Stability of black holes in Einstein-charged scalar field theory in a cavity
一个遭受超辐射不稳定性的黑洞能向稳定的“多毛”结构演化吗？我们在爱因斯坦带电标量场理论的背景下解决这个问题。首先，我们描述了一个家庭的静态黑洞解具有带电标量场头发限制在一个镜像边界。接下来，我们推导出一组方程的线性，球对称扰动这些毛茸茸的解决方案。我们提出的数值证据表明，不同于真空解决方案，（单节点）毛茸茸的解决方案是稳定的线性扰动下。因此，这是合理的，稳定的毛茸茸的黑洞代表的超辐射不稳定性的带电Reissner-Nordstrom黑洞在一个空腔的终点，我们概述了探索这一假设的方法。
2016-02-23 gr-qc hep-th
Multioscillating black holes
我们研究了五维爱因斯坦引力场中的旋转整体AdS解，该引力场耦合到协齐性-1模型中的多重态复标量。Myers-Perry-AdS黑洞的引力场和标量场超辐射不稳定性分别指向黑色共振子和多毛Myers-Perry-AdS黑洞。这些解决方案受到其他（引力或标量）不稳定性，并导致毛茸茸的黑色谐振器，其中包含引力和标量头发。这些毛茸茸的黑色共振器具有平滑的零视界极限，我们称之为引力玻色子星。在多毛黑共振器和引力玻色子的解决方案，多个标量组件具有不同的频率被激发，因此这些是多振荡的解决方案。在微正则系综，即在固定的能量和角动量的相结构的解决方案进行检查。结果表明，毛状黑共振腔的熵值并不是最大的。我们还发现，具有较高标量波数的多毛黑洞比具有较低标量波数的多毛黑洞占据更多的相空间。
2021-01-15 gr-qc hep-th
Final state of instabilities in Born-Infeld black holes
研究了Einstein-Born-Infeld-标量场理论中的两类线性不稳定性，发现小Born-Infeld（BI）黑洞在特定频率范围内具有超辐射不稳定性，BI耦合参数越大，不稳定性增长速率越慢.据预测，一个小的BI黑洞衰变成一个小的毛茸茸的黑洞，有一个带电的标量凝聚体漂浮在视界附近。我们数值计算表明，有毛和BI黑洞之间的相变。度规解表明$T<T_{c}$存在一个多毛黑洞，$T>T_{c}$存在一个BI黑洞.此外，BI黑洞将遭受快子质量，导致近视界标量凝聚不稳定性，这与平面毛状黑洞有关。我们证明了在小多毛黑洞框架中，BI耦合参数与临界温度有直接的关系。这是不正确的平面毛黑洞，其中较大的BI耦合参数导致较小的临界温度。最后，我们证明了在临界温度下，小毛状黑洞是稳定的，因此可以认为它是超辐射不稳定性的终点。
2020-10-03 gr-qc hep-th
Superradiant instability of black resonators and geons
全球AdS中的黑色共振器和几何子是快速旋转的低能量解决方案，具有螺旋形杀伤场。我们研究了等角动量，五维黑共振器和几何子在标量，电磁和引力扰动下的线性模式稳定性。我们发现，黑色谐振腔是不稳定的超辐射不稳定性，与以前已知的结果。也许令人惊讶的是，尽管有一个ergoregion，许多geon似乎线性稳定。这种明显的稳定性意味着，在双规范理论中，真子是重要的长寿命低能态。然而，我们确实发现，在一定的参数空间范围内，真子是不稳定的。我们评论这种不稳定的性质及其可能的终点。我们还报告了新的非自旋振荡geons，我们构建在一个cohomogeneity两个anonymous。考虑到现有的参数，表明我们的线性稳定性的结果可能会扩展到非线性，我们的研究结果表明，大多数几何是通用的和长期的解决方案。
2020-08-10 gr-qc hep-th
Thermal phase transition in $F(R)$-charged $AdS_{4}$-scalar theory
研究了在线性微扰区中，有质量带电标量场作用下$F(R)$荷电$AdS_{4}$黑洞的不稳定性.在平面视界的$F(R)$引力模型中研究了作为近视界标量凝聚的快子不稳定性，并研究了可能的相变性质。结果表明，这种转变对$F(R)$对$R$的一阶导数敏感，其值越大，临界温度越高，从而产生了新一代的高温超导体.此外，对于一定的参数范围，$F(R)$荷电的$AdS_{4}$黑洞遭受超辐射不稳定性。我们考虑标量质量和电荷对这种不稳定性的影响，并得出结论，RN黑洞衰变成小的毛茸茸的黑洞，有一个带电的标量凝聚体漂浮在视界附近。结果表明，在临界温度下，$T<T_{c}$存在相变，导致出现毛状黑洞解，而$T>T_{c}$存在RN黑洞解.在超辐射不稳定性的情况下，$F(R)$对临界温度的影响随后进行了研究，表明在$F(R)$引力下，更高的临界温度是可能的。我们还检查了毛状黑洞的稳定性，并表明所得到的毛状解决方案可以被认为是一个可能的终点超辐射不稳定性的一个小的带电黑洞。
2020-04-04 gr-qc hep-th
Superradiance and statistical entropy of hairy black hole in three dimensions
在brickwall方法中考虑了超辐射模，计算了旋转多毛黑洞的统计熵。紫外截止与引力头发无关，这给出了熵的明确定义的面积定律。结果表明，物质场的角动量和能量依赖于引力毛。对于消失的引力毛，物质场的能量与黑洞的质量和黑洞的角动量有关，而物质场的角动量与黑洞的角动量成正比。
2013-08-07 gr-qc hep-th
Evading no-hair theorems: hairy black holes in a Minkowski box
我们发现爱因斯坦-麦克斯韦理论的多毛黑洞具有复杂的标量场，被限制在闵可夫斯基背景的盒子里。这些规则的多毛黑洞是渐近平坦的，因此盒子或镜子的存在可以避开众所周知的无毛定理。我们还发现以色列的表面应力张量的限制盒必须遵守的能量条件。在零视界半径极限下，这些多毛黑洞退化为规则的渐近平坦多毛孤子。我们使用微扰理论找到我们的解决方案。在主序中，一个多毛黑洞可以被看作是一个Reissner-Nordstrom黑洞，它被放置在一个具有相同化学势的多毛孤子之上（这样系统就处于热力学平衡）。多毛的黑洞在超辐射不稳定性开始时与Reissner-Nordstrom黑洞家族合并。当它们共存时，对于给定的能量和电荷，多毛的黑洞比笼中的Reissner-Nordstrom黑洞有更高的熵。因此，我们的多毛黑洞是Reissner-Nordstrom黑洞镜系统中带电超辐射终点的天然候选者。
2018-02-05 gr-qc hep-th
Dynamical formation of a hairy black hole in a cavity from the decay of unstable solitons
最近在Einstein-Maxwell-（带电）Klein-Gordon（EMCKG）系统中进行的相对论数值模拟表明，封闭在空腔中的超辐射不稳定Reissner-Nordström黑洞（BH）的非线性演化导致了具有标量毛发的BH的形成。这些毛状BH稳定性的微扰证据已经独立建立，证实它们是超辐射不稳定性的真正终点。同样的EMCKG系统也承认带电标量孤子型的解决方案，它可以是稳定的或不稳定的。使用数值相对论技术，我们提供的证据表明，这些$\textit{unstable}$孤子的时间演化导致，再次，形成一个毛茸茸的BH。在其他一些情况下，不稳定孤子演化成（秃）Reissner-Nordström BH。这些结果表明，该系统承认两个不同的渠道，以形成毛BH在超辐射的阈值：从一个不稳定的（秃）BH生长头发，或从一个不稳定的（horizonless）孤立子增长的地平线。一些平行的情况下，渐近平坦的玻色子星和克尔黑洞标量头发绘制。
2016-11-08 gr-qc
Excited hairy black holes: dynamical construction and level transitions
研究了球对称下带电标量场扰动下不稳定Reissner-Nordström反德西特黑洞的动力学行为.我们解开他们的一般行为和接近最终的平衡状态。在本文的第一部分中，我们对大量带电标量场准正规模进行了数值分析。我们确定了已知的模式族-超辐射模式，零阻尼模式，AdS模式，和近地平线模式-我们跟踪他们的迁移下的黑洞和场参数的变化。我们发现，零阻尼模式变得超辐射不稳定的大型RNAdS与大规范耦合，领先的不稳定模式与近地平线凝聚不稳定性。在第二部分中，我们提出的数值模拟结果的扰动大RNAdS，显示这些不稳定模式的非线性发展。对于一般的初始条件，电荷和质量从黑洞转移到标量场，直到达到一个标量凝聚的平衡解。我们使用的线性分析的结果，但是，选择一个不稳定的泛音模式对应的特殊的初始数据。我们发现，这些数据演变产生一个新的平衡态-一个激发的毛茸茸的黑洞的标量凝聚在泛音配置。然而，这种状态是不稳定的，黑洞最终会衰变到一般的最终状态。然而，这表明了泛频模式作为黑洞动力学中的瞬态的潜在相关性。
2019-12-11 gr-qc hep-th
Superradiance Instabilities of Charged Black Holes in Einstein-Maxwell-scalar Theory
本研究针对带电带毛黑洞背景的带电标量扰动展开，发现双峰势阱中束缚的部分准正模可被超辐射放大，进而导致黑洞失稳，且该效应由外势垒超辐射放大与内势垒模泄漏的竞争产生。
2023-02-02 gr-qc
Nonlinear Stability of Rotating Hairy Black Holes
Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；Institute of Applied Computing & Community Code (IAC3)（应用计算与社区代码研究所）；Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS（巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，法国国家科学研究中心）；Instituto de Ciencias Nucleares, Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学核科学研究所）
本文研究了旋转毛黑洞的稳定性，发现当标量场质量次主导时，系统在非线性演化中保持稳定，而标量场质量主导时则在较短时间内出现不稳定性。
2026-03-13 gr-qc
Small Hairy Black Holes in Global AdS Spacetime
研究了在带电无质量最小耦合标量场存在下的整体AdS时空中的带电小黑洞。在一定的参数范围内，这些黑洞具有众所周知的超辐射不稳定性。我们证明，所产生的快子凝聚过程的终点是一个毛茸茸的黑洞，我们构建解析在一个微扰膨胀的黑洞半径。在领导秩序，我们的解决方案是一个小的未变形RNAdS黑洞浸入带电标量凝聚体，填补了AdS的“盒子”。这些毛茸茸的黑洞解出现在一个由它们的质量和电荷标记的双参数族中。它们的质量由它们的电荷的函数从下而上限定;在下界，多毛的黑洞退化为规则的视界自由孤子，它也可以被认为是非线性玻色凝聚。我们计算了小质量下系统的微正则相图，并证明了在RNAdS黑洞和毛状黑洞相之间存在二级“相变”。
2010-05-16 gr-qc hep-th
Black holes with a single Killing vector field: black resonators
我们在四维空间中数值构造了只包含一个Killing矢量场的渐近反德西特（AdS）黑洞。这些解决方案，我们硬币黑色谐振器，链接的超辐射不稳定性的克尔-AdS的非线性弱湍流不稳定性的AdS的超辐射不稳定性的发病连接到光滑，horizonless几何称为geons。此外，他们证明了非唯一性的Kerr-AdS共享渐近收费。当黑色共振器与Kerr-AdS共存时，我们发现黑色共振器具有更高的熵。尽管如此，我们表明，黑色谐振腔是不稳定的，并评论的影响，为终点的超辐射不稳定性。
2015-05-18 gr-qc hep-th
Towards a violation of cosmic censorship
数值证据表明，Kerr-AdS黑洞和“黑共振器”的超辐射不稳定性演化到越来越小的尺度，朝着一个“限制”的黑共振器。使用$AdS_4$超引力，我们认为，这个假定的超辐射不稳定性的终点并不存在。
2015-10-02 gr-qc hep-th
Phase diagram of the charged black hole bomb system
给出了带电黑洞弹系统解的相图。特别地，我们发现爱因斯坦-麦克斯韦-标量理论中的静态多毛黑洞被限制在一个闵可夫斯基盒中。我们施加边界条件，使标量场消失在一个恒定半径的腔和外部。这些多毛的黑洞是渐近平坦的，有一个标量凝聚体漂浮在视界之上。我们确定了四个关键的标量收费标志着显着的变化，在定性特征的相图。当它们共存时，多毛黑洞总是比具有相同准局域质量和电荷的Reissner-Nordström黑洞具有更高的熵。因此，多毛黑洞是黑洞炸弹系统超辐射/近视界不稳定性终点的天然候选者。我们也把多毛的黑洞与玻色子星理论联系起来。当视界半径极限为零时，多毛黑洞家族终止于玻色子恒星家族。最后，我们发现以色列表面张量的盒子需要限制标量凝聚体，它可以遵守适当的能量条件。
2021-03-23 gr-qc hep-th
A new spin on black hole hair
我们表明，标量头发可以添加到旋转，真空黑洞的广义相对论。这些多毛黑洞（HBH）澄清了一个关于引力孤子的挥之不去的问题：如果一个黑洞可以添加到玻色子星的中心，就像它通常可以为其他孤子。我们认为，它可以，但只有当它是旋转。这种HBH的存在与由大质量标量场触发的克尔超辐射不稳定性有关。这种联系导致了下面的猜想：一个（无毛的）黑洞受到给定场的超辐射不稳定性的折磨，必须允许对该场的毛一般化。
2014-05-14 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
Dual Dressed Black Holes as the end point of the Charged Superradiant instability in ${\cal N} = 4$ Yang Mills
本文提出双着衣黑洞（DDBH）作为 ${\cal N}=4$ 杨-米尔斯中带电超辐射不稳定性的终点，证明其稳定并构建了相图与10维解。
2025-03-24 gr-qc hep-th
Gregory-Laflamme and Superradiance encounter Black Resonator Strings
本文构造了具有螺旋Killing向量场的黑共振弦，它们从D=6 Myers-Perry黑弦的超辐射不稳定性分叉而来，且在共存参数下熵更高，同时发现Kaluza-Klein geon是独立解而非其无视界极限。
2023-08-03 gr-qc hep-th
Black hole solutions in Einstein-charged scalar field theory
研究了带反射镜的带电黑洞超辐射不稳定性的可能终点。通过考虑一个完全耦合的引力系统和一个带电标量场，得到了多毛黑洞解。研究了这些黑洞解的线性稳定性。
2015-07-09 gr-qc hep-th
Nonlinear Evolution and Final Fate of Charged Anti-de Sitter Black Hole Superradiant Instability
我们描述了在Reissner-Nordstrom-AdS黑洞附近，耦合到广义相对论和电磁学的带电无质量标量场的超辐射不稳定性的完全非线性发展。负宇宙学常数的存在为考虑完美反射边界条件和研究标量场与黑洞反复相互作用的动力学提供了一个自然的背景。在早期，小的超辐射扰动增长的预期从线性化的研究。然后，逆反应导致黑洞失去电荷和质量，直到扰动变得非超辐射，最终状态被描述为稳定的多毛黑洞。对于大规范耦合，不稳定性提取大量的电荷每单位质量，导致更大的熵增加。我们讨论了所观察到的行为的一般问题的超辐射在黑洞时空的影响。
2016-03-30 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Scalar Hair Around Charged Black Holes in Einstein-Gauss-Bonnet Gravity
我们在五维爱因斯坦-高斯-邦纳引力中探索带电黑洞解，带带电标量头发。我们解释这样的毛茸茸的黑洞的超辐射不稳定性的最终状态以前报告的这个系统。我们探讨了多毛黑洞解与非反作用准基态、标量云以及玻色子星解的关系。
2018-02-08 gr-qc
Effects of nonlinear interactions on the superradiant instability of charged black holes
Lanzhou University（兰州大学）
研究非线性相互作用对带电黑洞超辐射不稳定性的影响，通过构建轴子场与电磁场耦合模型，揭示毛发黑洞形成及多种物理终点演化。
2026-02-05 gr-qc
Superradiance and black resonator strings encounter helical black strings
本文在六维Einstein引力中构造了上同调-1螺旋黑洞弦，它从等自旋Myers-Perry黑洞弦的超辐射不稳定性起始处分岔。该解具有非零视界速度，其熵介于Myers-Perry黑洞弦与黑洞共振弦之间，且在视界速度达光速时熵趋零，但未发现正则无视界解。
2023-08-03 gr-qc hep-th
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
Black resonators and geons in AdS$_5$
我们构建动态黑洞的解决方案，在AdS $_5$，称为黑色共振器的螺旋对称，以及他们的水平极限，称为几何。我们引入了一个cohomogeneity-1度量来描述一类黑色谐振子和几何子，其等距群为$R\times SU(2)$。这使我们能够在广泛的参数范围内研究它们。我们得到的相图的黑色谐振子，几何子，和迈尔斯-佩里-AdS $_5$，其中黑色谐振子出现从一个超辐射不稳定性的迈尔斯-佩里-AdS $_5$具有相等的角动量的发病，并连接到几何子在小地平线的限制。黑色谐振器的角速度总是满足以AdS半径为单位的$Ω>1$。一个黑色的共振器被证明有更高的熵比迈尔斯-佩里-AdS $_5$黑洞具有相同的渐近电荷。这意味着Myers-Perry-AdS $_5$可以在精确的$SU(2)$对称性下动态地演化为黑色共振器，尽管其端点将进一步不稳定于$SU(2)$破坏的扰动。
2018-11-15 gr-qc hep-th
Rotating tensor-multiscalar black holes with two scalars
我们在一组特定的张量-多标量引力理论中构造多毛的黑洞解，其中目标空间包含一个具有周期流的Killing矢量场，该矢量场是一个单参数点变换族的生成元，该点变换族使整个理论保持不变。至于在广义相对论中带有标量毛发的黑洞，它们必须是旋转的物体，因为标量化是由超辐射不稳定性引起的。我们分析了最基本的旋转的解决方案（缠绕数$m=1$）在五个理论，不同的目标空间的高斯曲率的值。研究了这些解的存在区域，以及它们的毛度、视界面积和变形因子。
2020-11-10 gr-qc
Black holes in massive gravity
我们回顾了无鬼质量引力理论的黑洞解及其双度规扩展，并概述了这些解对小扰动的稳定性的主要结果。大质量（双）引力容纳精确的黑洞解，类似于广义相对论。除了这些解决方案，毛茸茸的黑洞-解决方案，没有对应的广义相对论-已被发现的数字，其存在是一个自然的后果，没有伯克霍夫定理在这些理论。额外传播自由度的存在，使得这些黑洞的稳定性比广义相对论的稳定性更丰富、更复杂。特别是，双史瓦西黑洞表现出不稳定的球对称模式，而双克尔几何也是一般不稳定的，对球模式和超辐射不稳定性。如果天体物理学上的黑洞可以用这些解来描述，那么克尔解的超辐射不稳定性就对引力子质量施加了严格的限制。
2015-07-15 gr-qc hep-th
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
Ergo-spheres, ergo-tori and ergo-Saturns for Kerr black holes with scalar hair
我们最近报道（arXiv：1403.2757），在广义相对论中存在着与一个大质量的复杂标量场最小耦合的带有标量头发的克尔黑洞。这些解决方案之间的玻色子星和克尔黑洞插值。后者有一个众所周知的拓扑S^2的能面（能球），而前者在参数空间的一个区域中发展出一个S^1*S^1的能面（能环面）。我们证明了多毛黑洞总是有一个能区，并且这个能区由能球或能土星--即S^2 \oplus（S^1*S^1）能面--界定。在相空间的解决方案，能环面可以出现从能球断开或夹断从it. We提供了一个启发式的论点，基于一个措施的大小的能区，超辐射不稳定性-这是可能存在的-是弱的毛茸茸的黑洞比克尔黑洞具有相同的全球费用。我们观察到，对于其他旋转的“多毛”黑洞，也应该出现类似土星的、甚至更显著的能表面。
2014-06-14 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Einstein-charged scalar field theory: black hole solutions and their stability
已知腔中带电黑洞上的复标量场具有超辐射不稳定性。我们研究这种不稳定性的可能的最终状态。我们发现了一个完全耦合的爱因斯坦引力和带电标量场系统的多毛黑洞解。这些黑洞被一面反射镜包围着。我们还研究了这些黑洞的稳定性。
2015-11-17 gr-qc
Nonlinear self-interaction induced black hole bomb
本研究在广义相对论有质量荷电标量场中引入非线性自相互作用，发现两种触发黑洞炸弹的全新机制，突破了超辐射不稳定性的传统认知，为黑洞能量爆发及天体物理黑洞相关新现象研究提供了新方向。
2024-07-12 gr-qc
Gravitational floating orbits around hairy black holes
我们表明，引力浮动轨道可能存在的黑洞旋转头发。这些黑洞毛发可能来自旋转黑洞周围的轻轴子场的超辐射生长。如果测试粒子围绕黑洞旋转，它的潮汐场可能共振地触发轴子云从同转态到耗散态的动力学转变。潮汐隆起是由模式的跳动产生的，它将角动量反馈给测试粒子。根据这一机制，一个极端质量比螺旋（EMRI）系统，作为一个源的LISA，可能会面临延迟合并的EMRI轨道失速的潮汐响应的云，直到云几乎完全消散。如果云的消耗速度慢于EMRI合并之间的平均时间间隔，它可能会导致多个EMRI对象在可比半径之间的有趣的相互作用。由于潮汐耦合和引力波耗散，倾斜的EMRI也有望向黑洞赤道面迁移。漂浮的恒星质量的背洞或围绕在附近中等质量黑洞周围的恒星可能会产生强烈的引力波辐射，这可以被LISA探测到。
2019-03-10 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Radial Oscillations of Scalar Hair in Black Hole Bombs
本文研究黑洞炸弹过程中标量毛的径向振荡特性，发现相关物理量振荡频率与规范耦合常数线性相关，同时确定了区分是否触发黑洞炸弹的临界初始电荷值。
2025-11-18 gr-qc
Numerical Relativity and High Energy Physics: Recent Developments
本文综述了近年来数值相对论技术在天体物理和高能物理中的应用进展。我们专注于“数值相对论和高能物理”网络中发生的一些发展，这是我们协调的玛丽居里IRSES行动，即：黑洞双星的自旋演化，高能黑洞碰撞，标量-张量引力中的紧致物体解，超辐射不稳定性和爱因斯坦引力与基本场耦合中的多毛黑洞解，以及利用模拟重力模型深入了解这些现象的可能性。
2016-03-19 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Charged black hole bombs in a Minkowski cavity
Press和Teukolsky引入了著名的黑洞炸弹系统的概念：标量场散射限制在镜子内的克尔黑洞，由于镜子的反射边界条件，它会经历超辐射放大，并不断重复。如果我们有一个带电标量场在一个被限制在盒子里的Reissner-Nordstrom黑洞中传播，那么也存在一个类似的带电黑洞炸弹系统。我们指出，在这样的背景下传播的标量场不仅对超辐射不稳定，而且对近视界标量凝聚不稳定性机制也不稳定。这两种不稳定性通常是纠缠的，但我们确定在相空间中的制度，其中一个被抑制，但另一个是存在的，反之亦然（我们这样做明确的收费，但非旋转的黑洞炸弹）。这些'角落'在相空间中，再加上数值研究的不稳定性，使我们能够准确地确定发病的不稳定性。因此，我们的研究结果应该是有用的，使受过教育的选择初始数据的柯西问题，遵循的时间演化和端点的不稳定性。最后，我们使用一个简单的热力学模型（不使用运动方程），以找到毛黑洞和孤立子，应该存在的结果（这应该是端点），这些不稳定性的主导顺序的热力学性质。在同伴出版物中，我们明确地解决了爱因斯坦-麦克斯韦标量运动方程组，以找到这些毛茸茸的解决方案在高阶微扰理论的性质。
2018-01-30 gr-qc hep-th
Non-linear Q-clouds around Kerr black holes
Q球是在闵可夫斯基时空中存在的规则扩展的“物体”，它是一些非引力的、自相互作用的、具有整体的、连续的、内部对称性的标量场理论的产物。在这里，类似的对象也存在于旋转（克尔）黑洞周围，作为测试标量场的非线性束缚态。我们称这种配置为Q云。我们研究了具有四次加六次自相互作用的复杂大质量标量场。在没有自相互作用的情况下，线性云已经被证明存在，与黑洞视界同步旋转，沿着克尔二维参数空间的一维子空间--存在线。它们是超辐射不稳定性的零模。另一方面，非线性Q云也与黑洞视界同步旋转;但它们存在于一个2维子空间上，由最小视界角速度和适当的存在线界定，其中非线性项变得无关紧要，Q云简化为线性云。因此，Q云提供了克尔黑洞周围标量束缚态的一个例子，一般来说，它不是超辐射不稳定性的零模。我们描述了一些物理性质的Q云，其逆反应导致一个新的家庭的毛茸茸的黑洞，不断连接到克尔家庭。
2014-09-09 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Critical phenomena of charged Einstein-Gauss-Bonnet black holes with charged scalar hair
爱因斯坦-高斯-邦纳引力（EGB）最低限度地耦合到一个$U(1)$规范，质量标量场拥有-为适当选择的$U(1)$电荷-黑洞解携带带电标量头发，如果频率的谐波时间依赖的标量场是等于上界的超辐射频率。这些解的存在性在\cite{Grandi:2017zgz}中首次讨论过。本文证明了标量荷的临界值是由带电黑洞解的非极值性要求和标量场不能逃逸到无穷远这一事实所决定的。此外，我们还进一步研究了多毛黑洞，证明了在标量场为零时，这些解的分支与相应的带电EGB黑洞的分支相连接，但在视界半径为零时，这些解的分支{ \it不}与玻色子星的分支相连接.这表明这些黑洞不太可能是由相应玻色子星的坍缩而出现的。最后，我们证明了$d$时空维中静态球对称渐近平坦电真空黑洞的荷电标量场的无毛定理，从而证明了GB项对于本文讨论的多毛黑洞的存在是至关重要的。
2018-04-27 gr-qc hep-ph hep-th
Reducing the irreducible: the charged black hole bomb in a moving cavity
本文数值模拟运动镜面腔中带电黑洞炸弹，发现扩腔增强超辐射并增加不可减少质量，而缩腔可在不违反守恒律和能量条件下减少该质量。
2025-06-06 gr-qc
EHT constraint on the ultralight scalar hair of the M87 supermassive black hole
假设超轻玻色子场会自发地在克尔黑洞周围形成宏观玻色子晕，通过超辐射，将黑洞的部分质量和角动量转移到晕中。然而，这种过程只有在共振的情况下才是有效的：当场的康普顿波长近似匹配黑洞的引力尺度时。对于一个复值场，这个过程可以形成一个稳定的玻色子场-黑洞平衡态-一个具有同步毛发的黑洞。对于质量足够大的黑洞，比如位于M87超巨型椭圆星系中心的黑洞，毛茸茸的黑洞可以在哈勃时间内抵抗其自身的超辐射不稳定性。研究这种标量毛状黑洞的阴影，我们限制头发的数量，这是兼容的事件视界望远镜（EHT）的M87超大质量黑洞的观测，假设头发是质量为$μ\sim 10^{-20}$ eV的超轻标量粒子的凝聚物，作为动态可行的。我们发现EHT观测设置了一个弱约束，在这个意义上说，典型的毛茸茸的黑洞，可以动态地发展他们的头发，是兼容的意见，考虑到EHT误差线和黑洞质量/距离的不确定性。
2020-01-07 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Breaking the north-south symmetry: dyonic spinning black holes with synchronized gauged scalar hair
本文构造带同步规范标量毛的磁荷或电磁双荷旋转黑洞，表明磁荷使标量云及时空几何打破南北$\mathbb{Z}_2$对称，并产生倾斜阴影与透镜效应。
2024-10-28 gr-qc hep-th
Explosion and final state of an unstable Reissner-Nordstrom black hole
一个Reissner-Nordström黑洞（BH）对封闭在腔中的带电标量场的球形扰动是超辐射不稳定的，其频率低于临界值。我们使用数值相对论技术来跟踪这个不稳定系统的发展-被称为带电BH炸弹-进入非线性状态，在球对称中求解完整的爱因斯坦-麦克斯韦-克莱因-戈登方程组。我们证明：$i)$：在所有电荷都从BH中提取出来之前，这个过程就停止了; $ii)$：系统稳定在一个毛茸茸的BH中：一个与标量场凝聚相平衡的带电视界，它的相位在（最终的）临界频率上振荡。对于低标量场电荷$q$，最终态是平滑单调地接近的。然而，对于大的$q$，能量提取过冲，并且类似于$bosenova$的爆炸现象将一些能量推回BH。相反，电荷提取不反转。
2016-04-19 gr-qc hep-th
Axionic instabilities and new black hole solutions
标量场和矢量场之间的耦合有着悠久而有趣的历史。轴子是解决强CP问题的一个关键可能性，而类轴子粒子可能是解决暗物质难题的一种方法。考虑到耦合的性质，以及自由降落的普遍性，在重力较强的地区，预计会产生重要的效应。在这里，我们表明，我。当电场足够大时，背景电磁场在平坦空间中引起轴向不稳定性。相反，均匀谐波轴子场在麦克斯韦扇区中引起不稳定性。当这种现象转移到弯曲时空时，就转化为带电黑洞（BH）的一般不稳定性。二.在存在电荷的情况下，BH唯一性结果丢失。我们找到的解决方案是小变形的克尔-纽曼几何和毛茸茸的固定解决方案，没有角动量，这是'拖'的轴子。如果自旋黑洞浸没在外部磁场中，那么它们周围一定存在轴子场。从Wald导出的电真空解可以微扰地得到轴子的轮廓。三.超轻的轴子触发自旋黑洞的超辐射不稳定性，并在外部几何中形成轴子云。超辐射生长可以通过与EM的轴向或标量耦合来中断或抑制。这些耦合导致光的周期性爆发，这发生在从BH提取能量的整个历史中。我们提供了这些过程的速率的数值和简单的分析估计。四.最后，我们讨论了等离子体效应如何影响超辐射不稳定性的演化。
2019-01-18 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Dynamical formation of a Reissner-Nordström black hole with scalar hair in a cavity
在最近的一封信中，我们提出了数值相对论模拟，解决了封闭在空腔中的超辐射不稳定Reissner-Nordström黑洞（BH）的完整Einstein-Maxwell-Klein-Gordon方程。带电标量场的低频球面扰动触发了这种不稳定性。该系统的演变被跟踪到非线性区域，直到它放松到一个平衡的配置，发现是一个$\textit{hairy}$ BH：一个带电的地平线在平衡与标量场凝聚，其相位振荡在（最终）临界频率。在这里，我们调查的影响，添加自相互作用的标量场。特别是，我们发现足够大的自相互作用抑制指数增长阶段，已知从线性理论，并促进非单调行为的标量场的能量。此外，我们详细讨论了该模型中的各种参数的影响：初始BH电荷，初始标量扰动，标量场电荷，质量，和腔的边界（镜）的位置。我们还调查了“爆炸性”的非线性政权以前报道类似于一个bosenova。模式分析表明，“爆炸”可以解释为退出超辐射制度的模式衰减到BH。
2016-07-21 gr-qc
A bound on energy extraction (and hairiness) from superradiance
从黑洞中挖掘旋转能量的可能性具有深远的意义。如果自然界中存在假设的超轻玻色子，这种能量提取甚至可以发生在孤立的黑洞中，导致一个新的平衡态$-$--一个具有同步玻色子头发$-$的黑洞，其寿命可能超过宇宙的年龄。一个自然的问题是：对于一个孤立的黑洞，在最大效率下，通过主模的超辐射生长可以从克尔黑洞中提取的能量分数$ε$有多大？换句话说，最终形成的黑洞会变得多毛？根据面积定律，总超辐射效率的一个物理界，$ε\lesssim 0.29$（作为初始黑洞质量的一部分），早就被知道了。然而，数值模拟显示的增长的主导模式只达到约三分之一的这个值。我们表明，如果超辐射不稳定性的发展是近似保守的（如建议的数值演化），这种效率是有限的$ε\lesssim 0.10$，无论自旋的玻色子场。这与矢量场数值模拟中获得的最大能量提取一致，并预测了与标量场类似模拟的结果，但尚未执行。
2021-11-05 gr-qc
Kerr black holes with synchronised hair: an analytic model and dynamical formation
East和Pretorius（arXiv：1704.04791）利用完全非线性的数值模拟成功地演化出了克尔黑洞（BH）的超辐射不稳定性，这种不稳定性是由大质量的复杂矢量场触发的。演化终止于与旋转BH视界同步的矢量场凝聚的静止状态。我们发现这些端点是同步Proca头发的Kerr BH的基本状态。从这些模拟的“实验数据”的动机，我们建议一个通用的（即场自旋独立），具有准克尔地平线，适用于弱发制度的同步头发的BH的子集的分析模型。比较这个模型与完全非线性数值解的BH与同步标量或Proca头发，我们表明该模型是准确的毛BH，可能会出现动态超辐射，其域，我们确定。
2017-06-20 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
Quantum and classical aspects of scalar and vector fields around black holes
本文介绍了黑洞周围标量场和矢量场的研究进展。它被分为两个部分，根据渐近性质的时空研究。在第一部分中，我们研究了渐近平坦背景下的标量场和Proca场。对于Proca场，我们得到了一套完整的运动方程在高维球对称背景。数值求解这些方程，计算霍金辐射谱和准束缚态。在前一种情况下，我们进行了一个精确的研究的纵向自由度引起的场质量。这可以用于改进大型强子对撞机目前使用的黑洞事件发生器中的模型。关于准束缚态，我们发现任意长寿命模式的带电Proca场，以及带电标量场，在Reissner-Nordström黑洞。本文的第二部分研究了渐近反德西特背景下标量场和麦克斯韦场的超辐射不稳定性。对于标量的情况下，我们引入了场和背景之间的电荷耦合，并表明，超辐射不稳定性确实存在的所有$\ell$模式，在更高的维度。对于Maxwell情形，我们首先给出了一个对Kerr-anti-de Sitter时空施加边界条件的一般方法，并得到了两个Robin边界条件。然后利用这两个条件研究了超辐射不稳定模和矢量云。特别地，我们发现新的分支的拟正规模式可能是不稳定的，在一个更大的参数空间。此外，矢量云的存在表明，在非线性水平上，Einstein-Maxwell-anti-de Sitter系统可能存在矢量多毛黑洞解，这意味着在该系统中，Kerr-Newman-anti-de Sitter黑洞不是唯一解.
2016-06-02 gr-qc
Black holes with synchronised Proca hair: linear clouds and fundamental non-linear solutions
最近的研究在Einstein-Proca系统的黑洞/孤子解方面取得了重要进展。首先，克尔黑洞超辐射不稳定性的完全非线性动力学演化，由Proca场触发，已经显示了一个新的平衡态的形成，一个旋转的黑洞与同步Proca头发。第二，自旋普罗卡星的非线性演化已经确定它们是动态稳定的，不像它们的标量表兄弟。第三，实现了Proca方程在Kerr背景下的可分性。受这些结果的启发，在本文中，我们重新考虑克尔黑洞与同步Proca头发。Proca方程在克尔背景下的可分性使我们能够更详细地研究静止Proca云，特别是它们对不同量子数的依赖性。这些静止的云出现在克尔参数空间中的一组存在线上，具有同步Proca头发的黑洞从那里分叉。我们构造了这些黑洞的存在域，将原始研究中遗漏的基态与第一激发态和表亲标量模型进行了比较，给出了类克尔黑洞和非类克尔黑洞的说明性例子。在消失的事件视界极限，这些毛茸茸的黑洞连接到旋转Proca星的基本状态，其中包括动态稳定的解决方案。
2020-04-20 gr-qc hep-th
Kerr black holes with scalar hair
我们提出了一个家庭的解决方案，爱因斯坦的引力最低限度地耦合到一个复杂的，大量的标量场，描述渐近平坦，旋转的黑洞与标量头发和一个定期的地平线。这些多毛的黑洞（HBH）由旋转支撑，没有静态限制。除了质量M和角动量J，它们还携带一个守恒的、连续的诺特电荷Q，用来测量标量头发。HBH在超辐射不稳定性的阈值处从克尔度规分支出来，并在消失视界区域的极限处还原为自旋玻色子星。它们与Kerr黑洞重叠一组（M，J）值。一个单一的基灵向量场保持的解决方案，正切的零测地线生成器的事件视界。与克尔解相比，HBH可以表现出明显的物理差异，例如J/M^2>1，四极矩大于J^2/M，最内层稳定圆轨道处的轨道角速度更大。连接到克尔几何的HBH家族应该存在于具有更一般的自相互作用的标量（和其他）模型中。
2014-05-14 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Extraction of energy from a black hole in Einstein-Maxwell-scalar theory
本文针对动力学一级相变是否必然引发黑洞能量提取的问题，研究高阶耦合爱因斯坦-麦克斯韦-标量模型中的黑洞演化，发现该模型仅小型稳定带毛黑洞可提取能量且与视界半径增长相关，证明一级相变不必然导致能量提取。
2025-03-19 gr-qc
Double-trace instability of BTZ black holes
University of Southampton（南安普顿大学）；University of Cambridge（剑桥大学）
研究BTZ黑洞在双迹边界条件下的线性稳定性，发现其在轴对称和非轴对称模式下均不稳定，且轴对称不稳定性主导，揭示了双迹不稳定性在更高维旋转AdS黑洞中的普遍性。
2025-12-18 gr-qc hep-th
