近日，物理与光电工程学院物理学系张承勇副教授在学术期刊《Physical Review D》（物理学top期刊）上发表文章《Nonlinear evolution of unstable charged de Sitter black holes with hyperboloidal formalism》(Phys. Rev. D 111, 024025)。 该研究由张承勇副教授与中国科学院大学、北京师范大学共同合作完成，张承勇副教授为论文共同通讯作者。

图1.论文截图

2014年有研究发现dS时空中的带电黑洞在复标量场扰动下，存在一种仅当黑洞电荷较小时发生、与超辐射相关但本质不同的新型不稳定性[Phys.Rev.D90 (2014)4,044042]。然而由于数值技术限制，该不稳定性的演化终态一直不明。Vitor Cardoso在其关于超辐射的著名综述《Superradiance: New Frontiers in Black Hole Physics》[Lect.Notes Phys.971(2020) pp.1-293]中把这一发现列为超辐射研究中的一个里程碑，并把该不稳定性的终态问题列为与超辐射相关的最亟待解决的问题之一。

本论文把双曲面坐标系运用于dS时空，克服了数值技术上的困难，首次成功对这一新型不稳定性的完整演化进行了数值模拟，进而发现了一种新的黑洞炸弹现象：早期标量场指数增长并大量提取黑洞电荷，但在晚期标量场和电荷逃逸出宇宙学视界，最终留下一个不带电的无毛黑洞。与之形成鲜明对比的是，传统的黑洞炸弹总是形成带毛黑洞。这一研究还为渐近dS时空中的高精度黑洞非线性演化提供了新的数值技术框架。

图2. 标量场能量随时间的演化: 早期指数增长, 后期指数衰减

张承勇副教授近期致力于黑洞动力学的研究。本次研究工作得到了国家自然科学基金项目的资助。

论文链接：https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.111.024025

图文：张承勇

校对：陈科球

初审：黄晶晶

终审：幸江涛