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
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
Testing black hole equatorial reflection symmetry using Sgr A* shadow images
最近发布的M87星系和我们星系中超大质量黑洞的图像使探测黑洞时空和测试广义相对论（GR）成为可能。黑洞时空的赤道反射对称性的破坏显然是超越GR的物理学的一个确凿证据。在本文中，我们使用Sgr A* 黑洞图像的环尺寸上的界限来约束黑洞反射对称性的破坏，这与GR中预测的$\sim10\%$内的临界曲线半径是一致的。采用一个理论不可知的框架，我们考虑了一个克尔类度量，其中反射对称性的破坏是由一个单一的参数，而不改变多极的黑洞参数化。尽管时空是反射不对称的，但由于与基林张量相关的隐藏对称性的存在，临界曲线总是垂直对称的。我们发现，临界曲线的大小是敏感的反射对称性被违反的量，并使用Sgr A* 图像的模型的参数空间上的第一个约束。
2022-08-02 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
Testing SgrA$^*$ with the spectrum of its accretion structure
SgrA $^*$是银河系中心的超大质量黑洞候选者，也是测试广义相对论的理想实验室。根据其他作者的工作，我们使用波兰甜甜圈模型来描述一个光学薄和恒定的角动量离子环在流体动力学平衡和模型的吸积结构周围SgrA $^*$。辐射机制是韧致辐射、同步辐射和逆康普顿散射。我们计算的频谱所看到的一个遥远的观察者在克尔和非克尔时空，我们研究如何准确的测量可以约束可能的偏差形式的克尔解决方案。在从一个薄的吸积盘发射的情况下，我们发现一个实质性的简并之间的自旋和可能的偏离克尔几何的确定，即使当离子环面的参数是固定的。这意味着，即使在良好的数据和系统学控制下，该技术也不能独立地测试SgrA $^*$的性质。然而，它可能会与其他测量（黑洞阴影，无线电脉冲星等）相结合。
2015-09-14 astro-ph.HE gr-qc
Testing the No-Hair Theorem with Observations of Black Holes in the Electromagnetic Spectrum
根据广义相对论的无毛定理，天体物理学上的黑洞只依赖于它们的质量和自旋，并由克尔度规唯一描述。质量和自旋是克尔时空的前两个多极矩，并完全决定了所有其他的矩。无毛定理可以通过测量改变这种高阶矩的克尔度量的潜在偏差来检验。在这篇综述中，我讨论了无毛定理的测试与当前和未来的观测，这样的黑洞在整个电磁波谱，集中在近红外观测的超大质量黑洞在银河系中心，脉冲星定时和非常长的基线干涉观测，以及X射线观测的荧光铁线，热连续谱，可变性和偏振。
2016-05-20 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Testing No-Hair Theorem by Quasi-Periodic Oscillations: the quadrupole of GRO J1655$-$40
我们使用相对论岁差模型中的准周期振荡对无毛定理进行了观察检验。我们应用的两个动机良好的度量是Kerr-Q和Hartle-Thorne度量，其中四极是可能编码偏离Kerr黑洞的参数。在将模型与观测值进行比较之前，导出了准周期频率的表达式。我们遇到的约束自旋和四极参数，使其难以测量其值的简并。特别是，我们在这里提出了一种新的测试无毛定理，通过调整Hartle-Thorne度量。在GRO J1655 $-$ 40中，考虑到目前的观测精度，克尔黑洞是对中心天体的一个很好的描述。
2021-10-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Testing the no-hair theorem with GW150914
我们分析了引力波数据从第一个LIGO探测的二元黑洞合并（GW 150914）在寻找残余黑洞的振铃。从信号的峰值开始观察，我们发现了基本准正规模式和至少一个泛音的证据，两者都与主导角模式（$\ell=m=2$），具有$3.6σ$置信度。一个振铃模型，包括泛音，使我们能够测量的最终质量和自旋幅度的残余完全从postinspiral数据，获得的估计与推断的值从完整的信号。我们从衰荡测量的质量和自旋值与稍后仅使用基模获得的值一致，但不确定性较小。后inspiral测量的质量和自旋之间的协议和那些使用完整的波形支持的假设，即GW150914合并产生的克尔黑洞，如广义相对论所预测的，并提供了一个测试的无毛定理在${\sim}10\%$水平。一个独立的测量频率的第一泛音产生协议与无毛假设在${\sim 20}\%$水平。随着探测器灵敏度的提高和探测到的黑洞合并数量的增加，我们可以预期使用泛音将提供更强的测试。
2019-08-08 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
X-ray Probes of Black Hole Accretion Disks for Testing the No-Hair Theorem
基于对热连续辐射和X射线谱中相对论加宽的铁谱线的探测，我们测量了一些超大质量和恒星质量黑洞的自旋。同样，在几个来源中也观察到了准周期变化。这样的测量通常假设黑洞是由克尔度规描述的，根据无毛定理，克尔度规用质量和自旋唯一地表征了黑洞。黑洞的这一基本性质可以通过测量由参数变形的类克尔时空引入的克尔度规的潜在偏差来观测检验。热谱、铁谱线和可变性已经在几个这样的度量中得到了广泛的研究，这些度量通常只依赖于一种特定类型的偏差，或者包含致密物体之外的非物理区域。在本文中，我研究这些X射线探针的背景下，一个新的克尔度量依赖于四个独立的偏差函数，是免费的病理区域以外的事件视界。我表明，所观察到的信号主要依赖于两种类型的偏差和自旋和偏差参数之间的强相关性，以前发现在其他克尔度量快速旋转的黑洞部分被打破。这表明，高自旋的来源是最好的候选人的测试无毛定理与X射线，我获得了第一个约束，这种偏差从恒星质量的黑洞天鹅座X-1。
2015-01-12 astro-ph.HE gr-qc
Kerr black holes with synchronised Proca hair: lensing, shadows and EHT constraints
我们研究了旋转Proca星的引力透镜效应和同步Proca头发的Kerr黑洞（BH）的阴影和透镜效应，讨论了事件视界望远镜（EHT）M87* 和Sgr A* 数据的理论方面和观测约束。在理论方面，这个家庭的BH插值克尔类解决方案-表现出类似的光学外观的克尔BH-非常非克尔类解决方案，表现出异国情调的功能，如尖状阴影，鸡蛋般的阴影和鬼的阴影。我们解释这些功能的基本光子轨道的结构，其中存在不同的分支，包含稳定和不稳定的轨道，后者的一些没有阴影相关。在观测方面，我们表明，目前的EHT约束是兼容的所有这样的BH，可以形成从克尔BH的超辐射不稳定性的增长。出乎意料的是，考虑到EHT数据中（大约）10%的误差条-与它们的标量表亲模型相反-一些在Proca头发中具有高达40%能量的BH与当前数据兼容。我们估计未来观测的必要分辨率，以更好地约束这个模型。
2022-09-13 astro-ph.HE gr-qc
An Upper Limit on the Charge of the Black Hole Sgr A* from EHT Observations
事件视界望远镜（EHT）最近发布了一张超大质量黑洞Sgr A* 的图像，显示了角阴影直径$d_{sh}= 48.7 \pm 7\,μ$和史瓦西阴影偏差$δ= -0.08^{+0.09}_{-0.09}~\text{(VLTI)},-0.04^{+0.09}_{-0.10}~\text{(Keck)}$，使用黑洞质量$M = 4.0^{+1.1}_{-0.6} \times 10^6 M_\odot $。Sgr A* 的EHT图像与克尔黑洞的预期外观一致，结果直接证明了银河系中心存在超大质量黑洞。在这里，我们使用EHT观测结果的Sgr A* 调查的限制，其电荷的援助下的克尔类黑洞，注意三个领先的旋转模型，即克尔-纽曼，Horndeski，和毛茸茸的黑洞。将超大质量黑洞Sgr A* 模拟成这些类Kerr黑洞，我们观察到Sgr A* 的EHT结果对Kerr-Newman和Horndeski黑洞的参数空间的上限比M87* 的EHT结果更严格.系统的偏差分析表明，未来EHT实验的观测结果对黑洞Sgr A* 的电荷有更精确的限制。因此，克尔类黑洞和克尔黑洞在EHT约束的参数空间的一个重要区域是不可辨别的，我们的偏差分析证实了这一说法。
2023-02-26 astro-ph.HE gr-qc
Testing the nature of the supermassive black hole candidate in SgrA* with light curves and images of hot spots
广义相对论对黑洞周围的时空几何作出了明确的预言。在不久的将来，新的设施将有能力探索SgrA $^*$（银河系中心的超大质量黑洞候选者）周围的度量，并打开一个新的窗口来测试克尔黑洞假设。在本文中，我们计算光变曲线和图像与紧凑的发射区（热点）围绕克尔和非克尔黑洞。我们研究如何分析的热点发射的辐射的属性可以用来测试克尔性质的SgrA $^*$。我们发现，唯一的观察热点光变曲线可以限制在最多的组合的黑洞自旋和可能的偏离克尔解决方案。这是因为在克尔黑洞周围的相同轨道频率可以被发现用于具有不同自旋参数的非克尔物体。由于背景几何形状引起的光变曲线中的二阶校正通常太小而不能被识别。虽然热点质心轨迹的观测可能会限制克尔解的可能偏差，但这对于不久的将来的VLTI仪器GRAVITY来说是遥不可及的。克尔黑洞假说可以通过在围绕SgrA $^*$的紧凑轨道上发现一颗射电脉冲星来验证。对这样一颗脉冲星的射电观测将提供对SgrA $^*$的质量和自旋的精确估计，而这些测量（探测弱场）与热点光变曲线信息（探测强场）的结合可能会以相当高的精度限制/发现可能与克尔解的偏差。
2014-05-15 astro-ph.HE gr-qc
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
Testing a class of non-Kerr metrics with hot spots orbiting SgrA$^*$
SgrA $^*$，银河系中心的超大质量黑洞候选者，在X射线，近红外和亚毫米波段表现出耀斑，可以在热点模型中解释。黑洞的光变曲线和热点图像受到许多特殊和广义相对论效应的影响，它们可以用来检验物体是否是广义相对论的克尔黑洞。然而，在以前的研究中，我们已经表明，相对论的功能通常是次显性的背景噪声和模型相关的热点属性，并最终它是在最有可能估计的频率最内稳定的圆形轨道。在这种情况下，克尔度规的测试只能与其他测量相结合。在目前的工作中，我们考虑一类非克尔时空中的热点轨道可能是在赤道平面之外。这些度量很难从吸积盘的研究中得到限制，事实上，目前对恒星质量和超大质量黑洞候选者的X射线观测无法给出有趣的界限。在这里，我们表明，不久的将来的观测SgrA $^*$可能做到这一点。如果热点是足够接近的大质量的对象，多普勒蓝移的影响的图像是比其他一个更明亮，这提供了一个特定的观测签名在热点的质心轨道。我们的结论是，准确的天体测量观测SgrA $^*$与仪器，如重力应该能够测试这类指标，除了在更不可能的情况下，一个小的视角。
2014-12-19 astro-ph.HE gr-qc
Prospects for Probing the Spacetime of Sgr A* with Pulsars
在围绕Sgr A* 的紧凑轨道上发现射电双星将允许对超大质量黑洞的时空进行前所未有的详细调查。本文表明，脉冲星计时，包括一个单一的脉冲星，有可能提供新的测试广义相对论，特别是它的宇宙审查猜想和无毛定理旋转黑洞。这些实验可以通过100微秒精度的定时观测来进行，对于频率高于15 GHz的正常脉冲星，可以使用平方公里阵列来实现。基于标准的脉冲星计时技术，我们开发了一种方法，可以确定的质量，自旋和四极矩的Sgr A*，并提供了一致的协方差分析的测量误差。此外，我们测试这种方法在详细的模拟数据模拟。似乎只有在轨道周期低于0.3年时，才有可能出现可忽略不计的外部扰动。对于这样的轨道，如果Sgr A* 在快速旋转，我们预计在5年内会有约10^-3的标架拖曳检验和约10^-2的无毛定理检验。我们的方法也能够识别由Sgr A* 周围的分布质量引起的扰动，从而在这些重力测试中提供高置信度。我们的分析不受我们对银河系中心R 0距离的不确定性的影响。将脉冲星计时与恒星轨道的天体测量结果相结合，将大大提高R 0的测量精度。
2011-12-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
Are nonsingular black holes with super-Planckian hair ruled out by S2 star data?
我们提出了一个新的非奇异黑洞时空表示的史瓦西解与质量$M$的强烈变形的额外的头发$\ell$，这可能是层次大于普朗克尺度。我们的黑洞模型提出了一个德西特核心和$\mathcal{O}(\ell^2/r^2)$慢衰减修正的史瓦西解。我们的黑洞解是优先选择时，$0.2 \lesssim \ell/GM \lesssim \, 0.3$和其特征在于强偏差的测试粒子的轨道从史瓦西的情况。特别是，我们发现修正的近日点进动角缩放线性与$\ell$。我们测试我们的模型使用现有的数据的S2恒星周围的$\text{SgrA}^*$的轨道。这些数据强烈地限制了头发$\ell$的值，在其上铸造了$\sim \, 0.47 \, GM$的上限，但不排除具有超普朗克头发的规则黑洞的可能存在。
2022-11-23 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Testing General Relativity with the Shadow Size of Sgr A*
在广义相对论中，黑洞阴影的角半径主要由它的质量与距离之比决定，只微弱地取决于它的自旋和倾角。然而，如果违反了广义相对论，阴影的大小也可能强烈地依赖于克尔度规的参数偏差。基于七站事件视界望远镜（EHT）阵列模拟一天观测的人马座A*（Sgr A*）的重建图像，我们采用马尔可夫链蒙特卡罗算法证明了这样的观测可以测量Sgr A* 阴影的角半径，其不确定度为~1.5 uas（6%）。我们表明，现有的质量和距离测量可以显着改善时，结合即将到来的EHT测量的阴影大小和严格的限制，从克尔度量的潜在偏差可以得到。
2016-01-19 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Testing Rotating Regular Metrics with EHT Results of Sgr A*
事件视界望远镜（EHT）观测揭示了超大质量黑洞Sgr A* 的第一张图像，显示了直径为$θ_{sh}= 48.7 \pm 7\,μ$的阴影，与史瓦西黑洞阴影直径$δ= -0.08^{+0.09}_{-0.09}~\text{(VLTI)},-0.04^{+0.09}_{-0.10}~\text{(Keck)}$有部分偏差。Sgr A* 阴影的大小在克尔预言的$~10\%$范围内，为我们研究强场引力的性质提供了另一种工具。我们使用Sgr A* 阴影观测量来约束四个独立的和动机良好的度量，参数不同于克尔时空，旋转规则时空，以及相应的无视界时空。我们提出了旋转规则黑洞的偏差参数$g$的限制。$1 σ$区域内的阴影角直径$θ_{sh}$对参数$a$和$g$设置界限。结合Sgr A* 的$θ_{sh}$和$δ$的EHT界，我们的分析得出结论，Barclay Hayward黑洞和Barcleson-Visser黑洞以及相应的无视界时空与Sgr A* 的EHT结果一致。因此，这三个旋转的规则时空和克尔黑洞在某些参数空间中是不可分辨的，并且不能排除前者是天体物理黑洞的强候选者的可能性。
2022-11-09 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Bondi-Hoyle-Lyttleton accretion onto a rotating black hole with ultralight scalar hair
数值研究带超轻标量毛的旋转黑洞上的相对论性BHL吸积，发现激波锥与驻点，拟合质量吸积率，并关联Sgr A*和微类星体的准周期振荡。
2023-06-16 astro-ph.HE gr-qc
Testing the No-Hair Theorem with Observations of Astrophysical Black Holes in the Electromagnetic Spectrum
旋转黑洞的克尔时空是爱因斯坦的广义相对论最有趣的预言之一。这个时空在引力理论中所扮演的特殊角色被概括在无毛定理中，该定理指出克尔度规是真空场方程唯一现实的黑洞解。在整个电磁波谱中观测黑洞的最新进展和预期的进展确保了我们对它们基本性质的理解，同时为设计克尔度规的测试开辟了新的机会。在本文中，我们认为，成像和光谱观测吸积黑洞与当前和未来的仪器可以导致第一次直接测试的无毛定理。
2009-12-01 astro-ph.GA astro-ph.HE
Sgr A*: The Optimal Testbed of Strong-Field Gravity
在过去的几十年里，人们对银河系中心的黑洞进行了大量的观测和建模。它也是许多新实验的主要目标，这些实验旨在放大其视界附近并揭示其时空的内部工作。在这篇评论中，我们讨论了我们目前的理解的引力场的Sgr A* 和测试的克尔性质的时空通过成像，天体测量和定时观测的前景。
2010-12-07 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
Testing General Relativity with Accretion-Flow Imaging of Sgr A*
事件视界望远镜是一个全球性的甚长基线干涉仪，能够探测克尔度规的潜在偏差，克尔度规被认为提供了天体物理学黑洞的独特描述。在这里，我们报告一个更新的约束人马座A* 的四极偏差的上下文中的辐射效率低下的吸积流模型在准克尔背景。我们还模拟了即将到来的八站阵列，并表明，在这个模型中，已经有一天的观测可以测量的自旋幅度内$0.005$，倾角内$0.09^\circ$，位置角内$0.04^\circ$，和四极偏差内$0.005$在$3σ$的信心。因此，我们正在进入一个高精度强重力测量的时代。
2016-09-01 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Testing modified gravity and no-hair relations for the Kerr-Newman metric through quasi-periodic oscillations of galactic microquasars
我们构造多极矩静止的，渐近平坦的，时空的高阶曲率引力理论的解决方案。的时刻定义使用$3+1$技术，涉及类时基灵向量的建设，在经典的文件由Geroch和汉森。利用Kerr-Newman度规是一类特殊的引力$f(R)$理论的真空解这一事实，我们计算了它的所有矩，发现它们具有类似于广义相对论中Kerr解的递推关系。以前有人提出，模拟银河系微类星体准周期振荡的测量频率，可以对无毛定理进行实验检验。我们探讨了这样一种可能性，即即使在广义相对论的背景下发现无毛关系被打破，也可能有一个$f(R)$对应物被保留下来。我们将结果应用于微类星体GRS $1915$ + $105$和GRO J $1655$ - $40$使用diskoseismology和运动学共振模型，并限制自旋和“电荷”[这不是真正的电荷在$f(R)$上下文中]的黑洞。
2015-12-08 astro-ph.HE gr-qc math-ph
Testing alternative theories of gravity by fitting the hot-spot data of Sgr A*
本研究通过拟合Sgr A*热斑观测数据，检验多种修正Kerr黑洞时空（如带电、暗物质及参数化脏Kerr模型），并约束相关引力理论参数。
2022-01-12 astro-ph.GA 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
Thermodynamic and observational constraints on black holes with primary hair in Beyond Horndeski Gravity: Stability and shadows
研究超越 Horndeski 理论中带初级毛的黑洞，通过热力学稳定性、零测地线、EHT 阴影观测及吸积盘图像模拟约束标量毛。
2025-01-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Motion of particles around a magnetically charged Euler-Heisenberg black hole with scalar hair and the Event Horizon Telescope
本文研究磁荷Euler-Heisenberg标量毛黑洞中粒子和光子的运动，计算黑洞阴影并与M87*和Sgr A*的观测对比，从而对标量毛、磁荷和EH参数施加约束。
2023-11-22 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Testing the black hole area law with Event Horizon Telescope
霍金的黑洞面积定理可以通过监测单个黑洞随时间的演化来检验。利用事件视界望远镜（EHT）对两个超大质量黑洞M87* 和Sgr A* 的成像观测，我们发现它们的视界面积变化分数在$1\,σ$置信水平下与黑洞面积定律的预测一致.我们指出，黑洞面积定律是否成立，将取决于未来对Sgr A* 的高精度EHT观测。
2022-07-02 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Testing Born-Infeld $f(T)$ teleparallel gravity through Sgr A$^\star$ observations
我们使用的观测数据从S2星绕银河系中心的轨道来约束一个黑洞解的扩展teleparalline重力模型。随后，我们构造了Sgr A $^{\star}$黑洞的阴影像.特别是，我们约束的参数$α=1/λ$出现在Born-Infeld $f(T)$模型。在强引力区，我们发现阴影半径随参数$α$的增大而增大。具体来说，从S2星的观测，我们发现在1 $σ$的参数必须位于$0 \leq α/M^2 \leq 6 \times 10^{-4}$之间。因此，我们用最佳拟合参数模拟了Sgr A $^{\star}$黑洞的阴影像，然后利用Gauss-Bonnet定理分析了参数$α$的首阶展开的偏转角.结果表明，在参数范围内，这些观测量非常接近史瓦西的情况。此外，利用Born-Infeld $f(T)$模型的最佳拟合参数，我们证明了角直径与Sgr A $^{\star}$黑洞角直径$(51.8 \pm 2.3) μ$ arcsec的最近观测结果是一致的，并且很难与GR区分开来。对于光的偏转角，在首阶项中，我们发现用ADM质量表示的偏转角与GR一致，但Born-Infeld $f(T)$重力中的ADM质量随着$α$的增加而增加，并且预计在$f(T)$重力中的总偏转角更大。由于这一事实，我们已经表明，在阴影图像中观察到的电磁强度比GR小。
2022-11-01 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
Relative depolarization of the black hole photon ring in GRMHD models of Sgr A* and M87*
利用广义相对论磁流体动力学模拟吸积黑洞，我们表明，一个适当的扣除线偏振每像素的总强度图像可以增强光子环的功能。我们发现，光子环通常是一个因素的$\simeq 2$少极化比其余的图像。这是由于等离子体和广义相对论效应的结合，以及磁湍流。当没有其他持续去偏振图像特征时，随着时间的推移加上减去的残差会导致光子环的清晰图像。我们表明，该方法工作良好的样品，可行的GRMHD模型的Sgr A* 和M87*，其中的光子环性质的测量将提供新的测量黑洞质量和自旋，并可能允许测试的“无毛”定理的广义相对论。
2021-03-10 astro-ph.HE
Slowly Decaying Ringdown of a Rapidly Spinning Black Hole: Probing the No-Hair Theorem by Small Mass-Ratio Mergers with LISA
本文通过计算小质量比并合产生的引力波信号，研究LISA对快速旋转超大质量黑洞铃宕中多个准正规模式的可测量性，证明其有利于探测叠加模式和检验无毛定理。
2023-11-30 astro-ph.HE gr-qc
Testing afterglow models of FRB 200428 with early post-burst observations of SGR 1935+2154
我们介绍了2020年4月/5月磁星SGR 1935+2154活动事件的LOFAR成像观测。我们把最早的无线电极限持续发射低光度快速射电暴FRB 200428从磁星。我们还进行了瞬态发射的图像平面搜索，在我们的观测过程中没有发现无线电耀斑。我们检查后FRB无线电上限的文献，发现所有的同步加速器脉泽激波模型解释FRB 200428预测的多波长余辉是一致的。然而，早期的光学观测似乎排除了恒定密度环暴介质的余辉模型的简单版本。我们表明，这些限制可以减轻适应风的环境模型，但只有一个有限的参数范围。此外，我们认为，晚时间的非热粒子加速发生在余辉模型时，冲击不再是相对论性的，这可能是至关重要的检测余辉从其他银河FRB。我们还讨论了未来的观测策略，通过快速射电观测银河系磁星和附近的FRB来验证磁层或脉泽冲击FRB模型。
2022-10-12 astro-ph.HE
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
Testing the TDE Outflow Model for the Bipolar Sgr A Lobes at the Galactic Center
本研究通过流体动力学模拟检验银心人马座A*泡起源的TDE外流模型，基准模拟较好重现了观测特征，同时指出模型与观测的细微差异及未来需明确外流性质的研究方向。
2024-04-16 astro-ph.GA astro-ph.HE
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
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
Testing black hole mimickers with the Event Horizon Telescope image of Sagittarius A$^*$
本文通过将两种黑洞模仿者（旋转black-bounce时空和γ-metric）的阴影与EHT观测到的Sgr A$^*$阴影对比，对它们的参数施加了观测约束。
2023-05-26 astro-ph.HE gr-qc hep-th
A Seyfert-2-like Spectrum in the High-Mass X-ray Binary Microquasar V4641 Sgr
我们提出了一个分析的三个档案钱德拉观测的黑洞V4641 Sgr，在下降到静止。序列中的最后两个观测值可以用简单的幂律来建模。然而，第一个光谱与在塞弗特-2活动星系核中观察到的光谱非常相似，这些光谱是由遥远物质的遮蔽和反射相结合而产生的。V4641 Sgr的光谱可以非常好地拟合包括部分覆盖吸收和远距离反射的模型。该模型恢复伽玛= 2幂律入射光谱，典型的黑洞在低爱丁顿分数。在像V4641 Sgr这样的高质量X射线双星中，隐含的几何形状是合理的，并且可能与在喷流中调用多普勒分裂线对和/或不寻常的康普顿化的解释一样令人信服。我们讨论了潜在的影响和测试这些模型的手段。
2014-02-26 astro-ph.HE
Detecting Lorentz-violation induced by a tensor field with S-star's motion around Sgr A*
Center for Gravitation and Cosmology, College of Physical Science and Technology, Yangzhou University（扬州大学物理科学与技术学院引力与宇宙学中心）
本文利用S2、S38、S55星的轨道数据，通过MCMC方法探测Kalb-Ramond引力中的洛伦兹破缺参数ℒ，得到比事件视界望远镜更严格的约束，其中S2星给出最严格约束。
2026-08-19 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the charge of the Galactic centre black hole
在这篇文章中，我们总结了我们的结果有关的观测约束的电荷与银河系中心黑洞- Sgr A*。根据无毛定理，每一个天体物理学上的黑洞，包括超大质量黑洞，最多可以用三个经典的、外部可观测的参数来表征--质量、自旋和电荷。虽然质量和自旋通常通过几种方法测量，但基于天体物理等离子体中有效放电的论点，电荷通常被忽略。从理论的角度来看，由于完全电离的等离子体中质子和电子之间的质量不平衡，黑洞可以获得电荷，这对Sgr A* 产生约$\sim 10^8\,{\rm C}$。第二，感应机制涉及嵌入在外部磁场中的旋转克尔黑洞，这导致由于磁场线的扭曲而产生电场。该电场可以与感应的Wald电荷相关联，为此，我们计算了Sgr A* 的$\sim 10^{15}\,{\rm C}$的上限。虽然$\sim 10^{15}\,{\rm C}$的最大理论极限仍然是12个数量级小于Sgr A* 的极值电荷，我们分析了一些天体物理的后果，有一个黑洞在银河系中心的小电荷。两个最突出的是对X射线韧致辐射轮廓的影响和对最内侧稳定圆轨道位置的影响。
2019-03-26 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Near-infrared polarimetry as a tool for testing properties of accreting super-massive black holes
几个大质量的黑洞在时间尺度上表现出通量的变化，对应于几个史瓦西半径量级的源大小。我们调查了近红外和X射线偏振测量的潜力，以约束这样的黑洞系统的物理性质，即它们的自旋和倾角。我们已经集中在一个模型中的轨道热点是嵌入在一个吸积盘。一种新的方法，搜索正交极化通道之间的时间延迟的开发和应用到一个合奏的热点模型，采样范围广泛的参数空间。我们发现，热点模型预测的签名在偏振光，这是在不久的将来直接测量的范围内。然而，我们的估计预测的假设开普勒速度分布内的流的主要部分的磁场是环形的。我们还发现，如果可以为每个源选择正确的吸积流模型（例如，基于磁流体动力学模拟），则黑洞的自旋和倾角可以被限制在自旋倾角空间中的一个小的二维区域。应用该方法的人马座A*（Sgr A*）的近红外偏振数据的结果。它表明，即使与目前可用的数据的Sgr A* 的自旋和倾角可以被约束。下一代近红外和X射线偏振仪应该能够利用这一工具。
2011-02-03 astro-ph.HE gr-qc
Testing the Accretion Flow with Plasma Wave Heating Mechanism for Sagittarius a* by the 1.3MM Vlbi Measurements
与紧凑射电源人马座（Sgr）A* 相关的超大质量黑洞附近被认为在波长接近和短于$\sim$ 1毫米的波长处占主导地位。我们表明，广义相对论吸积流，通过等离子体波加热机制加热，是一致的极化和最近的毫米VLBI观测的Sgr A* 的倾斜角的$\sim 45^\circ$，位置角的$\sim 140^\circ$，和自旋$\lesssim 0.9$。在现有的Hawaii-CARMA和Hawaii-SMT基线上，利用1. 3 mm-VLBI可以观测到由黑洞阴影产生的天体结构。我们还考虑了8个额外的潜在毫米VLBI站，包括在智利和新西兰的网站，发现这些发射区的基本几何形状可以可靠地估计。
2009-09-21 astro-ph.GA astro-ph.HE
First Sagittarius A* Event Horizon Telescope Results. VI: Testing the Black Hole Metric
基于2017年EHT对Sgr A*的观测，校准阴影与图像尺寸关系，利用质量-距离比先验，将图像尺寸约束在克尔预测10%内，排除热表面，支持克尔度规描述所有黑洞外部时空。
2023-11-16 astro-ph.HE
Constraining the spin and the deformation parameters from the black hole shadow
在5-10年内，甚长基线干涉测量（VLBI）设施将能够直接对银河系中心超大质量黑洞候选者SgrA $^*$周围的吸积流成像，并观测到黑洞“影子”。在四维广义相对论中，无毛定理断言不带电的黑洞可以用克尔解来描述，并且完全由它们的质量$M$和自旋参数$a$来描述。本文探讨了区分克尔和巴丁黑洞与其阴影的可能性。在Hioki & Maeda（2009）中，假设背景几何由Kerr解描述，作者提出了一种算法，通过测量失真参数$δ$来估计$a/M$的值，失真参数是表征阴影形状的可观察量。在这里，我们试图扩展他们的方法。由于Hioki-Maeda畸变参数相对于自旋和可能偏离克尔解是简并的，因此必须测量另一个量来检验克尔黑洞假设。我们研究了几种可能性。我们发现，仅仅通过对阴影的观察来区分克尔和巴氏黑洞是极其困难的，而且在不久的将来是遥不可及的。对阴影的测量与对围绕SgrA $^*$的紧凑轨道上的脉冲星的可能的精确无线电观测相结合，可能是验证克尔黑洞范例的更有希望的策略。
2014-06-18 astro-ph.HE gr-qc
Testing the Speed of Gravity with Black Hole Ringdown
本研究探讨了如何利用黑洞铃响观测测试引力波速度，在毛黑洞背景下预测 LISA 和 TianQin 等探测器能将引力波速度偏差约束在 $10^{-4}$ 量级，并分析了不同频段观测任务对约束暗能量相关理论的潜力。
2024-08-26 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Dynamics of null particles and shadow for general rotating black hole
本文系统研究Johannsen旋转黑洞的零粒子动力学与阴影，首次利用M87*和SgrA*阴影边界约束其偏离参数，并通过光线追踪展示薄吸积盘图像变形效应。
2023-11-29 astro-ph.HE gr-qc
Testing the binary black hole nature of a compact binary coalescence
我们提出了一种新的方法来测试的二进制黑洞（BBH）的性质，可检测的引力波（GW）干涉仪的紧凑的双星，从而限制其他外来紧凑对象的参数空间。测试的精神在于黑洞的“无毛”猜想，其中黑洞的所有属性都由黑洞的质量和自旋来表征。该方法依赖于观测测量的四极矩的紧凑的二进制成分诱导由于其自旋。如果致密物体是一个克尔黑洞（BH），它的四极矩只能用它的质量和自旋来表示。否则，四极矩可以取决于附加参数（例如对象的状态方程）。引力波的相位和振幅中的高阶自旋效应，明确地包含了致密天体的自旋诱导四极矩，因此唯一地编码了致密双星的性质。因此，我们认为，一个独立的测量的自旋引起的四极矩的紧凑的双星GW观测可以提供一个独特的方式来区分二进制BH系统的二进制组成的外来紧凑的对象。
2017-09-06 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity with Black Hole X-Ray Data and ABHModels
本文回顾了利用黑洞X射线数据检验广义相对论强场特性的当前研究工作，并详细介绍了ABHModels平台上提供的公开代码。
2024-04-23 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Horizon-scale tests of gravity theories and fundamental physics from the Event Horizon Telescope image of Sagittarius A$^*$
本研究利用事件视界望远镜对人马座A$^*$的观测数据，对多种偏离广义相对论的黑洞与基础物理模型开展视界尺度检验，给出了严格约束，同时证实部分替代情形尚未被排除。
2023-05-26 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Testing black hole metrics with binary black hole inspirals
Fudan University（复旦大学）；New Uzbekistan University（新乌兹别克斯坦大学）
本文利用引力波数据检验黑洞度规，通过有效单体方法和参数化后爱因斯坦框架，验证了 Kerr 解的正确性，排除了广义相对论外的显著偏差。
2026-04-06 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity with the Event Horizon Telescope
事件视界望远镜是一个毫米VLBI阵列，旨在拍摄银河系中心黑洞和M87星系的第一张照片，具有视界尺度分辨率。测量黑洞投射在周围辐射上的阴影的形状和大小可以检验宇宙审查猜想和无毛定理，并可能找到黑洞量子结构经典效应的证据。对吸积流中相干结构的观测可能会导致对黑洞自旋及其时空其他性质的精确测量。对于银河系中心的黑洞Sgr A*，恒星轨道岁差的测量和轨道恒星的定时监测为事件视界望远镜的引力测试提供了补充途径。
2018-06-26 astro-ph.HE
