高维黑洞周围的潮汐效应

在四维时空中，黑洞周围的卫星产生低振幅潮汐，且从黑洞旋转中提取的能量总是小于辐射到无穷远的引力辐射。因此，绕黑洞运行的卫星会旋进并最终并合。然而，有猜想认为在高维时空中，绕行天体会产生更强的潮汐，并通过潮汐作用反向加速天体向外运动。这种效应类似于地月系统经历的潮汐加速，将决定双星系统的演化。在此，我们通过研究高维空间中绕单自旋旋转黑洞轨道运行并与无质量标量场耦合的物质，对该猜想进行了检验。我们表明，在大于五维的空间中，通过超辐射从黑洞提取的能量大于携带到无穷远的能量。我们的数值结果与解析近似高度一致，有力支持了潮汐加速在高维中是常态而非例外的猜想。超辐射主导了能量收支，卫星发生“旋出”；对于某些特定的轨道频率，视界处提取的能量等于发射到无穷远的能量，从而普遍出现“漂浮轨道”。我们利用膜范式以及视界处能量耗散引起的潮汐加速对此现象进行了解释。