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
Superradiant scattering in fluids of light
从理论上研究了Bogoliubov激发在旋转光子流体中的散射过程。使用语言的诺特电流，我们证明了共振放大现象的发生，这减少到标准的超辐射的流体动力学限制。我们利用一个时域配方，超辐射出现作为一个瞬态效应编码的振幅和传播本地化波包的相位。我们的研究结果将量子流体中的先前研究推广到不可忽略的量子压力的情况，并且也可以容易地应用于其他物理系统，特别是原子玻色-爱因斯坦凝聚体。最后，我们讨论了正在进行的实验，观察超辐射的光子流体，以及如何我们的时域分析可以被用来在非理想的实验条件下的超辐射散射。
2019-04-10 cond-mat.quant-gas gr-qc physics.optics
Charge superradiance on charged BTZ black holes
本研究针对带电BTZ黑洞背景下的带电标量场超辐射散射展开，分析不同边界条件、黑洞状态及参数的影响，证实了带电旋转BTZ黑洞存在多类边界条件下的复频率超辐射散射模式，并探究了电荷对出射能流的影响及模式稳定性。
2024-07-14 gr-qc hep-th
Superradiance from BEC vortices: a numerical study
利用Klein-Gordon方程的数值积分方法研究了玻色-爱因斯坦凝聚体（BEC）涡旋激励对声波扰动的散射.据发现，在足够高的角速度，声波包可以通过超辐射散射机制提取相当大一部分的涡旋能量。这表明，这种超辐射机制在BEC实验中是可以探测到的。
2005-03-21 gr-qc
Tuning A Rotating Black Hole Spectrum with Dark Matter Halo: Quasibound States, Scalar Cloud, Black Hole Bomb and Superradiant Scattering
研究嵌入Dehnen暗物质晕的旋转黑洞的谱动力学，通过解析渐近匹配方法推导准束缚态谱和超辐射放大因子，发现晕参数系统性地改变束缚能、临界质量和超辐射窗口。
2026-07-31 gr-qc hep-th
Novel Kerr-Hernquist Black Hole: Quasibound State, Scalar Cloud, Bomb, Superradiant Scattering
该研究通过纽曼 - 贾尼斯算法得到新型克尔 - 赫恩quist黑洞解，利用解析渐近匹配方法研究其标量场动力学，推导准束缚态谱等，揭示了暗物质晕对黑洞谱和稳定性的影响，为相关研究提供统一框架。
2026-08-21 gr-qc hep-th
Superradiant scattering by a black hole binary
我提出的证据，一个新的伪装超辐射，出现在黑洞二元时空。在正确的初始条件下，当波从双星散射时，它会被放大。这个过程从轨道运动中提取能量，由视界吸收驱动，当单个黑洞不旋转时最为明显。专注于真正的标量场，我演示了如何现代有效场论（EFT）技术使超辐射放大因子的计算分析时，存在大的尺度分离。虽然利用这些层次不可避免地意味着放大因子总是可以忽略不计（它永远不会大于$10^{10}$的一部分）在EFT的制度的有效性，这项工作有有趣的理论意义，我们的理解广义相对论，并奠定了基础，为未来的研究超辐射现象的二元系统。
2019-08-24 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Superradiant scattering in Lorentz-violating gravity
该研究在频域中分析洛伦兹破缺黑洞对修正色散标量波的散射，证明球对称 l>0 模式存在超辐射能量提取，l=1 反射率可超过700%，并推测相关时空不稳定。
2024-10-02 gr-qc hep-th
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
Rotating black holes in a draining bathtub: superradiant scattering of gravity waves
在旋转流体流背景下，表面扰动在旋转的有效黑洞时空中表现为标量场。我们提出了一个新的模型的背景流，考虑到不同的深度的水。数值积分的相关Klein-Gordon方程使用可访问的实验参数表明，重力波在适当的频率范围内被放大，通过超辐射的机制。我们的数值结果表明，在一个共同的流体力学系统中观察到这种现象是在实验范围内。与Kerr黑洞周围的波散射只依赖于一个无量纲的背景参数（比角动量与黑洞质量之比$a/M$）的情况不同，我们的系统依赖于两个无量纲的背景参数，即有效黑洞视界处的归一化角速度和表面引力.
2015-06-05 gr-qc physics.flu-dyn
Superradiant scattering of electromagnetic fields from ringing black holes
本文研究振铃史瓦西黑洞对电磁波的散射，发现其吸收截面可呈瞬态超辐射，且LOFAR或可探测原初黑洞的此类信号，为电磁波观测黑洞合并提供新途径。
2025-10-27 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Dyonic Kerr-Sen Black Hole's Resonant Scattering: Absorption and Superradiance
Mahidol University（玛希隆大学）
研究带电克尔-森黑洞中标量超辐射散射，通过分析渐近匹配方法推导放大因子，揭示电荷和磁荷对能量提取效率的影响。
2026-02-24 gr-qc hep-th
Superradiantly stability analysis on dyonic stringly black hole
黑洞超辐射现象表明，当标量波扰动被带电或旋转的黑洞适当地散射时，反射的标量波的能量可能被放大。如果这种放大过程能够通过一定的约束机制来回发生，就会导致黑洞的强不稳定性，也就是所谓的“黑洞炸弹”。本文在弦论中研究了双子黑洞的超辐射稳定性。虽然弦论中的带电黑洞已被证明是超稳定的，但由于磁荷的存在，双子黑洞比RN黑洞更不稳定。进一步，通过对事件视界外有效势的分析，给出了与双子弦黑洞超辐射稳定性有关的参数的取值范围。
2021-03-08 gr-qc
Superradiant amplification by stars and black holes
在这篇论文中，我们研究了超辐射现象及其对黑洞和完美流体星稳定性的影响。超辐射是一种涉及旋转耗散系统的辐射增强过程。在BH时空中，超辐射是由于在事件视界的耗散，与有趣的相关现象，即浮动轨道和BH炸弹。BH超辐射是一个非常交叉的课题，它的研究使我们在粒子物理领域获得了重要的结果。旋转黑洞对标量场的散射导致准束缚态的形成。在旋转系统中，这些状态可以引起超辐射不稳定性。这些结果最近被用来限制基本粒子和暗物质候选者的质量。在这项工作中，它表明，当耗散是适当的，类似的结果是可以实现的自引力系统以外的黑洞，如完美的流体星。计算还表明，与标架拖曳现象有关的相对论效应在计算中可以忽略。
2016-02-24 gr-qc
Understanding superradiant phenomena with synthetic vector potentials in atomic Bose-Einstein condensates
本文提出了一个基于合成矢量势下的玻色-爱因斯坦凝聚体的模拟模型，从理论上研究了弯曲时空中量子场论中的超辐射效应。打破超流体的无旋约束，可以在简单的平面几何中研究超辐射，并获得直观的洞察力在各能面上的放大散射过程。当修改边界条件以允许反射时，会发现动力学不稳定性，类似于旋转时空中的各能区的动力学不稳定性。讨论了它们在黑洞几何中的视界稳定性。所有这些现象都是通过一个精确的映射与一维相对论带电标量场的静电势物理重新解释。我们的研究提供了对超辐射的基本机制的更深入的理解：通过解开不同的成分在发挥作用，它照亮了一些误解的耗散和视界的作用，以及超辐射散射和不稳定性之间的竞争。
2021-04-07 cond-mat.quant-gas gr-qc
Superradiant instability in slowly rotating Kerr-Newman black holes
研究了慢转Kerr-Newman（sKN）黑洞在带电质量标量扰动下的超辐射不稳定性。这些黑洞更像是Reissner-Nordström黑洞，而不是Kerr-Newman黑洞。本文计算了低频极限下有质量标量超辐射散射的负吸收截面。从标量势分析中，我们发现在sKN黑洞中不允许超辐射不稳定性，因为俘获阱的条件与超辐射条件不相容。然而，如果sKN黑洞被放置在反射腔内，能量提取的速率可能会呈指数增长。最后，通过对渐近标量势和波函数的分析，得到了sKN黑洞中陷阱阱具有准束缚态的条件。
2022-06-12 gr-qc hep-th
Testing black hole superradiance with pulsar companions
我们证明了脉冲星发射的磁偶极子和引力辐射可以被自旋的黑洞伴星超辐射散射。我们发现辐射中超辐射模的相对数量取决于脉冲星相对于黑洞赤道平面的角位置。特别是，当脉冲星和黑洞自旋对齐时，超辐射模式在大角度下占主导地位，导致脉冲星亮度的放大，而对于小角度，辐射主要由非超辐射模式组成，信号衰减。这导致了脉冲星光度的特征轨道调制，在我们的近似中达到了百分比水平，这可能会产生天体物理黑洞中超辐射散射的签名，因此是对广义相对论的重要检验。
2015-08-13 astro-ph.SR gr-qc hep-ph
Superradiant instability of dyonic black holes in string theory
当标量波扰动被带电或旋转的黑洞适当地散射时，反射的标量波的能量可能被放大。这是一个超辐射过程。如果这种放大过程能够通过一定的限制机制来回发生，将会导致黑洞的强不稳定性。本文在弦论中研究了一类特殊的双子黑洞的超辐射稳定性。虽然双音黑洞与带电RN黑洞具有相似的时空度规，但由于双音黑洞的磁荷与带电标量波的耦合，双音黑洞比RN黑洞更不稳定.我们在双子黑洞和带电质量标量扰动的参数空间中发现了两个超辐射稳定区域。
2020-09-05 gr-qc hep-th
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
Onset of superradiant instabilities in the hydrodynamic vortex model
本文对传播声波的一种有效的时空几何--流体动力学涡旋进行了解析研究。与我们熟悉的克尔黑洞时空相比，流体动力学涡旋模型是由一个没有视界的有效声学几何来描述的。然而，这个声学时空拥有一个遍历区域，这是它与旋转克尔时空共享的一个属性。最近的数值计算表明，由于有效时空的能区中声波的超辐射散射，这个物理系统是线性不稳定的。在本研究中，我们使用分析工具，以探讨这些superradiant不稳定性的特征有效时空几何的发病。特别是，我们推导出一个简单的分析公式，它描述了流体动力学涡旋系统在其临界状态（边缘稳定）的物理特性，该状态标志着稳定和不稳定的流体配置之间的边界。分析推导的公式与最近发表的流体动力学涡系的数值数据一致。
2014-07-30 astro-ph.HE gr-qc hep-th
On the Use of Multipole Expansion in Time Evolution of Non-linear Dynamical Systems and Some Surprises Related to Superradiance
介绍了一种新的数值方法来研究四维时空中一般非线性动力系统的时间演化问题。假设时间平面由一个共形于黎曼流形C的单参数无边界余维二紧曲面族所组成。该方法是基于使用的多极展开唯一确定的诱导度量结构的C。该方法在角度方向上是完全谱的。在互补的1+1洛伦兹时空的动力学其次是利用四阶有限差分格式与自适应网格细化。为了检验新方法的可靠性，本文研究了固定Kerr时空上无质量标量场的演化。特别地，研究了超辐射散射中演化场的角分布。主要目的是检查最近的一些论点的有效性，这些论点声称彭罗斯过程或其场论对应-超辐射-在黑洞时空中物质吸积到中心物体上时的喷流形成中确实起着至关重要的作用。我们的研究结果似乎是相反的，这些索赔的角度依赖性的α是超辐射散射的无质量标量场没有显示任何偏好的旋转轴。此外，还研究了无质量标量场的超辐射过程。与一般的预期相反，即使入射的波包被微调到最大的超辐射，也没有发现从黑洞中提取能量。入射波包的超辐射部分没有到达能区，而是发生了全反射，这似乎是一种新现象。
2012-12-12 gr-qc
Scattering and absorption of a scalar field impinging on a charged black hole in the Einstein-Maxwell-dilaton theory
本文研究了无质量标量场撞击荷电双光子黑洞的吸收和散射过程。首先，我们回顾了经典的分析，以获得偏转角和微分散射截面。然后，利用分波方法，我们用数值方法确定了以$Mω$为解耦参数的总吸收截面，发现在弱频率下，双光子黑洞的振幅比Reissner-Nordström黑洞的振幅小.在高频极限下，吸收截面表现出精细结构和超精细结构两种不同的复杂行为。对于微分散射截面，较小的$Mω$值导致更显着的振幅;相反的情况下，通过增加电荷质量比。为了充分掌握带电粒子黑洞的主要性质，我们考虑了一个不同的框架，其中紧凑的对象是由一个带电的大质量标量场撞击。对于Reissner-Nordström情形，中频的超辐射效应减弱。然而，这种效应并不一定意味着任何动力学不稳定性的存在。为了触发超辐射不稳定性，不稳定模式必须保持捕获的事件视界外的反射镜边界条件的基础上的机制。这样，一个带电的标量场加上一个带电的黑洞就构成了一个带电的黑洞炸弹。我们提供了一个解析公式（下限）的值的电荷场，它可以触发这种超辐射不稳定性。我们扩展这个最小的设置，同时考虑到其他的自由度冻结的微扰。新的微扰方案增强了超辐射散射，降低了荷质比的下限，产生了超辐射不稳定性。
2022-02-26 astro-ph.GA gr-qc hep-th
Binary superradiance: a numerical study
旋转的轴对称物体通过超辐射散射放大入射波。当封闭在空腔中时，受限场与物体的重复相互作用可能触发超辐射不稳定性。旋转双星在物理学中无处不在，在天体物理学和日常生活中起着重要作用。这样的双星可能也容易出现超辐射现象，但它们固有的复杂性使得研究如何确切地触发这种不稳定性具有挑战性。在这里，我们研究了一个二进制的两个吸收对象（模仿黑洞二进制，直升机叶片等）围绕一个共同的中心旋转，并显示超辐射不稳定性确实发生，在预期的时间尺度和频率范围。我们的结果提供了第一个证明，超辐射也发生在高度不对称的系统，并可能有丰富的应用在流体动力学和天体物理学。外推到天体物理学黑洞，我们的研究结果表明，紧凑的双星可能被用作有趣的粒子探测器，沉积一小部分的能量到推定的新的基本超轻自由度。
2022-01-31 gr-qc physics.flu-dyn
Superradiance and instabilities in black holes surrounded by anisotropic fluids
在本文中，我们分析了带电标量场在一个Reissner-Nordström黑洞中的传播，该黑洞被赋予一种各向异性流体，对于某些参数集，该流体可以起到宇宙学项的作用。标量波散射的演变检查产生相同的超辐射散射条件，在德西特的情况下。此外，对拟正规边界条件的应用所产生的模态进行了分析。讨论了某些特殊情况下拟正规频率的解析解。此外，超辐射条件适用于触发不稳定模的拟正规问题，这一点通过我们的数值分析得到了证实。
2021-12-01 gr-qc hep-th
Black Hole Superradiance From Kerr/CFT
具有频率和角动量（ω，m）的标量场被具有质量和自旋（M，J）的近极端Kerr黑洞的超辐射散射是七十年代由Starobinsky，Churilov，Press和Teukolsky导出的。在本文中，我们证明了当频率标度到超辐射边界时，散射振幅对（ω，m，M，J）的全函数依赖性可以由对偶二维共形场论精确地再现，其中黑洞对应于特定的热态，而标量场对应于特定的算符.这一惊人的一致性证实了克尔与CFT之间的一个明确的对应关系。
2009-07-21 astro-ph.HE gr-qc hep-th
The black hole bomb and superradiant instabilities
如果满足一定的条件，撞击在克尔黑洞上的波在被黑洞散射时会被放大，从而产生超辐射散射。通过在黑洞周围放置一面镜子，可以使系统不稳定。这是普雷斯和特科尔斯基的黑洞炸弹。我们详细研究了这个过程，并计算了增长的时间尺度和振荡频率作为镜子的位置的函数。发现为了使系统黑洞和镜面变得不稳定，存在一个最小的镜面距离。我们还给出了一个明确的例子，表明这样的炸弹可以建立。此外，我们的论点使我们能够证明为什么大的Kerr-AdS黑洞是稳定的，而小的Kerr-AdS黑洞应该是不稳定的。
2004-08-30 astro-ph gr-qc hep-ph
Gregory-Laflamme encounters Superradiance
本文研究了引力超辐射散射对六维等自旋 Myers-Perry 黑弦稳定性的影响，发现了一种由沿弦动量势垒限制引起的“有限m”超辐射不稳定性，并指出其与 Gregory-Laflamme 不稳定性竞争或独立存在。
2023-08-03 gr-qc hep-th
Superradiance in dispersive black hole analogues
包含高于二阶的空间导数的波动方程在凝聚态系统中自然出现。这种方程的解包含两种以上的模式，因此，与两种模式的情况相比，不同模式之间可能的相互作用的范围显著增强。我们开发了一个框架，用于分析不同模式的相互作用的基础上的经典转折点的色散关系。然后，我们将这个框架的深水重力波的散射与排水浴缸涡，一个系统，它构成了一个旋转的黑洞在非色散限制的模拟。特别是，我们表明，不同的散射结果控制的光环频率，常规应用在黑洞物理学的概念，和两个新的频率，这是有关的色散强度。我们发现，反射波被超辐射放大的频率范围出现作为一个简单的修改的非色散的情况下。然而，观察这种放大的条件是复杂的，因为超辐射模式可以通过与附加模式之一的散射反射回系统。我们提供的反射系数在全色散制度的估计。
2020-07-07 gr-qc physics.flu-dyn
On the superradiance-tidal friction correspondence
自从Hartle在20世纪70年代的工作，以及随后黑洞物理学的膜范式方法的发展以来，人们已经广泛接受引力波的超辐射散射与粘性物质体二元系统中的“潮汐摩擦”现象（从牛顿引力中众所周知）具有很强的相似性。在本文中，我们重新审视超紧凑相对论性机构的背景下的超辐射潮汐摩擦类比。我们主张，只要这些机构有非零粘度，他们应该经历潮汐摩擦，可以解释为一种超辐射散射的角度来看，一个轨道上的测试机构的动力学。此外，我们还考虑了各向异性物质的存在，这是至少一些超紧天体所必需的，如果它们要保持非常接近引力半径的半径的话。我们发现，潮汐摩擦/超辐射输出增强各向异性和强各向异性系统表现出非常规的响应潮汐和离心力。最后，我们与人工系统进行接触，该系统包括一个视界被镜子（有时用作超紧凑物质体的代理）取代的黑洞，并讨论与之相关的超辐射和潮汐摩擦。
2013-12-18 astro-ph.SR gr-qc
A scattering theory for the wave equation on Kerr black hole exteriors
在一般次极值情形|a| <M下，我们发展了Kerr外背景上标量波动方程的确定性物理空间散射理论.特别是，我们证明了相应的结果“散射状态的存在性和唯一性”和“渐近完备性”，我们还表明，由此产生的“散射矩阵”映射辐射场在过去的地平线和过去的零无穷远辐射场在未来的地平线和未来的零无穷远是一个有界算子。后者使我们能够给出超辐射反射的时域理论。散射矩阵的有界性特别表明，与进入的有限能量波包在过去的零无穷大的解的最大放大是有界的。在频率方面，这对应于新的说法，即适当归一化的反射和透射系数独立于频率参数均匀地有界。我们进一步补充这一点，证明超辐射反射确实放大了能量辐射到未来零无限的合适的波包如上所述。结果利用了我们最近证明[M.达费莫斯岛Rodnianski和Y. Shlapentokh-Rothman，Decay for the solutions of the wave equation on Kerr external spacetimes III：the full subextremal case |a| <M，arXiv：1402.6034] of the solutions of the boundness and decay for the solutions of the Cauchy problem so to apply in the class of solutions w…
2014-12-29 gr-qc math-ph math.AP
Quenching Mechanisms of Photon Superradiance
已知快速旋转的黑洞在足够轻的玻色子存在时会产生不稳定性，当玻色子的康普顿波长大致与黑洞的大小相同时，这一过程变得有效。这种现象被称为黑洞超辐射，以消耗黑洞的旋转能量为代价，产生了一个指数增长的玻色子云。对于具有$M \sim \mathcal{O}(10) \, M_\odot$的天体物理黑洞，具有$m_b \sim \mathcal{O}(10^{-11} ) \, {\rm eV}$的玻色子达到了超辐射条件;有趣的是，穿过星系际介质（IGM）的光子获得了自然存在于这个范围内的有效质量（由于它们与周围等离子体的相互作用）。光子超辐射的影响，即超辐射光子云和周围等离子体在散射和粒子产生过程中的演变，尚未得到彻底的研究。在这里，我们列举并讨论了一些不同的过程能够淬火的光子云的增长，包括粒子与周围的电子和有效质量上的反反应（例如，从热效应，对生产，电离的本地背景，和修改的色散关系从强电场）的相互作用。这项工作自然可以作为理解相互作用如何允许光奇异玻色子逃避超辐射约束的指南。
2020-12-02 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A Modern Approach to Superradiance
本文基于量子场论，对转动超辐射进行了简单而现代的讨论。我们的工作与有效的理论有效的尺度远远大于负责超辐射的自旋物体的大小。在这个框架内，静止物体吸收的概率完全决定了同一物体旋转时的超辐射放大率。我们首先详细讨论了自旋为0的粒子与轨道角动量$\ell=1$的超辐射散射，然后将我们的分析扩展到更高的轨道角动量和自旋值。在此过程中，我们提供了真空摩擦的一个简单推导-作用在真空中旋转物体上的“量子力矩”。我们的结果不仅适用于黑洞，而且适用于任意旋转的物体。我们还讨论了由于形成的束缚态的超辐射不稳定性，作为一个例子，我们计算了大量的自旋1粒子的束缚态的不稳定率$Γ$。对于质量为$M$，角速度为$Ω$的黑洞，当粒子的康普顿波长$1/μ$远大于自旋物体的尺寸$GM$时，我们发现了$Γ\sim (G M μ)^7 Ω$.这个速率在参数上比自旋为0的粒子的不稳定性速率大得多，自旋为0的粒子的不稳定性速率类似于$(GM μ)^9 Ω$。这种增强的不稳定率可以用来限制标准模型之外超轻粒子的存在。
2016-12-10 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
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
