Spinning compact binary inspiral II: Conservative angular dynamics
我们建立了描述自旋致密双星2 PN严格保守动力学的一组独立变量的演化方程，其中包括了自旋轨道、自旋自旋和质量四极-质量四极效应，对于一般的（非圆的、非球形的）轨道。更具体地说，我们给出了一个封闭的系统的一阶常微分方程的密切椭圆的轨道元素和角度特征的自旋取向相对于密切轨道。我们还证明了：（i）对于质量相等的黑洞，自旋的相对角度保持不变，而与它们的方向无关;（ii）具有相等但反排列自旋的质量相等的黑洞的特殊构型，它们都位于运动平面内（导致数值模拟中发现的最大反冲）保持在2 PN精度水平，具有领先的自旋轨道，自旋自旋和质量四极贡献包括在内。
2010-11-20 astro-ph.CO gr-qc
Evolving extreme mass-ratio inspirals in a perturbed Schwarzschild spacetime
University of Guelph（圭尔夫大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of Illinois at Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Radboud University（拉德堡德大学）；Tsinghua University（清华大学）
本文发展修正 Teukolsky 形式体系以描述受扰 Schwarzschild 时空中点质量的引力波辐射，并通过 bumpy Schwarzschild 模型验证轨道相位与通量改变可用于探测时空背景。
2025-10-17 gr-qc
Toward Second-Order Self-Force for Eccentric Extreme-Mass Ratio Inspirals in Schwarzschild Spacetime
针对天琴、LISA等空间引力波探测器的重要源——极端质量比旋进（EMRI），将Schwarzschild时空中二阶自引力计算推广至偏心轨道，计算穿刺场并给出场方程双时标展开形式，助力波形建模与强场引力探测。
2025-09-24 gr-qc
Slow evolution of the metric perturbation due to a quasicircular inspiral into a Schwarzschild black hole
本文计算了Schwarzschild背景上准圆轨道在Lorenz规范下的一阶度规扰动慢演化，通过Regge-Wheeler规范变换和部分湮灭子方法求解，为EMRI二阶自力波形模型提供关键源项。
2023-05-18 gr-qc
Gaussian orbital perturbation theory in Schwarzschild space-time in terms of elliptic functions
该研究利用魏尔斯特拉斯椭圆函数推导史瓦西时空中轨道面内摄动的广义相对论高斯吻切轨道方程，并在线性近似下对三类摄动场景完成解析求解，为引力相关轨道摄动分析提供解析工具。
2024-05-14 gr-qc
Detecting electric charge with Extreme Mass Ratio Inspirals
我们考虑极端的质量比吸气，在此期间，一个带电的紧凑的对象与质量$m_p$和电荷质量比$q$吸气围绕质量$M$的史瓦西黑洞。本文利用Teukolsky和广义Sasaki-Nakamura公式计算了Schwarzschild黑洞周围的引力和电磁扰动，数值计算了带电粒子在圆轨道上运动时产生的引力波和电磁波的能流.通过对这些极端质量比的观测，我们发现空间引力波探测器如激光干涉仪空间天线可以探测到小到$q\sim 10^{-3}$的荷质比。
2022-04-25 gr-qc
Evolution of inspiral orbits around a Schwarzschild black hole
本文给出了具有极端质量比的非旋转黑洞偏心双星轨道演化的计算结果。我们的inspiral模型是基于密切测地线的方法，是第一个将完整的引力自作用力（GSF）的影响，包括保守修正。GSF信息封装在一个解析插值公式的基础上的数值GSF数据超过一千个样本测地轨道。我们评估的重要性，包括保守的GSF校正引力波搜索的波形模型。
2013-12-10 astro-ph.HE gr-qc
Prompt Response from Plunging Sources in Schwarzschild Spacetime
Perimeter Institute for Theoretical Physics（Perimeter理论物理研究所）
本文基于Regge-Wheeler方程Green函数进展，分析Schwarzschild时空下坠源的提示响应，发现其在inspiral阶段比quasinormal模强1.2倍，且能与尾部贡献共同重构99%精度的引力波波形，揭示了过渡过程的新见解。
2026-04-09 gr-qc
Eccentric self-forced inspirals into a rotating black hole
我们发展的第一个模型的极端质量比inspirals（EMRIs）到一个旋转的大质量黑洞驱动的引力自力。我们的模型是基于偏心，赤道（即，Kerr时空中的自旋对齐运动。强迫项由辐射规范中一阶引力自作用力的有效谱插值提供。我们应用一个近恒等（平均）变换，以消除所有的依赖性的轨道相位的运动方程，同时保持所有的长期影响的一阶引力自作用力在后绝热顺序。这意味着，该模型可以演变，而不必解决所有$\mathcal{O}(10^5)$轨道周期的EMRI，产生一个螺旋模型，可以在不到一秒的任何质量比进行评估。在一个非旋转的中心黑洞的情况下，我们比较的吸气演变使用的自作用力数据计算的洛伦兹和辐射计。我们发现，这两种压力计通常会产生不同的吸气，其偏差与保守的内力修正相当。这强调了需要包括（目前未知的）耗散二阶自作用力，以获得规范独立，后绝热波形。
2022-08-03 gr-qc
Determination of new coefficients in the angular momentum and energy fluxes at infinity to 9PN for eccentric Schwarzschild extreme-mass-ratio inspirals using mode-by-mode fitting
我们提出了一个扩展的工作在早期的文件中显示高精度的比较黑洞微扰理论和后牛顿（PN）理论在其重叠的有效性区域的约束，偏心轨道，史瓦西极端质量比inspirals。和以前一样，我们应用数值拟合方案来提取引力波通量的PN展开中的偏心率系数，然后使用整数关系算法将其转换为精确的解析形式。然而，在这项工作中，我们适合个人$lmn$模式，利用简化因式分解，躺在那里。由于前一篇文章只关注能流，在这里我们首先集中分析角动量通量到无穷大。第一步涉及到找到方便的形式遗传贡献的通量在低PN阶，类似于以前的类似条款制定的能量通量。然后，我们应用升级的技术，以找到新的PN项通过9 PN阶和（在许多PN阶）的$e^{30}$在偏心率的幂级数。将新的方法应用于角动量通量，我们回到无穷远处的能量通量来推广以前的结果。与之前一样，基本方法使用基于使用Mano-Suzuki-Takasugi（MST）函数展开形式主义的\textsc{Mathematica}代码来表示引力扰动和谱源积分（SSI），以任意高精度找到数值结果。
2020-05-06 gr-qc
Spinning compact binary inspiral: Independent variables and dynamically preserved spin configurations
我们建立了一套独立的变量适合监控的自旋致密双星的复杂演变过程中的inspiral。我们的方法是有效的第二个后牛顿秩序，包括领先的顺序自旋轨道，自旋自旋和质量四极质量的影响，为通用（非圆形，非球形）的轨道。然后我们分析了这些变量的保守自旋动力学。我们证明，唯一的二元黑洞配置允许自旋进动具有相等的角速度约一个共同的intanganeous轴大致对齐的密切轨道的法线，是等质量和平行（对齐或反对齐）的自旋配置。这一分析结果提出了限制什么样的特定配置可以选择在数值研究的紧凑型二进制的演变，即使在那些只包括最后的轨道的inspiral。
2010-05-11 astro-ph.CO gr-qc
Extreme mass-ratio inspiral of a spinning body into a Kerr black hole I: Evolution along generic trajectories
本文使用密切测地线积分器，结合引力波主导轨道平均耗散反作用与主导阶自旋-曲率力，构建了旋转天体落入Kerr黑洞的通用旋进轨迹，为大质量比波形模型纳入次级自旋奠定基础。
2023-10-20 astro-ph.HE gr-qc
Self-force gravitational waveforms for extreme and intermediate mass ratio inspirals. II: Importance of the second-order dissipative effect
研究了沿准圆Schwarzschild轨道运动的极端或中等质量比系统的二阶耗散自力对引力波退相的重要性。对于一阶自作用力，我们使用洛伦兹规范中的完全相对论性力来描述永恒圆测地线。二阶自作用力由其3.5后牛顿对应物建模。我们使用密切轨道方法来演化系统，并获得引力波形，其相位包括所有项-在我们的近似范围内（并使用沿圆形测地线的自作用力）-与系统的质量比无关。由于二阶耗散自力引起的部分失相远小于一阶保守自力引起的部分失相，尽管它们在质量比上处于相同的数量级。
2013-06-19 gr-qc
Post-Newtonian expansions of extreme mass ratio inspirals of spinning bodies into Schwarzschild black holes
针对LISA探测的自旋体极端质量比旋进，计算偏心轨道至5PN阶的通量，构建混合旋进模型，并验证低偏心率下自旋线性部分PN近似的充分性。
2024-12-18 astro-ph.IM gr-qc
Intermediate Mass-Ratio Inspirals with Dark Matter Minispikes
分布在中等质量黑洞周围的暗物质形成了一个高密度区域，称为暗物质微峰。我们考虑了一个带有DM小尖峰的IMBH和一个围绕IMBH作偏心轨道旋转的小黑洞组成的双星系统。影响轨道演化的因素包括系统的引力、DM小尖峰引起的小黑洞的动力学摩擦和吸积以及引力波的辐射反应。利用密切轨道方法，我们发现当半直粒子p<<10^5 Rs（Rs为IMBH的Schwarzschild半径）时，主要的影响因素是DM微尖峰的动力学摩擦和吸积以及辐射反应.当p>>10^5 Rs时，来自DM小尖峰的引力主导轨道演化。DM小尖峰的存在导致了GW波形偏离开普勒轨道，产生额外的轨道进动，从而产生额外的相移。通过计算信噪比的GW和没有DM的小尖峰和它们之间的失配，我们表明，GW波形中的DM小尖峰的效果可以潜在地检测到未来的空间为基础的GW探测器，如LISA，太极，和天琴。
2022-08-21 gr-qc
New class of post-Newtonian approximants to the waveform templates of inspiralling compact binaries: Test-mass in the Schwarzschild spacetime
（摘要）：标准绝热近似的相位引力波从吸入紧凑的双星使用后牛顿展开的结合能和引力波通量都截断在相同的相对后牛顿阶。出于最终需要超越绝热近似的动机，我们必须将问题视为保守后牛顿力和引力辐射阻尼下的二元动力学。从双星动力学的观点来看，在首阶的标准近似相当于保留加速度中的0PN和2.5PN项，而忽略中间的1PN和2PN项。一个完整的数学上一致的处理的加速度在领先的顺序应包括所有PN项高达2.5PN没有任何差距。它们分别定义了“标准”和“完全”非绝热近似。我们提出了一个新的和简单的完全绝热近似构造的能量和通量函数。在首阶，它使用2PN能量函数而不是标准近似中的0PN能量函数，因此在精神上它对应于加速度中没有丢失后牛顿项的动力学。我们比较重叠的标准和完全绝热近似的测试粒子绕史瓦西黑洞的精确波形。完全绝热近似在较低PN（< 3PN）阶时导致有效性的显著改善。然而，$\geq$ 3PN阶的标准绝热近似几乎与构造有效模板的完全绝热近似一样好。标准和完全近似超越绝热近似下研究使用拉格朗日模型的Buonanno，陈和Vallisneri。
2005-07-13 gr-qc
Two-timescale evolution of extreme-mass-ratio inspirals: waveform generation scheme for quasicircular orbits in Schwarzschild spacetime
极端质量比的螺旋，即一个恒星质量的致密物体螺旋进入星系核心的超大质量黑洞，预计是LISA的关键来源。要为LISA科学建立足够精确的模型，需要在引力自作用力理论中达到二阶（或{ \em后绝热}）。在这里，我们提出了一个实用的两个时间尺度的框架，实现这一点，并产生后绝热波形。该框架包括一组频域场方程，适用于快速，轨道的时间尺度，以及一组常微分方程，确定的演变缓慢，inspiral的时间尺度。我们的分析仅限于史瓦西黑洞周围的准圆轨道的特殊情况，但它的一般结构延续到克尔时空中的一般（倾斜和偏心）轨道的现实情况。在我们的限制范围内，我们还开发了一种工具，将在所有情况下是有用的：使用双曲面切片，显着提高了边界附近的源的行为的频域场方程的配方。我们特别注意的缓慢演变的中央黑洞，研究其影响的两个时间尺度的演变和早期的自洽的演变计划。
2021-02-24 astro-ph.HE gr-qc
Evolution of small-mass-ratio binaries with a spinning secondary
我们计算的演化和引力波发射的旋转紧凑的对象吸入一个更大的质量（非旋转）黑洞。我们扩展了我们以前的模型为非自旋二[物理修订版D 93，064024]，包括Mathisson-Papapetrou-Dixon自旋曲率力。对于自旋对齐的二进制文件，我们计算的失相的inspiral和相关的波形相对于模型，不包括自旋曲率的影响。我们发现这种失相可以是正的或负的，这取决于初始分离的二进制。对于自旋和轨道角动量不平行的双星，轨道平面进动，我们使用更一般的密切元素处方来计算吸气。
2017-08-11 astro-ph.HE gr-qc
Extreme-mass ratio inspirals in Schwarzschild - de Sitter spacetime I: Weak-field orbits
National Institute of Physics, University of the Philippines（菲律宾大学国家物理研究所）
研究极端质量比轨道在Schwarzschild-德西特时空中的演化，分析SdS参数对轨道圆化、 plunge时间及波形的影响，探讨环境耦合对引力波天文观测的潜在影响。
2026-04-26 astro-ph.HE gr-qc
Constraint on Brans-Dicke theory from intermediate/extreme mass ratio inspirals
中间/极端质量比螺旋系统（I/EMRI）为强场引力性质的检验提供了一个很好的工具。基于密切轨道方法，计算了Einstein广义相对论和Brans-Dicke理论中I/EMRI在准椭圆轨道上的轨道演化. Brans-Dicke理论中的额外单极和偶极通道加速了轨道衰减，因此考虑单极和偶极发射对波形的影响是重要的。借助精确的轨道运动，我们生成的波形模板，其中包括单极和偶极的贡献，在偏心轨道上的Brans-Dicke理论的I/EMRI。利用LISA对I/EMRIs发射的引力波进行了两年的观测，得到了对Brans-Dicke耦合参数$ω_0>10^6$的最严格约束。
2022-12-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Probing vector hair of black holes with extreme mass ratio inspirals
大黄蜂引力模型，具有与引力非最小耦合的矢量场，是爱因斯坦-麦克斯韦理论的自然延伸。在这个理论中，一个黑洞可以携带一个矢量头发，使度规偏离史瓦西度规。为了研究矢量头发的可探测性，我们考虑了一个极端质量比螺旋（EMRI）系统，其中一个恒星质量黑洞螺旋进入一个超大质量黑洞。我们发现，通过一个基于空间的引力波探测器对EMRI进行为期一年的观测，我们可以探测到大黄蜂引力模型中小到$Q\sim 10^{-3}$的矢量电荷，与目前的EHT观测相比，这是大约三个数量级的紧。
2023-02-06 gr-qc
Post-Keplerian perturbations of the hyperbolic motion in the field of a rotating massive object. Analysis in terms of osculating and nonosculating (contact) elements
本文解析推导旋转大质量天体引力场的一阶后牛顿Schwarzschild和Lense-Thirring摄动及牛顿四极矩影响的双曲线运动表达式，应用于‘奥陌陌’和NEAR探测器，方法可推广至替代引力模型。
2024-12-02 astro-ph.EP gr-qc physics.space-ph
Probing near-zone magnetic fields with extreme mass-ratio inspirals
School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology（华南理工大学物理与光电工程学院）；Department of physics, Nanchang University（南昌大学物理系）；Center for Relativistic Astrophysics and High Energy Physics, Nanchang University（南昌大学相对论天体物理与高能物理中心）
研究弱近区磁场能否在EMRI波形上留印记，通过磁化史瓦西解等建模，计算磁修正并用特定近似演化旋进，发现特定场强能产生可测相位偏移，表明EMRIs可探测极强近区磁场，普通磁场难以产生可测效应。
2026-10-09 gr-qc
Inspiral and Plunging Orbits in Kerr-Newman Spacetimes
本文给出了 Kerr-Newman 时空下沿一般非赤道类时测地线旋进并坠入事件视界的粒子轨迹解析解，涵盖束缚与非束缚运动，可退化为多种已知黑洞解，对极端质量比旋进的引力波辐射具有潜在意义。
2024-04-27 gr-qc
Fast inspirals and the treatment of orbital resonances
本文针对LISA极端质量比旋近模拟中密切测地线方法计算成本高的问题，提出在轨道共振附近切换使用部分平均化变换，并设计最优切换准则，使波形相位误差从$\mathcal{O}(ε^{-1/2})$改善至$\mathcal{O}(ε^{4/7})$，计算速度至少提升两个数量级。
2024-10-21 gr-qc
Analytic post-Newtonian expansion of the energy and angular momentum radiated to infinity by eccentric-orbit non-spinning extreme-mass-ratio inspirals to 19PN
我们开发了新的高阶结果后牛顿（PN）展开的能量和角动量通量在无穷远的偏心轨道极端质量比吸气（EMRI）的史瓦西背景。该系列是通过直接展开的MST解决方案内的RWZ形式的一阶黑洞微扰理论（BHPT）。通过利用因式分解和一些计算简化，我们能够计算19 PN的通量，每个PN项计算为$e^{10}$（达尔文）偏心率的幂级数。这与以前的工作中使用的数值拟合方法相比毫不逊色。我们还计算了从$e^{20}$到10 PN的PN项。然后，我们分析的复合能流膨胀的收敛特性，通过检查几个轨道的数值数据，无论是全通量，也为个人220模式，与各种remation计划尝试每个。高阶级数和数值计算之间的匹配通常很强，保持相对误差优于$10^{-5}$，除了当$p$（直肠半侧）很小而$e$很大时。然而，全通量展开展示了优异的保真度（特别是在高$e$下），因为它能够结合来自PN理论的附加信息。对于轨道$(p=10, e=1/2)$，全通量在$10^{-5}$附近达到最佳误差，而220模式表现出比$1\%$更差的误差。最后，我们描述了一个程序，通过分析史瓦西测地运动在调和坐标变换这些扩展到PN理论的调和规范。这将有助于未来BHPT和PN理论之间的比较。
2020-08-24 gr-qc
Imprints of quantum gravity effects on gravitational waves: a comparative study using extreme mass-ratio inspirals
Center for Gravitation and Cosmology, College of Physical Science and Technology, Yangzhou University（扬州大学物理科学与技术学院引力与宇宙学中心）
本文通过比较极高质量比进动在LQG黑洞背景和Schwarzschild时空中的波形，研究量子引力效应在引力波中的印记，并探讨其在LISA探测中的可检测性。
2026-02-09 gr-qc
Gravitational-wave signatures of the absence of an event horizon. II. Extreme mass ratio inspirals in the spacetime of a thin-shell gravastar
我们研究了质量为m0的致密天体到质量为M>>m0的大质量天体的准圆形极端质量比螺旋中的引力波发射，除了没有事件视界外，大质量天体的外部度规与史瓦西度规相同。具体来说，我们考虑这样一个对象的最简单的实现之一：非旋转薄壳引力星。内旋过程中引力波辐射的功率显示出与引力星极振荡模式的激发相对应的独特峰值。对于超紧凑的引力星，这些峰值的频率轻微地依赖于引力星的紧凑性。对于质量M~10^6Msun，峰值通常位于LISA的最佳灵敏度带宽内，可能提供了中心物体无水平性质的独特特征。对于相对适中的引力星紧密度值，辐射功率甚至具有更奇特的特征，携带取代事件视界的物理表面的微观性质的签名。
2010-01-18 gr-qc
High-Order Post-Newtonian Fit of the Gravitational Self-Force for Circular Orbits in the Schwarzschild Geometry
我们继续以前的工作之间的比较后牛顿（PN）近似和引力自作用力（SF）分析的圆轨道在史瓦西背景。我们表明，数值SF数据包含物理信息对应于极高的PN近似。我们发现，知道解析确定适当的PN参数有助于极大地允许数值数据被用来获得高阶PN系数。使用标准PN理论，我们计算分析领先的4PN和下一个领先的5PN对数项在保守的一个紧凑的二元系统的动力学的一部分。数值微扰SF结果支持解析PN计算通过一阶的质量比，并用于精确测量在特定的规范不变的可观测的4PN和5PN非对数系数。此外，我们能够估计高阶贡献的7PN水平。我们还以高精度确认了3PN系数的值。PN和SF努力之间的这种相互作用对于合成将由空间引力波仪器LISA分析的极端质量比吸气的模板波形是重要的。我们的工作也将产生影响的努力，结合数值结果在定量分析框架，以产生完整的inspiral波形的地面探测引力波的仪器，如LIGO和处女座。
2010-04-12 gr-qc
Gravitational radiation for extreme mass ratio inspirals to the 14th post-Newtonian order
我们推导出计算史瓦西黑洞圆形轨道上粒子14阶后牛顿（14 PN）能流所需的引力波形，即超越牛顿近似的$v^{28}$，其中$v$是测试粒子的轨道速度.我们研究了PN展开式中能流的收敛性，并提出了一个拟合公式，该公式可用于从精确的数值数据中提取未知的高阶PN系数，从而得到更一般的Kerr黑洞轨道。螺旋上升2年后的14 PN波形与数值波形之间的相位差，对于$μ/M=10^{-4}$约为$10^{-7}$，对于$μ/M=10^{-5}$约为$10^{-3}$，其中$μ$是致密天体的质量，$M$是中心超大质量黑洞的质量.在一阶黑洞微扰理论中，对于激光干涉空间天线的主要目标之一--极端质量比吸气，14 PN表达式将使数据分析的精度与高精度数值波形的精度相当。
2012-08-27 gr-qc
High-order post-Newtonian expansion of the generalized redshift invariant for eccentric-orbit, equatorial extreme-mass-ratio inspirals with a spinning primary
本研究针对带自旋大质量Kerr黑洞的偏心赤道轨道极质量比旋近系统，推导广义红移不变量的高阶后牛顿展开新项，通过多种解析与半解析方法计算，得到不同偏心率与PN阶数的结果，并分析其收敛性及对引力波分析的意义。
2023-07-20 gr-qc
Accuracy of the Post-Newtonian Approximation: Optimal Asymptotic Expansion for Quasi-Circular, Extreme-Mass Ratio Inspirals
通过研究点粒子进入Schwarzschild黑洞的准圆形绝热螺旋的最佳渐近展开，研究了后牛顿近似的精确性及其形式有效区域.通过将能流的PN展开式与微扰Teukolsky形式的数值计算进行比较，我们表明：（i）为了建立高阶PN项的精确度，包含高阶多极子是必要的;（ii）PN理论的有效区域在相对O（1/c^6）（3 PN阶）处最大。后者的结果表明，该系列发散超过3 PN秩序，至少在极端的质量比限制，可能是由于对数项的出现在能量通量。这里提出的研究是第一次正式尝试使用渐近分析来确定PN近似的有效区域。因此，它应该作为一个模板，对其他系统进行类似的研究，例如通过高精度相对论数值模拟计算的质量相当的准圆形螺旋。
2011-03-30 gr-qc
Self-force gravitational waveforms for extreme and intermediate mass ratio inspirals. III: Spin-orbit coupling revisited
将一阶、二阶耗散自力和一阶保守自力与自旋轨道耦合作用一起应用于史瓦西黑洞时空中测试质量的准圆运动，得到了极端或中等质量比的结果.由于自作用力的引力波形的部分移相（在该顺序是独立的系统的质量比）进行了比较与自旋轨道耦合。我们发现，准确的波形参数估计需要包括这两个影响。具体地说，我们找到一个特定的值的自旋参数，使自旋轨道效应抵消了自作用力的影响的波形。因此，排除与质量比无关的失相效应可能导致系统参数估计中的非微扰误差。
2015-04-30 gr-qc
Stellar Dynamics of Extreme-Mass-Ratio Inspirals
致密的恒星残骸进入大质量黑洞（MBH）的过程伴随着引力波的发射，其频率可能被天基干涉仪探测到。由于速率系数的不确定性，从统计（福克-普朗克，蒙特卡罗）方法计算的事件发生率跨越很宽的范围。在这里，我们提出的结果，从直接积分的后牛顿N体运动方程描述致密星团周围的Schwarzschild MBH。这些模拟体现了一个基本上准确的（在后牛顿水平）处理恒星动力学松弛，相对论岁差和引力波能量损失之间的相互作用。被MBH捕获的恒星的速率被发现是大大减少相对论性岁差，这限制了从恒星势的扭矩改变轨道角动量的能力。穿透这个“史瓦西障碍”偶尔会发生，导致捕获的恒星轨道上，逐渐螺旋由于引力波发射，我们讨论了两种机制的障碍渗透，并找到证据都在模拟中。我们推导出一个近似的捕获率公式，它预测捕获将是强烈不赞成从轨道与半长轴低于一定的值，这一预测，以及预测的速率，在N体积分验证。我们讨论了我们的研究结果的影响，从星系核的极端质量比inspirals的检测范围内的物理特性。
2011-05-18 astro-ph.CO gr-qc
Growth of resonances and chaos for a spinning test particle in the Schwarzschild background
恒星质量致密物体进入超大质量黑洞的吸气被称为极端质量比吸气。在最简单的近似中，紧凑物体的运动被建模为大质量黑洞的时空中的测地线，由于辐射能量和角动量，轨道衰减，从而产生高度规则的螺旋。然而，一旦考虑到次级致密体的自旋，可积性就会被打破，并出现长时间的共振和混沌运动。我们数值积分的运动的旋转测试机构在一个非旋转的黑洞和分析它使用各种方法。我们首次表明，共振和混乱，可以发现，即使是天体物理值的自旋。另一方面，我们设计了一种方法来分析共振的增长，我们得出的结论是，我们观察到的共振只是由自旋的二次项引起的，并且在小质量比极限下通常会保持非常小。最后但并非最不重要的是，我们计算重力波形数值求解Teukolsky方程在时域和建立，他们携带的运动的动力学信息。特别是，我们表明，时间序列的引力波应变可以用来辨别规则的混沌运动的源。
2019-11-01 gr-qc nlin.CD
Approximate Waveforms for Extreme-Mass-Ratio Inspirals: The Chimera Scheme
我们描述了一个新的组装方案来模拟通用的极端质量比inspirals（EMRIs;恒星致密物体螺旋进入旋转的超大质量黑洞）及其引力波发射的动力学。嵌合体方案是一种混合方法，它结合了广义相对论中不同近似技术的工具：（i）远区度规扰动的多极后闵可夫斯基展开（重力波形）和当地处方的自我力;（ii）后牛顿展开计算的多极矩的轨迹;和（iii）BH微扰理论扩展时，治疗的轨迹作为一个序列的自调整克尔测地线。EMRI的轨道是由克尔测地线片段通过密切元素的方法加入，由多极后闵可夫斯基辐射反应处方决定。我们实现了与Kerr测地线相关的Boyer-Lindquist坐标和与多极后Minkowski分解相关的调和坐标之间的适当坐标映射。因此，Chimera方案是一种近似的组合，可用于模拟具有极端到中等质量比的系统的通用螺旋，因此，它可以为未来的天基引力波观测站（如LISA）甚至先进的地面探测器提供有价值的信息。我们的多极后闵可夫斯基的自我力量的时间的本地字符，使这个计划适合研究可能出现的瞬态共振在通用的吸气。
2012-01-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Harmonic gauge perturbations of the Schwarzschild metric
卫星观测站LISA将能够探测来自极端质量比螺旋（EMRI）的引力波，例如围绕超大质量黑洞运行的小黑洞。小得多的质量的引力效应可以被视为已知背景度规的扰动，这里是史瓦西度规。微扰的爱因斯坦场方程构成一个由十个耦合的偏微分方程组成的系统。我们在谐波规范中求解方程，也称为洛伦兹规范或洛伦兹规范。利用分离变量和傅立叶变换，我们写出了满足解耦常微分方程的六个径向函数的频域解。这六个函数是Zerilli函数和五个自旋为2，1，0的广义Regge-Wheeler函数。我们利用这些解计算了圆轨道的引力自作用力。自作用力对运动方程给出了一阶微扰修正。论文第1.2节对此进行了较为详细的总结。
2009-03-31 gr-qc
Generic effective sources for first-order in mass-ratio gravitational self-force calculations in Schwarzschild spacetime
Ningbo University（宁波大学）；Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学）
本文提出了一种通用有效源方法，用于在Schwarzschild时空计算极端质量比引力自力，通过四元分解和角调制实现连续性，提高数值效率。
2025-11-25 gr-qc
A relativistic treatment of accretion disk torques on extreme mass-ratio inspirals around non-spinning black holes
University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）；Princeton University（普林斯顿大学）
该研究通过相对论方法分析了超大质量黑洞周围极端质量比 inspirals 的 accretion 盘扭矩，揭示了相对论修正对扭矩大小和方向的影响。
2026-02-15 astro-ph.HE gr-qc
Probing time-dependent scalar wigs with extreme mass ratio inspirals
本文研究了携带含时标量假发的极端质量比旋近的引力波辐射，发展了计算Schwarzschild和Kerr黑洞圆轨道标量扰动的方法，发现标量场的存在不会显著影响轨道运动和引力波形。
2024-12-19 astro-ph.HE gr-qc
Astrophysics of extreme mass ratio inspiral sources
在大质量黑洞（MBH）的史瓦西半径附近的近拱轨道上，致密的残余物通过发射引力波（GW）失去轨道能量并螺旋进入。与其他恒星的散射使得这种极端质量比的螺旋源（EMRI）只能在很小的距离内成功地螺旋，距离MBH <几个\times 0.01 pc。因此EMRI的事件率主要由内部几个\times 0.01 pc中的恒星动力学和含量决定。我讨论了相关的动力学方面和由此产生的估计事件率EMRI。考虑的主题包括损失锥治疗inspiral源;质量分离;共振弛豫;和替代路线的EMRI形成，如潮汐二进制中断，恒星形成的磁盘和潮汐捕获的大规模主序星。EMRI事件率估计为每MBH几个\times 10 ^2/Gyr的数量级，这为LISA的观测提供了极好的前景。
2006-08-22 astro-ph gr-qc
High-order post-Newtonian expansion of the redshift invariant for eccentric-orbit non-spinning extreme-mass-ratio inspirals
计算了Schwarzschild背景下偏心轨道极端质量比吸气的广义红移不变量$\langle u^t \rangle_τ$的高阶后牛顿（PN）级数对偏心率的依赖性。这些结果是在一阶黑洞微扰理论（BHPT）下，使用Regge-Wheeler-Zerilli（RWZ）规范计算的。我们的\textsc{Mathematica}代码是基于一个熟悉的程序，使用PN扩展的Mano-Suzuki-Takasugi（MST）解析函数形式主义的$l$模式达到一定的最大值，然后使用一个直接的一般- $l$ PN扩展的RWZ方程任意高的$l$。我们计算了PN阶和偏心率幂的对偶展开式，达到10 PN相对阶和$e^{20}$。详细的知识，在每个PN阶的偏心率膨胀，使我们能够找到偏心率依赖众多的封闭形式的表达式和多个无穷级数与已知的系数。我们发现领先的对数序列的PN扩展的红移不变量，反映了类似的行为，在PN扩展的能流到无穷大。一组通量项和特殊的功能，出现在能量通量，如Peters-Mathews通量本身，被证明是重新出现在红移PN扩展。
2022-03-25 gr-qc
Probing the gravity of a Schwarzschild black hole in the presence of a cloud of strings with EMRIs
Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）；University of Tashkent for Applied Sciences（塔什干应用科学大学）；Tashkent State Technical University（塔什干国立技术大学）；New Uzbekistan University（新乌兹别克斯坦大学）；National University of Uzbekistan（乌兹别克斯坦国立大学）
本文研究了弦云对极端质量比inspirals引力波形的影响，发现当弦云参数α大于约2×10⁻⁶时，LISA可检测到其印记。
2025-12-14 gr-qc
Constraints on the Scale Parameter of Regular Black Hole in Asymptotically Safe Gravity from Extreme Mass Ratio Inspirals
本研究利用增强解析近似方法计算EMRI引力波形，通过相位累积效应与费希尔信息矩阵分析，证实LISA可高精度约束渐近安全引力中规则黑洞的量子标度参数，为强场量子引力提供观测证据。
2025-10-03 gr-qc
Comparison of post-Newtonian templates for extreme mass ratio inspirals
极端质量比吸气（EMRI）是致密天体对超大质量黑洞的吸气，是激光干涉仪空间天线（LISA）的重要引力波源。我们研究了各种后牛顿（PN）模板家庭的性能相对于高精度数值波形的背景下，EMRI参数估计与LISA。本文导出了测试粒子绕Schwarzschild黑洞作圆形轨道运动时的时域波形TaylorT1、TaylorT2、TaylorT3、TaylorT4和TaylorEt的表达式，直到22PN阶，即超过牛顿项的$\mathcal{O}(v^{44})$（$v$是双星的特征速度）。上述22 PN波形的家庭和数值波形之间的相位差进行了评估，在为期两年的吸气两个原型EMRI系统的质量比$10^{-4}$和$10^{-5}$。我们发现，对于质量比为$10^{-4}$（$10^{-5}$）的TaylorT1和TaylorT2，分别约为$10^{-9}$（$10^{-2}$）和$10^{-9}$（$10^{-3}$）。这表明使用22PN TaylorT1或TaylorT2波形进行EMRI的参数估计将导致与大多数LISA参数空间的数值波形精度相当的精度。另一方面，从退相的结果，我们发现，TaylorT3，TaylorT4和TaylorEt票价相对较差，接近最后的稳定轨道。这意味着，对于使用3.5PN相位波形的可比质量双星，22PN泰勒T3和泰勒Et近似值对于EMRI的表现不够好。最后分析了Taylo…
2013-07-30 gr-qc
Fast Self-forced Inspirals
我们提出了一种新的，快速的方法来计算螺旋轨迹和引力波从极端的质量比inspirals，可以将所有已知的（和未来的）自作用力的结果。使用近身份（平均）变换，我们制定的运动方程，不明确依赖于轨道相位的inspiral，使他们快速评估，其解决方案跟踪不断变化的运动常数，轨道相位和波形相位的一个完整的自作用力inspiral $O(η)$，其中$η$是（小）质量比。作为一个具体的例子，我们实现这些方程的非自旋（史瓦西）二进制的inspirals。我们的代码计算inspiral轨迹在毫秒，这是一个速度的2-5个数量级（取决于质量比）比以前的自我力量inspiral模型，需要几分钟到几个小时来评估。使用我们的新模型计算两年的持续时间波形，我们发现不匹配优于$\sim 10^{-4}$相对于使用（较慢）全自作用力模型计算的波形。我们的新方法的速度与组装模型相当，但具有易于合并自作用力结果的额外好处，一旦已知，就可以在螺旋上跟踪波形相位到亚弧度精度。
2018-07-26 gr-qc hep-th
Gravitational waves from extreme mass ratio inspirals: Challenges in mapping the spacetime of massive, compact objects
在螺旋运动的最后一年，一个恒星质量（$1 - 10 M_\odot$）天体围绕一个大质量（$10^5 - 10^7 M_\odot$）致密天体旋转大约$10^5$倍，从几个史瓦西半径螺旋运动到最后一个稳定轨道。这些轨道位于大质量物体的强场深处，因此它们产生的引力波探测了物体时空的强场性质。原则上，测量这些波可以用来“绘制”这个时空，让观察者测试这个物体是一个黑洞还是更奇特的东西。这样的测量将需要在理论上很好地理解波浪产生的过程中inspiral。在这篇文章中，我将讨论从引力波观测中构建这种地图的主要理论挑战，以及最近在产生极端质量比螺旋和波形方面的进展。
2000-08-23 astro-ph gr-qc
Worldtube excision method for intermediate-mass-ratio inspirals: self-consistent evolution in a scalar-charge model
本研究针对中等质量比双黑洞模拟的尺度差异问题，在标量电荷模型中实现了世界管切除方法的自洽轨道辐射演化，验证了其与微扰结果的一致性并能解析后绝热效应。
2024-03-13 gr-qc
Gravitational waves from inspiral into massive black holes
像LISA这样的天基引力波干涉仪将对恒星质量致密物体进入黑洞（质量在大约10^5个太阳质量到（几个）10^7个太阳质量之间）的螺旋非常敏感。在螺旋的最后一年里，致密体从几个史瓦西半径到最后一个稳定的轨道旋转了几十万圈。从这些轨道发射的引力波探测到了黑洞时空的强场区，并为高精度测试和测量黑洞的性质提供了可能。测量这样的波需要对波的性质有很好的理论理解，这反过来又需要对强场辐射反应和黑洞的天体物理环境的性质有很好的理解，这可能会使波形生成复杂化。在这些程序中，我回顾了宇宙中发生这种吸气的速率的估计，并讨论了正在做的事情以及为了计算inspiral波形而必须进一步做的事情。
1999-12-08 astro-ph gr-qc
Post-Newtonian expansion of the spin-precession invariant for eccentric-orbit non-spinning extreme-mass-ratio inspirals to 9PN and $e^{16}$
我们计算了偏心轨道极端质量比的旋进不变量$ψ$的高阶后牛顿（PN）展开的偏心率依赖与史瓦西小学。该系列计算在一阶黑洞微扰理论通过直接解析展开的解决方案在Regge-Wheeler-Zerilli形式主义，使用的代码写在\textsc{Mathematica}。通过Mano-Suzuki-Takasugi（MST）解析函数展开形式主义的Regge-Wheeler方程的解决方案，找到了具有小值$l$的模式。通过对Regge-Wheeler方程进行PN展开，得到了大的$l$解.先前的工作已经给出了$ψ$到9.5PN阶和到$e^2$阶（即，近圆形轨道极限）。我们计算了偏心率对9 PN的膨胀，但对$e^{16}$的膨胀。它证明了有可能找到几项具有封闭形式的表达式，所有这些都与PN展开中的对数项相关联。我们还比较了我们的PN扩展到以前的数值计算$ψ$在近轨道的数值评估，以评估其收敛半径。我们发现，该系列是不是迅速收敛的一个红移不变的$r \simeq 10M$，但仍然产生$\sim 1\%$的精度偏心$e \lesssim 0.25$。
2022-06-08 gr-qc
Constraining Lorentz symmetry breaking in bumblebee gravity with extreme mass-ratio inspirals
Hangzhou Institute for Advanced Study, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学杭州高等研究院）；Hunan Normal University（湖南师范大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）；Yangzhou University（扬州大学）
本文研究了在bumblebee引力中产生的极端质量比环状轨道（EMRIs）的引力波形，探讨了洛伦兹对称破缺参数$\ell$对轨道演化和波形的影响，并通过贝叶斯分析约束了$\ell$的值。
2026-09-03 gr-qc
Pseudospectral Collocation Methods for the Computation of the Self-Force on a Charged Particle: Generic Orbits around a Schwarzschild Black Hole
恒星致密天体向大质量黑洞的内旋是未来天基激光干涉仪空间天线引力波的主要来源之一。我们希望能够检测和分析这些缓慢上升的系统的许多周期。为此，需要在数据分析中使用非常精确的理论波形模板。为了建造它们，我们需要深入了解造成螺旋的引力反作用机制。自作用力方法将内旋描述为局部力的作用，该局部力可以从恒星致密物体对大质量黑洞几何产生的扰动的正则化中获得。在本文中，我们推广了一个新的时域技术的情况下，从圆形的情况下，偏心轨道的情况下，一个非旋转的黑洞的自作用力的计算。我们的方案背后的主要思想是使用一个多域框架，其中小的紧凑的对象，描述为一个粒子，位于两个子域之间的接口。然后，在每个子域上的方程是齐次波动型方程，没有分布源。在这种粒子-无粒子公式中，方程的解足够光滑，为数值计算提供了良好的收敛性能。该公式是通过使用伪谱配置法的空间离散，结合龙格库塔算法的时间演化。我们目前的结果从几个模拟偏心轨道的情况下，一个标量带电粒子围绕史瓦西黑洞。特别是，我们展示了该方法的收敛性和它的能力，以解决该领域及其衍生物的粒子位置。最后，我们提供了数值的自作用力为不同的轨道参数。
2010-06-16 astro-ph.HE gr-qc hep-th
A conservative effect of the second-order gravitational self-force on quasicircular orbits in Schwarzschild spacetime
在史瓦西黑洞的准圆轨道上运动的致密物体，由于其引力自身的耗散作用，逐渐向内螺旋运动。但除了驱动内旋，自我力量还有一个保守的部分。在二阶自作用力形式主义，我推导出二阶推广Detweiler的红移变量，它提供了一个规范不变的措施保守的影响准圆轨道。我画了一个计算这个量的频域数值方案。一旦该方案得以实施，其结果可用于确定后牛顿理论中的高阶项和有效单体理论中的参数。
2014-10-12 astro-ph.HE gr-qc
Second-order perturbations of the Schwarzschild spacetime: practical, covariant and gauge-invariant formalisms
本文针对极端质量比旋近和黑洞铃宕的高精度建模需求，提出史瓦西背景下二阶微扰的爱因斯坦方程、Regge-Wheeler-Zerilli方程和Teukolsky方程的实用球谐分解，公式协变且以规范不变量表达，并配套提供Mathematica程序包。
2024-07-04 gr-qc
