Kerr黑洞的热衰荡：泛音激发、费米-狄拉克统计与灰体因子

我们发现，在质量比极端的巨型黑洞与致密天体并合所诱发的早期衰荡中，Kerr泛音之间存在显著相消干涉，且衰荡谱明显遵循费米-狄拉克分布。我们数值计算了粒子 plunge 进入Kerr黑洞所诱发的引力波谱振幅，并研究了多个准归一（QN）模式的激发。我们发现衰荡起始时间位于信号应变峰值之前，对应于粒子通过光子球的时间。当黑洞具有近极端旋转时，Kerr QN频率接近具有霍金温度和超辐射频率化学势的费米子松原频率。我们确实发现谱振幅绝对值的平方明显遵循以基模实QN频率附近为化学势的费米-狄拉克分布。将玻尔兹曼分布拟合到较高频率的数据，发现最佳拟合温度接近霍金温度，尤其对于快速旋转。在近极端极限下，引力波谱展现出以超辐射频率 $\omega = \mu_{\rm H}$ 处为费米面的准费米简并。我们表明灰体因子即黑洞的吸收截面导致了费米-狄拉克分布。由于灰体因子是黑洞的另一无毛发量，这开辟了新可能：我们可通过观测寻找 $\omega \gtrsim \mu_{\rm H}$ 中的玻尔兹曼分布来检验广义相对论，而无需从衰荡中提取QN模式。我们可测量振铃黑洞的质量和角动量，并可通过测量印在衰荡谱上的灰体因子探测Kerr/CFT。