻色子云,使黑洞成为探测极轻玻色子的有效探针。然而,在双星系统中的黑洞周围,此类云的超辐射效应可能会被伴星的潮汐扰动终止,导致云耗散。在本研究中,我们关注标量玻色子的超辐射,并首次分析了这种终止效应对超辐射双黑洞的影响,其中双黑洞基于它们在我们星系中的统计特征进行了真实建模。利用 Stellar EVolution for N-body (SEVN) 种群合成代码模拟的约 10710^7 个双黑洞数据集,我们识别了超辐射候选者以及那些设法在终止效应中存活下来的双黑洞。随后,我们计算了各种玻色子质量和黑洞自旋模型下的云存活率。我们的研究结果表明,l=m=1l=m=1 云模式通常对终止效应稳定,而 l=m=2l=m=2 模式则会受到显著影响,当玻色子质量低于约 0.5×10120.5\times 10^{-12} eV 时,其存活率降至 10\% 以下。此外,我们的分析表明,克服终止效应的云通常表现出更高的超辐射增长率,因此具有更高的可探测性。

关键词

引用

@article{arxiv.2409.14159,
  title  = {Survival of the Fittest: Testing Superradiance Termination with Simulated Binary Black Hole Statistics},
  author = {Hui-Yu Zhu and Xi Tong and Giorgio Manzoni and Yanjiao Ma},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2409.14159},
  year   = {2025}
}

备注

13 pages, 10 figures; v2: minor changes, 15 pages, 11 figures