Superradiance without event horizons in General Relativity
研究了广义相对论系统中的超辐射散射过程，与旋转和/或带电黑洞不同，广义相对论系统不具有事件视界。Zel'dovich的开创性的作品的波放大旋转的圆柱体的启发下，我们分析，在广义相对论的背景下，超辐射的可能性电磁波反射过旋转的恒星和带电的标量扰动撞击在带电的球体。分析了能量耗散在这些系统中的作用，并与黑洞超辐射中事件视界的作用进行了比较。
2013-07-23 gr-qc
Superradiance: Axionic Couplings and Plasma Effects
本文通过数值相对论研究旋转黑洞超辐射中轴子-麦克斯韦耦合及等离子体效应，首次发现稳态电磁波通量阶段，并证明电磁不稳定性由轴子耦合控制。
2023-08-29 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Condition for Superradiance in Higher-dimensional Rotating Black Holes
结果表明，在$(4+n)$维旋转黑洞的辐射中总是存在超辐射模.使用贝肯斯坦参数的超辐射模式的条件被证明是$0 < ω< m Ω$的标量，电磁波和引力波时，时空背景有一个单一的角动量参数轴上的膜，其中$Ω$是一个旋转频率的黑洞和$m$是方位角量子数的辐射波。
2005-04-16 gr-qc hep-th
On the Superradiance of Spin-1 Waves in an Equatorial Wedge around a Kerr Hole
最近范·普滕提出，克尔黑洞周围环形磁层中磁声波的超辐射可能在伽马射线暴的中心引擎中起作用。在这种情况下，他计算了（在WKB近似下）局限于克尔洞周围的薄赤道楔的标量波的超辐射放大，并发现超辐射高于所有角度入射的辐射。本文介绍了计算自旋0（标量）超辐射（集成的径向方程，而不是使用WKB方法）和自旋1（电磁/磁声）超辐射，在范普滕的楔形几何。与标量情况相反，自旋1的超辐射在楔形几何中减少，降低了其天体物理重要性的可能性。
1999-10-21 astro-ph gr-qc
Superradiance scattering of scalar, electromagnetic, and gravitational fields and thin accretion disk around non-commutating Kerr black hole
本研究针对非对易Kerr黑洞，计算三类场的超辐射放大因子并分析薄吸积盘性质，发现时空非对易特性对超辐射现象和吸积盘特征均有显著影响，且其吸积盘比普通Kerr和非对易Schwarzschild黑洞的更热更亮。
2023-08-28 gr-qc
A comparison of superradiance and negative-phase-velocity phenomenons in the ergosphere of a rotating black hole
近年来，人们报道了具有负相速的平面电磁波在旋转黑洞能层中的传播。NPV传播和超辐射的比较。我们表明，虽然这两种现象涉及负能量密度，有两个显着的区别。
2006-11-23 astro-ph gr-qc hep-th
Search for continuous gravitational wave signals from luminous dark photon superradiance clouds with LVK O3 observations
本研究利用LVK O3数据搜索暗光子超辐射云产生的连续引力波，未发现信号，并对暗光子质量与耦合参数空间施加了限制。
2025-05-27 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Superradiance in the sky
讨论了旋转黑洞对平面电磁波和引力波的超辐射散射放大的条件。我们表明，特别是，放大可以发生的低频波的入射角参数接近0（或$π$）相对于黑洞自旋轴和一个参数小的左（或右）极化。这是由旋转的电/磁偶极子或引力四极子以大半径绕黑洞伴星旋转并与后者共同旋转所发射的辐射的情况。这可以产生可观测到的超辐射效应，例如，在中子星-恒星质量黑洞双星中，以及在由围绕中心超大质量黑洞运行的紧凑双星组成的三重系统中。由于超辐射，在这些系统中的总源光度表现出一个特征的轨道调制，可能会导致显着的观测签名，从而铺平了道路，在不久的将来，测试广义相对论的最奇特的预测之一。
2016-12-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Renormalized charged scalar current on a Reissner-Nordstrom black hole in the presence of charge superradiance
本文利用实用模和重整化方法，计算超辐射情形下 Reissner-Nordstrom 黑洞中带电量子标量场的重整化电荷流，并比较三种量子态及分析其电磁反作用。
2025-05-11 gr-qc hep-th
Topical Collection: Testing the Kerr spacetime with gravitational-wave and electromagnetic observations
观测天文学的圣杯之一是证实宇宙中的黑洞是由爱因斯坦广义相对论场方程的克尔解描述的预测。这本专题文集提供了一份关于通过X射线天文学、引力透镜、恒星潮汐破裂事件、超辐射和黑洞双星合并的引力波观测来确认“克尔范式”的理论和实验进展的状态报告。
2019-11-01 astro-ph.HE gr-qc
Primordial black hole superradiance and evaporation in the string axiverse
该研究在弦轴子宇宙图景下，探究轻原初黑洞因轻轴子霍金发射自旋加快后触发的重轴子超辐射不稳定性，分析超辐射与蒸发的耦合动力学，得出质量-自旋分布规律并发现重轴子衰变可产生特征谱线。
2023-06-15 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Electric and magnetic Penrose processes, charged-particle collisions and superradiance around a Lorentz-violating dyonic black hole
Universidade Federal da Paraíba（帕拉伊巴联邦大学）；Universidade Federal do Maranhão（马拉尼昂联邦大学）
本文研究洛伦兹破缺双荷Kalb-Ramond黑洞的电磁能量提取、带电粒子碰撞与超辐射，推导相关动力学与过程，分析碰撞质心能量，揭示极值下的Bañados-Silk-West发散现象。
2026-08-28 gr-qc
Superradiant scattering of electromagnetic waves emitted from disk around Kerr black holes
研究了赤道面上薄圆盘包围的Kerr黑洞周围的电磁扰动。我们的主要目的是揭示从盘表面发射的电磁波的黑洞超辐射。用出射Kerr Schild场描述圆盘辐射，用真空波场描述超辐射散射，并在视界上加入真空波场以满足入射条件。给出了圆盘表面能流的计算公式，研究了圆盘-黑洞系统的能量输运。在低频近似下，我们发现从旋转黑洞中提取的能量主要被输运回盘，并讨论了在无穷远处观测到的电磁波的能谱。
2010-09-11 astro-ph.HE gr-qc
Superradiance in the Kerr-Taub-NUT spacetime
本文研究Kerr-Taub-NUT时空中超辐射散射的低能动力学，推导广义Teukolsky方程，给出各自旋场发射率与截面的解析表达式。
2023-11-17 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Causal extraction of black hole rotational energy by various kinds of electromagnetic fields
最近的广义相对论MHD模拟表明，来自活动星系核（AGN）的相对论喷流是由中心黑洞的旋转能量驱动的。人们提出了一些提取黑洞转动能的机制，如彭罗斯过程、布兰德福德-兹纳杰克机制、磁流体彭罗斯过程和超辐射机制。Blandford-Znajek机制是活动星系核相对论喷流最有希望的动力机制。然而，这种因果机制的直观解释还不清楚，而彭罗斯过程对负能量黑洞的因果能量提取有明确的解释。本文提出了一个建立物理直观的公式，使得在Blandford-Znajek机制以及其他电磁过程中，负电磁能在因果地提取黑洞的转动能方面起着重要的作用。
2014-07-26 astro-ph.HE gr-qc
Hairless Black Hole by Superradiance
本文研究带电标量场在Reissner-Nordström黑洞背景下的标量化与超辐射相互作用，发现“快子超辐射”使标量凝聚体完全耗尽，黑洞无法形成有毛态，并提出计算各通道能量转移的通量公式。
2025-08-15 gr-qc hep-th
Numerical investigation of the dynamics of linear spin $s$ fields on a Kerr background II: Superradiant scattering
通过数值积分齐次Teukolsky主方程，在时域内研究了线性自旋$s=0,\pm 1,\pm 2$场在Kerr黑洞背景上的超辐射散射.应用的数值装置已经被用于研究旋转黑洞背景下电磁和度规扰动的长时间演化和尾部行为[arXiv：1905.09082v3]。为了有一个清晰的设置，初始数据被选择为紧凑的支持，而优化超辐射的初始数据的频率被微调。我们最重要的发现是，超辐射率强烈依赖于初始数据的（紧）支持和ergoregion的相对位置。当它们被很好地分离时，那么只有适度的--在$s=0$标量场的情况下--超辐射可以忽略不计，而当初始数据的支持和能区重叠时，它可以被显著放大。
2021-04-23 gr-qc
Superradiance in rotating stars and pulsar-timing constraints on dark photons
在存在大量玻色子自由度的情况下，旋转超辐射可以引发一种不稳定性，使黑洞向下旋转。这导致了自旋质量平面中特殊的引力波特征和分布，这反过来又可以对超轻场施加严格的限制。在这里，我们证明，有一个类似的自旋效应进行明星。我们表明，旋转的恒星放大低频电磁波，这种效果是最大的恒星内的传导时间尺度的顺序是光穿越时间。这对暗光子有着有趣的影响，因为大质量的暗光子会导致恒星由于超辐射不稳定性而自旋下降。自旋下降的时间尺度取决于暗光子的质量，以及恒星的旋转速率、致密性和导电性。现有的测量自旋下降率的恒星放置直接限制模型的黑暗部门。我们的分析表明，质量为$m_V \sim 10^{-12}$ eV的暗光子被排除在脉冲星定时观测之外。这些限制也排除了暗光子引发的超辐射不稳定性，作为对观测到的双星自旋极限的解释。
2017-04-18 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Charged black holes in de Sitter space: superradiant amplification of charged scalar waves and resonant hyperradiation
黑洞通常居住在高度动态的星系环境中，并经常被吸积介质渗透。旋转和带电的黑洞不可避免地散射标量波、电磁波和引力波，这提供了一个显着的证据，证明了能量的提取和随后的散射波的放大是以致密物体的旋转和电磁能量为代价的;这种现象被称为超辐射。某些情况下极大地有利于能量提取过程，在这种程度上，线性超辐射不稳定性被触发。我们研究了单色带电标量场撞击Reissner-Nordström-de Sitter黑洞的超辐射放大，已知这些黑洞具有超辐射不稳定的准正规模。我们发现，即使超辐射的频率范围减少时，一个积极的宇宙学常数被纳入，放大因子显着升高相对于那些发生在Reissner-Nordström时空。有趣的是，我们确认，长期存在的准正规共振，驻留在superradiant制度诱导共振峰时，波的频率匹配的实部的准正规模式，无论时空的模式稳定性。
2022-06-18 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Superradiance of charged black holes embedded in dark matter halos
本文研究嵌入暗物质晕的带电黑洞对带电标量波的超辐射放大效应，发现无质量情形与真空黑洞同样高效，而标量质量及晕致密性会抑制放大。
2024-12-03 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Black hole energy extraction via stationary scalar clouds
研究了具有与时间无关的能量动量张量的Kerr黑洞周围的标量场组态。这些静止的“标量云”被自身质量或固定半径的镜子限制在黑洞（BH）附近，存在于通过超辐射提取能量的阈值。受电磁Blandford-Znajek（BZ）机制的启发，我们探讨标量云是否可以作为BZ过程中无力磁层的代理。我们发现，一个固定的能量提取标量云的解决方案存在时，反射镜被替换为半渗透表面，允许云辐射一些能量到无穷远，同时保持自我维持的超辐射。径向能通量显示相同的行为，快速旋转的孔磁流体动力学模拟预测的BZ机制。
2015-09-22 gr-qc hep-th
Electromagnetic self-force on a charged particle on Kerr spacetime: equatorial circular orbits
本文计算了旋转黑洞赤道面上圆测地线轨道上带电粒子的自作用力。通过直接计算，我们证明了耗散自引力与辐射到无穷远并穿过黑洞视界的通量之和是平衡的。发现Prograde轨道刺激黑洞超辐射，但我们确认，浮动轨道的条件不能满足。我们计算的保守分量的自作用力的应用程序的模式和正则化方法，我们提出了一个选择的数值结果。通过数值拟合，我们提取了后牛顿展开式的首阶系数。计算了Kerr时空最内层稳定圆轨道上的自作用力，并对电磁自作用力和引力自作用力进行了比较。
2020-08-28 gr-qc hep-th
Black Hole Portal into Hidden Valleys
超辐射不稳定性将旋转的天体物理学黑洞变成了光轴子的独特探针。我们考虑当一个轻的轴子耦合到一个强耦合的隐藏规范扇区时会发生什么。在这种情况下，超辐射导致近地平线区域中的隐藏扇区CP违反$θ$参数的绝热增加。这可以触发测量扇区中的一阶相变。结果，黑洞质量的很大一部分以隐藏介子云的形式释放出来，随后可以转化为电磁辐射。这导致了一个剧烈的电磁爆发。这种爆发的特征频率可以在大约100 eV至100 MeV的范围内。
2010-12-13 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Nonlinear photon-plasma interaction and the black hole superradiant instability
本文研究吸积黑洞附近等离子体对电磁场的非线性作用，发现等离子体吹出效应导致能量泄漏，从而抑制超辐射不稳定性，即使在最乐观情况下也显著降低其效率。
2023-12-28 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Axion corrections to photon superradiant scattering by Kerr black holes
International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific, University of Chinese Academy of Sciences（国际理论物理中心亚太分区分院，中国科学院大学）；Taiji Laboratory for Gravitational Wave Universe, University of Chinese Academy of Sciences（太极引力波宇宙实验室，中国科学院大学）
本文研究轴子-光子耦合对Kerr黑洞光子超辐射散射的修正，区分辐射与亚阈值两种情形，发现轴子可抑制或增强光子放大，取决于轴子模式是否满足超辐射条件。
2026-10-01 gr-qc
Floating orbits and energy extraction from magnetized Kerr black holes
该研究通过数值与解析方法分析弱磁化Kerr黑洞周围带电粒子的电磁辐射，发现视界通量大于无穷远通量导致漂浮轨道，粒子可从黑洞提取能量并向外螺旋，凸显能层特性。
2024-12-16 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Ergoregion instability and echoes for braneworld black holes: Scalar, electromagnetic and gravitational perturbations
在高维膜世界的背景下，我们认为，作为经典黑洞的替代，无视界奇异致密天体的出现是更自然的。这些奇异的致密天体带有一个独特的高维特征，即潮汐电荷参数，它是从高维外尔张量投影到我们所处的四维时空中继承而来的。由于没有任何视界，旋转的奇异致密天体往往因为超辐射而不稳定。有趣的是，这些高维的奇异致密天体，在潮汐电荷的存在下，比它们的四维对应物更稳定。通过分析与这些奇异的紧凑物体相关的静态模式，可以得出类似的推论，而不管扰动的性质，即，它适用于标量、电磁和引力摄动。在膜世界场景中，奇异致密天体的合并后振铃阶段可以用准正规模来描述，它包含了关于更高维度性质的大量信息。在这方面，我们讨论了准正规模的解析计算以及它们对任意自旋扰动的数值估计，描述了振铃波形中回波的存在。正如我们已经证明的那样，振铃波形中的回波明确地取决于潮汐电荷参数，因此其未来的检测可以提供对潮汐电荷参数的约束，这反过来将使我们能够提供额外维度长度的可能界限。
2021-05-03 gr-qc hep-th
Search for high-frequency gravitational waves via re-analysis of cavity axion data
通过重新分析轴子数据，研究排除了特定质量范围和距离的黑洞，展示了电磁共振腔在探测单频高频率引力波中的潜力。
2025-11-29 gr-qc hep-ex
Superradiant scattering of massive scalar field due to magnetically charged rotating black hole
本研究探讨了磁荷旋转黑洞时空下大质量标量场的超辐射散射，发现磁荷显著影响放大幅度并扩大超辐射频率范围，且在特定参数下与Kerr-Newman黑洞表现出相似性。
2025-04-01 gr-qc hep-th
Perturbations of the Vaidya metric in the frequency domain: Quasi-normal modes and tidal response
本文在质量随时间线性变化的Vaidya黑洞背景下，通过坐标变换在频域中研究线性扰动，显式计算了准正则模式和潮汐Love数，揭示了动态质量演化对黑洞铃宕信号和潮汐响应的影响。
2024-09-25 gr-qc
Fermionic Love of Black Holes in General Relativity
Indian Association for the Cultivation of Science（印度科学培养协会）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；“Sapienza” Università di Roma（罗马智慧大学）；Sezione INFN Roma1（意大利国家核物理研究所罗马第一分部）
研究发现广义相对论中黑洞受费米子扰动时爱因斯坦爱数非零，推导出 Kerr 黑洞背景下的闭合表达式，揭示费米子与玻色子扰动的本质差异。
2026-03-17 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Photonic black resonators and photon stars in AdS$_5$
研究了快速旋转的Myers-Perry-AdS $_5$（MPAdS $_5$）黑洞对麦克斯韦场旋转超辐射的不稳定性.从不稳定性的开始，时间周期中性黑洞解配备了一个非平凡的电磁波，我们称之为{ \it光子黑共振器}。在无视界极限下，它们化为几何解，可称之为{ \it photon stars}。具体地说，我们引入了度量场和Maxwell场的协齐性1矩阵，并构造了具有$R\times SU(2)$等距群的解。我们计算热力学量并得到相图。事实证明，光子黑共振器比MPAdS $_5$黑洞具有更高的熵，同时它也比没有麦克斯韦场的黑共振器具有更小的熵。这表明了在$SU(2)$等距的麦克斯韦超辐射不稳定性之后的非线性动力学的预期。
2019-10-08 gr-qc hep-th
Linear Waves in the Kerr Geometry: A Mathematical Voyage to Black Hole Physics
本文综述了Kerr时空几何中的波动动力学，Kerr时空几何是平衡旋转黑洞的数学模型。在简单介绍Kerr度规的基础上，我们回顾了一般自旋$s=0, 1/2, 1, 2$场的线性波动方程的可分性，这些场对应于标量场、Dirac场、电磁场和线性化的引力波。我们给出了狄拉克波和纯量波的长期动力学结果，包括大质量狄拉克场的衰变率。对于标量波，我们给出了超辐射的严格处理，并严格描述了从旋转黑洞中提取能量的机制。最后，我们讨论了Kerr度量的线性稳定性的公开问题，并给出了部分结果。
2009-07-25 gr-qc math-ph math.MP
Preparing the State of a Black Hole
测量黑洞的质量或角动量是繁重的工作，特别是当人们需要将黑洞转换为规定的参数时。用标量或电磁波照射克尔-纽曼族的黑洞，提供了一种将其驱动到规定的质量、电荷和角动量值的方法，而无需在整个过程中重复测量质量或角动量。我描述的机制，这是基于Zel'dovich-Misner超辐射和它的带电黑洞的模拟。它代表了量子黑洞制备过程发展的一个可能步骤。
2003-11-27 astro-ph gr-qc hep-th
Scattering of charged massive scalar waves by Kerr-Newman black holes
研究带电质量标量波在克尔-新曼黑洞赤道平面散射的特性，揭示电荷、自转和电磁相互作用对散射截面的影响。
2025-11-26 gr-qc
