Black hole superradiance signatures of ultralight vectors
Notice bibliographique
Résumé
The process of superradiance can extract angular momentum and energy from astrophysical black holes (BHs) to populate gravitationally bound states with an exponentially large number of light bosons. We analytically calculate superradiant growth rates for vectors around rotating BHs in the regime where the vector Compton wavelength is much larger than the BH size. Spin-1 bound states have superradiance times as short as a second around stellar BHs, growing up to a thousand times faster than their spin-0 counterparts. The fast rates allow us to use measurements of rapidly spinning BHs in x-ray binaries to exclude a wide range of masses for weakly coupled spin-1 particles, $5\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}14}\ensuremath{-}2\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}11}\text{ }\text{ }\mathrm{eV}$; lighter masses in the range $6\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}20}\ensuremath{-}2\ifmmode\times\else\texttimes\fi{}{10}^{\ensuremath{-}17}\text{ }\text{ }\mathrm{eV}$ start to be constrained by supermassive BH spin measurements at a lower level of confidence. We also explore routes to detection of new vector particles possible with the advent of gravitational wave (GW) astronomy. The LIGO-Virgo Collaboration could discover hints of a new light vector particle in statistical analyses of masses and spins of merging BHs. Vector annihilations source continuous monochromatic gravitational radiation which could be observed by current GW observatories. At design sensitivity, Advanced LIGO may measure up to thousands of annihilation signals from within the Milky Way, while hundreds of BHs born in binary mergers across the observable Universe may superradiate vector bound states and become new beacons of monochromatic gravitational waves.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».