On the instability of ultracompact horizonless spacetimes
本文重新审视了具有稳定光环的无视界超紧凑物体的线性化稳定性，发现其不稳定性与能层相关，并证明在无能层时此类物体即使存在旋转和光环也保持线性稳定。
2023-02-06 gr-qc
A note on the observational evidence for the existence of event horizons in astrophysical black hole candidates
黑洞有一个奇特而有趣的特性，即有一个事件视界，一个单向的膜，因果地将它们的内部区域与宇宙的其余部分分开。今天的天体物理观测提供了一些证据，证明天体物理黑洞候选者中存在事件视界。在这篇简短的论文中，我比较的约束，我们可以推断出从这些对象的假定表面的电磁辐射的非观测到的约束来自ergoregion不稳定性，指出各自的假设和局限性。
2013-06-15 astro-ph.HE gr-qc
Ergoregion instability of exotic compact objects: electromagnetic and gravitational perturbations and the role of absorption
自旋的无水平致密物体可能会因"能区不稳定性"而不稳定。我们研究这种机制的电磁扰动的超紧凑克尔类物体的反射表面，扩展以前的（数值和分析）工作仅限于标量的情况下。我们推导出的频率和不稳定的模式，这是有效的在小频率的不稳定的时间尺度的分析结果。我们认为，我们的分析可以直接扩展到在黑洞极限的外来紧凑对象的引力摄动。电磁和引力扰动的不稳定性一般比标量情况下更强，需要更大的吸收才能被淬灭。我们认为，具有自旋$χ\lesssim 0.7$（$χ\lesssim 0.9$）的奇异紧凑对象应该具有至少$0.3\%$（$6\%$）的吸收系数，以保持线性稳定，并且至少$\approx60\%$的吸收系数将淬灭任何自旋的不稳定性。我们还表明，在静态极限-克尔度规的标量，电磁和引力扰动是通过达布变换彼此相关。
2019-02-15 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Ergoregion instability in bosonic stars: scalar mode structure, universality, and weakly nonlinear effects
研究玻色星中能区不稳定性，发现标量模结构的普遍特性及弱非线性效应的放大作用。
2025-12-12 gr-qc hep-th
Analog rotating black holes in a magnetohydrodynamic inflow
提出了一种磁流体力学（MHD）流中的模拟几何模型。对于磁压占优和气压占优的MHD流，我们得到了快MHD模的磁声度规。对于慢MHD模式，另一方面，波是由对流型方程没有各向同性色散项。因此，垂直于波传播的“距离”没有被定义，并且不能引入磁声度量。为了研究快速模式的磁声几何特性，我们准备了一个二维轴对称流入，并检查磁声射线的行为，这是对应的磁流体力学波的程函极限。我们发现，磁声几何被分为三种类型取决于两个参数表征的背景流：~模拟时空的旋转黑洞，超自旋星的ergoregions，和自旋星没有ergoregions。我们解决的有效几何形状的磁压力的影响。
2017-06-06 gr-qc
Unbound geodesics from the ergosphere and potential observability of debris from ultrahigh energy particle collisions
黑洞能区内的粒子碰撞可能会导致极高的质心能量，如果逃逸到无穷大是可能的话，这些能量可以探索新的物理学。在这里，我们表明，在高倾角的赤道平面的某些测地线可能是无约束的。因此，有限的湮灭碎片流能够逃逸，特别是在接近极端的克尔黑洞的情况下，如果彭罗斯过程发挥作用。对于一类Penrose过程，我们证明了Wald不等式是满足的，使得Penrose过程在高能喷射中起着关键作用。因此，从黑洞加速器以前所未有的高粒子碰撞能量观察新的物理效应的可能性仍然是一个诱人的，如果未来的，实验的愿景。
2014-09-11 astro-ph.GA gr-qc hep-th
Ultra-low frequency gravitational waves from cosmological and astrophysical processes
超低频引力波（${\lesssim 100\,\mathrm{nHz}}$）是理解低红移质量$\sim 10^{6}-10^{9}\,M_\odot$天体物理黑洞双星组装和演化的关键。这些GWs也提供了一个独特的窗口到各种各样的宇宙学过程。脉冲星定时阵列（PTA）开始在$\sim 1-100\,\mathrm{nHz}$测量这种随机信号，预计几个阵列的数据组合将在未来几年内确认检测。产生$\mathrm{nHz}$频率的引力辐射的主要物理过程仍然不确定。PTA观测目前无法区分一个二进制BH天体物理前景的宇宙学背景下，由于说，一阶相变的温度$\sim 1-100\,\mathrm{MeV}$在一个弱相互作用的黑暗部门。这封信探讨了在何种程度上纳入集成边界的超低频GW频谱的任何组合的宇宙微波背景，大爆炸核合成或天体测量观测可以帮助打破这种简并。
2021-10-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Investigating Optical and Ring-Down Gravitational Wave Properties of a Rotating Black Hole in a Dehnen Galactic Dark Matter Halo
本研究构建了整合黑洞旋转与Dehnen暗物质晕影响的类Kerr时空，系统分析晕参数对黑洞视界、阴影及拟正规模的影响，为探测黑洞暗物质环境提供新方法与依据。
2025-08-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Ultra-high-energy debris from the collisional Penrose process
克尔度规发现后不久，彭罗斯意识到可以利用超辐射从黑洞中提取能量。最初的想法（涉及单个粒子的分裂）只产生适度的能量增益。彭罗斯过程的一个变体是在能区的粒子碰撞。最近，在暗物质搜索的背景下，对碰撞彭罗斯过程进行了探索，得出的结论是，在无穷远处检测到的碰撞后粒子的能量与碰撞粒子的能量之间的比率$η$应该是适度的（$η\lesssim 1.5$）。Schnittman已经表明，这些研究将最大效率低估了大约一个数量级（即，$η\lesssim 15$）。在这项工作中，我们表明，在快速旋转的黑洞附近的粒子碰撞可以产生高能量的喷出物，并导致在更一般的条件下的高效率。这些事件的天体物理可能性值得进一步研究，但我们的研究暗示了碰撞彭罗斯过程可能为伽马射线和超高能宇宙射线提供动力的诱人可能性。
2015-05-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Effective stability against superradiance of Kerr black holes with synchronised hair
具有同步毛发的克尔黑洞[arXiv：1403.2757，arXiv：1603.02687]是无毛发猜想的反例，在广义相对论中，它与服从所有能量条件的简单物质场（质量为$μ$）最小耦合。由于这些解像克尔一样有一个能区，所以它们一直有可能受到超辐射不稳定性的影响，这与克尔导致它们动力学形成的过程相同。最近的一项突破[arXiv：1711.08464]证实了这种不稳定性，并计算了解决方案样本的相应时间尺度。我们讨论如何这些结果和其他观测支持两个结论：$1)$从克尔极限开始，头发的增加固定耦合$μM$（其中$M$是BH质量）增加的时间尺度的不稳定性; $2)$有头发的解决方案，这个时间尺度，天体物理学黑洞质量，大于宇宙的年龄。后一个结论引入了有限的、但与物理相关的有效稳定性概念。前一个结论，使我们能够确定一个天体物理上可行的域，这种有效稳定的毛茸茸的黑洞，发生，保守，为$Mμ\lesssim 0.25$。这些是动态形成的多毛黑洞，从克尔的超辐射不稳定性，在天体物理时间尺度内，但其自身的超辐射不稳定性只发生在宇宙学时间尺度内。
2018-04-01 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Acoustic black-hole bombs and scalar clouds in a photon-fluid model
克尔黑洞背景中的大质量玻色子场可以触发超辐射不稳定性（黑洞炸弹），也可以形成对应于纯束缚态的平衡构型，称为静止标量云。在这里，类似的现象出现在一个旋转的光子流体模型的波动动力学。在适当的涡旋流存在下，密度涨落由具有能区和事件视界的（2+1）弯曲时空上的大质量Klein-Gordon方程控制。我们报告超辐射不稳定性起源于准束缚声子态被困的涡旋背景，显着的，在同步旋转的视界中的固定模式的存在。这些代表了天体物理标量云的声学对应物。我们的系统提供了一个很有前途的平台，模拟重力实验的超辐射不稳定性的大质量玻色子和黑洞场平衡位形。
2021-02-09 cond-mat.quant-gas gr-qc physics.optics
High-Energy Extractions from Horizonless Compact Objects
本文探讨了无视界致密天体中高能物质提取机制，分析了旋转、电磁场和粒子相互作用对提取效率的影响，并指出裸奇点可能成为强场引力研究和高能天体物理现象的新实验室。
2025-12-01 astro-ph.HE gr-qc
Ultralight Bosonic Field Mass Bounds from Astrophysical Black Hole Spin
黑洞的测量在引力波天文学的新时代有了显着的增长，从LIGO观测到的双黑洞合并。迄今为止尚未观测到的大质量超轻玻色子场代表了标准模型扩展中最令人兴奋的特征之一，能够为粒子物理学和宇宙学中的众多范式问题提供解决方案。在这项工作中，我们探讨了从旋转的天体物理黑洞和他们的角动量能量转移到玻色子凝聚，可以通过超辐射不稳定性周围的黑洞形成的边界。使用最近的分析结果，我们进行了一个简化的分析与慷慨的合奏黑洞参数测量，我们发现超辐射非常普遍排除玻色子领域的质量范围内;自旋0：${\scriptsize \{ 3.8\times10^{-14}\ {\rm eV} \leq μ_0 \leq 3.4\times10^{-11}\ {\rm eV}, 5.5\times10^{-20}\ {\rm eV} \leq μ_0 \leq 1.3\times10^{-16}\ {\rm eV}, 2.5\times10^{-21}\ {\rm eV} \leq μ_0 \leq 1.2\times10^{-20}\ {\rm eV}\}}$，自旋1：${\scriptsize \{ 6.2\times10^{-15}\ {\rm eV} \leq μ_1 \leq 3.9\times10^{-11}\ {\rm eV}, 2.8\times10^{-22}\ {\rm eV} \leq μ_1 \leq 1…
2020-09-15 gr-qc hep-ph hep-th
Note on black holes with kilometer-scale ultraviolet regulators
针对普适千米级紫外调节器会使正则黑洞失去视界的问题，提出让调节器具有非平凡质量依赖性的方案，可保留视界并产生百分比量级观测效应，通过光线偏折和黑洞阴影验证了该可能性。
2024-06-17 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Ultra-relativistic journeys through compact astrophysical objects
本文证明了在特定密度参数限制下，致密天体的旅行时间比值始终满足T_c/T_s≤1，展示了广义相对论时间膨胀效应。
2025-09-09 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Ultralight bosons for strong gravity applications from simple Standard Model extensions
我们构建家庭，和具体的例子，简单的标准模型，可以产生超轻的{实或}复杂的矢量或标量与潜在的天体物理学的相关性的扩展。具体来说，这些假定的基本玻色子的质量范围（$\sim 10^{-10}-10^{-20}$ eV）将动态地导致新的非黑洞致密物体（玻色子星）和新的非克尔黑洞，其质量为$\sim M_\odot$到$\sim 10^{10} M_\odot$，对应于天体物理学黑洞候选者的质量范围（从恒星质量到超大质量）。对于每一个模型，我们研究了自发对称性破缺后的质谱和相互作用的性质，讨论了它的理论可行性和警告，以及它的一些潜在的和最相关的现象学意义{连接到}紧凑对象的物理。
2021-12-19 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Dehnen halo effect on a black hole in an ultra-faint dwarf galaxy
最近在探测超微弱矮星系方面取得了进展，这可能是探测暗物质的有用实验室，因为其中一些含有近99 $\%$的纯暗物质。这些星系中的大多数都不包含居住在其中的黑洞。最近，有报道称，一些矮星系内部可能存在一个黑洞。在这项研究中，我们构建了一个黑洞解结合德南暗物质晕轮廓，这是通常用于矮星系。我们的目标是找出是否会有相对于标准的黑洞属性的偏差，这可能允许确定是否暗物质在一个超微弱的矮星系的轮廓是核心或尖。为了使模型更加真实，我们采用了修正的Newman-Janis公式来获得旋转度规。我们分析了黑洞的事件视界、遍历区域、类时和零粒子的测地线以及黑洞阴影等性质。使用这些观测值，结果表明区分暗物质是核心还是尖点是困难的。为了找到一个可以潜在地区分这两个轮廓的观测值，我们还计算了弱偏转角，以检查有限距离和远近似下的Dehnen轮廓的效果。我们的研究结果表明，使用弱偏转角更好，在许多数量级，在潜在的区分这些配置文件。我们的结论是，尽管矮星系是暗物质占主导地位的地方，但考虑到本文使用的方法，对德南轮廓的影响仍然取决于黑洞的质量。
2022-08-26 astro-ph.GA gr-qc
No-hair and almost-no-hair results for static axisymmetric black holes and ultracompact objects in astrophysical environments
本文在静态轴对称情形下推广无毛定理，证明与给定外部引力场相容的黑洞几何仅构成单参数族，并证明在曲率有界条件下，近黑洞的无视界天体的形状偏离必须随趋近黑洞极限而消失。
2025-08-18 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Exotic PeVatrons as sources of ultra-high-energy gamma rays
Center for Theoretical Physics, College of Physics, Sichuan University（四川大学物理学院理论物理中心）；INFN, Laboratori Nazionali di Frascati（意大利国家核物理研究所弗拉斯卡蒂国家实验室）；Dipartimento di Fisica ”E. Pancini”, Università di Napoli ”Federico II”（那不勒斯费德里科二世大学E. Pancini物理系）；Scuola Superiore Meridionale（南方高等学院）；Istituto Nazionale di Fisica Nucleare, Sezione di Napoli（意大利国家核物理研究所那不勒斯分部）
本文提出了一种基于奇异天体的PeV加速器模型，通过与millicharged暗物质的相互作用产生强磁场，从而产生超高能伽马射线，并探讨其在银河系中的分布及检测可能性。
2026-01-30 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Asymptotically Flat Rotating Topological Stars
The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；Sapienza Università di Roma（罗马智慧大学）；INFN, Sezione di Roma（意大利国家核物理研究所罗马分部）；University of Cambridge（剑桥大学）
本文在五维最小超引力中构造了旋转拓扑星，即Kerr-Taub-bolt几何的旋转推广，具有光滑内部和Kaluza-Klein渐近性，可接近Kerr黑弦，为黑洞微观态提供新原型。
2026-11-05 gr-qc hep-th
The stochastic gravitational-wave background in the absence of horizons
引力波天文学有可能探索爱因斯坦理论中最深奥、最令人困惑的一个方面：黑洞的存在。在受量子引力启发的模型中，已经提出了过多的超紧凑、无水平线的物体。这些物体可能解决霍金的信息丢失悖论和与黑洞相关的奇点问题，同时模仿它们几乎所有的经典性质。然而，它们在相对较短的时间尺度上一般是不稳定的。在这里，我们表明，这种“ergoregion不稳定性”导致一个强大的随机背景的引力波，在一个水平上可检测的当前和未来的引力波探测器。在高级LIGO的第一次观测中，这种背景的缺乏已经对黑洞的替代品施加了迄今为止最严格的限制，表明某些“量子装扮”的恒星黑洞模型最多只能占总人口的一小部分。未来的LISA任务将允许对超大质量黑洞模仿者进行类似的限制。
2018-10-03 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Spin precession in a black hole and naked singularity spacetimes
我们在这里提出了一个具体的标准来解决克尔裸奇点的存在与否，在进动的测试陀螺仪的自旋由于帧拖动的中心旋转体。我们表明，确实有一个重要的特性差异的陀螺自旋进动频率的行为在接近这些紧凑的对象的限制，这可以用来，在原则上，区分裸奇点从黑洞。具体地说，如果陀螺仪沿着极轴一直固定到克尔黑洞的视界，进动频率会变得任意高，当接近事件视界时会爆炸。另一方面，在裸奇点的情况下，这个频率总是有限的，并且表现良好。有趣的是，这种行为与我们在这里分析的每一种情况下的能区的几何形状密切相关，并受其支配。出现的一个有趣的行为是，在克尔裸奇点的情况下，由于标架拖曳效应，陀螺仪的Lense-Thirring进动频率（$Ω_{\rm LT}$）在达到最大值后以（$Ω_{\rm LT}\propto r$）的形式减小，在$r= 0$的极限下，而不是在所有其他已知的天体物理情况下依赖于$r^{-3}$。
2017-02-07 astro-ph.HE gr-qc
Energy extraction-driven instability and horizon formation in Kerr-Newman naked singularities and their limiting cases
PDPIAS, Charusat University（PDPIAS，查鲁萨特大学）；International Centre for Space and Cosmology, School of Arts and Sciences, Ahmedabad University（艾哈迈达巴德大学文理学院国际空间与宇宙学中心）
本文研究了Kerr-Newman裸奇点中通过旋转和电磁能量提取的效率及长期演化，发现连续提取可使裸奇点逐渐趋近极端界限并可能形成视界。
2026-03-11 gr-qc
Hawking radiation from ultrashort laser pulse filaments
天体物理学黑洞和引力类似物的事件视界被预测会激发量子真空并产生量子发射，称为霍金辐射。我们用超短激光脉冲细丝实验性地创造了这样一个引力模拟物，我们的测量结果证明了光子的自发发射，证实了理论预测。
2010-09-23 astro-ph.CO gr-qc physics.optics
Membrane Paradigm Approach to the Johannsen-Psaltis Black Hole
本文用膜范式将JP黑洞描述为热流体，推导输运系数并约束额外毛发，发现压力在能层发散，支持喷流源于能层的观点。
2024-05-28 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Quantum Black Hole Seismology I: Echoes, Ergospheres, and Spectra
天体物理学上的黑洞在合并和/或形成后产生的引力波回声的研究最近为了解黑洞视界的量子性质打开了一扇新颖而令人惊讶的窗户。类似于天文学和日震学，对量子黑洞光谱的研究提供了一种很有前途的方法来了解它们的内部结构，我们称之为$\textit{quantum black hole seismology}$。我们提供了一个详细的数值和解析描述的克尔时空和量子黑洞视界的属性，这表明它与经典的对应物有很大的不同。我们最有意义的发现是：（1）如果量子黑洞的温度是$\lesssim 2 \times$ Hawking温度，那么它就不会遭受能区不稳定性（尽管在较小的自旋下，束缚较松）。(2)我们发现量子黑洞光谱如何精确地指出量子结构的微观性质。例如，谱线的详细间隔可以通过紧凑性区分量子效应是否出现（即，外来致密物体）或频率（即，修正的色散关系）。(3)我们发现泛音准正规模在低频区可以强烈地增强回波的幅度。(4)我们证明了谱在线性扰动的广义达布变换下的不变性，表明它是一个真正的协变观测。
2020-07-08 astro-ph.HE gr-qc hep-th
