Gravitational wave momentum extraction in non-axisymmetric Robinson-Trautman spacetimes
本文用数值方法研究了非轴对称Robinson-Trautman时空中的引力波反冲。我们构造了Robinson-Trautman动力学的特征初始数据，这些动力学被解释为对应于具有共同视视界的两个助推碰撞黑洞的早期合并后状态。我们的分析是基于Bondi-Sachs能量-动量守恒定律，该定律调节了引力波发射中涉及的辐射转移过程。我们评估了由引力波进行的Bondi-Sachs动量通量和相关的净反冲速度定义（在零初始Bondi动量框架中）与系统上施加的总引力波脉冲成比例。得到并分析了对应于（i）非迎头碰撞和（ii）黑洞迎头碰撞的两类不同初始数据的反冲速度分布。对于第一类（i），净引力波动量通量和相关的踢评估为一个给定的域的参数（入射角和质量比）。典型地，对于质量相等的情况，净引力波动量通量不为零。这最后一个结果表明，这些配置是没有连接到黑洞双螺旋或迎面碰撞。我们认为，这些系统可能是一个候选人的合并后阶段的非头上碰撞的黑洞不合并前的螺旋阶段之前，例如碰撞黑洞在合并前的无界轨迹的近似描述。对于第二类（ii），迎头碰撞，我们比较了我们的结果，并讨论了类比，与$1+3$数值相对论模拟的二元黑洞吸气和迎头碰撞。
2014-03-18 gr-qc
Gravitational radiation from inspiralling compact objects: Spin-spin effects completed at the next-to-leading post-Newtonian order
利用自旋中双线性的引力势和源多极矩，首先在有效场论（EFT）框架内的后牛顿（PN）展开中计算到次领先阶（NLO），我们在这里完成了动力学不变量和通量平衡方程的推导，包括能量和角动量。我们利用这些结果来计算自旋自旋效应的轨道频率和累积相位的非线性振荡的圆形轨道。我们还推导出线性动量和质心通量和相关的踢速度，最高相关的PN阶。我们明确地证明了使用EFT形式主义获得的二次自旋源多极子和后来用更传统的工具重新推导的多极子之间的等效性，从而使两种方法之间的自旋-自旋辐射观测值与NLO完全一致。
2021-03-26 gr-qc
Hybrid method for understanding black-hole mergers: Inspiralling case
我们适应的方法匹配后牛顿和黑洞微扰理论的类时表面（这被证明是有用的理解迎面黑洞二进制碰撞）处理等质量，吸气黑洞二进制。我们首先引入辐射反应势到这种方法中，我们表明，它导致一组自洽的方程，描述的波形和类时匹配表面的同时演变。这使我们能够产生一个完整的inspiral-merge-ringdown波形的l=2，m=2，-2模式的引力波形的等质量黑洞-二进制inspiral。这些模式与数值相对论模拟的模式在相位上匹配得很好，但在振幅上不太匹配。作为该方法的第二个应用，我们研究了自旋在轨道平面上反向排列的黑洞的合并（“超级反冲”配置）。在超级反冲的衰荡过程中，质量和电流四极辐射的相位被锁定在一起，因为它们以相同的准正规模式频率演化。我们认为，这种锁定在合并过程中开始，我们表明，如果黑洞的自旋通过我们的模型的扰动黑洞时空中的测地岁差演变，然后在合并过程中的轨道频率旋进。反过来，这会导致辐射的正确行为，并产生类似于数值模拟中观察到的反冲。
2012-02-21 gr-qc
A census of transient orbital resonances encountered during binary inspiral
瞬时轨道共振最近被认为对小天体进入大黑洞的螺旋具有潜在的重要性。这些共振发生在内旋通过两个基本轨道频率$Ω_θ$和$Ω_r$彼此成小整数比的时刻演变时。先前的工作已经证明，每当螺旋通过共振时，双星的参数就会被“踢”，相对于忽略共振效应的模型，改变轨道的特征。在本文中，我们使用精确的克尔测地线耦合到一个准确的，但近似的模型inspiral调查轨道参数空间，并估计如何常见的一个遇到长寿的轨道共振。我们发现，最重要的共振持续了几百个轨道周期的质量比$10^{-6}$，共振几乎肯定会发生在一个大质量比的二进制将是一个目标的引力波观测的时间。共振似乎是无处不在的大质量比inspiral，并持续足够长的时间，他们可能会影响双演化的观测重要的方式。
2014-02-26 astro-ph.CO gr-qc
Mapping the asymptotic inspiral of precessing binary black holes to their merger remnants
研究黑洞双星的演化需要多种方法。虽然后牛顿近似足以描述早期的螺旋（即使是无限大的轨道分离），但只有数值相对论才能捕捉合并附近动力学的全部复杂性。我们结合多时间尺度后牛顿积分与数值相对论代理模型，从而映射的二进制从其渐近配置在过去的时间无限的合并后的残余物的整个历史。这种方法自然使我们能够评估岁差和轨道相位对合并残余物的性质（质量、自旋和反冲）的影响。这些阶段在连接二元演化的两个极值时引入了基本的不确定性。
2020-10-19 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
How black holes get their kicks: Radiation recoil in binary black hole mergers
双黑洞合并产生的引力波携带线性动量，导致质心反冲。这种"辐射火箭“对于逃逸速度为反冲速度的系统具有重要意义。我们描述了新的反冲计算使用高精度黑洞微扰理论估计的反冲的大小为缓慢的“吸气”合并阶段，再加上一个粗糙的计算为最终的"暴跌“，我们估计总反冲赋予合并的黑洞。我们发现，几十到几百公里/秒的速度可以相当容易地实现。后坐力可能永远不会超过500公里/秒。
2004-08-25 astro-ph gr-qc
Momentum Flow in Black Hole Binaries: I. Post-Newtonian Analysis of the Inspiral and Spin-Induced Bobbing
简要介绍了一个新的加州理工学院/康奈尔大学的研究计划，探索弯曲时空的非线性动力学的双黑洞碰撞和合并，并在这个计划的初步项目，旨在阐明在黑洞双星（BBHs）的线性动量流。讨论了边带黑洞中线性动量局域化的“规范依赖性”（任意性），并希望线性动量的定性行为与规范无关。调和坐标建议作为一个可能的首选基础固定与线性动量的规范。对于BBH或其他紧致双星，朗道-李福席兹形式主义被用来定义双星的动量，即在物体表面或内部的积分，并定义物体外部的引力场（时空曲率）的动量，作为对场动量密度的体积积分。这些定义将在随后的论文中使用，通过数值相对论探索BBHs的内部非线性动力学。在1.5PN近似下，我们用这种形式来研究双星在轨道内旋过程中，双星体与其引力场之间的动量流。特别注意的是动量流和守恒与同步自旋引起的摆动的黑洞，在所谓的“极端踢配置”（其中两个相同的黑洞有他们的自旋躺在他们的轨道平面和反对齐）。
2009-02-24 gr-qc
Spin Diagrams for Equal-Mass Black-Hole Binaries with Aligned Spins
具有与轨道角动量一致的自旋的二元黑洞系统特别令人感兴趣，因为它们可能是一般超大质量二元黑洞系统的螺旋的优选终态。有鉴于此，我们计算了一个大的等质量的黑洞的自旋与轨道角动量对齐，但在其他任意的二元系统的螺旋和合并。通过对模拟结果的最小二乘拟合，我们构造了两个“自旋图”，它们提供了关于反冲速度|v_kick|和最终黑洞自旋a_fin的直接信息，即两个初始黑洞的无量纲自旋a_1和a_2。总的来说，它们表明最大反冲速度为|v_kick| =441.94 km/s，最小和最大最终自旋分别为a_fin=0.3471和a_fin=0.9591。
2008-02-23 astro-ph gr-qc
Gravitational-Wave Recoil from the Ringdown Phase of Coalescing Black Hole Binaries
由两个轨道黑洞并合而成的黑洞的引力反冲或“反冲”是一种重要的天体物理现象。我们结合（i）早期的计算，使用后牛顿理论，累积到合并的两个非旋转的黑洞的反冲速度，（ii）的“封闭极限近似”计算的辐射在衰荡阶段，并根据解决方案的Regge-Wheeler和Zerilli方程使用初始数据精确到第二后牛顿秩序。我们证明，振铃辐射产生了显着的“反踢”。加上由于螺旋，合并和衰荡阶段的贡献，我们的结果的净反冲速度同意从数值相对论的10- 15%，在很宽的质量比范围内，与最大速度为180公里/秒的质量比为0.38。
2009-12-18 astro-ph.CO gr-qc
Revising the Spin and Kick Connection in Isolated Binary Black Holes
Columbia University（哥伦比亚大学）；Northwestern University（西北大学）
本文重新审视孤立双星黑洞的自旋起源，分析出生前后可导致各向同性、平行或垂直于出生反冲自旋的机制，说明场星双星也可出现进动和逆行自旋。
2026-10-09 astro-ph.HE gr-qc
Understanding the "anti-kick" in the merger of binary black holes
双黑洞的螺旋和合并产生了大的反冲速度，这是数值相对论计算中最令人兴奋的结果之一。虽然对这一过程的许多方面已经进行了调查和解释，但“反反冲”，即合并后的突然减速，尚未找到简单的解释。我们表明，反反冲可以理解的辐射从一个变形的黑洞的各向异性的曲率分布的视界与反冲的方向和强度。我们的分析集中在罗宾逊-特劳特曼时空，并允许我们测量的能量和动量辐射的规范不变的方式。与此同时，这种更简单的设置提供了合并黑洞的定性和定量特征，为更深入地理解黑洞时空的非线性动力学开辟了道路。
2010-06-28 astro-ph.HE gr-qc hep-th
How black holes get their kicks: Gravitational radiation recoil revisited
双黑洞合并产生的引力波带走了线性动量，导致质心反冲。这种“辐射火箭”效应对逃逸速度为反冲速度的系统具有重要意义。我们重新审视这个问题，使用黑洞微扰理论，治疗作为一个测试质量螺旋进入旋转孔的二进制。对于极端的质量比（q = m1/m2 << 1），我们非常精确地计算了双星合并的缓慢螺旋时期的反冲;这些结果可以以适度的精度外推到q ~ 0.4。虽然最后一次俯冲产生的反冲力对最后的反冲力有很大的贡献，但我们只能粗略地估计它的大小。我们发现反冲可以很容易地达到~ 100-200 km/s，但最有可能不超过~ 500 km/s。虽然远低于先前的估计，但这种反冲足够大，足以产生重要的天体物理学后果。这些包括从球状星团、矮星系和高红移的暗物质晕中喷射出的黑洞。
2004-04-09 astro-ph gr-qc
Drifting through the medium: kicks and self-propulsion of binaries within accretion disks and other environments
致密双星是引力波和电磁波探测器可以探测到的，对于我们理解天体物理环境和致密天体的组成是很重要的。有大量的工作致力于这种双星在背景介质中的演化，例如在共同包络演化、吸积盘和暗物质迷你尖峰中。在这里，我们将进一步探索在环境中演化的引力约束二进制文件。我们表明，耗散效应，如引力拖曳和吸积赋予的质心的非对称双星的动量。我们在数值上发展的二进制文件在牛顿设置和显示，根据介质密度，质心可以加速到高速度-在某些情况下$300\, {\rm km/s}$或更多-在inspiral，与潜在的可观察到的签名。我们的数值结果是完全一致的\textit{analytical}的结果CM的发展在一阶介质密度。
2020-08-03 astro-ph.HE gr-qc physics.flu-dyn
Resonant recoil in extreme mass ratio binary black hole mergers
双黑洞系统的涡卷和合并通常会导致辐射的不对称分布，从而导致残余黑洞的反冲方向与辐射的净线动量相反。反冲速度通常是最大的可比质量的黑洞和特定的自旋配置，并在极端的质量比极限接近零。一般认为，对于极端的质量比eta<<1，反冲速度的标度为V { \propto } eta ^2，其中比例系数取决于较大黑洞的自旋和系统的几何形状（例如轨道倾角）。在这里，我们表明，对于低但非零倾角的椭圆轨道和非常快速旋转的大孔（自旋参数a*>0.9678）的螺旋二进制可以通过共振的轨道平均辐射反作用力是非零的。这些共振交叉导致对反冲的新贡献V { \propto } eta^{3/2}。对于这些配置和足够极端的质量比，这种共振反冲占主导地位。虽然共振反冲在天体物理学上的重要性似乎值得怀疑，但它的存在表明，在将数值反冲结果外推到极端质量比和接近最大自旋时要谨慎。
2011-06-08 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Recoil of Inspiralling Black-Hole Binaries to Second Post-Newtonian Order
引力辐射导致的线动量损失以及由此引起的黑洞双星系统的引力反冲可能在早期星系中大质量黑洞的生长中起重要作用。本文计算了非自旋黑洞双星在后牛顿第二阶（2 PN）的引力反冲，首次得到了由波尾引起的1.5PN修正项和下一个2 PN项.我们发现，由二进制所经历的净反冲的最大值，由于inspiral阶段的最内稳定圆轨道（ISCO）的顺序为22公里/秒。然后，我们估计的反冲速度积累的暴跌期间从ISCO到地平线的整合动量通量使用的2 PN公式沿暴跌测地线的史瓦西度规。我们发现，暴跌的贡献占主导地位的inspiral。对于质量比m_2/m_1=1/8，我们估计总反冲速度（由于绝热和倾伏阶段）为100 +/- 20 km/s。对于0.38的比率，反冲是最大的，我们估计它是250 +/- 50 km/s。在小质量比的极限下，我们估计V/c约为0.043（1 +/- 20%）（m_2/m_1）^2。我们的估计与Favata等人（2004）的估计一致，但范围要窄得多。
2005-08-25 astro-ph gr-qc
Superkicks in ultrarelativistic encounters of spinning black holes
我们研究了两个旋转的，质量相等的黑洞通过完全数值相对论模拟的超相对论相遇。两个初始数据序列进行了详细研究：一个导致散射和一个导致掠碰撞和合并。在所有情况下，最初的黑洞自旋都位于轨道平面内，这种结构导致了所谓的“超级反冲”。在天体物理学中，准圆吸气，这样的反冲可以高达~ 3，000 km/s;在这里，我们发现的配置超过~ 15，000 km/s。我们发现，最大反冲力与引力波辐射的能量总量成正比，但很大程度上与合并是否发生无关。这表明，主要负责超级反冲的机制与合并动力学无关。相反，一个一致的解释是，轨道的“摆动”运动导致双星平面内轨道运动产生的辐射不对称，净不对称被反冲平衡。我们用我们的结果来制定在任何黑洞遇到的最终踢上实现的一些示意图。
2010-11-15 gr-qc
Massive black hole binary inspiral and spin evolution in a cosmological framework
大质量黑洞（MBH）双星螺旋内的时间尺度是不确定的，它们的自旋甚至更不受约束。自旋错位，以及不相等的质量比和自旋幅度，在引力辐射中引入了不对称性，这给合并的MBH带来了反冲。了解MBH双星自旋如何演化对于确定它们的反冲速度、LISA可探测到的引力波（GW）波形以及它们在星系中的合并后留存率以及随后的合并率至关重要。在这里，我们提出了一个新的研究，介绍了一个亚分辨率模型的气体和GW驱动的MBH二进制自旋演化使用人口的吸积MBH从插图宇宙流体动力学模拟。我们还通过动力学摩擦，恒星散射，粘性气体阻力和GW排放模型的次分辨率二进制inspiral。我们的模型假设微分吸积，这会导致更大的调整二级MBH自旋不等质量合并。我们发现在我们的人群中有47%的MBH通过$z=0$合并。其中，在我们的（保守的）基准模型中，19%的公司在合并时有未对齐的初选，10%的公司在合并时有未对齐的次级初选。然而，MBH失调分数强烈依赖于吸积盘参数。减少吸积率的一个因素的100，在一个较厚的光盘，产生79%和42%的初级和次级的错位，分别。即使在基准模型中，超过12%的双星经历了$>500$ km s $^{-1}$的反冲，这可能会使它们至少暂时离开星系核。我们还发现，大量的系统经历强进动。
2021-01-05 astro-ph.GA gr-qc
The Distribution of Recoil Velocities from Merging Black Holes
利用有效单体模型计算了任意质量和自旋取向的合并黑洞的线性动量流。该模型包括一个解析描述的螺旋相位，一个短的合并，和一个叠加的指数阻尼准正常衰荡模式的克尔BH。通过改变内旋和衰荡的匹配点，可以估计出这种方法产生的系统误差。在这些置信度范围内，我们发现密切的协议与以前报道的结果从数值相对论。使用蒙特卡洛实现的EOB模型，我们能够采样大量的BH参数空间和估计反冲速度的分布。对于质量比范围1 <= m_1/m_2 <= 10、a_{1,2}的自旋幅度=0.9以及均匀的随机自旋取向，我们发现，反冲速度大于500 km/s的双星中有一小部分f_{500} =0.12^{+0.06}-0.05}，f_{1000} =0.027^{+0.021}-0.014}反冲大于1000 km/s。这些速度可能能够将最后的BH从其宿主星系中喷射出来。将样本限制为m_1/m_2 <= 4的可比质量双星，典型的反冲甚至更大，f_{500} =0.31_{-0.12}^{+0.13}和f_{1000} =0.079^{+0.062}_{-0.042}。
2007-03-29 astro-ph gr-qc
Gravitational waves from black hole-neutron star binaries I: Classification of waveforms
利用我们的新的数值相对论程序SACRA，对黑洞（BH）-中子星（NS）双星的螺旋和合并过程进行了长期模拟，重点研究了引力波形。作为初始条件，采用改进的移动穿孔方法制备了处于准平衡态的BH-NS二元系。BH采用无旋运动穿刺模型，NS采用$Γ=2$多方状态方程和无旋速度场。BH与NS的质量比$Q=M_{\rm BH}/M_{\rm NS}$在1.5和5之间的范围内选择。由${\cal C}=GM_{\rm NS}/c^2R_{\rm NS}$定义的NS的紧凑度被选择为在0.145和0.178之间。对于大的$Q$值，NS不被潮汐破坏，只是被BH吞噬，引力波的特点是螺旋，合并，和振铃波形。在这种情况下，波形定性地与BH-BH双星的波形相同。对于足够小的$Q \alt 2$值，NS可能在被BH吞噬之前被潮汐破坏。在这种情况下，合并和衰荡波形的振幅非常低，因此，引力波的特征在于螺旋波形和随后的快速衰减。合并和振铃波形的差异清楚地反映在频谱形状和"截止"频率上，在该频率以上频谱振幅急剧下降。当NS没有潮汐中断时（例如，对于Q = 5），由非对称引力波辐射引起的反冲速度与BH-BH双星合并时的反冲速度近似一致，而在发生潮汐扰动的情况下，反冲速度被显著抑制。
2012-07-22 astro-ph.HE gr-qc
Large Merger Recoils and Spin Flips From Generic Black-Hole Binaries
我们报告的第一个结果，从一个通用的黑洞二进制，即二进制包含不等质量的黑洞与错位自旋的演变。我们的配置，其质量比为2：1，由一个最初不旋转的孔轨道一个更大的，快速旋转的孔（比自旋a/m = 0.885），与自旋方向定向相对于轨道平面-45度。我们跟踪的inspiral和合并的~2轨道，并发现残余收到一个实质性的踢454公里/秒，两倍以上的最大踢从非自旋双星。剩余的自旋方向相对于较大空穴的初始自旋方向翻转103度。我们进行了第二次运行与反对齐的自旋，a/m =+-0.5躺在轨道平面，产生一个踢1830公里/秒的轨道平面。对于最大旋转的黑洞，该值可缩放至近4000 km/s。如此大的反冲速度开启了一种可能性，即合并的双星甚至可以从大质量宿主星系的核中喷出。
2007-03-02 astro-ph gr-qc
Gravitational recoil from spinning binary black hole mergers
双黑洞的螺旋和合并将可能涉及质量不等和任意自旋的黑洞。这些双星发出的引力辐射将携带角动量和线动量。发射出的线动量的净通量意味着由合并产生的黑洞将经历反冲或反冲。以往的研究主要集中在不等质量非自旋双星的反冲速度。我们提出的结果，从模拟的质量相等，但旋转的黑洞二进制文件，并显示如何在这些情况下也可以获得一个显着的引力反冲。我们考虑的情况下，黑洞的大小相反的自旋$a$对准/反对对准的轨道角动量，与$a$的无量纲自旋参数的个别孔。对于所考虑的初始设置，我们发现反冲速度为$V = 475 \KMS a$。超大质量黑洞合并产生的这种量级的反冲可能导致碰撞产生的最后一个黑洞从矮星系的核心喷出。
2007-02-02 astro-ph gr-qc
How to Escape from a Trap: Outcomes of Repeated Black Hole Mergers in AGN
本文研究AGN盘中恒星级黑洞如何借并合逃离迁移陷阱，指出引力波反冲难以持久逃逸，环隙打开才是关键机制，并限定陷阱与层级增长对应的AGN光度范围。
2024-10-25 astro-ph.HE gr-qc
Binary black hole merger in the extreme-mass-ratio limit: a multipolar analysis
在前人工作的基础上，我们提出了一种新的计算方法，计算了质量为$m_1$和$m_2$的非自旋黑洞在质量比极限为$m_1 m_2\ll(m_1+m_2)^2$的情况下，从准圆螺旋到坍落、合并和衰荡的过渡过程中产生的引力波辐射.系统的相对动力学计算{ \it，不作任何绝热近似}，通过使用有效单体（EOB）描述，即通过用质量为$μ=m_1 m_2/(m_1+m_2)$的有效粒子在质量为$M=m_1+m_2$的（准）史瓦西背景中运动来表示二元体，并将其提交给$Ø(ν)$ 5 PN-图解的分析辐射反作用力，其中具有$ν=μ/M$。引力波发射是通过多极Regge-Wheeler-Zerilli型微扰方法计算的（在极限$ν\ll 1$下有效）。我们考虑三个质量比，$ν={10^{-2},10^{-3},10^{-4}}$，我们计算多极波形高达$\ell=8$。我们估计在准普遍和准测地线的部分暴跌阶段的能量和角动量损失，我们分析了结构的衰荡。我们计算了引力波发射赋予合并残余物的引力反冲或“反冲”，并强调了更高多极的重要性，以获得反冲的最终值$v/(cν^2)=0.0446$。我们最后表明，有一个{ \it优秀的分数协议}（$\sim 10^{-3}$）（即使在暴跌）之间的5 PN EOB解析图解辐射反应通量和数值计算的引力波角动量通量。这进一步证实了EOB形式主义准确建模极端质量比吸气的能力，这是未…
2010-12-14 gr-qc
Surprises from the spins: astrophysics and relativity with detections of spinning black-hole mergers
对黑洞自旋的测量对于实现引力波天文学的承诺至关重要。在天体物理学方面，自旋可能是黑洞演化过程中最清晰的指标，因此提供了一种首选的方法来区分LIGO的黑洞是如何形成的。在相对论方面，自旋是造成特殊动力学现象（从长螺旋中的岁差调制到合并时的引力波反冲）的原因，这些现象编码了关于潜在天体物理过程的宝贵信息。我提出了一些例子来探索自旋动力学（相对论）和环境效应（天体物理学）之间的这种深刻而迷人的相互作用。黑洞的旋转确实在两个方面都隐藏着惊人的惊喜：形态，共振，超新星爆发的限制，多个合并世代等等。
2017-11-27 astro-ph.HE gr-qc
Anatomy of the binary black hole recoil: A multipolar analysis
我们提出了一个多极分析的引力反冲计算在最近的数值模拟的二进制黑洞（BH）合并，为不相等的质量和非零，非旋进自旋。我们表明，多极矩，并包括l=4是足够的，以准确地再现最终的反冲速度（在~2%），只有少数占主导地位的模式显着的贡献（在~5%）。我们描述了如何相对振幅，更重要的是，相对相位，这几种模式控制的方式，反冲建立在整个螺旋，合并，和振铃阶段。我们还发现，数值结果可以重现的“有效牛顿”的多极矩公式，通过取代牛顿公式中的径向分离的有效半径计算的数值数据。除了合并，数值结果再现的三个克尔准正常模式（QNM）的叠加。通过用克尔BH的基本QNM表示多极矩得到的解析公式能够解释每个模拟的“反踢”的发生和数量。最后，我们应用多极分析，以帮助解释显着的差异，平面和非平面踢等质量旋转黑洞的振幅。
2007-12-20 astro-ph gr-qc
Binary black hole merger gravitational waves and recoil in the large mass ratio limit
数值相对论的重大突破使我们几乎可以完全概括地计算时空动力学，使我们能够在基本上没有近似的情况下模拟二元黑洞的合并和合并。这些计算的主要限制现在是计算性的。特别是，它是很难建模系统与大质量比和大自旋，因为必须准确地解决多个长度尺度发挥作用，在这样的系统。微扰理论在扩展二元体系的计算建模范围方面可以发挥重要作用。在本文中，我们提出的第一个结果的代码，使我们能够模拟的引力波所产生的螺旋，合并，并ringdown的一个二元系统中，一个成员的二是更大的质量比其他。这使我们能够准确地校准大质量比制度的二元动力学。我们集中在这个分析上的反冲赋予合并后的残留物，这些波。我们仔细研究的“反踢”，反相抵消的反冲所产生的暴跌和振铃波，详细描述了Schnittman等人。我们发现，与黑洞自旋对齐的轨道，反踢增长作为自旋的函数。在反引力聚并成快速旋转的黑洞时，总反冲力最小，而在反引力聚并时，总反冲力最大。有趣的是，这完全逆转了只包括螺旋信息的分析所预测的踢与旋转的趋势。
2010-03-02 astro-ph.CO gr-qc
Close encounters of three black holes
我们提出了第一个完全相对论性的长期数值演化的三个等质量的黑洞在一个系统组成的第三个黑洞在一个封闭的轨道上的黑洞双星。我们发现，这些密切的三黑洞系统有非常不同的合并动力学从黑洞双星。特别是，我们看到了复杂的轨迹，能量的重新分配，可以给其中一个洞，独特的波形，以及对发射的引力辐射的抑制。我们进化出两种这样的配置，并发现非常不同的行为。在一种配置中，双星系统很快被破坏，单个黑洞遵循复杂的轨道，并迅速连续地与第三个黑洞合并，而在另一种配置中，双星系统在其中一个成员与第三个黑洞合并之前完成了半个轨道，由此产生的两个黑洞系统形成了一个高度椭圆形，分离良好的双星，（至少）在演化的第一个t~ 1000 M没有明显的螺旋。
2008-04-09 astro-ph gr-qc
Effects of post-Newtonian Spin Alignment on the Distribution of Black-Hole Recoils
最近的相对论数值模拟表明，双星合并产生的最终黑洞可以以高达5,000 km/s的速度反冲。由于在所谓的“悬挂”结构中引力波发射增强，当黑洞自旋与轨道角动量部分对齐时，这种最大反冲发生。我们重新审视我们以前的统计分析后牛顿演化的黑洞双星在这些新的发现。我们证明，尽管这些新的配置与增强反冲速度，自旋对齐后牛顿阶段的inspiral仍将显着抑制（或增强）踢的幅度时，更大质量的黑洞的初始自旋是更多（或更少）密切对齐的轨道角动量比较小的孔。我们提出了一个初步的研究，如何后牛顿自旋排列影响超大质量黑洞从其宿主星系的天体物理动机的质量比和初始自旋分布的弹射概率。我们发现，自旋对齐抑制（增强）喷射概率约40%（20%）的观测动机的质量依赖的星系逃逸速度，并通过一个更大的量为恒定的逃逸速度为1,000公里/秒。因此，反冲抑制比增强至少高两倍的效率。
2012-05-21 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Modeling the BMS transformation induced by a binary black hole merger
本文构建了双黑洞并合引起的BMS变换模型，利用高斯过程回归拟合数值相对论模拟数据，首次提供超平移模型，并发现特征演化波形预测的反冲速度比外推波形约大5%。
2025-03-12 gr-qc
Stirred and shaken: dynamical behavior of boson stars and dark matter cores
玻色子场可以产生自引力结构。这些都是有趣的假设新的“暗物质星”和良好的描述暗物质晕，如果领域是非常轻的。本文研究了牛顿玻色子星（NBS）在其周围的外部物质（恒星、行星或黑洞）激发下的动力学响应。我们的设置可以描述大质量黑洞和周围环境之间的相互作用，在大质量物体经历了“踢”之后不久，由于银河系中心的重子物质的坍缩，或者暗物质耗尽作为对螺旋双星的反应。我们执行的第一个自洽计算的动力学摩擦作用在这些背景下的运动物体。二进制接近合并“搅拌”的NBS核心，和逆反应影响引力波形在领先的$-6PN$顺序相对于占主导地位的四极项;系数太小，允许检测下一代干涉仪。我们还表明，引力坍缩到一个超大质量黑洞在中心的NBS是伴随着只有一个小的变化，在周围的核心。NBS最终会被吸积，但对于天体物理参数来说，这只会发生在几个哈勃时间之后。
2020-11-08 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Gravitational Collider Physics
我们研究了新的超轻粒子在双黑洞发射的引力波信号上的印记。超辐射不稳定性可能会在旋转的黑洞周围产生大量的标量或矢量场云。双星伴星的存在会导致云的不同状态之间的跃迁，当轨道频率与状态之间的能隙匹配时，这种跃迁会共振增强。我们发现，时间依赖性的轨道显着影响云的动态过渡期间。在与粒子对撞机的类比之后，我们引入了一个S-矩阵形式主义来描述通过多重共振的演化。我们表明，云的状态，因为它接近合并，通过随时间变化的有限大小的影响，其频谱进行重要的信息。此外，由于云和轨道之间的能量和角动量的转移，可能会发生与共振位置相关的引力波信号的失相。值得注意的是，对于中间和极端质量比的吸气，长寿命的浮动轨道是可能的，以及产生大偏心率的反冲。通过精确重建波形来观察这些效应，有可能揭开玻色子云的内部结构，最终探测新粒子的质量和自旋。
2019-12-10 gr-qc hep-ph hep-th
Accretion, Jets, and Recoil in a Merging Supermassive Black Hole Binary: A Prompt Electromagnetic Postmerger Counterpart for LISA
Rochester Institute of Technology（罗切斯特理工学院）
该研究通过三维广义相对论磁流体模拟，发现并合超大质量双黑洞的反冲遗骸能产生持续数小时的瞬态电磁辐射，为LISA探测提供并合后对应体。
2026-09-10 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Scalar wave dark matter imprints on binary black hole mergers: dependence on field mass and density
Lanzhou Center for Theoretical Physics, Key Laboratory of Theoretical Physics of Gansu Province, Key Laboratory of Quantum Theory and Applications of MoE, Gansu Provincial Research Center for Basic Disciplines of Quantum Physics, Institute of Theoretical Physics & Research Center of Gravitation, School of Physical Science and Technology, Lanzhou University（兰州大学物理科学与技术学院）
本研究通过数值相对论模拟，探究标量波暗物质的场质量与密度对双黑洞并合的影响，发现其可加速并合、改变引力波信号，还会影响反冲速度等关键特征。
2026-10-14 gr-qc
Black Hole - Neutron Star Binary Mergers: The Impact of Stellar Compactness
本研究通过数值模拟探究中子星致密性对黑洞-中子星双星并合的影响，发现致密性和质量比越高系统越接近双黑洞，瓦解会抑制反冲、轻微影响自旋，低致密性中子星会导致并合后准正常振铃不清晰。
2024-04-15 astro-ph.GA gr-qc
Black Hole Spectroscopy for Precessing Binary Black Hole Coalescences
本研究描述了准圆形进动双黑洞并合铃响中激发的准正模，发现进动系统铃响可由非(2,±2)模式主导，有助于广义相对论检验与波形模型系统学理解。
2025-03-06 astro-ph.CO astro-ph.SR gr-qc
The response of ultralight dark matter to supermassive black holes and binaries
标量场可以产生受限结构，如玻色子星或Q球。这些天体是有趣的假想的新“暗物质星”，但也很好地描述了超轻场时的暗物质晕。在这里，我们研究的动力学响应时，在其附近的外部物质（恒星，行星或黑洞）激发的这种限制玻色子结构。这样的微扰既可以是穿过玻色子组态的，也可以只是作为周期源。我们的设置也可以有效地描述一个大质量的黑洞和周围环境之间的相互作用，不久后，大质量的身体已经经历了“踢”，由于重子物质在银河系中心的崩溃。它还描绘了暗物质耗尽作为一个反应的光环内的螺旋双星。我们计算总能量损失，以及在这些过程中辐射的线动量和角动量，并进行第一次自洽计算的动态摩擦作用在这些背景下的移动物体。我们证明了牛顿玻色子星（NBS）中心的引力坍缩为超大质量黑洞伴随着周围核心的微小变化。NBS最终会被吸积，但只有在比哈勃尺度的天体物理参数大的时候。恒星或超大质量双星能够“搅动”并从NBS中排出标量。对于在LIGO或LISA波段的二进制，接近合并，标量发射影响波形在领先的$-6$ PN阶相对于占主导地位的四极项;系数太小，允许检测下一代干涉仪。我们的研究结果提供了黑洞或恒星与它们所处的超轻暗物质环境之间相互作用的完整图景。
2020-08-31 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
