Extreme mass-ratio inspirals in ultra-light dark matter
本文利用相对论微扰理论在球对称性下研究超轻暗物质中的极端质量比旋进，计算标量粒子通量与能量耗散率，表明LISA可通过相位追踪探测银河系中的此类暗物质结构。
2024-09-20 astro-ph.HE gr-qc
Understanding the importance of transient resonances in extreme mass ratio inspirals
当一个紧凑的物体围绕一个大得多的物体运行时，就会发生极端质量比螺旋（EMRI），比如一个太阳质量的黑洞围绕一个超大质量黑洞运行。轨道有3个频率，通过螺旋演变。如果轨道径向频率和极频率变得相称，则系统通过瞬态共振。通过共振的演化导致轨道参数演化的跳跃。我们研究这些跳跃和它们对EMRI引力波探测的影响。对于较低偏心率的轨道，跳跃较小;由于大多数EMRI在通过共振时具有较小的偏心率，我们预计对检测的影响将很小。忽略瞬态共振的影响会导致天体物理学激发的EMRI人群的可检测信号损失约4%。
2017-02-17 astro-ph.HE gr-qc
Resonance crossing of a charged body in a magnetized Kerr background: an analogue of extreme mass ratio inspiral
研究了在均匀磁场中带电体绕Kerr黑洞运动的共振交叉。这个系统可以作为一个弱不可积的极端质量比螺旋（EMRI）的电磁模拟。特别地，磁场的存在使得系统的保守部分在刘维尔意义上不可积，而电磁自作用力使带电体螺旋上升。通过研究没有自作用力的系统，我们证明了一个近似的卡特常数的存在，并讨论了如何共振增长的扰动参数的函数。然后，我们应用电磁自作用力来研究这些共振在螺旋过程中的交叉。平均能量和角动量损失在交叉允许我们采用绝热近似。我们证明，这种绝热近似提供的结果定性等效的瞬时自作用力的演变，这表明绝热近似可以描述共振交叉足够准确的EMRI。
2023-03-13 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves for eccentric extreme mass ratio inspirals of self-dual spacetime
本文计算了自对偶时空偏心极端质量比旋进中圈量子参数对能流和角动量流的领头阶效应，利用改进的“解析-kludge”方法生成波形，并证明 LISA 探测器可将该参数约束提升1至2个数量级至 $10^{-8}$ 水平。
2024-04-12 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave emission under general parametrized metric from extreme mass ratio inspirals
未来的星载干涉仪将能够探测$10^{-3}$至$10^{-1}$ Hz的引力波。在这一波段，极质量比吸气（EMRI）可能是很有希望的引力波源。在本文中，我们研究的可能性，测试克尔假设对参数化的非克尔度量匹配EMRI信号。然而，无论是赤道轨道还是倾斜轨道的EMRI都存在“混淆问题”。我们的结果表明，在辐射通量起重要作用之前的时间尺度内，只有当自旋参数很高时，才能分辨出对Kerr时空（$|δ_i|<1$）的小的和中等的偏离。在大多数情况下，与非克尔度规相关的EMRI波形可以由克尔黑洞产生的波形模板来模拟。
2018-12-11 astro-ph.HE gr-qc
Spin-aligned inspiral waveforms from self-force and post-Newtonian theory
本文提出 WaSABI-C 波形模型，通过混合一阶、二阶引力自作用力结果与高阶后牛顿展开，精确覆盖自旋对齐或反对齐黑洞双星的强弱场旋进，并发布公开 WaSABI 软件包。
2025-10-17 astro-ph.HE gr-qc
Post-ISCO Ringdown Amplitudes in Extreme Mass Ratio Inspiral
一个极端质量比的螺旋线包括两部分：绝热螺旋线和倾伏。从最内层稳定圆轨道（ISCO）开始的俯冲轨道是特殊的（在某种程度上与初始条件无关）。我们写一个表达式的解决方案，在封闭的形式和发射的波形。特别是，我们提取相关的黑洞衰荡振幅的表达式，并评估它们的数值。
2011-04-06 gr-qc
Resonantly enhanced kicks from equatorial small mass-ratio inspirals
我们计算了一个偏心的黑洞二进制inspiral，因为它通过一个共振的轨道配置，系统的进动暂时停止演变所产生的踢。因此，引力波的非对称发射效应在大量轨道上连贯地积累起来。我们的结果是用黑洞微扰理论在轨道物体质量比$ε=m/M$较小的极限下计算的。所得到的井涌速度按比例缩放为$ε^{3/2}$，比由最终合并产生的井涌的$ε^2$缩放快得多。对于一个非常偏心的（$e\sim 1$）螺旋围绕一个最大旋转黑洞的最极端的情况下，我们发现踢接近$30,000\;ε^{3/2}$ ~km/s，足以驱逐一个黑洞从它的主机集群，甚至星系。事实上，这种极端的灵感应该是非常罕见的。尽管如此，在不太极端的吸气中，踢的天体物理影响可能是天体物理学上重要的。
2014-08-19 astro-ph.HE gr-qc
Detecting Gravitational-waves from Extreme Mass Ratio Inspirals using Convolutional Neural Networks
极质量比引力波（EMRI）是星载引力波（GW）探测器最感兴趣的源之一。然而，成功的GW数据分析仍然具有挑战性，由于许多问题，从建模准确的波形的困难，到传统的匹配滤波搜索方法所需的不切实际的大模板库。在这项工作中，我们介绍了一种基于卷积神经网络（CNN）的EMRI检测原理证明方法。我们证明了与模拟的EMRI信号埋在高斯噪声的性能。我们表明，在很宽的物理参数范围内，网络是有效的信噪比大于50的EMRI系统，和性能是最强烈相关的信噪比。该方法对不同的波形模型也表现出良好的泛化能力。我们的研究揭示了像CNN这样的机器学习技术对更现实的EMRI数据分析的潜在适用性。
2022-02-15 astro-ph.HE 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
Gravitational wave templates from Extreme Mass Ratio Inspirals
当一个致密的恒星天体由于引力辐射反应而螺旋进入一个超大质量黑洞时，会发生一个极端的质量比螺旋。该系统的引力波（GW）可以用Teukolsky方程（TE）计算。在我们的例子中，我们通过在时域和频域中数值求解TE来计算自旋体绕Kerr黑洞的渐近GW通量。我们的最终目标是为LISA等天基探测器制作GW模板。
2021-01-12 gr-qc
Highly eccentric EMRI waveforms via fast self-forced inspirals
我们提出了新的发展和竞争的inspiral和波形模型的高度偏心非旋转极端和中间质量比inspirals（EMRIs和IMRIs）的比较。从我们的高偏心率自力库出发，我们应用近恒等变换（NIT）技术，以快速计算高偏心率自力吸气首次。在评估我们的近似NIT的结果，通过比较与充分的自我力量的inspirals，我们耦合我们的准确和精简的inspiral数据潜在的波形生成方案。我们发现，虽然高偏心率应变NIT方法，NIT吸气是一致的EMRI与充分的自我力量吸气。然而，我们的NIT实现（在第一绝热后顺序）是无法实现高度偏心IMRI的LISA动机的精度目标。我们最复杂的波形是通过一种新技术设计的，该技术有效地将NIT轨道参数与Teukolsky振幅和相位联系起来。我们将这些复杂的Teukolsky波形与基于组装的合成（谐波求和）振幅进行比较。我们发现，假设相同的世界线（使失相是可以忽略不计的），组装波形相比，有利的Teukolsky波形的非旋转机构。
2021-10-13 gr-qc
Gravitational-wave glitches in chaotic extreme-mass-ratio inspirals
克尔几何承认卡特对称性，这保证了测地线方程是可积的。它表明，引力波形与极端质量比的inspirals涉及一个不可积的紧凑的对象显示“毛刺”的现象，引力波的频率突然增加，当轨道穿过某些时空区域称为伯克霍夫岛。因此，在即将到来的空间探测器的数据中，这些特征的存在或不存在不仅可以检验广义相对论，而且可以检验基本的时空对称性。
2021-04-08 astro-ph.HE gr-qc nlin.CD
Imprint of Accretion Disk-Induced Migration on Gravitational Waves from Extreme Mass Ratio Inspirals
研究了薄的气体吸积盘对恒星质量黑洞向超大质量黑洞内旋的影响。我们构建了一个唯象的角动量输运方程，再现已知的磁盘效应。盘扭矩修改引力波相位演化与合理的磁盘参数的LISA可检测的水平。圆盘修正波形的傅里叶变换获得了与后牛顿真空项不同的频率趋势的校正。这种吸气可用于LISA探测吸积盘和探测其物理参数。
2011-03-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Null infinity waveforms from extreme-mass-ratio inspirals in Kerr spacetime
描述了Kerr时空中Teukolsky方程的双曲紧化。我们包括零无限的数值网格附加双曲面层的旋转黑洞和一个螺旋点粒子的轨道周围的紧凑的域。这种技术使我们能够研究，第一次，从大的和极端的质量比吸入克尔时空中提取的零无穷大的引力波形。我们的结果与以前的计算的测试和比较建立的双曲面层方法的准确性和效率。
2011-12-12 gr-qc
Testing general relativity using binary extreme-mass-ratio inspirals
已知$10^{5-7}\,M_\odot$的大质量黑洞（MBH）可以捕获小型致密天体形成极质量比吸气（EMRI）。这种系统在激光干涉仪空间天线（LISA）的波段发射引力波（GW），是MBH时空几何的理想探测器。最近，我们已经表明，MBH也可以捕获恒星质量的双黑洞（约$10\,M_\odot$），形成二元EMRI（b-EMRI），有趣的是，大部分的二元合并由于潮汐扰动的MBH。在这里，我们进一步表明，聚结可以检测到LISA作为在EMRI信号的毛刺。我们提出了一个实验，使用多波段（$10^2$和$10^{-3}$ Hz）毛刺信号来测试重力理论。我们的模拟表明，该实验可以测量通过GW辐射损失的质量和线性动量，并将引力子的质量限制在比当前限制高一个数量级的精度。
2019-03-28 astro-ph.HE gr-qc
A New Type of Extreme-mass-ratio Inspirals Produced by Tidal Capture of Binary Black Holes
极质量比螺旋形（EMRI）是一种重要的引力波源，它通常由一个恒星质量黑洞（BH）围绕一个超大质量黑洞（SMBH）旋转组成。在这封信中，我们证明了小天体实际上可能是BH双星（BHB）。以前的数值散射实验表明，SMBH可以潮汐捕获BHB绑定轨道。在这里，我们研究随后的长期演变。我们发现那些半长轴为$a\lesssim5\times10^{-3}$ AU的BHB可以被捕获到紧束缚的轨道上，这样它们就可以成功地向中央SMBH螺旋，而不会被恒星弛豫过程散射。我们估计，这些二进制EMRI（b-EMRI）可以构成最多$10\%$的EMRI人口。此外，我们发现，当b-EMRI的偏心率下降到约$0.85$，两个恒星黑洞将迅速合并，由于潮汐扰动的SMBH。在合并过程中产生的高频（$\sim10^2$ Hz）GW与来自b-EMRI的低频（$\sim10^{-3}$ Hz）波相吻合，使该系统成为未来多波段GW观测的理想目标。
2018-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Wet Extreme Mass Ratio Inspirals May Be More Common For Spaceborne Gravitational Wave Detection
极端质量比吸气（EMRI）可根据其形成机制分为干EMRI和湿EMRI。干（或“损失锥”）EMRI，以前被认为是激光干涉仪空间天线的主要EMRI源，主要是由核星团中的多体散射和引力捕获产生的。在这项工作中，我们强调了另一种EMRI形成通道：（湿）EMRI形成的吸积流周围的吸积星系中心的大质量黑洞（MBHs）的协助。在这个通道中，吸积盘捕获了最初在倾斜轨道上运动的恒星质量的黑洞，并随后驱使它们向MBH迁移-这个过程将这些星系中EMRI的形成速度提高了几个数量级。考虑到部分（$\mathcal O(10^{-2}-10^{-1})$）的活动星系核的MBH预计将迅速吸积，我们预测，湿EMRI将贡献一个重要的，甚至占主导地位的部分，所有可探测的EMRI的星载引力波探测器。
2021-09-03 astro-ph.HE gr-qc
Constraints on the extreme mass-ratio inspiral population from LISA data
本文提出基于前馈神经网络仿真器的分层贝叶斯推断框架，用于从 LISA 数据约束 EMRI 种群参数，显著提升似然计算效率并揭示大质量黑洞演化信息。
2025-08-22 astro-ph.HE gr-qc
Non-local parameter degeneracy in the intrinsic space of gravitational-wave signals from extreme-mass-ratio inspirals
对于即将建立的空间引力波观测站LISA来说，极端质量比的灵感将是宝贵的来源。寻找这些是困扰着许多开放的理论和计算问题，在源模型和数据分析。在这里，我们提请注意一个最不了解：在极端质量比inspiral信号的空间中的非局部相关性的现象。这种相关性在可能信号的连续体中普遍存在（简并性），并且严重阻碍了在LISA数据中搜索实际信号。然而，它们不太可能表现为一组现实的假定信号（混淆）。我们开发了一个新的分析工具，以进行广泛的定性研究简并-其性质，原因和影响。根据我们的研究结果，以前提出的搜索策略的极端质量比的灵感进行审查，并提出了额外的指导方针，这些来源的科学分析。
2022-12-31 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Extreme mass ratio inspirals in rotating dark matter spikes
本文研究克尔黑洞周围旋转暗物质尖峰对极端质量比旋近引力波信号的影响，通过全相对论模型计算相位差与不匹配度，证明主黑洞自旋可提升LISA对暗物质尖峰的探测能力。
2025-08-18 astro-ph.HE gr-qc
Detecting massive scalar fields with Extreme Mass-Ratio Inspirals
提出与理论无关的双参数框架刻画轻标量场对极端质量比旋进引力波的影响，并论证LISA可同时测量标量质量与次级天体标量荷以探测超轻标量场。
2022-12-07 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Cumulative effect of orbital resonances in extreme-mass-ratio inspirals
本研究使用包含辐射反作用通量解析修正的有效共振模型，分析了极端质量比旋进中低阶与高阶轨道共振的累积效应，发现多次共振穿越显著影响轨道演化，需在模板建模中予以考虑。
2025-04-24 astro-ph.HE gr-qc
Detecting scalar fields with Extreme Mass Ratio Inspirals
我们研究了极端质量比螺旋（EMRIs），在此期间，一个小的身体螺旋成超大质量黑洞，在引力理论与额外的标量场。我们首先认为，无毛定理和已知理论的属性，设法绕过他们介绍了一个急剧简化的问题：标量对超大质量黑洞的影响，如果有的话，大多是可以忽略不计的EMRI在广大类的理论。然后，我们利用这种简化模型的inspiral微扰，我们证明了标量电荷的小机构留下了显着的印记引力波发射。虽然波形建模需要更高的精度，我们的研究结果强烈表明，这种印记是可观察到的LISA，使EMRIs有前途的探针的标量场。
2020-09-02 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
Importance of transient resonances in extreme-mass-ratio inspirals
中子星或恒星质量黑洞等恒星质量致密物体螺旋进入超大质量黑洞，通过发射引力波提供了有关强引力场机制的丰富信息。为了检测和分析这些信号，需要精确的波形模板，其中包括紧凑物体的重力自作用力的影响。为了计算效率，通常使用绝热模板。这些精确地再现轨道平均轨迹所产生的第一阶自作用力，但忽略其他影响，如瞬态共振，径向和极向基频成为相称的。在这样的共振过程中，引力波的通量会减弱或增强，导致致密物体的轨迹和波形相位发生变化。我们提出了一个演化方案，研究瞬态共振的影响，并将其应用到一个天体物理学的动机人口。我们发现，很大比例的系统遇到低阶共振的后期阶段的inspiral的，然而，所产生的影响信号噪声恢复是小的，作为一个结果的inspirals的低偏心率。忽略瞬态共振的影响会导致4%的可检测信号损失。
2017-01-12 astro-ph.HE gr-qc
Constraining accretion physics with gravitational waves from eccentric extreme-mass-ratio inspirals
本研究探讨了活动星系核吸积盘中的偏心极端质量比旋近（EMRIs）演化，发现单次引力波观测能以约10%的精度同时测量盘粘度与黑洞吸积率，有助于宿主星系识别与电磁对应体观测，提升其作为宇宙学警笛的价值。
2025-01-28 astro-ph.HE gr-qc
Phenomenological model of gravitational self-force enhanced tides in inspiralling binary neutron stars
本文提出了PhenomGSF频域现象学潮汐相位模型，结合引力自力信息与任意频域双黑洞波形模型，高效准确地生成双中子星螺旋波形，支持约束中子星状态方程与奇异物质分析。
2024-09-03 astro-ph.HE gr-qc
Towards a gravitational self force-informed effective-one-body waveform model for nonprecessing, eccentric, large-mass-ratio inspirals
建立在几个最近的进展，自旋对齐偏心二进制与个人群众$(m_1,m_2)$的有效单体模型的发展，我们介绍了一个新的EOB波形模型，旨在描述吸气二进制在大质量比制度，$m_1\gg m_2$。该模型利用了目前最先进的TEOBResumS-Dali偏心双星模型，但标准EOB电位$(A,\bar{D},Q)$，告知数值相对论（NR）模拟，被替换为相应的函数，是线性的对称质量比$ν\equiv m_1 m_2/(m_1+m_2)^2$在8.5 PN精度。为了改善它们的强场行为，这些函数：（i）使用Padé近似进行适当的因式分解和简化，（ii）另外有效地通知到由引力自作用力理论（GSF）获得的最先进的数值结果。为了简单起见，模型的自旋扇区被认为是TEOBResumS-Dali的自旋扇区，尽管去除了NR通知的自旋轨道有效修正。我们提出了目前的GSF知情EOB框架作为一个概念上完整的分析工具，以产生波形偏心极端（和中间）质量比为未来的引力波探测器。
2022-07-28 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave glitches: resonant islands and frequency jumps in non-integrable extreme-mass-ratio inspirals
即将到来的空间探测器探测到的极端质量比的引力波引力波将允许在强场区域对广义相对论进行前所未有的测试。除了评估黑洞是否被克尔度规明确描述之外，这种探测可能会对时空对称性的程度产生限制。特别是，根据一个假设偏离克尔度规的具体表现，卡特对称性，这意味着测地线方程的可积性，可能被打破。在这里，我们研究的引力波形与不可积的极端质量比inspirals涉及一个小质量的同伴和一个超大质量的紧凑的对象的广义相对论，即曼科-诺维科夫时空。我们表明，波形显示突然的频率跳跃，当同伴横穿共振岛。这些发现表明，这种突然的表现在引力波频率是通用的，有一个真正的天体物理学的起源和功能作为一个独特的签名的混乱现象在极端质量比双星。
2021-08-05 astro-ph.HE gr-qc nlin.CD
Pitching Cosmic Curveballs: Environmental Effects on Extreme-Mass-Ratio Inspirals with Spinning Secondaries
Beijing Institute of Mathematical Sciences and Applications（北京国际数学研究中心）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本文首次提出包含自旋耦合环境效应（马格努斯力和升力）的极端质量比旋进演化框架，并证明气体阻力可打破次级体自旋大小与倾角的真空投影简并，从而增强自旋探测能力并作为吸积流探针。
2026-09-02 astro-ph.HE gr-qc
Improved analytic extreme-mass-ratio inspiral model for scoping out eLISA data analysis
天基引力波探测器eLISA已被选为欧空局L3任务，任务设计将在本十年末完成。为了准备未来几年的任务规划，将使用模拟数据挑战来解决数据分析中的几个悬而未决的紧迫问题，这些挑战来自2015年底发射的LISA探路者卫星的仪器测量。这些数据挑战将需要准确和计算上负担得起的波形模型，用于预期的来源，如恒星质量致密物体进入大质量黑洞的极端质量比吸入（EMRI）。以前的数据挑战利用了Barack和Cutler的著名分析EMRI波形，由于其不匹配的径向，极向和方位角频率，这些波形在数小时内生成速度非常快，但相对于更准确的波形而言是去相位的。在本文中，我们描述了一种增强的Barack-Cutler模型，该模型使用频率映射到正确的Kerr频率，以及更新的演化方程和简单的拟合到更精确的模型。增强的波形保持相位数月，并且可以在几乎没有额外计算成本的情况下生成。
2015-10-21 astro-ph.HE gr-qc
The Fast and the Fiducial: Augmented kludge waveforms for detecting extreme-mass-ratio inspirals
恒星质量致密天体进入大质量黑洞的极端质量比吸气（EMRI）是未来天基引力波探测器LISA的一类重要源。从EMRI检测信号将需要准确和计算效率高的波形模型。在本文中，我们提出了最新的实施增强分析组装（AAK）模型，公开在github.com/alvincjk/EMRI_Kludge_Suite作为一个EMRI波形软件套件的一部分。这个版本的AAK模型与以前的模型相比提高了准确性，对于一般范围的源，两个月的波形与更准确的基准模型重叠超过0.97;它生成的波形比基准模型快5-15倍。AAK模型非常适合在即将到来的一轮模拟LISA数据挑战中确定数据分析问题的范围。一个简单的分析论证表明，通过半相干模板库方法，使用LISA检测EMRI甚至是可行的，而在相同的方法中使用原始的分析组装将导致检测减少约90%。
2017-08-10 astro-ph.HE 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
Mass-gap extreme mass ratio inspirals
在这项工作中，我们提出了一个新的子类的极端质量比-inspirals（EMRI）：质量间隙EMRI，由一个紧凑的对象在较低的质量间隙$\sim (2.5-5) M_\odot$和一个大质量的黑洞（MBH）。质量隙天体（MGO）可能是一个原始的黑洞，或者是由延迟的超新星爆炸产生的。通过求解Fokker-Planck型相空间分布方程，计算了（干）损失锥通道和（湿）活动星系核盘通道中质量能隙EMRI的形成率.在干通道中，由于质量分凝效应，质量隙EMRI率相对于恒星质量黑洞（sBH）的EMRI率被强烈抑制。在湿通道中，这种抑制大致等于sBH与MH2的质量比，因为致密天体在活动星系核盘中的迁移速度与其质量成正比。我们发现，湿通道是更有前途的产生质量间隙EMRI观测星载引力波探测器。质量隙EMRI的（非）探测可以用来区分不同的超新星爆发机制，并限制MBH周围原始黑洞的丰度。
2022-04-30 astro-ph.HE gr-qc
Detecting fundamental fields with LISA observations of gravitational waves from extreme mass-ratio inspirals
激光干涉仪空间天线LISA将探测来自极端质量比Inspirals的引力波信号，在极端质量比Inspirals中，一个恒星质量的致密物体围绕一个超大质量黑洞运行，并最终坠入其中。在这里，我们报告了LISA探测极端质量比Inspirals中较小的致密物体是否被赋予标量场的能力，并测量它的标量电荷--一个无量纲的量，用来测量物体携带了多少标量场。通过信号的直接比较，我们表明，LISA将能够检测和测量的标量电荷的精度的百分比，这是一个前所未有的精度水平。这一结果是独立的起源的标量场的结构和其他属性的小型紧凑的对象，所以它可以被看作是一个通用的评估LISA的能力，以检测新的基本领域。
2022-02-10 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Note on Accuracy of the Post-Newtonian Approximation for Extreme-Mass Ratio Inspirals: Retrograde Orbits
后牛顿近似对讨论双星引力波形是有用的。本文利用黑洞微扰方法中数值和解析导出的引力能流，对赤道平面内的逆行圆轨道，讨论了后牛顿近似的有效区域。它被发现，允许区域的边缘表现得相当复杂，即使我们对待更高的后牛顿秩序，包括轨道。
2017-12-21 gr-qc
2 Fast 2 Fiducial: Gaussian processes for the interpolation and marginalization of waveform error in extreme-mass-ratio-inspiral parameter estimation
一些悬而未决的问题阻碍了我们目前从不久的将来引力波任务LISA收集的数据中提取科学信息的能力。这些技术中的许多技术涉及对来自具有$\lesssim10^{-4}$的极端组分质量比的二元吸气的信号进行建模、检测和表征。在本文中，我们提请注意的问题，系统误差的参数估计，由于使用快速但近似的波形模型，这被发现是相关的极端质量比吸气，即使在波形的情况下与$\gtrsim90\%$重叠的准确性和中等（$\gtrsim30$）信噪比。一个计划，使用高斯过程来插值和边缘化波形误差的适应和研究作为一个可能的先驱解决这个问题。获得了一些新的方法的结果，并成功地证明了该技术的可行性的三个参数的例子中设置的LISA数据挑战。
2020-02-13 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Extreme mass-ratio inspirals as probes of scalar fields: inclined circular orbits around Kerr black holes
本研究围绕 Kerr 黑洞周围倾斜圆轨道上的极端质量比旋进，评估 LISA 探测次级天体所携标量场的能力，发现其信号强度依赖轨道倾角且在顺行轨道上显著更大。
2024-01-17 gr-qc
Science Opportunities of Wet Extreme Mass-Ratio Inspirals
Leicester International Institute, Dalian University of Technology（大连理工大学莱斯特国际学院）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao-Tong University（上海交通大学李政道研究所）；School of Physics & Astronomy, Shanghai Jiao-Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；Department of Astronomy, Tsinghua University（清华大学天文系）；CAS Key Laboratory for Research in Galaxies and Cosmology, Department of Astronomy, University of Science and Technology of China（中国科学院星系与宇宙学重点实验室，中国科学技术大学天文系）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Science and Technology of China（中国科学技术大学天文与空间科学学院）
湿极端质量比 inspirals 通过引力波和电磁信号提供多信使科学机会，推动黑洞动力学、吸积物理和宇宙学研究。
2026-01-23 astro-ph.HE 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
Extreme mass-ratio inspirals as probes of scalar fields: eccentric equatorial orbits around Kerr black holes
我们研究的双星系统中，一个恒星质量紧凑的对象螺旋到一个巨大的黑洞，被称为极端的质量比inspirals，在一个新的基本标量场的情况下。早期的工作已经表明，在最有趣的情况下，在质量比的领先顺序，大质量的黑洞可以充分近似的克尔度规和印记的标量场的波形是完全控制的恒星质量的对象的标量电荷。在这里，我们使用这种急剧简化的inspiral模型，并考虑偏心赤道轨道。我们研究了标量荷对不同偏心率和不同黑洞自旋的轨道演化的影响。然后，我们确定如何在轨道演变的变化得到印记的波形和评估LISA的能力，以检测或约束标量电荷。
2022-09-14 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Observing extreme-mass-ratio inspirals with eLISA/NGO
恒星质量致密物体进入星系中心大质量黑洞的极端质量比吸气（EMRI）是天基探测器低频引力波的重要来源。我们讨论了探测这些源的发展激光干涉仪空间天线（eLISA），最近提出的欧空局任务候选人的名称下非政府组织的前景。我们表明，非政府组织可以观察几十个EMRI在其两年的任务寿命在红移z < 0.5，并描述如何事件率的变化下可能的替代规格的eLISA设计。
2012-10-30 gr-qc
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
Action-Angle formalism for extreme mass ratio inspirals in Kerr spacetime
本文利用 Lie 级数正则微扰理论，将 Kerr 时空测地线运动的哈密顿量转化为作用-角度变量形式，建立闭式可逆关系，并应用于 EMRI 绝热演化建模与 Teukolsky 方程求解。
2023-08-03 astro-ph.HE gr-qc
Extreme Love in the SPA: constraining the tidal deformability of supermassive objects with extreme mass ratio inspirals and semi-analytical, frequency-domain waveforms
本文通过未来LISA任务对一个超大质量致密天体inspiral~（EMRI）的极端质量比的探测，对该天体的勒夫数潮汐测量精度进行了评估。非零的勒夫数将是偏离广义相对论经典黑洞预测的确凿证据。我们发现，一个EMRI检测LISA可以设置约束的潮汐勒夫数的旋转中心对象与无量纲自旋$\hat a=0.9$（$\hat a=0.99$），这是大约四（六）个数量级更严格的比目前的地面探测器的恒星质量的双星。我们的方法是基于固定相位近似，以获得近似的，但准确的半解析的EMRI波形在频域中，这大大加快了高精度的费舍尔信息矩阵的计算。这种方法可以很容易地扩展到其他几个重力与EMRI测试，并有效地考虑在同一时间的波形中的多个偏差。
2022-07-15 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Waveforms and Fluxes of Generic Extreme-Mass-Ratio Inspirals with a Spinning Secondary
State Key Laboratory of Radio Astronomy and Technology, Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台射电天文与技术重点实验室）；School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）；School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（中国科学院大学杭州高等研究院基础物理与数学学院）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）
本文研究了自旋次级物体在 Kerr 背景下的 EMRI 波形与辐射，通过线性自旋近似推导了轨道平均的运动常数方程，为生成包含次级自旋的波形提供了可行路径。
2026-07-16 astro-ph.HE gr-qc
Tidal heating as a discriminator for horizons in extreme mass ratio inspirals
经典黑洞的定义性特征是它是一个完美的吸收体。任何表明其他情况的证据都将表明与标准黑洞图片的背离。黑洞视界对能量和角动量的吸收是双星潮汐加热的原因。这种效应在围绕旋转超大质量物体的极端质量比螺旋的最后阶段特别重要，这是未来LISA任务的主要目标之一。我们研究了这种效应如何可以用来探测超大质量物体的性质在一个模型独立的方式。我们计算了轨道退相和引力波信号发射的点粒子在圆周，赤道运动围绕旋转的超大质量物体的质量比领先的顺序。中心物体吸收的缺失会显著影响引力波信号，特别是在高自旋时。这种效应将使我们有可能在${\cal O}(0.01)\%$的水平上，对外来致密天体的反射率设定一个无与伦比的上限。这个严格的界限将排除在超大质量双星合并的振铃中观察到回声的可能性。
2020-01-14 astro-ph.HE gr-qc
New self-force method via elliptic partial differential equations for Kerr inspiral models
我们提出了一种新的方法，旨在避免数值的挑战，阻碍了计算的洛伦兹规范自作用力作用于一个紧凑的对象吸入克尔黑洞。这种类型的计算在创建极端质量比吸气的波形模板方面很有价值，这是即将到来的激光干涉仪空间天线任务的重要引力波来源。先前的双曲型偏微分方程（PDE）配方遇到了数值不稳定性，涉及未经检查的增长的时间，我们的新方法是基于椭圆型偏微分方程，不表现出这种不稳定性。为了证明概念，我们计算了作用在克尔黑洞周围圆形轨道上的标量电荷上的自作用力。我们预计这种方法将有助于计算一阶Lorenz规范Kerr度规微扰和自作用力，这可以作为二阶Kerr自作用力研究的基础。
2022-09-06 gr-qc
Self-forced inspirals with spin-orbit precession
本文开发了首个具有自旋-轨道进动的极端质量比旋近（EMRIs）模型，利用一阶引力自力并结合平均变换与双时间尺度展开，实现了亚弧度精度且高效的轨道演化，强调了准确捕捉绝热贡献对相位演化的重要性。
2024-06-04 gr-qc
Extreme Dark Matter Tests with Extreme Mass Ratio Inspirals
未来的空间激光干涉测量实验，如LISA，预计将探测到$\cal O$（100- 1000）恒星质量的致密物体（例如，黑洞，中子星）落入星系中心的大质量黑洞，即所谓的极端质量比螺旋（EMRI）。如果暗物质由于大质量黑洞的增长而形成“尖峰”，它将对吸入的物体产生引力拖曳，改变其轨道和引力波信号。我们发现，即使是一个单一的暗物质尖峰从EMRI的检测将严重限制几个流行的暗物质的候选人，如超轻玻色子，千电子伏费米子，兆电子伏-TeV的自湮灭暗物质，亚太阳质量的原始黑洞，因为这些候选人将通过各种机制扁平的尖峰。因此，未来的空间引力波实验可能对暗物质的粒子识别产生重大影响。
2019-06-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Modeling Extreme Mass Ratio Inspirals within the Effective-One-Body Approach
我们提出了第一个模型的极端质量比的有效单体（EOB）的形式主义，专注于非旋转黑洞的准圆形轨道内的吸气。我们发现，经过2年的演化，解析EOB和基于Teukolsky的数值重力波形之间的相位差和（牛顿归一化）振幅差可以分别减小到小于10^（-1）rad和小于2 x 10^（-3）。在EOB方法中包含后牛顿自作用力项导致经过2年的演化后相位不一致约为6-27 rad。这样的包含物还可以允许来自中间质量比、准圆形吸气的波形的EOB建模。
2010-02-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Highly eccentric inspirals into a black hole
我们模拟了一个紧凑的恒星质量的物体到一个大质量的非旋转黑洞的轨道运动，包括所有耗散和保守的一阶质量比的影响。我们开发的技术允许初始偏心率高达$e\sim0.8$和初始间距为$p\sim 50$大的吸气，通过数千个轨道，直到开始进入黑洞。的inspiral计算使用密切元素计划驱动的混合自作用力模型，结合洛伦兹规范自作用力的结果与高度精确的流量数据从Regge-Wheeler-Zerilli代码。我们的混合自作用力模型的高精度允许吸气的轨道相位被跟踪到$\sim0.1$弧度内或更好。在辐射近似计算的自作用力模型和吸气之间的差异进行了量化。
2016-03-21 gr-qc
Searching for Mini Extreme Mass Ratio Inspirals with Gravitational-Wave Detectors
一个质量为$\mathcal{O}(1 \sim 1000) M_{\odot}$的致密天体，如恒星或原始起源的黑洞或中子星，以及一个质量在太阳下的轻得多的外来致密天体，可以形成一个非标准的迷你极端质量比螺旋（EMRI），并在地面引力波探测器的频带内发射引力波。这些系统非常有趣，因为探测它们将明确指出新的物理学。我们研究了使用LIGO/Virgo搜索迷你EMRI的能力，并发现一个大类的异国情调的紧凑型物体可以探测在当前和设计的灵敏度使用的方法的基础上的Hough变换，跟踪准幂律信号在inspiral阶段的迷你EMRI系统。
2022-05-19 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
