近日，物理与光电工程学院物理学系张承勇副教授在物理学学术期刊《SCIENCE CHINA Physics，Mechanics & Astronomy》(SCPMA，物理学一区期刊)上发表论文《Extraction of energy from a black hole in Einstein-Maxwell-scalar theory》。张承勇副教授为第一作者，其指导的硕士研究生张泽烘为论文的通讯作者。

本文在具有高阶耦合函数的爱因斯坦-麦克斯韦-标量(EMS)模型中探索了从黑洞提取能量的可能性。首先我们通过检查Smarr关系验证了数值静态黑洞解的正确性，然后我们探讨了球对称时空中黑洞在扰动下的完全非线性动力学演化。除了RN黑洞和稳定的带毛黑洞之外，我们将不稳定的标量化黑洞纳入动态演化的初始配置，在这种情况，我们发现除了扰动振幅p₀(=0)之外，还存在另一个临界振幅p₁(<0)，在这两个临界振幅附近，黑洞演化都表现出动力学临界分岔行为。

为了研究一阶相变是否总是导致能量提取，我们引入Christodoulou-Ruffini质量衡量黑洞能量，系统研究了三种不同类型黑洞能量、标量场能量和电磁场能量的演化。在完全非线性动力学演化过程中，我们发现在这个模型中，能量只能从一个稳定的小的带毛黑洞中提取。但它与黑洞视界半径的增长关系更为密切，而不是不同类型黑洞之间的动力学相变。这意味着动力学一阶相变不一定导致能量提取。需要指出的是，EMS模型中黑洞能量的减少与超辐射无关。这一结论为黑洞能量提取机制研究提供了新的理论视角。

张承勇副教授近年致力于黑洞动力学演化的研究。本次研究工作得到了国家自然科学基金的资助。

论文链接：https://www.sciengine.com/SCPMA/doi/10.1007/s11433-024-2607-1

图文：张承勇

校对：陈科球

初审：黄晶晶

终审：幸江涛