Solar Radiation Pressure and Deviations from Keplerian Orbits
牛顿引力论和广义相对论给出了一个物体在围绕静止中心质量的圆形轨道上的周期的完全相同的表达式。然而,当同时考虑时空曲率和太阳辐射压力的影响时,对于太阳帆推进的卫星,存在偏离开普勒第三定律的情况。它表明,太阳辐射压力影响这颗卫星的周期在两个方面:通过有效地减少太阳质量,从而增加的周期,并通过增强其他现象的影响,使其中一些检测。特别是,我们考虑偏离开普勒轨道,由于时空曲率,从太阳的旋转,扁率的太阳,一个可能的净电荷的太阳,和一个非常小的积极的宇宙学常数的帧拖动。
2009-04-15 gr-qc physics.space-ph
Computational Approach to Gravitational Waves Forms in Stellar Systems as Complex Structures through Keplerian Parameters
本文在四极近似下研究了恒星动力学结构作为复杂系统的引力波发射。在推导了引力波的光度、总能量输出和引力辐射振幅的解析表达式后,我们提出了一种计算方法来计算作为开普勒参数函数的椭圆、圆、抛物和双曲线轨道上的引力波形式。
2009-06-26 gr-qc
High Order Relativistic Corrections To Keplerian Motion
本文在径向伪球坐标下,从相应的Ernst势出发,计算了具有赤道对称面的渐近平坦稳态轴对称真空时空的通解的第一项。该度量用于确定高阶多极子在赤道轨道近日点进动和非赤道轨道节线进动中对测地圆的影响。这两个结果都是写在不变量,如Geroch-Hansen多极和轨道的能量和角动量。
2004-04-13 gr-qc
Apparent Deviations from Keplerian Acceleration for Stars Around the Supermassive Black Hole at the Galactic Center
我们表明,依赖于时间的多普勒效应应引起可测量的偏差的时间历史的投影轨道的恒星周围的超大质量黑洞在银河系中心(SgrA*)从预期的开普勒的历史。特别是,恒星的视线加速度产生了它在天空中沿着速度矢量的图像的表观加速度,即使它在这个方向上的实际开普勒加速度为零。多余的视加速度只是观测者和恒星的参考系之间的时间变换的结果。虽然在一个完全封闭的轨道上,额外的加速度平均为零,但它可能会导致在估计黑洞的动力学质量或位置时产生百分之几的系统偏移,这些估计依赖于部分采样的轨道,其近心距离为~ 100 AU。这种与已知恒星的开普勒动力学的明显偏差应该可以通过未来的观测来检测。
2003-09-25 astro-ph gr-qc
Post-Keplerian motion in Reissner-Nordström spacetime
给出了Reissner-Nordström时空中测试粒子运动的后牛顿解析解。这些解分别用Wagoner-Will表示、Epstein-Haugan表示、Brumberg表示和Damour-Deruelle表示来表示。给出了不同表象下开普勒参数之间的关系,以及它们与轨道能量和角动量的关系。
2019-02-27 gr-qc
Quasi-Keplerian parametrization for compact binaries on hyperbolic orbits in scalar-tensor theories at second post-Newtonian order
本文在无质量标量-张量理论中推导了准双曲轨道致密双星在2PN阶的广义准开普勒参数化,计算了保守散射角与碰撞参数,并通过通量平衡补全了2.5PN阶完整散射角,同时修正了广义相对论中3PN碰撞参数的表达式。
2025-08-28 gr-qc
Orbits, forces and accretion dynamics near spinning black holes
本文分析了一般轴对称静止引力场中开普勒和非开普勒圆轨道的相对论动力学性质,讨论了它们对围绕旋转黑洞的同向和反向吸积盘和环面稳定性的影响.在视界附近有一些轨道特性,这些特性看起来似乎是违反直觉的,但可以通过用一个本地零角动量观测者实际测量的轨道速度来阐明动力学。
1995-05-16 astro-ph gr-qc
Investigating non-Keplerian motion in flare events with astrometric data
School of Physics, Chongqing University(重庆大学物理学院)
利用射电数据研究耀斑事件中的非开普勒运动,通过贝叶斯框架分析,发现耀斑运动可能偏离圆周运动,但结论受数据相关性影响,需进一步提高精度以验证。
2026-01-08 astro-ph.HE gr-qc
Quasi-Keplerian parametrization for eccentric compact binaries in scalar-tensor theories at second post-Newtonian order and applications
在无质量标量-张量理论中建立偏心致密双星2PN阶准开普勒参数化,计算1PN阶轨道平均通量与要素演化,发现主导阶$a-e$关系与标量参数无关,并扩展牛顿阶波形至偏心轨道。
2025-04-18 gr-qc
Nonconservative extension of Keplerian integrals and a new class of integrable system
在开普勒问题中,拉格朗日量在时间平移和旋转下的不变性产生了与能量和角动量有关的守恒定律。诺特定理揭示了这些对称性在特殊的非保守情形下提供了第一积分的广义形式,它近似于各种物理模型。该系统是由双参数加速度与组件沿切向和法向方向的扰动。一个相似变换减少了双参数的干扰,一个简单的单参数迫使沿速度矢量。讨论了这一新问题的可解性条件,并给出了可积情形的封闭解。由于广义能量守恒,轨道被分类为椭圆,抛物线和双曲。开普勒轨道很自然地表现为这个问题的特殊解。在对轨道进行独立刻画后,基于Weierstrass椭圆函数建立了解的统一形式。新的轨迹涉及基本曲线,如心形线和对数,正弦曲线和Cotes'螺旋。这些轨道可以代表受太阳辐射压力扰动的粒子的运动,具有连续推力推进的航天器的运动,以及史瓦西测地线的一些实例。最后,将这个问题与天体力学中其它已知的可积系统联系起来。
2016-09-06 astro-ph.EP gr-qc
Third post-Newtonian dynamics for eccentric orbits and aligned spins in the effective-one-body waveform model SEOBNRv5EHM
针对偏心轨道合并双星波形模型的偏差问题,在EOB形式体系内推导了偏心、自旋对齐双星的第三后牛顿阶解析结果,构建了SEOBNRv5EHM模型,提升了偏心轨道波形精度。
2025-08-21 gr-qc
The use of Kepler solver in numerical integrations of quasi-Keplerian orbits
开普勒解算器(英语:Kepler solver)是一种用于求解两体问题的解析方法。在本文中,我们提出了一种新的校正方法,通过稍微修改开普勒求解器。对解析解的唯一改变是偏心异常的获得依赖于与由积分器计算的单位径向矢量相关联的真实异常。这个方案严格地保存了除平均经度以外的所有积分和轨道要素。然而,开普勒能量,角动量矢量和Laplace-Runge-Lenz矢量摄动开普勒问题是缓慢变化的量。然而,它们的积分不变关系给出了直接控制五个缓慢变化的轨道根数的高精度值。这些元素与偏心异常相结合,确定了所需的数值解。新提出的方法可以大大减少各种误差的后牛顿两体问题相比,未校正的积分,使其适用于耗散两体问题。四阶龙格-库塔算法的积分时间短,可能会导致外太阳系某些元素或准积分的虚假长期变化。然而,他们可以消除在一个很长的积分时间为10^8年的建议的方法,类似于Wisdom-Holman二阶辛积分。该方法在精度上优于辛算法,但相位误差增长斜率较大。
2020-06-13 astro-ph.SR gr-qc
Post-Newtonian Theory for Precision Doppler Measurements of Binary Star Orbits
本文叙述了利用天文参考系的相对论理论,由精密的多普勒测量确定恒星的速度,从而确定双星系统的开普勒参数和后开普勒参数。本文应用连续的洛伦兹变换和相对论性光传播方程,建立了狭义和广义相对论理论中对双星系统多普勒效应的精确处理方法。结果表明,多普勒频移是(1)线性的$c^{-1}$项,它包括普通的多普勒效应和由于双星相对于观测者的长期径向加速度引起的多普勒效应的变化;(2)与$c^{-2}$成比例的项,其中包括双星相对于太阳系的相对运动引起的二次多普勒效应的贡献,(3)与$c^{-2}$成比例的项,包括恒星、伴星、银河系、太阳系和地球的引力场对红移的贡献。参数化后的二进制的轨道,我们发现,存在的周期性变化的条款,在多普勒频移使我们能够解开不同的条款和测量,随着众所周知的开普勒参数的二进制,四个额外的后开普勒参数,包括倾斜角的二进制的轨道,$i$。我们简要地讨论了这些理论结果的实际实施的可行性,这在很大程度上取决于在精密多普勒测量技术的进一步进展。
1999-01-31 astro-ph gr-qc
Classical and general relativistic post-Keplerian effects in binary pulsars hosting fast rotating main sequence stars
我们认为一个脉冲星和一个大规模的,快速旋转,高度扭曲的主序星组成的二元系统作为一个潜在的场景,动态地把测试某些后开普勒效应的牛顿和后牛顿性质。我们数值产生的扰动$Δ\left(δτ\right)$的Rømer一样,脉冲星的时间延迟$δτ$的轨道分量超过10年引起的PN引力电质量矩,四极,引力磁自旋偶极子和八极加速度与牛顿四极的时间序列。我们不处理各种传播时间延迟由于行进的电磁波。结果表明,对于一颗轨道周期为$P_\textrm{b}\simeq 40-70\ \textrm{d}$的脉冲星围绕的具有$M = 15\ \textrm{M}_\odot$、$R_\textrm{e} = 5.96\ \textrm{R}_\odot$、$ν= 0.203$、$S = 3.41\times 10^{45}\ \textrm{J}\ \textrm{s}$、$J_2 = 1.92\times 10^{-3}$的Be型恒星,经典扁率驱动效应是在$\lesssim 4-150\ \textrm{s}$水平,而pN位移的量级是$\lesssim 1.5-20\ \textrm{s}\ \left(GMc^{-2}\right)$、$\lesssim 10-40\ \textrm{ms}\ \left(GMR^2_\textrm{e} J_2 c^{-2}\right)$、$\lesssim 0.5…
2019-08-13 astro-ph.SR gr-qc physics.space-ph
Periodic line-of-sight velocity-driven modulations to gravitational waves emitted by compact binaries in Keplerian outer orbits
Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics(大学间天文与天体物理中心);Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Toronto(多伦多大学加拿大理论天体物理研究所);Tata Institute of Fundamental Research(塔塔基础研究院)
研究超大质量黑洞附近致密双星并合质心因周期性视线速度产生的引力波调制,给出波形相位和幅度校正,通过费希尔矩阵分析预测探测器对相关环境的约束,相比近似方法,所得约束显著改善。
2026-07-17 astro-ph.HE gr-qc
Gravitomagnetic effects for polar circular geodesic orbits around a central rotating body
本文考虑了在含有中心旋转体固有角动量J的极平面上的试验粒子的圆形测地线轨道对开普勒周期的重磁修正。
2003-06-06 astro-ph gr-qc physics.space-ph
Minimal Length Effects on Keplerian Scattering and Gravitational Lensing
Ivan Franko National University of Lviv(利沃夫伊万·弗兰科国立大学)
本文研究最小长度对开普勒问题中无界轨迹的影响,通过哈密顿矢量进动分析轨道扰动,推导出最小长度效应的轨迹修正,发现量子引力修正使散射角减小,特别是对光子等无质量粒子,空间量子化减弱引力透镜效应。
2026-04-01 gr-qc quant-ph
On the effects of the Dvali-Gabadadze-Porrati braneworld gravity on the orbital motion of a test particle
在本文中,我们明确地计算了在Dvali-Gabadadze-Porrati(DGP)膜世界模型下,对通常的牛顿-爱因斯坦引力进行弱场长程修正,在偏心率为e时,在试验体的所有开普勒轨道根数上产生的O(e^2)阶长期扰动。采用高斯微扰格式。结果表明,近心辐角和平均距平受长期速率的影响,而长期速率与试验粒子轨道的半长轴无关。第一个与偏心率有关的非无效修正是O(e^2)阶的。对于圆轨道,得到了近心点的Lue-Starkman(LS)效应。本文讨论了太阳系行星平均λ的观测结果,它将经历每世纪1.2 \cdot 10^-3角秒的膜世界长期岁差。根据最近对EPM 2004星历表92年来的数据分析,确定火星平均经度的1-sigma形式精度为3 \cdot 10^-3毫角秒,而同一时间跨度的膜世界效应为1.159毫角秒。主要的限制因素是2.6 \cdot 10^-3角秒/世纪的系统误差,这是由于对火星开普勒平均运动的错误建模造成的。一个合适的火星和金星的平均轨道的线性组合可以克服这个问题。正式的1-sigma观测精度为\sim 7%。由于太阳四极质量矩、开普勒平均运动、广义相对论史瓦西场和小行星环中的当前不确定性而产生的系统误差将达到百分之几十。
2005-08-20 astro-ph gr-qc hep-ph
Universal relations for the Keplerian sequence of rotating neutron stars
我们研究旋转中子星的开普勒(质量脱落)序列。十二个不同的状态方程被用来描述核结构。我们找到了四个拟合关系,它们将质量脱落极限中恒星的旋转频率、质量和半径与静态序列中恒星的质量和半径联系起来。我们展示了由Lattimer和Prakash [Science,304,536,(2004)]导出的开普勒频率的近似关系的崩溃,然后我们提出了一个新的,独立于EOS的和更准确的关系。对于参考非旋转中子星的致密性$M_{S}/R_{S}$的大范围,即与旋转中子星具有相同中心密度的静止中子星,该关系式拟合旋转中子星的开普勒频率约为$2\%$。对于$M_{S}/R_{S}\leq 0.05~M_{\odot}$ /km($f_{K}\leq 350$ ~Hz),拟合公式的性能接近$4\%$。我们提出了额外的EOS独立的关系的开普勒序列包括$M_{K}f_{K}$和$R_{K}f_{K}$的$M_{S}f_{S}$和$R_{S}f_{S}$方面的关系,分别,一个$M_K/R_K$作为$f_{K}/f_{S}$和$M_S/R_S$的函数,以及$M_K$,$R_K$和$f_K$之间的关系。这些新的拟合关系近似与EOS无关,在$8\%$的最坏情况下存在误差。开普勒序列性质的普遍性,这里添加到一组其他的中子星普遍关系在文献中,如$I$ -爱- $Q$关系,引力结合能和能量,角动量和半径的最后一个圆形轨道的测试粒…
2019-01-18 astro-ph.HE gr-qc