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
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
Measurement of the central Galactic black hole by extremely large mass-ratio inspirals
在银河系中，由褐矮星和银河系中心的大质量黑洞组成的极大质量比螺旋（X-MRI）有望成为星载探测器的引力波源。在这项工作中，我们模拟了引力波信号从二十个X-MRI系统的轴对称Konoplya-Rezzolla-Zhidenko度规与不同的参数。我们发现，克尔黑洞的质量，自旋和偏差参数可以准确地确定（$\sim 10^{-5} - 10^{-6}$），只有一个X-MRI事件与高信噪比。以上参数的测量可以通过更多的X-MRI观察来改进。
2023-02-13 gr-qc
On the relevance of gravitational self-force corrections on parameter estimation errors for extreme-mass-ratio inspirals
目前尚不清楚在用于探测LISA（激光干涉仪空间天线）数据中的此类信号的极端质量比螺旋（EMRI）波形模型中包括保守的自作用力（SF）校正有多重要。这些程序将解决这个问题的圆形赤道吸气使用近似EMRI模型，包括保守的修正，在领先的后牛顿秩序。我们将提出的参数估计误差，将导致从省略保守的校正的幅度的估计，并将这些检测器中的噪声波动所产生的误差进行比较。我们还将使用这个模型来探索SF的二阶辐射部分的相对重要性，这是目前未知的。
2010-09-29 gr-qc
"Flux-balance formulae" for extreme mass-ratio inspirals
大约在15年前，人们首次推导出了“通量平衡公式”，该公式确定了能量、方位角动量和卡特常数的平均演化，这些公式是用小天体进入克尔黑洞的平均渐近引力波通量来表示的。然而，该推导限于背景克尔测地线是非共振的情况（即，径向和角运动总是不相称的），并且排除了对于极端质量比吸气的辐射动力学可能是重要的共振情况。我们在这里给出了一个新的推导的通量公式的基础上的哈密顿动力学的自迫粒子运动，这是一个有价值的工具，分析自作用力对一般的（偏心，倾斜）约束轨道的克尔时空。这种使用作用角变量的哈密顿推导比前一个简单得多，适用于共振吸气而没有任何复杂性，并且可以通过使用基于Teukolsky的解析/数值通量代码直接实现。
2019-01-21 gr-qc
Accurate recalibated waveforms for extreme-mass-ratio inspirals in effective-one-body frame
如何高精度、高效率地计算极质量比螺旋体（EMRI）中的引力波（GW）仍然是一个挑战。在本文中，我们提出了一个所谓的完全重新校准波形的EMRI具有高精度。基于求解Teukolsky方程的数值数据，我们重新校准了有效单体模型中使用的因子化波形的所有与质量比无关的系数。由于这些新的系数，波形的精度大大提高，远远高于原来的形式，同时高于其他现有的校准模型。我们相信我们的模型将在天基GW探测器的波形模板构建中发挥重要作用。
2017-06-13 gr-qc
Influence of mass-ratio corrections in extreme-mass-ratio inspirals for testing general relativity
本文利用有效单体动力学研究极端质量比旋近中保守部分的质量比修正对引力波的影响，发现超相对论轨道上即使质量比很小也会产生明显相位漂移，且忽略该修正可能导致虚假的广义相对论偏离信号。
2023-09-21 gr-qc
Probing fundamental physics with Extreme Mass Ratio Inspirals: a full Bayesian inference for scalar charge
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；School of Mathematical Sciences & School of Physics and Astronomy, University of Nottingham（诺丁汉大学数学科学学院与物理与天文学学院）；Nottingham Centre of Gravity, University of Nottingham（诺丁汉大学重力研究中心）；Gran Sasso Science Institute (GSSI)（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，格兰萨索国家实验室）；School of Mathematics and Statistics, University College Dublin（都柏林大学学院数学与统计学院）；Niels Bohr International Academy, Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所）；Department of Physics, National University of Singapore（新加坡国立大学物理系）；Department of Mathematics, National University of Singapore（新加坡国立大学数学系）；Laboratoire des 2 Infinis – Toulouse (L2IT-IN2P3), Universitè de Toulouse, CNRS（图卢兹双无穷实验室（L2IT-IN2P3），图卢兹大学，法国国家科学研究中心）
本文通过贝叶斯推断分析EMRI信号，探索包含额外无质量标量场的理论，预测LISA通过EMRI观测探测新基本场的能力。
2026-01-20 gr-qc
Tidal resonance in extreme mass-ratio inspirals
我们描述了一类新的共振极端质量比inspirals（EMRI）：潮汐共振，引起附近的恒星或恒星质量的黑洞的潮汐场。潮汐共振可以被看作是牛顿系统中Kozai-Lidov共振的广义相对论性扩展，并且与EMRI系统中已知的瞬态共振不同。潮汐共振一般会发生EMRI。通过探测它们对EMRI波形相位的影响，我们可以了解EMRI系统的潮汐环境，尽管代价是更复杂的波形模型。因此，EMRI系统的LISA观测有可能提供有关银河系中心黑洞附近恒星质量物体分布的信息。
2019-09-20 gr-qc
New Horizons for Psi: Extreme-Mass-Ratio Inspirals in Fundamental Fields
本讲义为New Horizons for Psi研讨会的相关讲座提供指导，介绍用黑洞微扰理论建模超轻标量场环境中的极端质量比双星，并附Mathematica计算笔记本。
2024-12-11 gr-qc
Testing dispersion of gravitational waves from eccentric extreme-mass-ratio inspirals
在广义相对论中，引力波不存在色散，而一些修正的引力理论预测了引力波传播中的色散现象。在本文中，我们证明了这种分散将导致一个可观察到的波形偏差，如果轨道有大的偏心率。其机理是由于偏心率的存在，不同频率的波形模式会同时发射。在传输过程中，由于色散的存在，不同模式的到达时间会不同，从而产生波形相对于广义相对论的偏差和失相。星载探测器可以观测到这种与极端质量比吸气有关的色散现象，从而改善对引力子质量的约束。此外，我们发现，分散效应也可能受到地面探测器比目前的结果更好地约束，如果一个高度偏心的中间质量比吸气被观察到。
2020-01-16 gr-qc
Approximate Waveforms for Extreme-Mass-Ratio Inspirals in Modified Gravity Spacetimes
极端质量比的螺旋，即一个恒星质量的致密物体螺旋进入一个超大质量黑洞，是用星载毫赫兹引力波探测器探测的主要候选者，类似于激光干涉仪空间天线。在这样的吸气过程中产生的引力波对小物体运动的背景信息进行编码，提供了时空几何的示踪剂和强场物理的探测器。在本文中，我们构建近似的，“分析组装”波形的参数化后爱因斯坦修正，允许通用的，模型无关的变形的超大质量黑洞背景远离克尔度规的灵感。这些近似波形包括所有的定性特征的真实波形的一般inspirals，包括轨道偏心率和相对论性岁差。Kerr度规的变形是使用最近提出的，修改后的重力颠簸度规，参数化变形的Kerr时空，同时确保三个近似常数的运动保持测地轨道：一个保守的能量，方位角动量和卡特常数。变形表示修改后的重力效应，并已解析映射到几个修改后的重力黑洞解在四维空间。在分析组装波形中，保守运动由变形时空中测地线方程的后牛顿展开来建模，这反过来又引起辐射-反作用力的修改。这些分析组装波形作为第一步，以完成和模型无关的测试广义相对论与极端质量比的吸气。
2011-08-03 gr-qc
Detecting the massive vector field with extreme mass-ratio inspirals
本文研究爱因斯坦-普罗卡理论中轻矢量场对EMRI系统引力波波形的影响，通过微扰理论计算能量通量并得到波形，发现次级天体的矢量电荷和质量可被LISA探测，且能高精度测量普罗卡场质量。
2024-11-22 gr-qc
Simulations of Extreme-Mass-Ratio Inspirals Using Pseudospectral Methods
极端质量比吸入（EMRI），恒星质量致密物体（SCO）吸入大质量黑洞，是激光干涉仪空间天线（LISA）预期的引力波的主要来源之一。为了从预期的LISA数据流中提取EMRI信号，其中还包含仪器噪声以及其他信号，我们需要非常精确的引力波理论模板。为了构建这些模板，我们需要考虑引力反作用，也就是说，上海合作组织的引力场如何影响其自身的轨迹。在广义相对论中，反作用可以用局部的自作用力来描述，并且最近已经奠定了计算它的基础。由于其复杂性，某些部分的计算的自我力必须进行数字。在这里，我们报告一个正在进行的努力，对计算的自我力的基础上的时域多重网格伪谱方法。
2008-11-03 gr-qc
Importance of tidal resonances in extreme-mass-ratio inspirals
极端质量比螺旋（EMRI）将是未来天基引力波探测器的重要来源。在最近的工作中，由附近恒星或黑洞的潮汐场引起的双星轨道演化中的潮汐共振已被确定为在极端质量比inspirals的背景下具有潜在的重要性。当描述轨道的三个轨道频率相当时，这些共振就会发生。在共振过程中，小天体的轨道参数经历一次跳跃，导致引力波形的相位发生变化。在本文中，我们把潮汐扰动作为固定的，并限制在赤道平面，并提出了第一个研究如何共同和重要的共振是在整个轨道参数空间。我们发现，很大一部分的inspirals遇到低阶共振的观测重要的制度。虽然潮汐共振的瞬时效应很小，但其对EMRI系统的重力波形的累积相位的影响可能是显着的，因为它在频带中的许多周期;我们估计，对于相当大一部分的源，这种影响是可以检测到的。对于几种低阶共振，我们还提供了潮汐共振引起的轨道运动常数变化的拟合公式。
2021-07-28 gr-qc
Extreme mass-ratio inspiral within an ultralight scalar cloud I. Scalar radiation
本文研究超轻标量云中EMRI的动力学，量化了标量辐射通量及其反作用引起的可观测引力波相位偏移，为EMRI环境效应提供了精确可解范例。
2025-07-07 gr-qc
Gravitational-wave signatures of the absence of an event horizon. II. Extreme mass ratio inspirals in the spacetime of a thin-shell gravastar
我们研究了质量为m0的致密天体到质量为M>>m0的大质量天体的准圆形极端质量比螺旋中的引力波发射，除了没有事件视界外，大质量天体的外部度规与史瓦西度规相同。具体来说，我们考虑这样一个对象的最简单的实现之一：非旋转薄壳引力星。内旋过程中引力波辐射的功率显示出与引力星极振荡模式的激发相对应的独特峰值。对于超紧凑的引力星，这些峰值的频率轻微地依赖于引力星的紧凑性。对于质量M~10^6Msun，峰值通常位于LISA的最佳灵敏度带宽内，可能提供了中心物体无水平性质的独特特征。对于相对适中的引力星紧密度值，辐射功率甚至具有更奇特的特征，携带取代事件视界的物理表面的微观性质的签名。
2010-01-18 gr-qc
Dark matter distributions around extreme mass ratio inspirals: effects of radial pressure and relativistic treatment
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Ningbo University（宁波大学）
研究极端质量比 inspirals 周围暗物质分布的径向压力和广义相对论处理对引力波信号和探测阈值的影响。
2026-02-12 gr-qc
Gravitational radiation for extreme mass ratio inspirals to the 14th post-Newtonian order
我们推导出计算史瓦西黑洞圆形轨道上粒子14阶后牛顿（14 PN）能流所需的引力波形，即超越牛顿近似的$v^{28}$，其中$v$是测试粒子的轨道速度.我们研究了PN展开式中能流的收敛性，并提出了一个拟合公式，该公式可用于从精确的数值数据中提取未知的高阶PN系数，从而得到更一般的Kerr黑洞轨道。螺旋上升2年后的14 PN波形与数值波形之间的相位差，对于$μ/M=10^{-4}$约为$10^{-7}$，对于$μ/M=10^{-5}$约为$10^{-3}$，其中$μ$是致密天体的质量，$M$是中心超大质量黑洞的质量.在一阶黑洞微扰理论中，对于激光干涉空间天线的主要目标之一--极端质量比吸气，14 PN表达式将使数据分析的精度与高精度数值波形的精度相当。
2012-08-27 gr-qc
Imprints of quantum gravity effects on gravitational waves: a comparative study using extreme mass-ratio inspirals
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）
本文通过比较极高质量比进动在LQG黑洞背景和Schwarzschild时空中的波形，研究量子引力效应在引力波中的印记，并探讨其在LISA探测中的可检测性。
2026-02-09 gr-qc
A note on the conversion of orbital angles for extreme mass ratio inspirals
本文提出一种在准开普勒角、Mino时间与Boyer-Lindquist时间作用量角间转换的实用方案，结合数值求根法解决反向转换难题，为绝热旋近构建源参考系，并在Kerr时空中验证了有效性。
2025-08-14 gr-qc
Accuracy of the Post-Newtonian Approximation for Extreme-Mass Ratio Inspirals from Black-hole Perturbation Approach
利用解析已知的最高后牛顿阶引力能流和精确的黑洞微扰方法数值结果，重新讨论了后牛顿近似的精确性及其对Kerr时空中点粒子准圆轨道的有效区域.结果发现，区域的有效性变得更大的PN阶的结果，虽然有几个局部最大值的区域的有效性相对较低的PN阶的结果。这可能意味着更高的PN阶计算也鼓励可比质量的双星。
2016-05-25 gr-qc
Gravitational radiation pulses from Extreme-Mass-Ratio-Inspiral system with a supermassive boson star
未来的星载引力波探测器将观测毫赫兹的引力波。中心超大质量黑洞的极质量比吸气是提供黑洞附近信息的重要来源。事件视界将黑洞的内部区域分隔开来，没有任何东西可以从这个区域逃脱。当中心的超大质量致密天体是一个规则的、无水平旋转的玻色子星时，一个小天体可以穿过中心并遵循新的轨道类型。这将产生引力波，这在对应于中心超大质量黑洞的极端质量比螺旋的情况下是无法获得的。这可以用来检查在星系中心是否存在超大质量的旋转玻色子星。在这项工作中，我们考虑了一个极端的质量比inspiral系统描述的一个小的紧凑的对象inspiral到一个中央超大质量旋转玻色子星。综合四种特殊的赤道测地线，利用四极近似下的数值kludge方法，得到了相应的引力波形，发现在这类系统中存在着高频的引力辐射脉冲。引力辐射脉冲的频率可以达到$10^{-1}$ Hz量级，整个引力波部分的频率都在毫赫兹量级。假设中心超大质量旋转玻色子星和小型致密天体的质量分别为$10^6 M_\odot$和$10 M_\odot$，距离为$1\text{Gpc}$，证明了星载引力波探测器可以探测到引力辐射脉冲。我们的研究结果将为区分银河系中心致密天体提供可能的证据。
2021-08-30 gr-qc
Gravitational wave from extreme mass-ratio inspirals as a probe of extra dimensions
Indian Institute of Technology, Gandhinagar（印度理工学院甘地纳加尔分校）
本文研究了极小质量比进动系统中潮汐电荷对引力波信号的影响，指出LISA观测可更有效地约束额外维度参数。
2026-03-04 gr-qc
Modified Teukolsky Formalism for Extreme Mass-Ratio Inspirals in Higher-Derivative Gravity
Tsinghua University（清华大学）；University of Illinois Urbana-Champaign（伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校）
针对高阶导数引力理论中质点旋入非旋转黑洞的问题，发展了修正的Teukolsky形式，计算了立方引力理论中黑洞视界和无穷远处的通量，为构建极端质量比旋近波形奠定基础。
2026-10-19 gr-qc
Fast Evolution and Waveform Generator for Extreme-Mass-Ratio Inspirals in Equatorial-Circular Orbits
在本文中，我们讨论了一个快速和准确的波形模型的准圆轨道演化的极端质量比吸气（EMRI）的发展。该模型简单地采用了一些数值Teukoulsky的能量通量和波形的数据，以拟合出一组多项式的整个通量和波形。这些多项式在整个演化域都是足够精确的，并且比再膨胀后牛顿（PN）能流和波形精确得多，特别是当黑洞的自旋变大时.我们采用的动力学方程的轨道革命是有效的单体（EOB）形式主义。由于公式的简化，用我们的多项式计算轨道演化的效率也优于传统的用图解的PN解析通量的方法。该模型可用于计算激光干涉空间天线（eLISA）等引力波探测器的EMRI波形模板。
2016-09-22 gr-qc
Equatorial extreme-mass-ratio inspirals in Kerr black holes with scalar hair spacetimes
在这项工作中，我们分析了一些明智地选择的解决方案的克尔黑洞与标量头发（KBHsSH）的特殊利益的引力波（GW）事件起源于极端质量比Inspirals（EMRI）。由于能量密度的偏心分布，这些时空以这样一种方式弯曲，即不是所有的度规函数都像克尔黑洞（KBH）的外部区域那样在赤道平面上单调地表现。这对轨道参数有很大的影响，而轨道参数又影响到绝热演化过程中EMRI信号的印记。通过研究圆形轨道参数，我们揭示了与KBH相比新的且不同的信号中可能存在哪些定性特征，并且我们通过使用通常的四极公式近似来发展一些灵感。我们表明，发射信号的频率表现出非单调性，即它们可以向后啁啾，并且对于某些特定情况下，它们可以变得任意小，低于LISA的灵敏度范围。最后，我们提出了两组波形产生的非圆形EMRI中的紧凑型对象（CO）遵循一种类型的测地线运动通常存在于时空中的静态环（SR），在该紧凑型对象是周期性的时刻在休息。
2022-01-21 gr-qc
Time-frequency analysis of extreme-mass-ratio inspiral signals in mock LISA data
1-10个太阳质量的致密天体与~ 100万个太阳质量的大质量黑洞的极质量比螺旋（EMRI）可以作为强场广义相对论的一个很好的探测器。激光干涉仪空间天线（LISA）预计每年从大约100个EMRI中探测到引力波信号，但由于其持续时间长和可能信号的广泛参数空间，对EMRI信号的数据分析提出了一系列独特的挑战。一种可能的方法是在时频域中搜索EMRI轨迹。我们已经应用了一个时间-频率搜索的数据从模拟LISA数据挑战赛（MLDC）有希望的结果。我们的分析使用聚类和脊的分层算法来识别对应于EMRI源的时频谱图中的轨道。然后，我们估计的EMRI源参数从这些轨道。在这些程序中，我们讨论了MLDC 1.3轮数据的分析结果。
2007-10-27 gr-qc
Toward Second-Order Self-Force for Eccentric Extreme-Mass Ratio Inspirals in Schwarzschild Spacetime
针对天琴、LISA等空间引力波探测器的重要源——极端质量比旋进（EMRI），将Schwarzschild时空中二阶自引力计算推广至偏心轨道，计算穿刺场并给出场方程双时标展开形式，助力波形建模与强场引力探测。
2025-09-24 gr-qc
A generalization of Ryan's theorem: probing tidal coupling with gravitational waves from nearly circular, nearly equatorial, extreme-mass-ratio inspirals
极端质量比螺旋（EMRI）和中等质量比螺旋（IMRI）-恒星质量物体螺旋进入大质量黑洞或其他大质量致密体的双星-分别是LISA和LIGO的引力波的重要来源。索恩推测，EMRI和IMRI的波原则上编码了（i）中心体的时空几何（度规），（ii）中心体和轨道物体之间的潮汐耦合（能量和角动量交换），以及（iii）演化的轨道要素的所有细节。芬坦·赖安（Fintan Ryan）给出了第一个部分证明，证明了这个推测是正确的：赖安将自己限制在接近圆形、接近赤道的轨道上，忽略潮汐耦合，证明了中心体的度量是在波中编码的。本文推广了Ryan定理。保留瑞安的限制，近圆形和近赤道轨道，并放弃假设没有潮汐耦合，我们证明索恩的猜想几乎是完全正确的：波编码不仅中心体的度量，但也不断发展的轨道要素和（在某种意义上略有不同索恩的猜想）不断发展的潮汐耦合。
2007-02-28 gr-qc
Extreme Mass-Ratio Inspirals in the Effective-One-Body Approach: Quasi-Circular, Equatorial Orbits around a Spinning Black Hole
我们构建了适用于数据分析的有效单体波形模型与LISA的极端质量比inspirals准圆形，赤道轨道的旋转超大质量黑洞。我们的模型的准确性是通过比较频域，Teukolsky为基础的波形在辐射近似。在能量通量中的八个高阶后牛顿参数的校准足以在2个月和6个月之间的时间内分别获得优于1弧度和1%的相位和分数振幅一致性，这取决于所考虑的系统。根据系统的不同，该协议在4到9个月的时间内转化为高于97%的匹配率。如果包括更多的校准参数，则可以获得更好的一致性。有效单体哈密顿量和辐射反应中的高阶质量比项在一年的演化中引入了至多30弧度的相位修正。这些修正通常比小天体在一年演化中的自旋所引起的修正大一个数量级。这些结果表明，极端质量比吸气的有效单体方法是一个很好的折衷精度和计算成本LISA数据分析的目的。
2010-09-29 gr-qc
Probing the Tidal Deformability of the Central Object in an Extreme Mass Ratio Inspiral with Analytic Kludge Waveforms
本研究开发解析克鲁奇波形，分析极端质量比旋进中潮汐洛夫数的影响，证明小TLN可产生可探测波形差异，并利用Fisher信息矩阵实现$10^{-4}$精度参数估计。
2023-06-21 gr-qc
Accuracy of the Post-Newtonian Approximation: Optimal Asymptotic Expansion for Quasi-Circular, Extreme-Mass Ratio Inspirals
通过研究点粒子进入Schwarzschild黑洞的准圆形绝热螺旋的最佳渐近展开，研究了后牛顿近似的精确性及其形式有效区域.通过将能流的PN展开式与微扰Teukolsky形式的数值计算进行比较，我们表明：（i）为了建立高阶PN项的精确度，包含高阶多极子是必要的;（ii）PN理论的有效区域在相对O（1/c^6）（3 PN阶）处最大。后者的结果表明，该系列发散超过3 PN秩序，至少在极端的质量比限制，可能是由于对数项的出现在能量通量。这里提出的研究是第一次正式尝试使用渐近分析来确定PN近似的有效区域。因此，它应该作为一个模板，对其他系统进行类似的研究，例如通过高精度相对论数值模拟计算的质量相当的准圆形螺旋。
2011-03-30 gr-qc
Probing Quantum Gravity effects with Extreme Mass Ratio Inspirals around Rotating Hayward Black Holes
Yangzhou University（扬州大学）；Ningbo University（宁波大学）；Hunan Normal University（湖南师范大学）
研究通过LISA探测极端质量比环状物围绕旋转Hayward黑洞的量子引力效应，利用AAK模型和TDI技术分析波形退相干及FIM灵敏度。
2026-02-07 gr-qc
Motion deviation of test body induced by spin and cosmological constant in extreme mass ratio inspiral binary system
未来的星载探测器将为探测恒星质量致密天体的极端质量比螺旋进入超大质量黑洞发射的引力波提供可能性。我们自然可以预期，致密天体的自旋和宇宙学常数会影响内旋过程的轨道，从而导致相应的引力波产生相当大的相移。本文研究了自旋试验粒子在具有宇宙学常数的自旋黑洞背景中的运动，并考虑了相应的最内层稳定圆轨道，给出了粒子的自旋和宇宙学常数引起的运动偏差的量级.以中子星或Kerr黑洞为小天体，给出了由粒子自旋和宇宙学常数引起的最内层稳定圆轨道参数的偏差。结果表明，当测试粒子位于离黑洞不远处时，粒子自旋引起的相位偏移远大于宇宙学常数引起的相位偏移，与粒子自旋引起的相位偏移相比，宇宙学常数引起的相位偏移可以忽略不计.然而当测试粒子离黑洞很远时，宇宙学常数的影响会急剧增加。因此，对于由宇宙学常数和粒子自旋引起的整个螺旋上升过程中相移的积累应谨慎处理。
2019-11-13 gr-qc
Improved time-frequency analysis of extreme-mass-ratio inspiral signals in mock LISA data
计划中的激光干涉仪空间天线（LISA）预计将探测到从大约100个恒星质量致密物体进入大质量黑洞的极端质量比螺旋（EMRI）发出的引力波信号。EMRI信号持续时间长、参数空间大，使得对这些信号的数据分析成为一个具有挑战性的问题。EMRI数据分析的一种方法是使用时间-频率方法。这包括两个步骤：（i）在时间-频率频谱图中搜索来自EMRI源的轨迹，以及（ii）从轨迹中提取参数估计。在本文中，我们将讨论将这些技术应用于最新一轮模拟LISA数据挑战赛（第1B轮）的结果。这项分析包括三个新的技术没有使用在以前的分析：（一）一个新的基于线性调频脉冲的算法跟踪搜索的跟踪检测;（二）估计的倾斜源的视线;（三）大都市黑斯廷斯蒙特卡洛在参数空间，以找到最佳的拟合轨迹。
2008-04-07 gr-qc
Extreme mass ratio inspirals on the equatorial plane in the adiabatic order
我们计算了大质量旋转黑洞赤道面上的恒星质量致密天体的引力波。我们的内旋轨道的计算考虑了轨道参数的绝热变化，由于引力辐射在质量比的最低阶。我们采用一种插值方法来计算预先计算的轨道参数空间区域内任意点的绝热变化。利用所得到的螺旋轨道和引力波，计算了黑洞自旋、双星质量和初始轨道偏心率等几个参数下的引力波功率谱和信噪比（SNR）。我们发现（i）对于BH质量$M \agt 10^6M_\odot$，SNR随着BH自旋和致密天体质量的增加而增加;（ii）对于$M \approx 10^6M_\odot$，SNR有一个最大值;（iii）对于$M=10^6M_\odot$，SNR随着初始偏心率的增加而增加。我们还表明，将从更高的多极模式的引力波的贡献是至关重要的，以提高检测率。
2020-09-09 gr-qc
Approximate waveform templates for detection of extreme mass ratio inspirals with LISA
对于计划中的激光干涉仪空间天线（LISA）来说，紧凑物体进入大质量黑洞的吸气是最令人兴奋的引力波的潜在来源之一。对这种极端质量比螺旋（EMRI）的观测不仅将向我们揭示宇宙中黑洞的性质，而且将使我们能够验证大质量致密物体周围的时空结构与相对论的预测一致。通过匹配滤波和解释观测结果来检测EMRI信号将需要重力波形模型。极端的质量比允许精确的波形计算从黑洞微扰理论，但这是计算昂贵，尚未得到充分的发展。正在进行的研究范围LISA数据分析算法需要波形，可以快速生成大量。为了实现这一目的，已经开发了近似的“组装”EMRI波形的族，其捕获真实EMRI波形的主要特征，但是也可以以相对小的计算成本生成。在这篇论文中，我们简要介绍了一个这样的波形家族（“数字组装”），它的准确性和一些可能的方法，它可能会在未来得到改善。虽然准确的参数提取将需要使用微扰波形，这些近似波形是足够忠实的真实波形，他们可能能够发挥作用，在LISA数据中的EMRI检测。
2007-03-06 gr-qc
Analytic Kludge Waveforms for Extreme Mass Ratio Inspirals of Charged Object around Kerr-Newman Black Hole
本文导出了一个带电的恒星质量致密天体（CO）螺旋进入一个带电的大质量Kerr-Newman（KN）黑洞（BH）的近似的"解析-kludge“（AK）波形。该系统中电荷对内旋轨道的改变可归因于三个来源：CO与MBH之间的电力、偶极电磁辐射的能流和MBH电荷引起的度规变形。所有这些都被明确地编码在轨道的基频中，这是在弱场区中解析计算的。通过计算带电和中性EMRI系统相对于星载探测器天琴和LISA的波形之间的失配，我们表明系统中的微小电荷可以在波形上产生明显的印记。最后，我们使用Fisher信息矩阵方法对电荷进行参数估计，发现在适当的场景下，精度可以达到$10^{-5}$的水平。我们还研究了电荷对电荷参数估计的影响，其中MBH电荷的影响可以很好地解释为它对内旋截止的影响。
2023-01-04 gr-qc
Rapid generation of fully relativistic extreme-mass-ratio-inspiral waveform templates for LISA data analysis
未来的空间任务LISA将观测大量的毫赫兹频率的引力波源。其中，紧凑物体进入大质量黑洞的极端质量比激励是将强场复杂性的挑战与长寿命信号的挑战相结合的唯一来源。通过在数据分析期间将这些信号与大量精确波形模板进行比较来发现和表征这些信号，但是通过计算完全相对论性波形中的$\sim10^3$ - $10^5$谐波模式来阻碍这些模板的快速生成。我们使用降阶和深度学习技术来获得这些模式的全局拟合，并在具有硬件加速的完整波形框架中实现它。我们的高保真波形可以在$1\,\mathrm{s}$下生成，并实现$\lesssim 5\times 10^{-4}$与参考波形的不匹配，而参考波形的时间要长$\gtrsim 10^4$倍。这标志着第一次，分析长度的波形与完整的谐波内容可以产生的时间尺度上有用的直接实施LISA分析算法。
2020-08-13 gr-qc
Evolving extreme mass-ratio inspirals in a perturbed Schwarzschild spacetime
本文发展修正 Teukolsky 形式体系以描述受扰 Schwarzschild 时空中点质量的引力波辐射，并通过 bumpy Schwarzschild 模型验证轨道相位与通量改变可用于探测时空背景。
2025-10-17 gr-qc
Gravitational waves from extreme mass ratio inspirals around a hairy Kerr black hole
本文计算了带毛Kerr黑洞（HKBH）周围极端质量比旋进（EMRI）发射的引力波，通过求解Dudley-Finley方程获得能量通量并演化圆形轨道半径，发现LISA能够分辨特定参数下的HKBH与Kerr黑洞波形差异。
2023-09-17 gr-qc
The constraint on modified black holes with extreme mass ratio inspirals
本研究基于弦论修正黑洞模型，分析极端质量比旋入系统（EMRIs）的引力波通量与轨道演化，利用Fisher矩阵评估空间探测器对广义相对论偏离的探测能力，得出修改黑洞参数约束$Δα\preceq 10^{-5}$。
2024-08-28 gr-qc
Confusion Noise from Extreme-Mass-Ratio Inspirals
星系核中的大质量黑洞捕获的致密天体（CO）（又名"极端质量比吸入“）将是LISA的一个重要来源。然而，很大一部分捕获将无法单独解析，因此将构成“混淆噪声”的来源，掩盖其他类型的来源。在这里，我们估计的形状和整体幅度的频谱的混乱噪音从CO捕获。总体幅度取决于捕获率，这是相当不确定的，所以我们提出了一个合理的范围内的利率的结果。我们发现，捕获混淆噪声对总LISA噪声曲线的影响范围从微不足道到适度，这取决于这些利率。估计范围高端的捕获率将使LISA的总体（有效）噪声水平最多提高$\sim 2$倍。虽然这会在一定程度上降低LISA对其他类别来源的敏感性，但总体而言，这对LISA来说是一个令人愉快的问题，因为这也意味着CO捕获的检测率几乎处于其最大可能水平（考虑到LISA的基线设计）。
2005-02-11 gr-qc
Analytical effective-one-body formalism for extreme-mass-ratio inspirals: eccentric orbits
极质量比螺旋源（EMRI）是未来星载引力波探测器的重要源之一。在这类系统中，致密天体通常以复杂的轨道围绕中心超大质量黑洞运行。通常将实验粒子的轨道近似为Kerr时空中的测地线，并利用绝热近似来模拟轨道演化。然而，这忽略了紧凑对象对背景的影响。本文利用有效单体理论，解析计算了致密天体在赤道偏心轨道上围绕大质量Kerr黑洞运动的轨道，并给出了基本轨道频率的显式表达式。我们的形式包括保守轨道运动的质量比的一阶修正。此外，我们插入的质量比相关的条款中的第一后牛顿的能量通量。通过从Teukolsky方程计算引力波，定量地揭示了致密天体质量对数据分析的影响。我们发现，收缩的测地线运动的小物体作为测试粒子可能不适合EMRI的检测。
2020-01-19 gr-qc
Self-lensing of gravitational waves from binary extreme-mass-ratio inspirals: Extended caustics and paired flashes
Peking University（北京大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao-Tong University（上海交大李政道研究所）；School of Physical Science and Technology, Ningbo University（宁波大学物理科学与技术学院）
本文研究双极端质量比旋进中致密源绕Kerr黑洞运动产生的引力波自透镜效应，发现轨道穿越扩展焦散时产生成对放大闪光，可用于约束源-观测者几何并探测中心黑洞时空。
2026-10-07 gr-qc
Detection Strategies for Extreme Mass Ratio Inspirals
银河系黑洞捕获致密的恒星残骸为探索克尔时空的近视界几何提供了一个独特的实验室，或者如果中央核心被证明不是黑洞，则可能偏离广义相对论。这些极端质量比吸气（EMRI）产生的引力辐射编码了黑洞几何形状的详细地图，这些信号的检测和表征是LISA任务的主要科学目标。产生的波形非常复杂，信号需要被相干跟踪数百到数千个周期才能产生检测，这使得EMRI信号成为所有引力波天文学中最具挑战性的数据分析问题之一。对这些信号进行基于网格的匹配滤波器搜索所需的模板数量的估计是天文数字般的大，并且远远超出了当前计算资源的范围。在这里，我描述了一种替代方法，采用遗传算法和马尔可夫链蒙特卡罗技术之间的混合，以及几个节省时间的技术计算的似然函数。该方法已被证明是有效的，在盲提取相对较弱的EMRI信号从模拟LISA数据集。
2010-10-16 gr-qc
Probing time-dependent scalar wigs with extreme mass ratio inspirals
本文研究了携带含时标量假发的极端质量比旋近的引力波辐射，发展了计算Schwarzschild和Kerr黑洞圆轨道标量扰动的方法，发现标量场的存在不会显著影响轨道运动和引力波形。
2024-12-19 astro-ph.HE gr-qc
Extreme mass ratio inspirals: perspectives for their detection
在这篇文章中，我们考虑的前景，检测极端质量比inspirals（EMRI）使用引力波（GW）的观测，未来的空间载干涉天文台eLISA。我们从描述EMRI形成通道开始。不同的形成方案导致的变化，在预期的事件率和预测不同的分布的轨道参数时，GW信号进入eLISA灵敏度带。然后，我们将简要概述现有的理论模型，描述GW信号从EMRI和描述建议的方法，他们的检测。
2014-11-19 astro-ph.CO gr-qc
Comparison of post-Newtonian templates for extreme mass ratio inspirals
极端质量比吸气（EMRI）是致密天体对超大质量黑洞的吸气，是激光干涉仪空间天线（LISA）的重要引力波源。我们研究了各种后牛顿（PN）模板家庭的性能相对于高精度数值波形的背景下，EMRI参数估计与LISA。本文导出了测试粒子绕Schwarzschild黑洞作圆形轨道运动时的时域波形TaylorT1、TaylorT2、TaylorT3、TaylorT4和TaylorEt的表达式，直到22PN阶，即超过牛顿项的$\mathcal{O}(v^{44})$（$v$是双星的特征速度）。上述22 PN波形的家庭和数值波形之间的相位差进行了评估，在为期两年的吸气两个原型EMRI系统的质量比$10^{-4}$和$10^{-5}$。我们发现，对于质量比为$10^{-4}$（$10^{-5}$）的TaylorT1和TaylorT2，分别约为$10^{-9}$（$10^{-2}$）和$10^{-9}$（$10^{-3}$）。这表明使用22PN TaylorT1或TaylorT2波形进行EMRI的参数估计将导致与大多数LISA参数空间的数值波形精度相当的精度。另一方面，从退相的结果，我们发现，TaylorT3，TaylorT4和TaylorEt票价相对较差，接近最后的稳定轨道。这意味着，对于使用3.5PN相位波形的可比质量双星，22PN泰勒T3和泰勒Et近似值对于EMRI的表现不够好。最后分析了Taylo…
2013-07-30 gr-qc
Probing near-zone magnetic fields with extreme mass-ratio inspirals
School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology（华南理工大学物理与光电工程学院）；Department of physics, Nanchang University（南昌大学物理系）；Center for Relativistic Astrophysics and High Energy Physics, Nanchang University（南昌大学相对论天体物理与高能物理中心）
研究弱近区磁场能否在EMRI波形上留印记，通过磁化史瓦西解等建模，计算磁修正并用特定近似演化旋进，发现特定场强能产生可测相位偏移，表明EMRIs可探测极强近区磁场，普通磁场难以产生可测效应。
2026-10-09 gr-qc
Detecting extreme mass ratio inspirals with LISA using time-frequency methods
恒星质量致密天体对超大质量黑洞的吸入是LISA最重要的来源之一。基于完全相干匹配滤波的检测技术已被证明是计算上难以处理的。我们描述了一种有效的和强大的检测方法，利用这样的系统的时间-频率演化。我们表明，一个典型的极端质量比inspiral（EMRI）源可能被检测到的距离高达~2 Gpc，这将意味着~ 10 s的EMRI源可以检测到每年使用这种技术。我们讨论了使用这种方法作为第一步，在分层搜索的可行性。
2005-02-24 astro-ph gr-qc
Detecting vector charge with extreme mass ratio inspirals onto Kerr black holes
本文利用Teukolsky和广义Sasaki-Nakamura形式论计算带电粒子旋入Kerr黑洞的微扰能量通量，通过Fisher矩阵估计天基引力波探测器对矢量电荷的探测能力，发现可探测小至0.0049的电荷，且黑洞正自旋能显著降低探测误差。
2023-06-28 gr-qc
