Testing the No-Hair Theorem with Observations in the Electromagnetic Spectrum: I. Properties of a Quasi-Kerr Spacetime
根据无毛定理，天体物理学上的黑洞只有两个量可以唯一描述，质量和自旋。在这一系列的论文中，我们研究了一个框架，用于测试无毛定理与观测的黑洞在电磁波谱。我们制定我们的方法中的参数时空，其中包含一个四极矩是独立的质量和自旋。如果无毛定理是正确的，那么黑洞四极矩与克尔值的任何偏差都必须为零。我们详细分析了这种准克尔时空的性质，这些性质对于解释黑洞的观测是至关重要的，并证明了它们对自旋和四极矩的依赖。特别是，我们表明，最里面的稳定的圆形轨道的位置和光子所经历的引力透镜的显着影响，即使是温和的四极矩的偏差从预测的值由无毛定理。我们认为，观测黑洞的图像，相对论性增宽的铁线，以及热X射线光谱吸积黑洞将导致在不久的将来的实验测试的无毛定理。
2010-04-26 astro-ph.HE gr-qc
Effective stability against superradiance of Kerr black holes with synchronised hair
具有同步毛发的克尔黑洞[arXiv：1403.2757，arXiv：1603.02687]是无毛发猜想的反例，在广义相对论中，它与服从所有能量条件的简单物质场（质量为$μ$）最小耦合。由于这些解像克尔一样有一个能区，所以它们一直有可能受到超辐射不稳定性的影响，这与克尔导致它们动力学形成的过程相同。最近的一项突破[arXiv：1711.08464]证实了这种不稳定性，并计算了解决方案样本的相应时间尺度。我们讨论如何这些结果和其他观测支持两个结论：$1)$从克尔极限开始，头发的增加固定耦合$μM$（其中$M$是BH质量）增加的时间尺度的不稳定性; $2)$有头发的解决方案，这个时间尺度，天体物理学黑洞质量，大于宇宙的年龄。后一个结论引入了有限的、但与物理相关的有效稳定性概念。前一个结论，使我们能够确定一个天体物理上可行的域，这种有效稳定的毛茸茸的黑洞，发生，保守，为$Mμ\lesssim 0.25$。这些是动态形成的多毛黑洞，从克尔的超辐射不稳定性，在天体物理时间尺度内，但其自身的超辐射不稳定性只发生在宇宙学时间尺度内。
2018-04-01 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Testing the No-Hair Theorem with Observations in the Electromagnetic Spectrum. III. Quasi-Periodic Variability
根据无毛定理，天体物理学上的黑洞是由它们的质量和自旋唯一描述的。通过测量黑洞时空的至少三个不同的多极矩，并验证它们的值是否与克尔解的唯一组合一致，可以对无毛定理进行观测检验。在本文中，我们研究了在整个电磁波谱中观测到的黑洞辐射的准周期变化，作为无毛定理的一个检验。我们推导出的开普勒和周转频率在准克尔时空，其中的四极矩是一个自由参数，除了质量和自旋的表达式。我们表明，对于中等自旋，开普勒频率几乎是独立的四极矩的小偏差从克尔值，而周转频率表现出显着的变化。我们将这个框架应用于两种不同情况下的黑洞X射线双星的准周期振荡。在这种情况下，一对准周期振荡可以确定为基本的g-和c-模式的吸积盘，我们表明，无毛定理可以测试结合一个独立的质量测量。另一方面，如果在吸积盘中，这对振荡与动力学频率的非参数共振相一致，那么检验无毛定理也需要对黑洞自旋进行独立的测量。此外，我们认为，VLBI观测的Sgr A* 可能会测试无毛定理，通过结合成像观测和检测准周期的变化。
2010-10-29 astro-ph.HE gr-qc
Astrophysical imaging of Kerr black holes with scalar hair
我们解决了一个家庭的变形克尔黑洞（BH）的天体物理成像。这些是静止的、渐近平坦的黑洞（BH）时空，是广义相对论与一个大质量的、复杂的标量场最小耦合的解：带标量头发的克尔黑洞（KBH sSH）。这样的黑洞从真空克尔解分叉，可以被看作是旋转玻色子星内的视界。在最近的一封信中，KBHsSH可以表现出与真空对应物非常不同的阴影。然而，其中的设置认为光源是离BH足够远的天球。在这里，我们分析KBHsSH周围的发射环面的物质，模拟一个更现实的天体物理环境，并研究相应的光透镜所看到的一个非常遥远的观察者，适当地模拟地面观测的Sgr A*。我们发现，KBHsSH和可比的真空克尔BH之间的成像差异仍然存在，虽然不那么戏剧性的比观察到的相应的阴影在以前的设置。特别是，我们强调两个观测值，可能允许区分KBHsSH和克尔BH。第一个是光子环（在克尔时空中）或透镜环（在KBHSH时空中）的角尺寸，后者在充分非克尔时空中要小得多。第二个是强度分布中存在边缘（克尔时空中的光子环）。对于非常非克尔型的KBHsSH，该边缘可以消失。因此，对BH候选者进行足够精确的甚长基线干涉观测可以约束该模型，这是合理的。
2016-10-19 astro-ph.HE gr-qc
Testing the No-Hair Theorem with Observations in the Electromagnetic Spectrum: II. Black-Hole Images
根据无毛定理，所有天体物理学上的黑洞都可以用它们的质量和自旋来描述。这个定理可以通过测量黑洞时空的（至少）三个不同的多极矩来检验。在本文中，我们分析图像的黑洞的框架内，使我们能够计算可观的电磁波谱作为一个功能的质量，自旋，并独立地，四极矩的黑洞。我们表明，从预期的克尔值的四极矩的偏差导致图像的黑洞，要么扁长或扁圆形取决于符号和幅度的偏差。此外，在黑洞阴影周围有一个直径约为10个黑洞质量的环状结构，它比下面的吸积流的图像要亮得多，并且与吸积流模型的天体物理细节无关。我们表明，这个环的形状直接依赖于质量，自旋和四极矩的黑洞，并可用于一个独立的测量所有三个参数。特别是，我们证明了这个环是高度圆形的克尔黑洞与自旋a<0.9 M，独立于观察者的倾斜，但成为椭圆形和不对称的，如果没有头发定理被违反。在不久的将来，对Sgr A* 的甚长基线干涉观测将对这一环进行成像，并可能对无毛定理进行观测检验。
2010-06-01 astro-ph.HE gr-qc
Constraining Electromagnetic Signals from Black Holes with Hair
本文约束了双黑洞合并中直接产生电磁辐射的“带毛”黑洞模型，通过引力波与伽马射线观测交叉比对设定了辐射质量比例$ε$的上限，并分析了不同能量机制下的信号特征与探测难度。
2023-09-05 astro-ph.HE hep-ph
Iron K$α$ line of Kerr black holes with scalar hair
最近，在四维爱因斯坦引力中发现了一族与复杂的大质量标量场最小耦合的多毛黑洞~ \cite{hbh}。除了质量$M$和自旋角动量$J$之外，这些物体还具有诺特电荷$Q$的特征，测量标量头发的数量，这与高斯定律无关，并且不能在空间无限远处测量。引入无量纲的标量头发参数$q$，从0到1，我们恢复（一个子集）克尔黑洞的$q=0$和家庭的旋转玻色子星的$q=1$。在本文中，我们探讨的可能性测量$q$天体物理黑洞与当前和未来的X射线任务。我们研究了铁K $α$线预期在反射光谱的这种毛茸茸的黑洞，我们模拟观察朱雀和eXTP。作为概念的证明，我们指出，通过分析一个毛状黑洞的样本，目前的观测已经可以约束标量头发参数$q$，因为$q$接近1的黑洞将有铁的线肯定不同于我们在现有数据中观察到的。我们的结论是，一个详细的扫描的整个空间的解决方案，以及来自未来的X射线任务，如eXTP的数据，将能够把相关的限制与标量头发克尔黑洞的天体物理实现。
2016-07-20 astro-ph.HE gr-qc
Magnetic Field Probe of the No-Hair Theorem
我们讨论了黑洞周围磁场违反无毛定理的后果。这是通过对克尔时空进行参数变形，并研究这种变形对黑洞周围渐近均匀磁场的影响来实现的。我们计算了慢自旋和小变形参数下的变形电磁场，并表明修正是变形参数的量级，并且模仿了四极子的角结构。
2017-05-08 astro-ph.HE gr-qc
Testing the black hole "no-hair" hypothesis
广义相对论中的黑洞是非常简单的物体。这种属性，即“无毛”的名称，已在过去几十年中得到完善，并承认几个版本。黑洞的简单性使它们成为基础物理学和广义相对论本身的理想实验平台。在这里，我们讨论了黑洞的无毛特性，如何在电磁或引力窗口中测量它，以及它可能告诉我们关于我们宇宙的信息。
2016-07-11 astro-ph.HE gr-qc hep-th
A Metric for Rapidly Spinning Black Holes Suitable for Strong-Field Tests of the No-Hair Theorem
根据无毛定理，天体物理学上的黑洞是由它们的质量和自旋唯一表征的，并由克尔度规描述。有人提出了几种偏离克尔度规的参数，以研究电磁波谱和引力波谱中与预期克尔信号不同的观测特征。然而，由于无毛定理，如果这些时空是爱因斯坦场方程的解，那么它们不可能在事件视界之外的任何地方都是正则的;它们通常在外部观察者可以到达的时空区域中以裸奇点或闭合的类时环为特征。对于无毛定理的观测测试，涉及在圆形光子轨道或黑洞周围的最内部稳定圆形轨道附近的现象，这些病态限制了度量的适用性，仅限于不快速旋转的紧凑对象。在本文中，我们构造了一个Kerr型度规，它除了依赖于它的质量和自旋之外还依赖于一组自由参数，并且在事件视界之外处处正则。我们推导出了在围绕黑洞的赤道圆轨道上的粒子的能量和角动量的表达式，并计算了最内层稳定圆轨道和圆光子轨道的位置。我们证明，这些轨道的变化显着，即使是温和的偏离克尔度规。我们的度规的性质使它成为一个理想的时空，可以利用任意自旋的天体物理学黑洞周围的吸积流的性质，在电磁波谱中对无毛定理进行强场检验。
2011-05-20 astro-ph.HE gr-qc
Shapiro Delays at the Quadrupole Order for Tests of the No-Hair Theorem Using Pulsars around Spinning Black Holes
检验无毛定理的一个途径是通过对一颗靠近黑洞的脉冲星进行计时，并拟合脉冲到达时间的四极效应。如果测量到偏离克尔四极的情况，那么无毛定理就失效了。为此，我们推导出一个表达式的光的旅行时间延迟的脉冲星轨道所描述的黑洞时空的Butterdum-Ipser度规，它有一个任意的自旋和四极矩。我们考虑的条款，四极为了在黑洞度规和推导出的时间延迟表达式在一个封闭的解析形式。这允许快速计算，这对于拟合天体物理学黑洞附近轨道的双星的到达时间观测是有用的。
2015-11-05 astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic neutrino: The basic processes and astrophysical probes
在简要介绍中微子的电磁性质之后，讨论了天体物理中中微子电磁相互作用的主要过程以及相应的粒子毫荷数和有效磁矩的限制。
2021-10-31 astro-ph.HE hep-ph
Constraints on Hairy Kerr black hole with quasi-periodic oscillations
本研究探讨Hairy Kerr黑洞时空下毛发电荷对X射线双星准周期振荡的影响，采用相对论进动模型和MCMC模拟，基于五个双星观测数据约束了形变参数与毛发电荷范围。
2023-11-21 astro-ph.HE gr-qc
Testing the No-Hair Theorem with Observations in the Electromagnetic Spectrum. IV. Relativistically Broadened Iron Lines
根据无毛定理，天体物理学上的黑洞完全由它们的质量和自旋来表征，并由克尔度规来描述。这个定理可以通过测量黑洞时空的（至少）三个不同的多极矩来检验。在本文中，我们计算的荧光铁线发射的吸积流周围的黑洞候选人的框架内，使我们能够执行的计算作为其质量和自旋的函数，以及一个自由参数，测量潜在的偏离克尔度规。我们发现，这种偏差导致线轮廓显着改变，并可能表现出修改后的流量比的两个峰值在其特征双峰形状。我们还表明，磁盘倾斜可以独立的自旋和偏差参数测量在低到中等的倾斜角的情况下，克尔黑洞。我们估计的精度，不久的将来的X射线任务，如Astro-H和ATHENA+需要实现，以解决偏离克尔度规的铁线配置文件，并表明，这种偏差的约束将是最强的快速旋转的黑洞。更一般地说，我们表明，在30或60度的磁盘倾角的测量精度为~5%的线的轮廓约束的偏差参数，以统一的值的自旋a> 0.5 M。
2013-06-12 astro-ph.HE gr-qc
Iron K$α$ line of Kerr black holes with Proca hair
我们继续我们的研究能力，目前和未来的X射线任务，以测试性质的天体物理黑洞候选人通过X射线反射光谱和区分克尔黑洞从其他解决方案的4维爱因斯坦的引力在物质场的存在。在这里，我们研究的情况下，克尔黑洞Proca头发[1]。对这些配置的样本的分析表明，即使是非常多毛的黑洞也可以模仿标准克尔黑洞的铁线轮廓，并且，至少对于我们研究的配置，我们发现目前的X射线任务无法将这些物体与克尔黑洞区分开来。这与我们以前对克尔黑洞具有标量（而不是Proca）毛发的情况的研究结果形成对比[2]，尽管这种比较可能因有限的样本而有偏差。未来的X射线任务可以检测到Proca头发的存在，但对预期强度分布（目前缺失）的理论知识对于获得强约束至关重要。
2017-05-25 astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic vortex beam dynamics in degenerate electron-positron astrophysical plasmas
对于简并天体物理正负电子等离子体，我们考虑了带有角动量的电磁束的动力学。结果表明，对于任意简并度，当光束功率超过某一临界值时，光束分裂成许多细丝，最终形成稳定的空间孤子，使结构中心保持零场。
2021-10-31 astro-ph.HE physics.plasm-ph physics.space-ph
Implications of axionic hair on shadow of M87*
轴子场的探测可以在几个天体物理和宇宙学场景中揭示我们宇宙的有趣方面。在四维空间中，这种场的起源是完全反对称的卡尔布-雷蒙场强度张量。它在太阳系中的不可见性迫使人们在强场区寻找它的特征。最近对M87星系中超大质量黑洞阴影的观测，为在黑洞的近视界区域测试轴子的足迹带来了新的机会，预计那里的引力很强。在本文中，我们探讨了轴子对黑洞阴影的影响，并将结果与M87* 的现有图像进行了比较。我们的分析表明，违反能量条件的轴子似乎是有利的观测。的影响进行了讨论。
2020-06-10 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Aharonov-Bohm protection of black hole's baryon/skyrmion hair
重子/skyrmion对应意味着重子数被编码到拓扑表面积分中。在某些条件下，我们澄清，这个表面积分可以测量的渐近观察者的形式阿哈罗诺夫-玻姆相移的实验中，其中skyrmion通过一个环的探针串。在这样的设置中，尽管黑洞不产生长程经典场，但它必须遵守重子/斯凯尔米恩数。如果最初被黑洞吞噬，当黑洞蒸发到某个临界尺寸以下时，重子数必须以经典的斯凯尔米恩头发的形式重新出现。不用说，黑洞对重子数的影响预计会产生潜在的有趣的天体物理后果。
2016-11-28 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Astrophysical Wake Acceleration Driven by Relativistic Alfvenic Pulse Emitted from Bursting Accretion Disk
我们认为，在吸积盘的这个最里面的部分的射流中产生的电磁脉冲加速带电粒子（质子，离子，电子）到非常高的能量，包括能量以上的质子和原子核的情况下$10^{20}$ eV和$10^{12-15}$ eV的电子通过电磁波-粒子相互作用。由磁旋转不稳定性引起的盘中的偶发爆发吸积产生了强的Alfvenic脉冲，其充当集体加速有质动力的驱动器。这种有质动力驱动着尾流。加速的强子（质子和原子核）被释放到星系际空间成为超高能宇宙射线。另一方面，高能电子在电磁扰动的碰撞中发射光子，产生活动星系核的各种非热辐射（无线电，红外线，可见光，紫外线和伽马射线）。将该理论应用于M82 X-1，发现它可以解释$6\times 10^{19}$ eV以上的超高能宇宙射线北热点。我们还讨论了其他附近的活动星系核，中子星合并，高能中微子的天体物理意义。
2019-05-14 astro-ph.GA astro-ph.HE
Nonlinear Coupling of Electromagnetic and Spin-Electron-Acoustic Waves in Spin-polarized Degenerate Relativistic Astrophysical Plasma
研究有限振幅电磁波在部分自旋极化简并等离子体中传播引发的不稳定性，发现其源于电磁波与纵向自旋电子声波的相互作用，且不稳定性随自旋极化增强而增加。
2022-02-23 astro-ph.HE physics.plasm-ph
Spectra for Reactions in Astrophysical Electromagnetic Cascades with Lorentz Invariance Violation: The Vacuum Cherenkov Effect
本文首次推导并数值验证了由洛伦兹不变性破坏引起的真空切连科夫辐射光谱，为从唯象上限制量子引力模型中的洛伦兹对称性破缺提供了依据。
2024-12-23 astro-ph.HE
Matter accretion onto the magnetically charged Euler-Heisenberg black hole with scalar hair
本文针对带标量毛的磁荷Euler-Heisenberg黑洞，利用哈密顿动力学方法研究多种理想流体的吸积过程，得到声点、解析解与吸积率规律，为理解黑洞吸积机制提供参考。
2023-10-06 astro-ph.HE gr-qc
Three-Hair Relations for Rotating Stars: Nonrelativistic Limit
天体物理学上的黑洞外部的引力场完全由它们的质量和自旋频率来描述，正如无毛定理所表达的那样。这些定理假定真空时空，因此它们只适用于黑洞，而不适用于恒星。尽管如此，我们分析发现，任意快速刚性旋转的恒星的引力势仍然可以完全描述只有他们的质量，自旋角动量，和四极矩。虽然这些结果是在非相对论极限下得到的（在广义相对论的弱场展开式GR中达到领先阶），但它们也与旋转中子星的完全相对论数值计算相一致。这种用三个量描述源外引力势的方法是近似普适的（与状态方程无关）。这种普适性可以用来打破脉冲星和未来的引力波观测中的简并，以提取更多的物理和测试GR在强场制度。
2014-05-17 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Effect of primary scalar hair on black hole's strong lensing in Beyond Horndeski Gravity
该研究在超越Horndeski引力框架下，分析带原初标量毛黑洞的强引力透镜性质，结合事件视界望远镜观测数据对标量毛参数给出更精确约束，并发现满足约束的模型存在局域不稳定性。
2025-08-31 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Is a black hole shadow a reliable test of the no-hair theorem?
捕捉被照亮的黑洞的事件视界投射的阴影的图像，在最基本的层面上，是一个在强烈弯曲的时空中极端光偏转的实验。因此，成像阴影的性质可以用来探测天体物理学黑洞的广义相对论克尔性质。作为这一前景的一个例子，人们通常断言，阴影可以检验该理论著名的黑洞质量和自旋多极矩的“无毛定理”的有效性。在本文中，我们评估这一说法通过计算的阴影的赤道半径在时空中的任意多极结构和慢旋转近似。我们发现，当考虑到高于四极矩的时刻，阴影获得高度的退化作为从克尔多极矩的偏差的函数。我们的分析结果表明，具有强非克尔多极结构的暗物体仍然可以产生具有特征性准圆形形状的克尔状阴影。
2023-02-16 astro-ph.HE gr-qc
Pair creation from radial electromagnetic perturbation of a compact astrophysical object
本文针对致密天体表面正负电子对产生机制，提出径向电磁扰动的新假设，分析了扰动空间尺度与平均自由程不同比值下的两种产生模式，并讨论其天体物理场景。
2025-02-05 astro-ph.HE
Construction and physical properties of Kerr black holes with scalar hair
带有标量头发的克尔黑洞是爱因斯坦-克莱因-戈登场方程的解，描述了规则的（在事件视界上和视界外），渐近平坦的带有标量头发的黑洞（arXiv：1403.2757）。这些黑洞在克尔解和D=4的时空维度中的旋转玻色子星之间不断地插值。在这里，我们提供了有关其构造的详细信息，讨论了拟设、场方程、边界条件和数值策略的性质。然后，我们提出了一个概述的参数空间的解决方案，并详细描述了时空结构的黑洞外部几何和标量场的参考解决方案的样本。潜在的天体物理学兴趣的唯象性质也进行了讨论，并评论的稳定性和可能的概括。作为本文的补充材料，我们提供的参考解决方案的样本的数值数据文件讨论，供公众使用。
2015-05-04 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Challenges testing the no-hair theorem with gravitational waves
广义相对论的无毛定理指出，孤立的天体物理学黑洞只能用两个数字来描述：质量和自旋。因此，在扰动克尔黑洞的不同模式的频率和阻尼时间之间存在严格的关系。验证无毛定理一直是引力波天文学的长期目标。最近对黑洞合并产生的引力波的探测似乎使这样的测试迫在眉睫。我们调查如何限制黑洞振铃参数规模与振铃信号的响度-受约束的合并后残留必须允许解决到一个扰动，克尔样状态。特别是，我们要求-对于一个给定的检测器-由数值相对论预测的引力波形是不可区分的，从一个指数阻尼正弦后的时间$t^\text{cut}$。通过要求合并后的残留物解决到这样一个扰动状态，我们发现，振铃参数的置信区间不一定缩小与响亮的信号。在至少一些情况下，更灵敏的测量探测较晚的时间，而不必对振铃频率和阻尼时间提供更严格的约束。初步的研究无法用数值相对论的假象来解释这个结果。
2017-10-23 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Spectra for the Vacuum Cherenkov Effect in Astrophysical Electromagnetic Cascades with Lorentz Invariance Violation
Immanuel Kant Baltic Federal University（伊曼纽尔·康德波罗的海联邦大学）；I. Kant Baltic Federal University（伊曼纽尔·康德波罗的海联邦大学）；Lomonosov Moscow State University（莫斯科罗蒙诺索夫国立大学）；Harrow School（哈罗公学）
本文首次推导了量子引力模型中洛伦兹不变性破坏导致的真空切伦科夫辐射反应光谱并进行了数值验证，为推导洛伦兹不变性破坏的限制提供了依据。
2025-11-05 astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical black holes as natural laboratories for fundamental physics and strong-field gravity
广义相对论的天体物理学检验分为两类：1）“内部”，即理论内部的一致性检验（例如，检验天体物理学上的黑洞确实是由克尔解及其扰动描述的），或2）“外部”，即理论的许多建议扩展的检验。我回顾了天体物理学上的黑洞可以作为广义相对论“内部”和“外部”测试的天然实验室的一些方法。这里提供的例子（黑洞“无毛”定理的振铃检验、旋转黑洞中的玻色子超辐射不稳定性和大质量标量张量理论的引力波检验）都无耻地偏向于我和我的合作者最近的研究。希望这篇主要针对天体物理学家的口语化介绍能说服怀疑论者（如果有的话），天基探测器对通过引力波观测研究基础物理至关重要。
2013-03-19 astro-ph.HE gr-qc
Magnetized accretion disks around Kerr black holes with scalar hair - I. Constant angular momentum disks
随着引力波通道和电磁波通道中新的观测数据的收集，测试黑洞的真实性质--无毛假设--将在未来几年变得越来越精确。本文研究了具有同步标量头发的Kerr黑洞的数值生成时空，并建立了它们周围磁化厚盘（或环面）的稳态模型。我们的方法假设圆盘不是自引力的，它们服从多方状态方程，它们的比角动量的分布是恒定的，并且它们是边缘稳定的，即圆盘完全填满它们的罗氏瓣。此外，与文献中现有的方法相反，我们的模型是热力学相对论的，因为流体的比焓可以采用显著大于1的值。我们研究了吸积环的形态和性质对所考虑的黑洞类型的依赖关系，从具有不同自旋参数的纯Kerr黑洞，即从Schwarzschild黑洞到接近极值Kerr黑洞，再到具有不同ADM质量和视界角速度的标量头发的Kerr黑洞.两种类型的黑洞的磁盘属性之间的比较。在这项研究中讨论的磁化，平衡盘模型的序列可以被用来作为初始数据的数值相对论代码，以调查其动态（非线性）的稳定性，并与射线跟踪代码串联使用，以获得合成图像的黑洞（即阴影）在天体物理学相关的情况下，光源是由一个发射吸积盘。
2018-11-28 astro-ph.HE gr-qc
Thermodynamical hairs of the four-dimensional Taub-Newman-Unti-Tamburino spacetimes
研究表明，一般的四维Taub-Newman-Unti-Tamburino（Taub-NUT）时空可以用三种或四种不同的热力学毛来描述：Komar质量（$M = m$）、“角动量”（$J_n = mn$）、引力磁荷（$N = n$）和/或对偶（磁）质量（$\widetilde{M} = n$）.换句话说，NUT电荷是一个热力学多毛，这意味着它同时具有旋转和电磁电荷的特性;这与以前的知识形成鲜明对比，它只有一个物理特征，或者它纯粹是一个单一的解决方案参数。为了得到这个新的结果，我们提出了一种简单、系统的方法来研究包含非零NUT荷的所有四维时空的一致热力学第一定律和贝肯斯坦-斯马尔质量公式，首先推导出一个有意义的赫里斯托-鲁菲尼型平方质量公式。这样，不仅可以在一般的Taub-NUT型时空的洛伦兹扇区和欧几里得扇区中自然地恢复Bekenstein-Hawking四分之一面积熵关系，而且可以在热力学意义上首次完全阐明NUT参数作为多面体的物理意义.
2019-11-28 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Possible Astrophysical Observables of Quantum Gravity Effects near Black Holes
最近，量子信息理论应用于黑洞的结果导致了令人困惑的结论，这些结论要么需要放弃等效原理（例如防火墙图像），要么需要放弃无毛定理（例如模糊球图像），或者甚至需要放弃更令人不快的选择。最近发现的一颗绕黑洞运行的脉冲星为检验引力理论开辟了新的可能性。我们研究了半经典量子引力在黑洞附近可能的观测效应，如探测的耀斑和事件视界望远镜成像。脉冲星辐射的波长仅比霍金辐射短两个数量级，因此，对脉冲星图像的精确干涉测量可以揭示量子引力过程以及霍金辐射与黑洞附近时空的相互作用。本文讨论了调制指数对脉冲星辐射干涉图的影响，并讨论了BHC可能的经典极限。
2014-01-03 astro-ph.GA astro-ph.HE hep-ph
Testing General Relativity's No-Hair Theorem with X-Ray Observations of Black Holes
尽管广义相对论在弱引力领域取得了成功，但它在强引力领域还有待验证。在本文中，我们提出了详细的射线跟踪模拟的结果，旨在澄清，如果合并的信息从X射线光谱，定时，恒星质量和超大质量黑洞的偏振观测可以用来测试GR的无毛定理。后者指出，静态天体物理学的黑洞描述的克尔族的度量与黑洞的质量和自旋是唯一的自由参数。我们使用四个“非克尔度量”，一些现象学的性质和其他动机的替代引力理论，并研究观测签名的偏离克尔度量。特别注意的情况下，当所有的指标设置为给相同的最内稳定圆轨道（ISCO）在准Boyer Lindquist坐标。我们给出了一个详细的讨论的相似性和差异的观测签名预测的黑洞的克尔度规和非克尔度规。我们强调，即使某些区域的参数空间几乎是简并的，即使当结合来自所有观测通道的信息时，非常快速旋转的黑洞的X射线观测可以用来排除替代度规的参数空间的大区域。虽然在参数空间的某些部分很难区分克尔度规和非克尔度规，但对像天鹅座X-1这样旋转非常快的黑洞的观测可以用来排除几个黑洞度规的大区域。
2016-01-09 astro-ph.HE
Updated Parameter Estimates for GW190425 Using Astrophysical Arguments and Implications for the Electromagnetic Counterpart
紧凑双星合并的前身系统GW 190425的总质量为$3.4^{+0.3}_{-0.1}$ M $_\odot$（90百分位数置信区），这是从其引力波信号测量的。这个质量与预期在哈勃时间内合并的双中子星（BNS）的银河系（MW）人口以及第一次BNS合并GW 170817的质量显着不同。在这里，我们将探讨这样一个系统的预期电磁签名。我们做了几个天体物理动机的假设，以进一步限制GW 190425的参数。通过简单地假设这两种组分都是NS，我们显著地减少了可能的组分质量，发现了$m_1 = 1.85^{+0.27}_{-0.19}$ M $_\odot$和$m_2 = 1.47^{+0.16}_{-0.18}$ M $_\odot$。然而，如果GW 190425祖先系统是NS-黑洞合并，我们找到最佳拟合参数$m_1 = 2.19^{+0.21}_{-0.17}$ M $_\odot$和$m_2 = 1.26^{+0.10}_{-0.08}$ M $_\odot$。对于一个动机良好的BNS系统，其中较轻的NS具有类似于MW BNS系统中的非回收NS的质量的质量，我们发现$m_1 = 2.03^{+0.15}_{-0.14}$ M $_\odot$和$m_2 = 1.35 \pm 0.09$ M $_\odot$，对应于只有7%的质量不确定性。对于所有的情况，我们预计产生的残余物会迅速坍缩成黑洞…
2020-02-03 astro-ph.HE
Testing General Relativity in the Strong-Field Regime with Observations of Black Holes in the Electromagnetic Spectrum
广义相对论已经被许多实验所验证，然而，这些实验几乎只探测弱时空曲率。在这篇论文中，我创建了两个框架，通过使用当前或不久的将来的仪器在电磁波谱中观测黑洞来检验强场区域中的广义相对论。在本论文的第一部分，我设计测试的无毛定理，唯一的特点，在广义相对论的黑洞的性质，在他们的质量和自旋，并指出，这些紧凑的对象描述的克尔度规。我研究了一个准克尔度规，并构造了一个类克尔时空，这两个时空除了质量和自旋外，还包含一个独立的参数。如果无毛定理是正确的，那么克尔度规的任何偏差都必须为零。我表明，已经温和的变化的偏差参数在任何度量导致显着修改所观察到的信号。我应用这个框架的成像超大质量黑洞使用非常长的基线干涉测量以及准周期性的变化和相对论性扩大的铁线观察银河系和超大质量黑洞。在论文的第二部分，我设计了一种方法，通过黑洞X射线双星的轨道演化来检验Randall-Sundrum型膜世界引力中预测的黑洞蒸发，并从A0620-00和XTE J1118+480中得到额外维大小的约束。
2012-09-13 astro-ph.HE gr-qc
A generalized study of linear electromagnetic cascades in astrophysical sources
National and Kapodistrian University of Athens（雅典国立卡波蒂斯特里安大学）
研究天体源中伽马射线与周围光子相互作用产生的电磁级联，探讨同步辐射主导条件下的通用光谱形成机制及出现条件。
2025-11-20 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Astrophysical hints for magnetic black holes
我们讨论了各种质量的磁荷黑洞的潜在天体物理特征和约束的聚宝盆。正如最近强调的那样，作为具有巨大电磁场的潜在可行的天体物理候选者，它们可能是基础物理，电弱对称性恢复和非微扰量子场论现象的理想窗口。我们调查各种潜在的天体物理指针和界限-包括限制收费，稳定轨道和地平线的位置在渐近平坦和渐近德西特背景，从银河磁场和暗物质测量，特征电磁通量和告诉故事引力波排放在二进制吸气的界限。围绕这些物体的稳定轨道具有其性质的印记，在渐近de Sitter的情况下，随着稳定的外层轨道的出现，还有一个新的性质。我们认为，磁和中性，磁和磁，黑洞对二进制inspirals。电磁辐射和引力波形的演化以及黑洞间的分离都表现出明显的特征。许多天体物理学特征可能在观测上是耀眼的-例如，即使在参数空间的区域，没有电弱日冕的形式，由于磁场仍然是许多数量级大于甚至磁星，其随之而来的电磁辐射将是壮观的双吸气期间。在增加新结果的同时，我们的讨论也补充了最近出现在文献中的类似背景下的作品。
2021-01-25 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Electromagnetic signatures of far-field gravitational radiation in the 1+3 approach
来自天体物理源的引力波可以与背景电磁场相互作用，产生独特的和潜在的可检测的电磁特征。在本文中，我们使用相对论的1+3方法来研究远场引力辐射的这种相互作用。线性方程的电磁场扰动闵可夫斯基空间推导和解析求解。本文重新推导了静态电磁场中引力波的逆Gertsenshtein变换，由此产生的电磁辐射对致密双星系统中的高磁化双星是有意义的。我们还得到了各种非线性干扰相互作用的引力波和电磁波的影响，虽然波波共振以前在文献中描述的不存在时，考虑到电磁自相互作用。电磁能流随引力波强度向引力电磁频率比方向增加而发生的波动和放大，是来自扩展天体物理源的引力辐射的可能特征。
2014-12-06 astro-ph.HE gr-qc
Testing the No-Hair Theorem with Event Horizon Telescope Observations of Sagittarius A*
事件视界望远镜（EHT）是一种毫米波甚长基线干涉仪阵列，它的出现使得对少数超大质量黑洞的亚视界尺度结构的空间分辨研究成为可能。其中，银河系中心的超大质量黑洞人马座A*（Sgr A*）呈现出最大的角截面。到目前为止，这些研究集中在黑洞自旋的测量和低光度吸积模型的验证。然而，对EHT数据分析的一个关键输入是黑洞时空的结构，因此这些观测提供了新的机会来测试克尔度规对天体物理学黑洞的适用性。在这里，我们采用准克尔度规，呈现了Sgr A* 周围辐射低效吸积流（RIAF）的第一个模拟图像，该度规除了在广义相对论中充分表征黑洞的质量和自旋之外，还包含独立的四极矩。我们发现，这些图像可以显着不同的图像的RIAF周围的克尔黑洞具有相同的自旋，并证明了测试无毛定理的可行性，通过约束四极偏离克尔度量与现有的EHT数据。同样重要的是，我们发现，磁盘倾角和自旋方向角是强大的列入额外的参数，提供信心，在以前的估计假设克尔度量的基础上EHT的意见。然而，目前对克尔度规的潜在修改的限制仍然很弱。
2013-11-21 astro-ph.HE gr-qc
The Spectrum of Electromagnetic Jets from Kerr Black Holes and Naked Singularities in the Teukolsky Perturbation Theory
我们给出了一个新的理论基础，用于检查在不同天体的中央引擎中克尔黑洞（KBH）或克尔裸奇点（KNS）的存在，天体物理喷流通常围绕这些天体形成：X射线双星系统，伽马射线暴（GRB），活动星系核（AGN），我们的方法是基于对Kerr度规电磁扰动Teukolsky主方程的精确解的研究。通过施加原始边界条件的解决方案，使他们描述一个准直的电磁流出，我们得到的光谱可能{ \em主射流}的辐射，这里介绍的第一次。数值计算了初级电磁射流的理论频谱。我们的主要结果是一个详细的描述下的过渡从KBH的KNS，这里被认为是克尔度规的分支的主要电磁射流频率的行为的定性变化。我们发现，相当令人惊讶的是，新的光谱描述线性稳定的初级电磁射流从KBH和KNS。数值研究的依赖性，这些主要的喷流光谱的旋转的克尔度规提出和讨论。
2011-01-23 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Testing the equation of state of neutron stars with electromagnetic observations
中子星是宇宙中可直接观测到的天体，是研究极端物理条件下物质行为的独特天体物理实验室。这本书的一章致力于描述如何电磁观测，特别是在X射线，光学和无线电波长，可以用来测量质量和半径的中子星，以及如何这导致约束状态方程的超致密物质。在这一努力中，有准确的理论模型来描述天体物理数据是必不可少的。我们将回顾限制中子星质量和半径的不同方法，讨论过去十年中取得的主要观测结果和理论发展，并展望新的和即将到来的地基和天基观测站如何取得进一步进展。
2018-06-07 astro-ph.HE
Electromagnetic waves from neutron stars and black holes driven by polar gravitational perturbations
中子星和黑洞是我们能想到的最紧凑的天体，因此它们是引力波的主要来源。有许多与天体物理学有关的情景，其中这些物体沉浸在或被赋予强磁场，以这种方式，引力扰动可以耦合到电磁扰动，并可能触发协同电磁特征。在最近的一篇论文中，我们导出了引力电磁扰动的主要方程，并详细研究了由轴向引力扰动驱动的极区电磁扰动的情况。本文讨论了由极区黑洞或中子星振荡驱动的轴向电磁扰动的情形，在这种情形下，辐射出的能量比前一种情形大得多。在中子星的情况下，这种现象持续的时间要长得多，因为流体充当了一个能量库，在秒级的时间尺度上震动磁场。
2014-02-02 astro-ph.HE gr-qc
Astrophysical Prior Information and Gravitational-wave Parameter Estimation
探测到引力波的电磁对应物对许多科学问题的研究有很大的希望。长期以来，人们一直希望，除了提供关于这些信号来源的额外的非引力信息外，对电磁信号和引力波的检测可以帮助分析引力信号本身。也就是说，双星的天空位置、倾角和红移的知识可以打破这些外在的、依赖于坐标的参数和双星固有的物理参数（如质量和自旋）之间的简并。在本文中，我们调查这个问题，假设一个完美的知识的外部参数，并评估这种知识对我们的能力，以提取内部参数的最大影响。然而，我们发现只有适度的改善，在几个参数-即主要组件的自旋-并得出结论，即使在最好的情况下，使用额外的信息，从电磁观测并没有改善测量的内在参数显着。
2017-01-09 astro-ph.CO astro-ph.HE
Observational evidence for the formation of trapping horizons in astrophysical black holes
在广义相对论中，黑洞的特征是它们的捕获视界，一种只能向内穿过的单向膜。在天体物理学上，黑洞中的俘获视界的存在可以用反证法（reductio ad absurdum argument）在观测上进行检验，用具有物理表面的无视界结构代替黑洞，并寻找与电磁波和引力波观测不一致的地方。在这种方法中，无水平线物体的半径总是大于但任意接近相同质量的黑洞的视界所在的位置。这些替代方案的半径上限已提供使用电磁观测（在光学/红外波段）的天文源在星系中心，但缺乏下限，留下不受约束的巨大区域的参数空间。我们在这里表明，下限的半径不发展捕获地平线的地平线上的物体，可以放置使用观测吸积系统。这个结果与模型无关，只依赖于由无视界物体周围的时空几何所决定的局部因果关系概念。这些观测范围大大减少了以前允许的参数空间，提高了利用电磁观测建立陷阱视界存在的前景。
2018-04-02 astro-ph.HE gr-qc
Systematic Study of Event Horizons and Pathologies of Parametrically Deformed Kerr Spacetimes
在广义相对论中，所有真空中的黑洞都用克尔度规来描述，克尔度规只有两个独立的参数：质量和自旋。对这两个参数的唯一依赖性被称为无毛定理。这个定理可以用电磁波或引力波的观测来检验，以绘制候选黑洞周围的时空图，并测量与克尔度规的潜在偏差。几个参数框架已经被构造为无毛定理的测试。由于克尔度规的唯一性，任何这样的参数框架必须违反至少一个无毛定理的假设。这可能导致时空中的病态，例如封闭的类时曲线或奇点，这可能会妨碍在强场制度中使用度规。在本文中，我详细分析了几个参数框架，并明确显示的方式，它们不同于克尔度规。我计算的坐标位置的事件视界在这些度量，如果有的话，使用的方法改编自数值相对论文献。我确定的区域，每个参数偏差是非物理的，以及坐标和参数的范围，每个时空仍然是一个定期的扩展克尔度规，因此，适合于无毛定理的观测测试。
2013-06-13 astro-ph.HE gr-qc
Accretion onto deformed black holes via pseudo-Newtonian potentials
Johannsen-Psaltis时空描述了一个旋转的黑洞，其参数偏离克尔度规。这种时空的构造显然违反了无毛定理。在任何修正的引力理论中，旋转的黑洞解都可以用约翰森-普萨尔蒂斯度规来表示。我们研究了气体吸积到一个黑洞所描述的静态限制，这个时空。我们采用了一个潜在的，概括的Paczynski-Wiita潜在的静态Johannsen-Psaltis度量。我们的分析利用了最近的伪牛顿制定的动力学周围的任意静态，球对称时空。我们发现，正（负）值的标量头发参数，$ε_{3}$增加（减少）的吸积率。这个框架可以扩展到包括各种天体物理现象，如辐射过程，粘性耗散和磁场。
2019-04-23 astro-ph.HE gr-qc
Strong Field QED, Astrophysics, and Laboratory Astrophysics
本文探讨了磁星等致密天体中的强场QED效应，并指出超强激光和高能粒子可在实验室中模拟这些极端天体物理现象，为基础物理研究开辟新途径。
2025-03-12 astro-ph.HE hep-ph
Massive black hole binaries in LISA: multimessenger prospects and electromagnetic counterparts
在未来的十年中，激光干涉仪空间天线（LISA）将探测$[10^4, 10^8] \, \rm M_{\odot}$到$z\sim10$范围内的大质量黑洞双星（MBHB）的合并。它们的引力波（GW）信号预计将伴随着电磁对应物（EMcp），由双星或残留BH上的气体吸积产生。在这项工作中，我们提出的EMCps的数量和特性（如红移和质量分布，视星等或流量）的联合检测LISA和一些代表性的EM望远镜。我们结合国家的最先进的天体物理模型的星系的形成和演化，建立MBHB目录，贝叶斯工具来估计从GW信号的二元天空位置的不确定性。利用天体物理模型中的额外信息，例如吸积气体的量和BH自旋，我们评估了软X射线、光学和无线电波段中预期的EM发射。总的来说，我们预测7和21 EMCps之间的4年的联合观测LISA和所考虑的EM设施，这取决于天体物理模型。我们还探讨了氢和尘埃遮蔽的光学和X射线发射的影响，以及无线电发射的准直：这些影响减少到EMCps的数量为2或3，这取决于天体物理模型，再次在4年的观测。大多数EMCps的特征是微弱的EM发射，这对未来望远镜的观测能力提出了挑战。最后，我们还发现，多模态天空位置后验分布的系统只代表少数情况下，并没有显着影响的EMCPS的数量。
2022-11-22 astro-ph.HE gr-qc
A note on the observational evidence for the existence of event horizons in astrophysical black hole candidates
黑洞有一个奇特而有趣的特性，即有一个事件视界，一个单向的膜，因果地将它们的内部区域与宇宙的其余部分分开。今天的天体物理观测提供了一些证据，证明天体物理黑洞候选者中存在事件视界。在这篇简短的论文中，我比较的约束，我们可以推断出从这些对象的假定表面的电磁辐射的非观测到的约束来自ergoregion不稳定性，指出各自的假设和局限性。
2013-06-15 astro-ph.HE gr-qc
Spin-induced black hole spontaneous scalarization
我们研究了黑洞背景中的标量场，并表明，当标量场与曲率适当耦合时，快速旋转可以引起快子不稳定性。这种不稳定性，这是在线性化制度的自发标量化的标志，预计将被淬火的非线性和赋予黑洞与标量头发。因此，我们的结果表明，存在着广泛的理论，共享相同的静态黑洞解，在低自旋的广义相对论，但表现出黑洞头发在足够高的自旋（$a/M\gtrsim 0.5$）。这一结果对广义相对论的检验和黑洞的性质与引力和电磁观测具有明确的意义。
2020-11-17 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Spectrum of the radiation from electric charges and from dipoles which free infall into a black hole
考虑了电荷和偶极子的自由降落，它们沿径向自由落入Schwarzschild黑洞的事件视界.忽略电磁场对黑洞的逆作用。偶极子被认为是一个点粒子，因此与潮汐力暴露相关的变形被忽略。根据黑洞“缺毛”定理，多极磁场必须由多极完全发射出来才能落入黑洞。得到了这些多极子（偶极子和单极子）的电磁辐射功率谱，并发现了不同方向的下降偶极子的电磁辐射功率谱的差异。本文发展了一种求解自由落入黑洞的多极子（包括高阶多极子-四极子等）辐射电磁多极场的一般方法。电磁波谱可以与恒星质量和更小的黑洞的观测数据进行比较。
2013-03-30 astro-ph.HE gr-qc
Iron K$α$ line of Proca stars
X射线反射光谱学可以成为检验天体物理学黑洞性质的有力工具。扩展了先前对具有标量头发的克尔黑洞[1]和玻色子星[2]的工作，在这里，我们研究天体物理学黑洞候选者是否可能是无水平的，自引力的，矢量玻色-爱因斯坦凝聚体，称为Proca星[3]。我们发现，目前的X射线任务的观测只能提供弱约束，并排除单独Proca星与低紧凑性。原因有二。首先，目前我们不知道日冕的几何形状，因此发射率分布的不确定性限制了约束背景度量的能力。其次，即使是明亮的黑洞双星，光子数也很低，我们无法精确测量光谱。
2017-01-01 astro-ph.HE gr-qc
Astrophysical Implications of Neutron Star Inspiral and Coalescence
在引力波中观测到的两颗中子星的第一个螺旋非常接近，允许同时观测引力波和电磁波，这是几年来没有预料到的。他们的合并，随后是伽马射线暴和千诺瓦，在电磁望远镜的光谱波段被观察到。这些GW和电磁观测在理解短伽马射线暴、确定最重元素的起源和确定中子星的最大质量方面取得了巨大进展。从潮汐在引力波形上的印记和对X射线双星的观测中，人们可以提取出螺旋形中子星的半径和变形能力。半径、最大质量和因果关系一起约束了中子星状态方程，未来的约束可以来自合并后振荡的观测。我们有选择地回顾这些结果，用推导和估计来填充一些物理学。
2022-01-09 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
