Innermost stable circular orbit of Kerr-Bertotti-Robinson black holes and inspirals from it: Exact solutions
本文给出Kerr-Bertotti-Robinson时空中测试粒子的两类精确轨道解:最内层稳定圆轨道半径用视界半径表达(与Kerr黑洞同形式),以及从该轨道旋进的闭合解析解,为未来天体物理应用奠定基础。
2025-08-14 astro-ph.GA gr-qc
Photon emission from inside the innermost stable circular orbit
我们考虑的情况下,一个光源轨道的最内层稳定的圆形轨道(ISCO)的克尔黑洞是轻轻地下降,由于一个微扰的边缘稳定的轨道。假设光源各向同性地发射光子,我们表明,超过50%的发射光子可以逃逸到无穷远的最后半径大约是ISCO半径和事件视界半径之间的一半。为了评估它们,我们确定从ISCO附近的发射极轨道,这是唯一指定的每个黑洞自旋,并确定条件的光子逃逸的赤道平面上的任何一点的克尔时空的无限指定区域中的二维光子碰撞参量空间完全。我们进一步表明,适当的运动的发射体的影响光子逃逸概率和蓝移发射光子的能量。
2021-05-18 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Innermost Stable Circular Orbits of a Kerr-like Metric with Quadrupole
本文研究了结合Kerr与Erez-Rosen度规的类Kerr时空的最内稳定圆轨道,通过有效势推导出可用于观测测量质量四极矩的二次多项式方程,其极限情况对应Kerr和Schwarzschild时空。
2025-01-28 astro-ph.CO gr-qc
Quasinormal ringing of Kerr black holes. III. Excitation coefficients for equatorial inspirals from the innermost stable circular orbit
Gran Sasso Science Institute(格兰萨索科学研究所);INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso(意大利国家核物理研究所,大萨索国家实验室);Johns Hopkins University(约翰斯·霍普金斯大学)
研究了Kerr黑洞最内稳定圆轨道上点粒子坠落时激发的准正常模式,发现高阶泛音和高阶模式在快速旋转黑洞中更为显著。
2025-12-08 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Self-Force Correction to the Innermost Stable Circular Equatorial Orbit of a Kerr Black Hole
对于质量为μ的自引力粒子在质量为M >> μ的Kerr黑洞周围的轨道,我们计算了由于作用在粒子上的引力自引力保守部分引起的最内层稳定圆赤道轨道(ISCEO)频率的O(μ/M)移动.我们的治疗是基于哈密顿制定的动力学在测地线运动在一定的局部定义的有效光滑时空。我们使用所谓的二元黑洞力学第一定律恢复了相同的结果。我们给出了作为黑洞自旋振幅函数的ISCEO频移的数值结果,并与基于后牛顿近似和有效单体模型的预测进行了比较。我们的结果提供了一个精确的强场基准自旋效应在广义相对论两体问题。
2014-10-16 astro-ph.HE gr-qc
Particle on the Innermost Stable Circular Orbit of a Rapidly Spinning Black Hole
我们计算了一个快速旋转的黑洞的最内层稳定圆轨道上的粒子发射的辐射(a)解析,工作到领先的顺序从极值的偏差和(b)数值,与一个新的高精度Teukolsky代码。我们发现这两种方法之间非常一致。我们证实了以前的估计辐射的功率的整体缩放,但也有小的振荡,所有的极端。此外,我们揭示了一个复杂的模式的模式结构中的磁通到无穷大,只有某些模式具有主导的缩放。每个模式的标度由其共形权重控制,这是增强的近视界对称群的表示理论中自然产生的一个量。我们发现以前的工作的关系粒子轨道上精确极端克尔,包括详细的协议量计算在这里与共形场论计算的Kerr/CFT对应的上下文中进行。
2015-09-24 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Innermost stable circular orbit near dirty black holes in magnetic field and ultra-high energy particle collisions
本文研究了轴对称黑洞在“脏”(被物质包围)附近磁场中的最内层稳定圆轨道(ISCO)的行为。分析了近极值、极值和非极值黑洞的情形。对于非旋转黑洞,在强磁场中,ISCO接近视界(当忽略磁场对几何的反作用时)。旋转破坏了这种现象。在主近似下,ISCO的角动量和半径看起来与模型无关。我们还研究了在质心系中两粒子碰撞产生的超高能量$E_{c.m.}$。两种情况被认为是-当一个粒子移动的近地平线ISCO或碰撞发生在地平线上,一个粒子的能量和角动量典型的ISCO。如果磁场足够强,黑洞旋转缓慢,那么$E_{c.m.}$可以变得任意大。讨论了高能碰撞的动力学。作为一个例子,我们考虑磁化史瓦西黑洞的任意强度的字段(恩斯特解决方案)。结果表明,磁场对几何结构的反作用可以约束$E_{c.m.}$的生长。
2015-09-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Conservative corrections to the innermost stable circular orbit (ISCO) of a Kerr black hole: a new gauge-invariant post-Newtonian ISCO condition, and the ISCO shift due to test-particle spin and the gravitational self-force
最内层的稳定圆形轨道(ISCO)界定了从圆形轨道到陷入黑洞的轨道的过渡。在测试质量极限下,克尔和史瓦西时空存在定义良好的ISCO条件。在有限质量的情况下,在后牛顿(PN)背景下有各种各样的方法来定义ISCO。在这里,我将Blanchet & Iyer(2003)的规范不变ISCO条件推广到自旋(非旋进)双星的情况。Blanchet-Iyer ISCO条件有两个理想的和意想不到的特性:(1)它精确地再现了测试质量极限下的史瓦西ISCO,(2)它精确地近似了最近计算的史瓦西ISCO频率的偏移,这是由于引力自作用力的保守部分[Barack & Sago(2009)]。这个ISCO条件推广到自旋双星的性质是,它也精确地再现了克尔ISCO在测试质量极限(PN自旋修正目前已知的顺序)。还计算了由于测试粒子的自旋而引起的ISCO的位移。值得注意的是,规范不变的PN ISCO条件精确地再现了完全相对论性自旋粒子的Papapetrou方程预测的ISCO位移。令人惊讶的是,对标准PN运动方程稳定性的分析能够(没有任何形式的“重复”)准确地描述克尔时空的强场效应。由于克尔中的保守自作用力引起的ISCO频移也可以从这个新的ISCO条件以及Barausse & Buonanno(2010)的有效单体哈密顿量计算出来。这些结果作为一个有用的点的比较,为未来的引力自作用力计算在克尔时空。
2011-01-24 astro-ph.HE gr-qc
Innermost stable circular orbit of arbitrary-mass compact binaries at fourth post-Newtonian order
本文用调和坐标运动方程与 ADM 哈密顿量两种动力学微扰方法,计算任意质量致密双星在 4PN 阶的规范不变 ISCO,并验证其与 GSF 及数值相对论结果一致。
2025-05-14 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Innermost stable circular orbit of spinning particle in charged spinning black hole background
本文研究了经典自旋试验粒子在Kerr-Newman黑洞背景下的最内层稳定圆轨道。结果表明,自旋粒子的轨道与测试粒子的自旋有关。如果自旋太大,自旋测试粒子的运动将是超光速的。考虑到黑洞背景中的超光速约束,我们给出了ISCO的一个附加条件。数值计算得到了ISCO与黑洞和测试粒子性质之间的关系。发现在黑洞背景中,自旋粒子的ISCO半径小于非自旋粒子的ISCO半径。
2017-11-26 gr-qc hep-th
Accretion within the innermost stable circular orbit: analytical thermodynamic solutions in the adiabatic limit
我们提出了热力学(温度,压力,密度等)的解析解。研究了Kerr黑洞最内层稳定圆轨道(ISCO)内薄吸积流的性质,首次给出了此类问题的解析解。这些解决方案是在绝热极限和忽略辐射损失,一个理想化的参数空间的限制区域有效。我们强调了一些显着的性能,这些解决方案,包括这些解决方案冷却半径$r_I/2 < r < r_I$,在温度增加之前,$0 < r < r_I/2$,独立的黑洞自旋和假设的状态方程的吸积流。这些解决方案的辐射温度,理论的自由参数的某些值,峰值内的ISCO,而不是在光盘的主体。这些解决方案代表了一个全新的分析吸积解决方案,这是既非圆形和非径向的字符。
2023-02-28 astro-ph.HE gr-qc
Gravity Waves from Extreme-Mass-Ratio Plunges into Kerr Black Holes
围绕着接近极端的克尔黑洞运行的大质量物体在通过最内侧的稳定圆形轨道后迅速坠入视界。的暴跌轨迹示出相关的共形映射到一个圆形轨道。近视界区域的共形对称性,然后用来计算在暴跌阶段产生的引力辐射。
2014-03-12 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Innermost stable circular orbits of charged spinning test particles
以Kerr-Newmann时空为背景,从粒子的运动方程出发,研究了粒子的自旋和电荷对粒子在最内层稳定圆轨道上的角动量、能量和半径的影响.发现粒子的角动量和能量不仅与其自旋有单调的关系,而且与其电荷也有单调的关系;还发现自旋粒子的半径可能随其电荷而非单调地变化。因此,我们的结果显著地表明,具有相同自旋但不同电荷的粒子可以简并到同一个最终稳定的圆轨道。
2018-12-25 gr-qc
Gravitational self-force correction to the innermost stable circular orbit of a Schwarzschild black hole
实验粒子围绕质量为$M$的史瓦西黑洞的最内层稳定圆轨道(ISCO)的(面积)半径为$r_{\rm isco}= 6M G/c^2$。如果粒子被赋予质量$μ(\ll M)$,它会经历一个引力自作用力,其保守部分会改变ISCO的位置。在这里,我们计算得到的位移$Δr_{\rm isco}$和$ΔΩ_{\rm isco}$在ISCO的半径和频率,在领先的顺序在质量比$μ/M$。在Lorenz规范下,我们得到了$Δr_{\rm isco}=-3.269 (\pm 0.003)μG/c^2$和$ΔΩ_{\rm isco}/Ω_{\rm isco}=0.4870 (\pm 0.0006) μ/M$ .我们讨论的范围内的极端质量比二进制inspiral问题的影响,我们的结果。
2009-04-22 astro-ph.HE gr-qc
Bounds on spinning particles in their innermost stable circular orbits around rotating braneworld black hole
研究了在轴对称旋转膜世界黑洞(BH)附近运动的自旋试验粒子的最内层稳定圆轨道(ISCO)。我们从黑洞的事件视界、静态极限面和能层的描述入手,指出了潮汐电荷参数对能层的影响。研究发现,旋转膜世界BH的ISCO除了对膜世界BH的旋转参数非常敏感外,还对膜世界BH参数C(也称为潮汐电荷参数)非常敏感。我们进一步发现自旋粒子的轨道半径随膜世界BH潮汐荷参数的变化是非单调的。研究发现,对于旋转膜世界BH,粒子自旋的允许范围随着潮汐电荷参数C的减小而增大,与Kerr Newman BH相反。我们还发现膜世界Reissner Nordstrom(C < 0)BH的粒子自旋行为与具有(C > 0)的膜世界BH的粒子自旋行为相似。
2020-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Highly relativistic circular orbits of spinning particle in the Kerr field
考虑了Kerr背景下的Mathisson-Papapetrou方程。研究了在这种背景下自旋粒子的高度相对论性平面圆轨道的存在区域以及粒子的洛伦兹$γ$因子与其自旋和径向坐标的关系。结果表明,与无自旋粒子的高度相对论性圆轨道相反,自旋粒子的相应轨道在更宽的空间区域内是允许的。这些轨道中的一些显示了自旋-引力耦合对粒子的显著吸引作用,而另一些则是由显著排斥作用引起的。给出了电子、质子和中微子在黑洞引力场中的数值估计。
2013-03-19 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Lower bound on the radii of circular orbits in the extremal Kerr black-hole spacetime
该研究基于 Thorne 环圈猜想,论证极端 Kerr 黑洞近视界同向圆轨道不能无限逼近视界,而应满足与黑洞—粒子质量比相关的非平凡半径下界。
2025-02-17 astro-ph.HE gr-qc hep-th
The Innermost Stable Circular Orbit in Compact Binaries
牛顿质点双星可以被带入任意闭合的圆轨道。然而,中子星和黑洞是扩展的相对论性物体。有限尺寸和相对论效应都使非常接近的轨道不稳定,因此存在最内层稳定圆轨道(ISCO)。我们用一个简单的模型问题来说明ISCO的物理性质,并回顾了在黑洞和中子星双星中定位ISCO的不同技术。我们讨论了不同的假设和近似,并推测如何解释和解决结果中的差异。
2001-01-11 astro-ph gr-qc
Circular orbits in Kerr-Taub-NUT spacetime and their implications for accreting black holes and naked singularities
最近有人提出,吸积坍缩天体GRO J1655- 40可能包含一个非零的重力磁引力,因此可以用更一般的Kerr-Taub-NUT(KTN)时空来描述,而不是Kerr时空。这使得KTN时空与天体物理学相关。本文研究了KTN时空中各种圆轨道的性质,找到了圆光子轨道(CPO)和最内稳定圆轨道(ISCO)的位置。这样的轨道对于解释所观测到的吸积坍缩天体的X射线光谱和时间特性非常重要,即,黑洞和裸奇点。在这里,我们表明,通常的方法来找到ISCO半径不工作的某些情况下,在KTN时空,我们提出了替代方法。例如,ISCO方程对于KTN裸奇点的Kerr和NUT参数值的特定组合不给出任何正实半径解。在这种情况下,吸积效率通常在半径为$r=r_0$的特定轨道上达到$100\%$,因此,出于实用目的,我们选择$r=r_0$作为“ISCO”。
2019-05-21 astro-ph.HE gr-qc hep-th
A note on circular geodesics in the equatorial plane of an extreme Kerr-Newman black hole
我们研究的行为圆形测地线描述轨道的中性测试粒子周围的极端克尔-纽曼黑洞。众所周知,极端Kerr黑洞的外光子轨道$r=r_{\rm ph}$、边缘束缚轨道$r=r_{\rm mb}$和最内稳定轨道$r=r_{\rm ms}$的径向Boyer-Lindquist坐标都与事件视界值$r=r_+$相吻合。我们发现,对于质量为$M$,角动量为$J$,电荷为$Q=\pm\sqrt{M^2-J^2/M^2}$的极端Kerr-Newman黑洞($|J|\le M^2$),坐标等式$r_{\rm ph}=r_+$,$r_{\rm mb}=r_+$和$r_{\rm ms}=r_+$成立当且仅当$|J|$分别大于或等于$M^2/2$,$M^2/\sqrt{3}$和$M^2/\sqrt{2}$.
2015-05-05 astro-ph.HE gr-qc hep-th
The Innermost Stable Circular Orbit of Binary Black Holes
本文介绍了一种新的方法来构造解的广义相对论的约束方程描述双黑洞在准圆轨道。用Brandt和Bruegmann最近提出的一种简单的方法可以构造任意动量的黑洞对,然后通过沿视界面积恒定的序列寻找结合能的极小值来找到准圆轨道.这种方法产生的二元黑洞在一个“三层”的流形结构,而不是“两层”的结构,在保形成像的方法采用库克早些时候。我们专注于定位最内层的稳定圆轨道,并与以前的计算进行比较。我们的结果证实了库克和暗示,基本的流形结构有一个非常小的影响,最内层的稳定的圆形轨道的位置。
2000-04-16 astro-ph gr-qc
Multipolar gravitational waveforms and ringdowns generated during the plunge from the innermost stable circular orbit into a Schwarzschild black hole
本文研究了一个大质量点粒子从最内层稳定圆轨道的稍下方坠入史瓦西黑洞时所发出的引力辐射。我们考虑偶宇称和奇宇称扰动,并使用坎宁安,价格和Moncrief的两个规范不变的主函数来描述它们。对于任意观测方向,特别是在俯冲粒子的轨道平面之外,我们得到正则化多极波形,即,通过对大量模式求和而构造的波形,以及从准正规模式谱构造的它们的非正规对应物。他们是在极好的协议,我们的研究结果使我们能够特别强调的波形失真的影响(一)谐波超出占主导地位的$(\ell=2,m=\pm 2)$模式和(ii)的观察方向,因此,有必要考虑到他们在分析的最后阶段的二元黑洞合并。
2018-09-27 gr-qc hep-th
Innermost stable circular orbits of spinning test particles in Schwarzschild and Kerr space-times
我们考虑经典自旋测试粒子在Schwarzschild和Kerr度规中的运动,并研究最内层稳定圆轨道(ISCO)。本文的主要目的是在黑洞自旋矢量、粒子自旋矢量和轨道角动量矢量共线的情况下,解析地得到自旋试验粒子的ISCO参数(半径、总角动量、能量、轨道角频率)的小自旋修正。我们解析地导出了任意Kerr参数$a$的小自旋线性修正。详细讨论了Schwarzschild黑洞、慢转黑洞和极端Kerr黑洞的情形。对于慢旋转黑洞,得到了$a$和粒子自旋$s$项的ISCO参数的二次方.从公式中可以看出,当自旋和角动量平行时,自旋-轨道耦合具有吸引性,而当它们反平行时,自旋-轨道耦合具有排斥性。对于具有同向旋转粒子的极端Kerr黑洞,我们成功地找到了任意自旋极限ISCO参数的精确解析解。结果表明,ISCO半径和频率的极限值不依赖于粒子的自旋,而能量和总角动量的极限值则依赖于自旋.我们还考虑了任意半径的圆轨道,并找到了在给定半径下总角动量和能量的小自旋线性修正.还明确地写出了任意$a$和$s$的ISCO参数的数值计算的方程组。
2015-05-22 astro-ph.CO gr-qc
Parameters of Innermost Stable Circular Orbits of Spinning Test Particles: Numerical and Analytical Calculations
研究了经典自旋粒子在Kerr黑洞赤道面内的运动,其中粒子自旋垂直于赤道面。我们回顾了我们最近对最内层稳定圆轨道(ISCO)的一些研究结果[P.I. Jefremov,O.Yu. Tsupko和G.S. Bisnovatyi-Kogan,Phys.Rev. D 91 124030(2015)],并提出了一些新的计算。ISCO半径,总角动量,能量和轨道角频率被认为是。我们数值计算了不同Kerr参数$a$值下的ISCO参数,并研究了它们对黑洞和测试粒子自旋的依赖性。然后,我们详细描述了如何计算解析小自旋修正的ISCO参数为任意值的$a$。考虑了Schwarzschild、慢转Kerr和极端Kerr黑洞的情形。轨道角动量的使用进行了讨论。我们还考虑了ISCO结合能。结果表明,如果测试体具有自旋,极端Kerr黑洞的吸积效率可以大于已知的最大吸积效率(42%)。
2016-05-13 gr-qc
Unbounded Radius of Innermost Stable Circular Orbit in Higher-Dimensional Black Holes
Dongguk University(东国大学)
本文针对带各向异性能量-动量张量的高维静态球对称渐近平坦黑洞,通过类时测地线有效势分析证明其ISCO半径普遍无界,维度≥8时ISCO可能不存在,揭示了高维与四维黑洞动力学的本质差异。
2025-11-17 gr-qc hep-th
The innermost stable circular orbit and shadow in the novel $4D$ Einstein-Gauss-Bonnet gravity
最近,D。Glavan和C.林\cite{Glavan:2019inb}。本文主要研究球对称黑洞背景下的测地运动,主要研究大质量粒子、光子球和阴影的最内层稳定圆轨道。此外,我们发现,一个负的GB耦合常数是允许的,在这种情况下,黑洞的奇异行为可以隐藏在事件视界。此外,我们发现,由于这种扩展,最近提出的黑洞大小的普遍限制在\cite{Lu:2019zxb}可以打破。
2020-06-16 gr-qc
Universal relations for innermost stable circular orbits around rapidly rotating neutron stars
本文研究了快速旋转中子星中试验粒子的最内层稳定圆轨道。基于12种不同的核物质状态方程(EOS),我们在数值上找到了两个近似EOS不敏感的普适关系,它们将ISCO的半径和轨道频率与旋转中子星的自旋频率$f$和质量$M$联系起来.对于大范围的$Mf$,该关系对约2%水平的EOS不敏感。我们还发现,在$Mf=5000 M_\odot {\rm Hz}$范围内,ISCO半径的普适关系与Kerr黑洞的对应关系在6%以内是一致的.我们的关系可以应用到吸积中子星的低质量X射线双星。利用系统4U 0614+09的自旋频率$f=414$ Hz和在1220 Hz处观测到的最高千赫兹准周期振荡(kHz QPO),我们确定中子星的质量为$2.0 M_\odot$ .我们的结论只做了一个最小的假设,即最高kHz QPO频率是ISCO频率,绕过了文献中通常要求的慢旋转假设和与无量纲自旋参数相关的不确定性。
2018-07-17 astro-ph.HE gr-qc
Stable circular orbits in Kaluza-Klein black hole spacetimes
将粒子的运动归结为二维势问题,我们证明了在五维空间中,具有球视界的压缩Kaluza-Klein黑洞和具有两个球视界的多Kaluza-Klein黑洞存在稳定的圆轨道.对于一个单一的地平线,我们分析表明,最内层的稳定圆轨道的半径单调依赖于额外的维度的大小。对于两个视界,最内层稳定圆轨道的半径除了取决于额外维度的大小外,还取决于两个黑洞之间的距离。更确切地说,势的驻点集合由两个分支组成。对于大的分离,稳定的圆轨道存在于两个分支上,而不管额外维度的大小,特别是在一个分支上,稳定的圆轨道的集合对于小额外维度是连接的,但对于大额外维度有两个不连接的部分。对于小的分离,它只存在于一个分支上,并且最内层稳定圆轨道的半径随着额外维数的增加而单调增加。
2021-03-15 gr-qc hep-th
Circular geodesics in Kerr-Newman-Kasuya black hole
本文讨论了Kerr-Newman-Kasuya黑洞周围的能域、视界和圆测地线的特征。我们研究了自旋和双子电荷参数对该黑洞的能区、事件视界和静态极限面的影响。我们观察到电荷和磁荷参数都使事件视界和静态极限的半径减小,而能区的面积增大。所得结果与Kerr和Schwarzschild黑洞的结果进行了比较。此外,我们还计算了圆零测地线的光子轨道,并研究了粒子在各能区内的角速度。
2020-12-05 gr-qc hep-th
The evolutions of the innermost stable circular orbits in dynamical spacetimes
本文研究了动力学时空中最内层稳定圆轨道的演化。首先,我们回顾了在史瓦西时空中通过改变其守恒轨道角动量来获得ISCO的方法。然后,我们证明了该方法与一般静态和稳态时空中的有效势方法是等价的。与依赖于守恒轨道能量存在的有效势方法不同,这种方法需要时空中存在守恒轨道角动量。因此,它可以很容易地推广到存在守恒轨道角动量的动力学时空。在此基础上,我们研究了Vaidya时空、Vaidya-AdS时空以及Kerr-Vaidya时空的慢转动极限中的ISCO演化.这些例子给出的结果都是合理的,并可与动力学时空中光子球的演化进行比较
2021-08-02 gr-qc
Kerr-fully Diving into the Abyss: Analytic Solutions to Plunging Geodesics in Kerr
本研究得到克尔时空中一般类时plunge测地线及ISSO plunge情形的闭合解析解,拓展了赤道plunge研究,提出含倾角的径向流入方程,并将结果集成到KerrGeodesics程序包中。
2024-10-30 astro-ph.HE gr-qc
Innermost circular orbit of binary black holes at the third post-Newtonian approximation
最近在广义相对论的3 PN近似下导出了两个质点的运动方程。从这项工作中,我们确定了最里面的圆形轨道或ICO的位置,由二进制的3 PN能量的最小值定义为圆形轨道的轨道频率的函数。我们发现,后牛顿级数收敛以及相同的质量。自旋效应适当的共转黑洞双星。我们比较的结果与最近的数值计算的ICO的情况下,两个黑洞正好在圆形轨道(螺旋对称)。一致性非常好,表明3 PN近似足以定位两个质量相当的黑洞的ICO。这个结论是用标准泰勒形式表示的后牛顿展开式得出的,而不使用诸如Padé近似和/或有效单体方法等重算技术。
2002-05-16 gr-qc
Properties of the Innermost Stable Circular Orbit of a spinning particle moving in a rotating Maxwell-dilaton black hole background
本文研究了黑洞时空中旋转Maxwell-Em粒子的最内层稳定圆轨道。利用Mathisson-Papapetrou-Dixon方程和Tulczyjew自旋补充条件,得到了赤道面内的运动方程,并从径向方程得到了描述粒子运动的有效势。结果表明,自旋粒子在旋转带电背景中运动的ISCO半径总是小于相应的Kerr-Newman时空中的ISCO半径。在所有研究的情况下,粒子自旋的增加都会导致ISCO半径的减小,自旋的最大值和相应的最小ISCO半径是通过施加一个条件来保证粒子世界线的类时性质而获得的。
2019-05-03 gr-qc
Curved accretion disks around rotating black holes without reflection symmetry
在基本量子引力的有效低能理论中,特别是在引入宇称违反相互作用时,自然会出现没有赤道反射对称性的旋转黑洞。采用理论不可知的方法,考虑最近提出的类Kerr-like黑洞模型,研究了无反射对称旋转黑洞周围吸积盘的结构和性质.在没有反射对称性的情况下,吸积盘通常是曲面形状,而不是位于赤道面上的平盘。此外,控制反射不对称性的参数$ε$将缩小最内层稳定圆轨道的尺寸,并提高黑洞在吸积过程中将静止质量能量转换为辐射的效率。逆行最内侧的稳定圆形轨道被拉伸,但其影响基本上被抑制。此外,我们发现,自旋测量的基础上的引力红移观测的磁盘,假设一个克尔几何,可能高估了真实的自旋值,如果中心对象实际上是一个克尔类黑洞与明显的赤道反射不对称性。当反射不对称性较小时,吸积盘弯曲,最内层稳定圆轨道收缩的定性结果在我们的模型中是普遍的。
2022-03-27 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Equatorial circular motion in a Kerr-like spacetime
本文利用含质量四极矩微扰的类克尔度规,研究了旋转致密天体周围光子和粒子的赤道圆周运动,分析了形变对光子球与最内稳定圆轨道的影响,并与哈特尔-索恩时空结果进行了比较。
2024-04-30 gr-qc
Evolution of innermost stable circular orbit and light ring of a charged black hole induced by the scalarization
本文通过Einstein-Maxwell-dilaton理论框架下的非线性模拟,研究了带电黑洞动力学标量化过程中ISCO和光环的演化,发现标量化使两者的面半径增大,为理解动力学时空中的黑洞标量化提供了新见解。
2025-05-05 gr-qc
Innermost stable circular orbits around relativistic rotating stars
本文研究了在赤道面上运动的试验粒子围绕旋转的相对论性恒星(如中子星)的最内层稳定圆轨道(ISCO)。首先,我们推导出角速度和圆周半径的近似解析公式在ISCO利用近似的相对论解,其特征在于任意的质量,自旋,质量四极,电流八极和质量$2^4$极矩。然后,我们表明,解析公式是足够准确的,通过比较它们与数值计算结果,这是通过分析周围的真空外部数值计算几何多方状态方程的旋转恒星。我们证明了质量四极矩的贡献,用于确定的角速度,特别是,圆周半径在ISCO围绕一个快速旋转的恒星是一样重要的自旋。
1998-07-17 astro-ph gr-qc
Self force on a scalar charge in Kerr spacetime: inclined circular orbits
精确地模拟天体物理学的极端质量比数列需要计算克尔时空中轨道的引力自作用力。必要的计算技术通常非常复杂,因此,为了建立特定的计算方法,经常开发玩具标量场模型。为此,我提出了一个计算的标量场自作用力的粒子运动的(固定)倾斜的圆形测地线的背景克尔黑洞。我在频域中进行计算,并演示如何将模态和正则化过程应用于所有四个分量的自作用力。我提出了一些强场轨道的结果,可作为基准新兴的自作用力计算技术在克尔时空。
2015-02-02 astro-ph.HE gr-qc
Self-gravitating ring of matter in orbit around a black hole: The innermost stable circular orbit
本文分析研究了一个黑洞-环系统,该系统由一个围绕质量为$M$的扰动Kerr黑洞运行的静止轴对称粒子环组成。特别是,我们计算的轨道频率的最内层的稳定圆轨道(ISCO)由于有限质量的轨道环$m$的移位。结果表明,对于薄环的半厚度$r\ll M$,占主导地位的有限质量修正的特征ISCO频率源于环的自引力势能(一项在系统的能量预算是二次的质量$m$的环)。对ISCO频率的主要修正是$O(μ\ln(M/r))$级,其中$μ\equiv m/M$是环的无量纲质量。我们表明,由于自引力环的有限质量效应,ISCO频率增加(与轨道测试环的ISCO频率相比)。
2014-04-06 gr-qc
Innermost stable circular orbits around magnetized rotating massive stars
1998年,Shibata和Sasaki [Phys. Rev. D 58,104011(1998)]提出了中性试验粒子围绕大质量旋转变形源的最内层稳定圆轨道(ISCO)半径的近似解析公式。在本文中,我们推广了它们的表达式,包括磁偶极矩。我们表明,我们的近似解析公式是足够准确的比较,他们与Pachón等计算的六参数精确解。[Phys.Rev.D73,104038(2006)]以及Berti和Stergioulas [MNRAS 350,1416(2004)]给出的真实中子星的数值数据。作为主要结果,我们发现在一般情况下,在ISCO的半径表现出减少的行为与磁场的增加。然而,对于低于100 GT的磁场,ISCO处的半径变化可以忽略不计,因此可以使用非磁化近似表达式。此外,我们推导了在ISCO条件下测试粒子的角速度、能量和角动量的近似解析公式。
2010-09-02 gr-qc
Inner-most stable circular orbit in Kerr-MOG black hole
研究了修正引力场中Kerr黑洞(Kerr-MOG黑洞)的最内稳定圆轨道(ISCO),它是强引力场中修正引力场方程的精确解之一. Kerr-MOG黑洞是在Boyer-Lindquist坐标系中通过加入类似于量子引力中所解释的Yukawa力的排斥参数而构造的。我们探讨了Kerr黑洞和Kerr-MOG黑洞的ISCO的一些不同之处。
2017-04-18 gr-qc
Parameterized Non-circular Deviation from the Kerr Paradigm and Its Observational Signatures: Extreme Mass Ratio Inspirals and Lense-Thirring Effect
本文构造了一个保留Kerr其他对称性但引入小参数化非圆周偏离的一般度规,并通过分析极端质量比旋近和Lense-Thirring进动,展示了未来LISA引力波观测探测和约束该偏离的潜力。
2024-06-09 gr-qc hep-th
Innermost Stable Circular Orbit of Inspiraling Neutron-Star Binaries: Tidal Effects, Post-Newtonian Effects and the Neutron-Star Equation of State
我们研究了中子星状态方程如何影响合并附近的吸入中子星双星的运动方程的动力学不稳定性的发病。相对论效应和牛顿潮汐效应的结合导致恒星开始它们最后的、快速的、动力学不稳定的合并,此时恒星仍然很好地分离,轨道频率为$\approx$ 500周/秒(即引力波频率约为1000赫兹)。动力学不稳定性发生的轨道频率(即最内侧稳定圆轨道的轨道频率)对中子星状态方程(特别是恒星的质量半径比$M/R_o$)表现出适度的敏感性。这表明,关于核物质状态方程的信息被编码在合并前发射的引力波中。
1996-09-05 astro-ph gr-qc
Stable circular orbits of spinning test particles around accelerating Kerr black hole
研究了自旋测试粒子在赤道面上围绕加速Kerr黑洞的稳定圆轨道。为此,我们首先计算运动方程,并分析粒子的参数空间。研究了粒子的自旋和黑洞的加速度对自旋试验粒子在最内层稳定圆轨道上的守恒角动量、守恒能量和半径的影响。我们发现粒子的自旋对轨道参数的影响几乎是线性的,而黑洞的加速度对这些参数的影响是非线性的。我们还探讨了粒子的自旋和黑洞的加速度对自旋粒子在近稳定圆轨道上的近星点位移的影响。
2020-04-26 gr-qc hep-th
Innermost stable circular orbits around a Reissner-Nordström-global monopole spacetime in a homogeneous magnetic field
本文研究弱均匀磁场中 RN-全局单极子黑洞周围带电粒子的运动,数值分析 ISCO 与有效势随磁场、单极子项及粒子参数的变化。
2025-08-29 astro-ph.SR gr-qc hep-th
Innermost Stable Circular Orbit of Coalescing Neutron Star-Black Hole Binary --- Generalized Pseudo-Newtonian Potential Approach ---
研究了中子星-黑洞并合双星的最内层稳定圆轨道。我们采用广义伪牛顿势来模拟引力的广义相对论效应。结果表明,在ISCO下中子星与黑洞的分离度大于用牛顿势或质点的第二后牛顿运动方程得到的分离度.在等质量情况下,发现对于$\bar{a}/m_1 > 3.5$($\bar{a}$和$m_1$分别为中子星的平均半径和质量),潮汐效应对双星系统的稳定性起主导作用,而对于$\bar{a}/m_1 < 3.5$,相对论效应,即相互作用势具有不稳定轨道的事实起主导作用.
1996-09-02 astro-ph gr-qc
Equatorial circular orbits in the Kerr-de Sitter spacetimes
研究了Kerr-de Sitter时空中试验粒子的赤道运动。圆形轨道的确定,它们的性质进行了讨论的黑洞和裸奇异时空,并建立薄吸积盘的相关性。
2004-04-14 gr-qc
Maximum Observable Blueshift from Circular Equatorial Kerr Orbiters
在黑洞的事件视界附近的时空区域可以被看作是一个深势阱,相对于遥远的观测者具有大的引力红移。然而,在这一区域内运行的物质以相对论的速度运动,可以对其电磁辐射产生显著的多普勒频移,有时会导致在无穷远处观察到净蓝移。因此,一个黑洞将其附近单色光源的线辐射扩展成一个平滑衰减的“红翼”--其通量在大红移处消失--以及一个“蓝刃”,它将有限的通量保持到对应于最大可观测蓝移的尖锐边缘。本文研究了各向同性单色辐射源在Kerr黑洞赤道圆轨道上产生的蓝刃,得到了最大蓝移如何编码黑洞自旋和倾角的简单关系式。我们发现,最大蓝移的小值产生一个很好的探针的倾斜,而较大的值提供强有力的限制自旋或倾斜方面的其他。这些结果与正在进行的和未来的观测直接相关,这些观测旨在从周围谱线发射的加宽来推断超大质量黑洞的角动量。
2020-09-07 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Energy Extraction From the Kerr-Bertotti-Robinson Black Hole via Magnetic Reconnection under Circular Plasma and Plunging Plasma
本文研究浸没在均匀磁场中的Kerr-Bertotti-Robinson黑洞在圆轨道区域和落入区域通过磁重联提取能量的过程,发现磁场阻碍能量提取,其提取能力介于Kerr黑洞与Kerr-Melvin黑洞之间,且落入区域功率更强。
2025-08-19 gr-qc hep-th
Innermost Stable Circular Orbits and Epicyclic Frequencies Around a Magnetized Neutron Star
本文用完全相对论方法计算了中性试验粒子在磁化中子星赤道面上的最内层稳定圆轨道半径(ISCO)、开普勒频率、标架拖曳频率、进动频率和振荡频率。用Pachon等人导出的六参数解模拟了恒星周围的时空,结果表明,强磁场(如中子星磁场)的存在对上述物理量有不可忽略的影响,因此,它的列入是必要的,以获得更准确和现实的描述发生在附近的物理过程,例如吸积盘的动力学。这里讨论的结果还表明,考虑强磁场可能会引入不可忽略的校正,例如,相对论性岁差模型,因此对中子星质量的预测。
2013-12-19 astro-ph.SR gr-qc
Electromagnetic self-force on a charged particle on Kerr spacetime: equatorial circular orbits
本文计算了旋转黑洞赤道面上圆测地线轨道上带电粒子的自作用力。通过直接计算,我们证明了耗散自引力与辐射到无穷远并穿过黑洞视界的通量之和是平衡的。发现Prograde轨道刺激黑洞超辐射,但我们确认,浮动轨道的条件不能满足。我们计算的保守分量的自作用力的应用程序的模式和正则化方法,我们提出了一个选择的数值结果。通过数值拟合,我们提取了后牛顿展开式的首阶系数。计算了Kerr时空最内层稳定圆轨道上的自作用力,并对电磁自作用力和引力自作用力进行了比较。
2020-08-28 gr-qc hep-th
A Circular Disformal Kerr Black Hole
Arnold Sommerfeld Center for Theoretical Physics(阿诺德·索末菲理论物理中心);Univ de Lyon, ENS de Lyon, Laboratoire de Physique, CNRS UMR 5672(里昂大学,里昂高等师范学校,物理实验室,法国国家科学研究中心);Sede Esmeralda, Universidad de Tarapacá(塔拉帕卡大学埃斯梅拉达校区)
本文提出了一种新的精确旋转黑洞解,通过反常变换保留凯尔几何特性,为研究修改引力中的类似凯尔黑洞现象提供了理论工具。
2026-01-10 gr-qc hep-th
Radiation-reaction-induced evolution of circular orbits of particles around Kerr Black Holes
证明了在绝热近似下,Kerr度规中粒子的非赤道圆轨道(即具有常数Boyer-Lindquist半径的轨道)在引力辐射反应的影响下仍然是圆的。简要讨论了绝热性破裂的条件,以及稍微非圆的轨道对偏心率的增长是否是稳定的。
1995-12-08 gr-qc
Equatorial circular motion in Kerr spacetime
分析了中心质量旋转时,其引力场由Kerr时空描述时,其赤道面上的测试粒子圆轨道的性质。对于旋转的黑洞和裸奇点,我们探索所有的空间区域,圆形轨道可以存在,并分析相应的测试粒子的能量和角动量的行为。特别是,我们发现所有的半径,在该半径处的测试粒子可以有零角动量由于排斥引力效应产生的裸奇点。对圆轨道的稳定区进行了分类。结果表明,黑洞稳定区的几何结构与裸奇点完全不同。
2011-07-13 astro-ph.HE gr-qc