Adiabatic equatorial inspirals of a spinning body into a Kerr black hole
未来天基引力波探测器对极质量比引力波的探测需要足够精确的波形模板。由于较小次级体的自旋对于EMRI的探测和参数估计是不可忽略的，我们研究了它对带有自旋次级体的EMRI的引力波相位的影响。我们专注于一般偏心赤道轨道周围的克尔黑洞。为了模拟旋转的次级物体，我们使用Mathisson-Papapetrou-Dixon方程的极-偶极近似。此外，我们在自旋的轨道变量和引力波通量从各自的轨道线性化。我们得到这些通量通过使用Teukolsky形式主义在频域中。导出了自旋诱导修正对内旋绝热演化的演化方程。最后，通过对它们的数值积分，我们得到了自旋体和非自旋体的内旋引力波相移。
2022-01-18 gr-qc
Effective one body Hamiltonian of two spinning black-holes with next-to-next-to-leading order spin-orbit coupling
基于最近计算的自旋双星\cite{Hartung:2011te}的次次领头阶（NNLO）后牛顿（PN）自旋轨道哈密顿量，我们将自旋黑洞动力学的有效单体（EOB）描述扩展到自旋轨道相互作用中的NNLO.本文将文献\cite{Damour:2008qf}中计算的次首阶（NLO）自旋轨道哈密顿量推广到NNLO。本EOB哈密顿量再现了测试粒子极限情况下通过NNLO的自旋轨道耦合。此外，在自旋平行于或反平行于轨道角动量的情况下，当存在圆轨道时，我们发现引入NNLO自旋轨道项可以缓和NLO自旋轨道耦合的影响.
2013-09-05 gr-qc
Coalescence of Two Spinning Black Holes: An Effective One-Body Approach
我们推广到自旋黑洞的情况下，最近推出的"有效的一体"的方法，广义相对论动力学的二元系统。有效的一体化方法的组合，和一个Padé定义的一些关键的有效径向函数，示出定义一个动力学大大改善后牛顿收敛性能，甚至黑洞分离的顺序为$6 GM / c^2$。我们讨论了一个两参数族的“球形轨道”（具有恒定半径）的近似存在性，以及相应的一个单参数族的“最后稳定球形轨道”（LSSO）。这些轨道对于即将进行的LIGO/VIRGO/GEO引力波观测具有特殊意义。有人认为，对于大多数（但不是全部）的参数空间的两个旋转孔的有效的单体方法提供了一个可靠的分析工具，用于描述的最后一个轨道合并前的动态。该工具以定量的方式预测某些自旋取向如何增加LSSO的结合能。这导致了在LIGO/VIRGO/GEO观测中的探测偏差，有利于旋转的黑洞系统，并且迫切需要通过添加（绘制）辐射反应效应和通过构建包含自旋效应的引力波形模板来完成这里给出的保守有效的单体动力学。最后，我们的方法预测，由两个任意自旋的空穴合并形成的最终空穴的自旋永远不会接近极值。
2001-10-01 gr-qc
Periastron advance in spinning black hole binaries: comparing effective-one-body and Numerical Relativity
我们计算的近星点推进使用的有效单体形式主义的双黑洞准圆轨道上移动，并有自旋与轨道角动量共线。我们比较的预测与最近计算的近星点推进精确的数值相对论模拟，并发现显着的协议范围广泛的自旋和质量比。这些结果没有使用有效单体模型的任何数值相对论校准，并且源于有效单体哈密顿量中的两个关键成分：（i）将自旋粒子的两体动力学映射到一个有效自旋粒子的动力学上，（变形）克尔时空，完全对称相对于两体质量和自旋，和（ii）的再膨胀，在测试粒子的限制，所有后牛顿（PN）修正的线性粒子的自旋。事实上，即使只有领先的自旋PN修正被包括在有效的单体自旋哈密顿量，但所有的测试粒子的自旋线性修正的粒子被图解，我们发现非常好的协议与数值结果（在数值误差为等质量的双星和差异最多为1%的质量比更大）。此外，我们专门的极端质量比的限制和推导，使用运动方程的引力骨架的方法，分析表达式的近星点的进步，在克尔时空中的近圆形赤道轨道上的自旋粒子的情况下，双角透镜Thirring进动和自旋进动频率，还包括在自旋二次项。
2013-11-16 gr-qc
Spinning test body orbiting around a Schwarzschild black hole: Comparing Spin Supplementary Conditions for Circular Equatorial Orbits
Mathisson-Papapetrou-Dixon（MPD）方程描述了广义相对论中扩展试验体的运动。然而，这个方程组是欠定的，并且必须伴随着约束补充条件，即使在其最简单的版本中，这是对应于旋转测试体的极-偶极近似。特别地，施加自旋补充条件（SSC）固定自旋体的质心，即体的质心。在本研究中，我们研究了在围绕大质量黑洞的圆形赤道轨道上移动的旋转测试物体的质心的特征是否在过渡到同一物理物体的另一个质心时得到保留，由不同的控制。SSC。为此，我们建立了一个解析算法，用于导出旋转体的轨道频率，运动在任意的，静止的，具有反射对称性的轴对称时空的背景下，对于Tulzcyan-Dixon，Mathisson-Pirani和Ohashi-Kyrian-Semerák SSC。然后，我们以Schwarzschild黑洞为背景，采用幂级数展开方法，研究了不同SSC中自旋幂级数展开后轨道频率的差异.最后，通过利用质心的位置和自旋的测量在质心的转变下改变的事实，我们对轨道频率的幂展开施加适当的校正，这允许改善SSC之间的收敛。我们的结论是，当我们从一个圆形赤道轨道转移到另一个在Schwarzschild背景下，在一个SSC的变化，SSC之间的收敛只保持一定的权力在自旋展开，它不能实现整个幂级数。
2021-04-22 gr-qc
The Transition from Inspiral to Plunge for a Compact Body in a Circular Equatorial Orbit Around a Massive, Spinning Black Hole
对于质量为μ的致密天体，在环绕质量M>> μ的Kerr黑洞的圆形赤道轨道上，存在三种引力辐射反应诱导的内旋区域：（i）“绝热内旋区域”，在该区域内，天体通过一系列圆形测地线轨道逐渐下降。(ii)一个“过渡区”，靠近最内层的稳定圆轨道（isco）。(iii)“坍缩区”，即天体沿着测地线从略低于isco的地方进入黑洞的视界。本文给出了一个过渡区的分析处理，并表明，幸运的是，从过渡的引力波可能是可测量的空间为基础的LISA任务。
2000-03-08 gr-qc
Self-consistent effective-one-body theory for spinning binaries based on post-Minkowskian approximation
本文将基于后闵可夫斯基近似的无自旋双星自洽有效单体理论推广至自旋黑洞双星，构造了有效旋转度规与改进哈密顿量，求得引力微扰Weyl张量分量的解耦方程与形式解，并给出了辐射反作用力和引力波波形表达式。
2024-09-25 gr-qc
Revisiting the dynamics of a charged spinning body in curved spacetime
本文重新审视弯曲时空中带电自转体的运动，提出一种新的自旋条件，得到动量与速度平行的简化动力学模型，并证明其可由有效哈密顿形式导出，为带电Dirac粒子的经典描述提供新视角。
2025-02-26 gr-qc hep-th
Extreme mass-ratio inspiral of a spinning body into a Kerr black hole I: Evolution along generic trajectories
本文使用密切测地线积分器，结合引力波主导轨道平均耗散反作用与主导阶自旋-曲率力，构建了旋转天体落入Kerr黑洞的通用旋进轨迹，为大质量比波形模型纳入次级自旋奠定基础。
2023-10-20 astro-ph.HE gr-qc
Scattering of two spinning black holes in post-Minkowskian gravity, to all orders in spin, and effective-one-body mappings
我们证明了在简单映射下，三个不同系统动力学之间的等价性--（i）任意质量比的双自旋黑洞系统，（ii）背景Kerr时空中的自旋测试黑洞，和（iii）Kerr中的测地线运动--当每一个都被考虑在广义相对论的第一后闵可夫斯基（1 PM）近似下时，也就是说，到线性阶$G$，但到$1/c$中的所有阶，到黑洞自旋中的所有阶，以及它们的线性化引力场的多极展开中的所有阶。这是通过计算两个自旋黑洞之间弱引力散射相遇的净结果来实现的，即作为入射状态的函数的黑洞动量和自旋的净$O(G)$变化。结果以非常简单的封闭形式给出，通过求解自旋黑洞的有效Mathisson-Papapetrou-Dixon型运动方程，结合线性化的爱因斯坦方程，与克尔解进行适当的匹配。散射的结果完全编码规范不变的内容的规范哈密顿在1 PM秩序的双黑洞动力学，通用（未绑定和绑定）的轨道和自旋方向。我们推导出一个这样的哈密顿量，它再现和求和的1 PM部分的所有这些以前的后牛顿的结果，并直接体现了等价的测试体限制通过简单的有效单体映射。
2017-09-29 gr-qc
Motion of spinning test bodies in Kerr spacetime
本文研究了广义相对论中自旋物体的运动。本文用多极近似方法导出了扩展试验体的运动方程，并对极-偶极试验体在Kerr几何赤道面上的轨道运动进行了分类。本文给出了自旋试验体近星点位移的精确表达式。研究了试验体自旋修正的影响，并与其它近似方案的结果进行了比较。
2014-09-23 gr-qc
A new effective-one-body description of coalescing nonprecessing spinning black-hole binaries
提出了一个新的、可调的有效单体（EOB）模型，研究了具有任意质量比和自旋排列的并合黑洞双星的运动和辐射。我们的形式主义最新颖的特点是引进，并系统地使用，（规范不变）的概念{ \it离心半径} $r_{c}$。在自旋的小质量比极限下，用$r_{c}$表示的主径向势与通常的史瓦西势$1-2M/r_{c}$差别很小（而且只是相乘）。这激发了一种新的，乘法的方式混合有限质量比变形与自旋变形。在目前的探索性工作中，我们考虑了我们的自旋EOB模型的最小版本（基本上只包含两个可调参数：一个在哈密顿量和一个在波形）和校准其（主导模式）波形对样本的15个等质量，等自旋波形由SXS合作，并覆盖无量纲自旋范围$-0.95\leq χ\leq +0.98$。数值相对论/ EOB定相不一致在整个自旋范围内保持非常小（$\lesssim \pm 0.15$ rad）。
2014-06-26 gr-qc
Linear Response, Hamiltonian and Radiative Spinning Two-Body Dynamics
该研究利用自旋超对称世界线量子场论计算3PM阶自旋二阶的两致密天体散射可观测量，通过推广线性响应公式推导部分结果，构建含修正的3PM两体哈密顿量，并给出对齐自旋束缚态动力学的相关验证与结果。
2023-07-19 gr-qc hep-th
Energy flux and waveform of gravitational wave generated by coalescing slow-spinning binary system in effective one-body theory
本文将自洽有效单体理论从非自旋双黑洞扩展至慢自旋情形，基于旋转参数二阶近似分解并求解 Weyl 张量扰动方程，计算了两种偏振模式的能量通量、辐射反作用力与波形。
2024-05-26 gr-qc
Prototype effective-one-body model for nonprecessing spinning inspiral-merger-ringdown waveforms
我们首先利用5个非旋进和2个轻度旋进（chi_i \simeq-0.44，+0.44）的黑洞双星数值相对论波形，标定了非旋进旋转双星的有效单体（EOB）模型，特别是它的动力学和主导的（2，2）引力波模式。然后，我们将上述结果与Teukolsky方程产生的小质量比模拟的最新结果相结合，并建立了一个用于检测目的的原型EOB模型，该模型能够为具有任何质量比和单个黑洞自旋的非旋进自旋黑洞双星产生吸气合并振铃波形。我们将原型EOB模型与自旋chi_i =-0.95，+0.97的两个等质量高自旋黑洞的数值相对论波形进行比较，这两个波形在EOB模型校准时是不可用的。在Advanced LIGO的情况下，我们发现对于总质量为20-200 M_（\odot）的样品，原型EOB波形和数值相对论波形之间的失配总是小于0.003，失配仅通过在初始相位和时间上最大化来计算。为了成功地生成单个黑洞自旋chi_i \gtrsim 0.7的合并波形，原型EOB模型需要通过以下方式进行改进：（i）更好地模拟坍缩动力学;（ii）在引力波模式和辐射-反作用力中包括高阶PN自旋项。
2012-08-21 gr-qc
Spinning test-body orbiting around Schwarzschild black hole: circular dynamics and gravitational-wave fluxes
我们考虑一个旋转的测试机构在圆周运动的非旋转黑洞和分析不同处方的身体的动力学。本文首次比较了Tulczyjew自旋补充条件下的Mathisson-Papapetrou形式、Pirani自旋补充条件和Ohashi-Kyrian-Semerak自旋补充条件，以及[Phys.~修订版~ D.90，~044018（2014）]。我们分析了四种不同的动力学的ISCO位移和坐标不变的结合能，分离高阶自旋贡献的自旋轨道贡献。通过求解非齐次$(2+1)D$ Teukolsky方程计算了自旋体产生的渐近引力波通量，并对不同情况进行了比较。对于小的轨道频率$Ω$，所有的处方减少到相同的动力学和相同的辐射通量。对于大频率，${x \equiv (M Ω)^{2/3} >0.1 }$，其中$M$是黑洞质量，特别是对于正自旋（与轨道角动量对齐），观察到不同动力学之间的显著差异。对于大的正自旋，ISCO位移可以相差两倍;对于Ohashi-Kyrian-Semerak和Pirani SSC，ISCO分别围绕无量纲自旋$\sim0.52$和$\sim0.94$发散。在自旋轨道部分的能量的偏离哈密顿动力学是最大的Ohashi-Kyrian-Semerak SSC，它超过了$10\%$的$x>0.17$。Tulczyjew和Pirani SSC在几乎整个自旋和频率范围内表现兼容。我们的研究结果将有直接的应用，包括自旋…
2019-08-07 gr-qc
Bootstrapping spinning two body problem in dynamical Chern-Simons gravity using worldline QFT
本文利用自旋世界线量子场论计算动力学Chern-Simons引力中黑洞散射的eikonal相位，通过IBP约化和微分方程技术处理两圈积分，得到3PM阶线性自旋相位，并分析其自旋取向依赖。
2025-03-13 gr-qc hep-ph hep-th
Post-Minkowskian Theory Meets the Spinning Effective-One-Body Approach for Two-Body Scattering
本文推导了首个包含最高至三圈阶后闵可夫斯基结果的自旋有效单体哈密顿量（SEOB-PM模型），该模型考虑了完整的双曲运动和时间非局域尾效应，与数值相对论数据高度吻合，并可用于生成准圆轨道自旋黑洞的波形模型。
2024-08-27 gr-qc hep-th
Frenkel electron and a spinning body in a curved background
本文给出了弯曲时空背景中自旋粒子的变分形式。该模型是基于一个奇异的拉格朗日提供的运动方程，一个固定值的自旋和弗伦克尔条件的自旋张量。将我们的方程与Papapetrou的方程进行比较，我们得出结论：在极-偶极和主导自旋近似下，引力场中的Frenkel电子具有与旋转体相同的行为。由于在制定中提出的限制，位置空间被赋予了一个非交换结构所引起的粒子的自旋。因此，该模型提供了一个在弯曲背景中的非对易粒子的物理有趣的例子。
2014-03-03 gr-qc hep-th
Post-Minkowskian Theory Meets the Spinning Effective-One-Body Approach for Bound-Orbit Waveforms
本文提出SEOBNR-PM波形模型，通过将后闵可夫斯基散射角匹配到有效单体哈密顿量，为非进动自旋黑洞构建完整旋进-并合-铃宕波形，在数值相对论对比中表现优于SEOBNRv5。
2024-11-20 gr-qc hep-th
Inspiral-merger-ringdown waveforms of spinning, precessing black-hole binaries in the effective-one-body formalism
我们描述了一个通用的程序来产生自旋，进动波形，包括inspiral，合并和衰荡阶段的有效一体（EOB）的方法。该程序使用的进动框架中，进动引起的振幅和相位调制最小化，和惯性系，与自旋的最后黑洞，在其中我们进行了匹配的吸气暴跌合并振铃波形对齐。作为第一个应用程序，我们建立自旋，进动EOB波形的引力模式l=2，使在nonprecessing限制这些波形同意EOB波形最近校准的数值相对论波形。在不重新校准EOB模型的情况下，我们将EOB和后牛顿进动波形与Caltech-Cornell-CITA合作产生的两个数值相对论波形进行比较。数值波形有35个和65个重力波周期。我们发现EOB和数值相对论的旋进波形和自旋演化有着显著的一致性。合并时的相位差约为0.2 rad，而使用高级LIGO噪声谱密度计算的失配在仅在合并时的时间和相位以及偏振角上最大化时低于2%。
2013-07-23 gr-qc
Comparing second-order gravitational self-force and effective-one-body waveforms from inspiralling, quasi-circular black hole binaries with a non-spinning primary and a spinning secondary
本文首次比较了非自旋主黑洞与自旋次黑洞旋近系统的 EOB 与 GSF 波形，通过改进陀螺引力磁函数的规范选择使 EOB 自旋贡献更接近 GSF，并升级了 TEOBResumS-Dalí 模型。
2024-06-06 gr-qc
Precisely computing bound orbits of spinning bodies around black holes I: General framework and results for nearly equatorial orbits
超大质量比的双黑洞系统是广义相对论中两体问题的一个干净的极限，也是低频引力波的重要来源。在最低阶，较小的物体沿着较大黑洞时空的测地线运动。后测地线效应包括引力自作用力（包含引力波发射的反作用）和自旋曲率力（由小天体的自旋与黑洞的时空曲率耦合而产生）。本文描述了一种精确计算自旋体绕黑洞的束缚轨道的方法。我们的分析建立在Witzany的开创性工作的基础上，该工作演示了如何描述旋转体在小天体旋转中的线性顺序运动。利用大质量比极限旋转体轨道接近测地线的事实，并使用van de Meent描述小天体旋转沿黑洞轨道的岁差的封闭形式结果，我们建立了可以非常精确求解的运动频域公式。我们研究了一系列的轨道与此公式，重点在本文的轨道是偏心和近赤道（即，轨道的运动是$\mathcal{O}(S)$离开赤道平面），但是对于它，小天体的自旋是任意定向的。我们讨论一般轨道一般小体自旋取向的配套文件。我们描述了这些轨道的行为，并展示了小天体的自旋如何改变影响轨道运动的频率$Ω_r$和$Ω_ϕ$。这些频移改变了作为直接引力波观测量的累积相位，说明了精确表征这些量对引力波观测的重要性。（节录）
2022-03-22 astro-ph.HE gr-qc
Comparing effective-one-body and Mathisson-Papapetrou-Dixon results for a spinning test particle on circular equatorial orbits around a Kerr black hole
本文比较了旋转黑洞赤道圆轨道上自旋测试粒子的MPD形式与EOB哈密顿量，发现两者在Schwarzschild背景下通量无差异，而在Kerr背景下大正自旋时差异最大，为改进EOB辐射反应提供了基础。
2024-12-20 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
Some comments on a recently derived approximated solution of the Einstein equations for a spinning body with negligible mass
最近，Tartaglia导出了旋转体的爱因斯坦方程的近似解，其质量效应相对于旋转体的质量效应可以忽略不计。乍一看，这似乎是有趣的，因为外部和内部的度量张量一直被发现，一起适当的源张量;此外，它可能会建议可能的实验检查，因为考虑的度量的有效性条件在地球实验室尺度得到很好的满足。然而，应该指出的是，如果它在物理上有意义，则存在合理的怀疑，因为不清楚与所采用的度规相关的源张量是否可以由任何真实的扩展体实现。在这里，我们推导出测地线方程的度量和分析允许的运动，以揭示可能的非物理特性，这可能有助于进一步阐明这种近似解的爱因斯坦方程的真实性质。
2004-03-11 gr-qc
Evolution dynamics of spinning binaries in effective-one-body theory to fifth Post-Minkowskian order
Hunan Normal University（湖南师范大学）；Yangzhou University（扬州大学）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Hunan Institute of Technology（衡阳师范学院）
本文基于场论原理，在第五后闵可夫斯基阶构建自洽有效单体理论，推导哈密顿量、类Teukolsky方程及波形，适用于任意质量比自旋双星，填补质量比区间空白。
2026-09-24 gr-qc hep-th
Effective one body approach to the dynamics of two spinning black holes with next-to-leading order spin-orbit coupling
利用最近提出的自旋双星引力相互作用的新哈密顿公式，将自旋黑洞的有效单体动力学描述扩展到自旋轨道相互作用的次领先阶（NLO）.自旋相关的EOB汉密尔顿由四个主要成分构成：（i）“有效”哈密顿量和“真实”哈密顿量之间的变换，（ii）包含动量的高次幂的广义有效哈密顿-雅可比方程，（iii）克尔型有效度规（具有Padé-积分系数），其取决于某些基本"有效自旋矢量“$\bf{S}_{\rm eff}$的选择，并且其通过可比较的质量效应而变形，以及（iv）涉及另一自旋矢量$\bsigma$的附加有效自旋-轨道相互作用项。作为第一个应用程序的新的，非线性光学自旋相关的EOB哈密顿量，我们计算的结合能的圆形轨道（平行自旋）的轨道频率的函数，和自旋参数。我们还研究了最后稳定圆轨道的特征：结合能，轨道频率，以及相应的无量纲自旋参数$\hat{a}_{\rm LSO}\equiv c J_{\rm LSO}/\boldsymbol(G(H_{\rm LSO}/c^2)^2\boldsymbol)$。我们发现，包括非线性光学自旋-轨道项有一个显着的“缓和”的影响的动力学特性的圆形轨道的大和平行的自旋。
2008-03-06 gr-qc
Spinning test body orbiting around a Kerr black hole: Comparing Spin Supplementary Conditions for Circular Equatorial Orbits
当自旋补充条件（SSC）固定自旋试验体的质心（即质心）时，在弯曲时空中运动的自旋试验体的世界线可以由Mathisson-Papapetrou-Dixon（MPD）方程给出。在本研究中，我们继续探索不同质心之间的移动开始在最近发表的工作[物理评论D 104，024042（2021）]，此后论文I，史瓦西时空，通过检查下的克尔时空中的SSC的变化的圆形赤道轨道的频率。特别是，我们研究的收敛在条款中的pronede和逆行的轨道频率，当这些频率扩展的自旋措施的幂级数和质心的身体是从Mathisson-Pirani或Ohashi-Kyrian-Semerak框架Tulczyovic-Dixon的。由于在论文I中，我们已经看到最内层稳定圆轨道（ISCO）在这个比较过程中占有特殊的位置，我们在这项工作中严格关注它们。我们介绍了一种新的方法，找到ISCO的任何SSC，并采用它的Tulczypho-Dixon和Mathisson-Pirani形式主义。由于技术上的困难，不允许文件的I分析处理，我们诉诸数值研究的收敛之间的SSC的ISCO的情况下，。我们的结论，在论文I中，是似乎有一个收敛的幂级数的频率之间的SSC，这是改善时，考虑到适当的移位，但存在一个限制，在这种收敛，由于在旋转体近似，我们只考虑前两个较低的多极子的扩展体和忽略所有较高的。
2022-08-04 gr-qc
Next-to-leading order spin-orbit and spin(a)-spin(b) Hamiltonians for n gravitating spinning compact objects
我们导出了任意多个紧致物体的后牛顿次领先阶守恒自旋轨道和自旋（a）-自旋（b）引力相互作用哈密顿量。自旋轨道哈密顿量完成了广义相对论三体问题的哈密顿量的知识，直到并包括2.5PN。新的哈密顿量包含了高度非平凡的三体相互作用，与只包含两体相互作用的主导序相反。这对于研究黑洞与二元黑洞合并中的Kozai共振等效应可能很重要。
2011-02-10 astro-ph.HE gr-qc
Spinning Effective-to-Backwards One Body ($\texttt{SEBOB}$): combining Effective One-Body inspirals and Backwards One-Body merger-ringdowns for aligned spin black hole binaries
本文提出SEBOB混合形式体系，将EOB旋进与BOB并合-铃振结合，构建对齐自旋黑洞双星波形，并在NRPy中实现两种变体，以更少NR拟合达到接近SEOBNRv5HM的精度。
2025-08-30 gr-qc
Time transfer functions without enhanced terms in stationary spacetime -- Application to an isolated, axisymmetric spinning body
我们开发了一种新的微扰方法，用于确定一类时间传递函数在一个固定的时空时，它的度量是一个小变形的背景度量的时间传递函数是已知的封闭形式。扰动项表示为沿背景度量的零测地线路径的线积分。与迄今为止提出的其他程序不同，以这种方式获得的时间传递函数完全没有无界项，并且不会产生任何光旅行时间的增强。当背景度量是线性化的Schwarzschild度量时，我们的方法被证明是非常有效的。将它应用于绕对称轴缓慢旋转的孤立体，可得到可用任何符号计算机程序计算的积分。明确的表达式获得的质量偶极子和四极矩和主导的重力磁项所引起的自旋的身体。给出了2002年卡西尼实验的一个简单的数值讨论。
2022-12-13 astro-ph.EP gr-qc
The three body first post-Newtonian effects on the secular dynamics of a compact binary near a spinning supermassive black hole
在星系核内的超大质量黑洞（SMBH）附近形成的双星黑洞（BBH）会受到SMBH引力扰动的偏心率激发，从而更有效地合并。本文研究了三重体系中三体第一后牛顿效应与SMBH自旋效应的耦合。我们扩展了以前的工作，包括德西特旋进和Lense-Thirring旋进之间的耦合从SMBH自旋。这种耦合既包括内轨道角动量的进动，也包括外轨道角动量的Runge-Lenz矢量在一般参考系中的进动。我们发现，在未来的LISA检测的（最大）偏心率的变化，在相邻的Kozai-Lidov周期由于自旋效应。我们关于三体系统中三体1 PN效应耦合的一般性论点可以推广到任何其他情况，只要外轨道平面发生演化。
2020-10-19 astro-ph.HE gr-qc
Complete set of quasi-conserved quantities for spinning particles around Kerr
我们重新审视的Mathisson-Papapetrou-Tulczyjew方程描述的自旋粒子在一个固定的背景下的运动的守恒量。在Ricci平坦性和Killing-Yano张量存在的假设下，我们证明了除了Rüdiger发现的两个非平凡的准守恒量，即自旋线性守恒量外，非平凡的准守恒量与非平凡的混合对称Killing张量一一对应.我们证明了在Kerr几何上不存在这样的定常轴对称混合对称Killing张量。我们讨论了克尔时空中自旋粒子运动的影响，其中准运动常数被证明不是完全对合的。
2021-10-15 gr-qc
Relativistic orbits around spinning supermassive black holes. Secular evolution to 4.5 post-Newtonian order
本文导出了恒星质量天体绕旋转大质量黑洞运行时轨道根数的长期演化。我们使用后牛顿近似在调和坐标系中，与测试体运动方程的保守动力学是有效的，通过3PN顺序，包括自旋轨道，四极和（自旋）$^2$的影响，并与辐射反应的贡献是有效的，通过4.5PN顺序，包括4PN阻尼效应的自旋轨道耦合的质量中的线性。密切轨道根数的演化方程迭代到高PN阶，使用两个时间尺度的方法和平均轨道时间尺度。我们推导出一个终止轨道时，其卡特常数下降到临界值以下的标准，因此该机构暴跌在下一个最接近的方法在事件视界。结果对任意偏心率和任意倾角都是有效的。然后，我们数值分析通过周围星团内的相互作用注入到高偏心率轨道的物体的轨道，获得轨道的数量和注入和暴跌之间所经历的时间，以及作为倾角的函数的暴跌时的剩余轨道偏心率。我们推导出一个解析近似的时间暴跌的初始轨道变量。我们表明，如果黑洞是快速旋转的，在最后的轨道在暴跌之前的引力辐射通量可能会被抑制多达三个数量级，如果轨道是逆行的赤道平面相比，它的逆轨道。
2016-11-21 astro-ph.GA gr-qc
Toward faithful templates for non-spinning binary black holes using the effective-one-body approach
本文给出了两个非自旋黑洞的非偏心系统并合过程中引力辐射波形的精确近似。利用最近的数值相对论模拟和自然的灵活性的有效单体（EOB）模型的信息，我们扩展了后者，使其能够成功地匹配的数值相对论波形在最后阶段的螺旋，合并和衰荡。这里的“成功”是指在衰荡阶段结束时，相位差小于引力波周期的8%，仅在到达时间和初始阶段达到最大值。我们通过简单地在EOB径向势中添加4-post-Newton阶校正并通过施加质量比m1/m2 = 1，3/2，2和4的数值波形的高匹配性能来确定（常数）系数来获得这个结果，m1和m2是单个黑洞质量。最后的黑洞质量和自旋的数值模拟预测被用来确定衰荡频率和衰减时间的三个准正常模式的阻尼正弦曲线，附加到EOB inspiral-（暴跌）波形在EOB光环。EOB波形可能会被测试，并进一步改进，在未来的比较非常长和准确的螺旋数值相关波形。他们可能已经被用于相干搜索和参数估计的引力波发射的非旋转合并的双黑洞与地面激光干涉仪探测器。
2008-01-04 gr-qc
Recent progress on the description of relativistic spin: vector model of spinning particle and rotating body with gravimagnetic moment in General Relativity
本文综述了自旋矢量模型的最新研究成果，并将其应用于研究自旋-场相互作用对自旋粒子在引力场和电磁场中的轨道和进动的影响。形式主义是从拉格朗日变分问题，这意味着运动方程和约束，应该在一个模型中的自旋粒子。我们给出了一个详细的分析所产生的理论，并表明它具有合理的性质在经典和量子水平。本文描述了矢量模型的一些应用，并说明了矢量模型是如何澄清相对论自旋理论描述中的一些问题的：A）正能量单粒子相对论量子力学及其与Dirac方程和相对论{ \it Zitterbewegung}的关系; B）自旋诱导的非对易性和协变形式问题; C）三维加速度与广义相对论和彩虹几何中光速的坐标无关性一致; D）超相对论极限下旋转体Mathisson-Papapetrou-Tulczyg-Dixon方程的特殊性态，以及改进的方程。
2017-10-19 astro-ph.SR gr-qc hep-th
Dixon-Souriau equations from a 5-dimensional spinning particle in a Kaluza-Klein framework
在5维Kaluza-Klein背景下对Papapetrou方程进行了降维处理，得到了带电自旋体运动的Dixon-Souriau结果.分裂提供了一个电偶极矩，并为基本粒子，诱导宇称和时间反演违规解释。
2007-03-29 gr-qc
Horizon-absorption effects in coalescing black-hole binaries: An effective-one-body study of the non-spinning case
本文研究了合并的圆形非自旋黑洞双星中引力波的视界吸收。通过数值微扰模拟得到了一个大质量比（q=1000）双星的视界吸收通量，并与最近提出的有效单体（EOB）解析解进行了比较。微扰方法采用分析的、质量比线性的、有效一体（EOB）恢复的辐射反应以及用于波提取的Regge-Wheeler-Zerilli（RWZ）形式。双曲面（传输）层的RWZ方程的数值解，以准确地计算地平线通量的后期倾伏阶段。从微扰模拟和EOB-cummed的表达同意在几个百分点的水平下降到后期暴跌的地平线通量。升级的EOB模型的nonspinning双星，包括地平线吸收角动量作为一个额外的长期在图解辐射反应进行了讨论。这一项上的波形定相的质量比跨度为1至1000的二进制文件的效果进行了研究。我们确认，可比和中等质量比的双星视界吸收几乎可以忽略不计的检测与先进的LIGO和爱因斯坦望远镜（忠实度大于或等于0.997）。
2012-12-19 gr-qc
Extreme mass-ratio inspiral and waveforms for a spinning body into a Kerr black hole via osculating geodesics and near-identity transformations
本研究结合引力波辐射反作用与自旋-曲率力，利用密切测地线积分器和近恒等变换，构建了自旋天体旋近克尔黑洞的首个有效EMRI模型，实现快速计算且具备模块化扩展潜力。
2023-10-12 astro-ph.HE gr-qc
Precisely computing bound orbits of spinning bodies around black holes II: Generic orbits
在本文中，我们继续研究自旋测试体绕克尔黑洞的运动。非旋转的测试物体遵循它们在其中运动的时空的测地线。一个测试物体的自旋耦合到该时空的曲率，引入一个“自旋曲率力”，将物体的世界线推离测地线轨道。自旋曲率力是后测地线效应的一个重要例子，必须仔细建模，以准确描述绕黑洞运行的物体的运动。这项工作的动机之一是了解如何将这种效应纳入恒星质量体螺旋进入大质量黑洞产生的引力波模型中。在本文的前身，我们描述了一种技术，用于计算绑定轨道的旋转机构周围的黑洞的频域描述，可以非常精确地解决。在这篇论文中，我们提出了我们的方法的概述，以及目前的结果，轨道是偏心和近赤道（即，轨道的运动不超过偏离赤道平面的$\mathcal{O}(S)$）。在本文中，我们将这一提法完全通用的情况下-轨道是倾斜和偏心的，与小机构的自旋任意取向。我们计算这些轨道遵循的轨迹，并计算小天体的自旋如何影响重要的量，如可观测的轨道频率$Ω_r$，$Ω_θ$和$Ω_ϕ$。
2022-03-22 astro-ph.HE gr-qc
Complete Hamiltonian for spinning binary systems at first post-Minkowskian order
基于在壳振幅技术在广义相对论经典观测量中的应用，我们提出了自旋双星系统在1阶后闵可夫斯基（1 PM）阶下的守恒哈密顿量的封闭形式.它适用于具有任意自旋多极矩的一般自旋体。根据定义，该公式在引力常量方面是线性的，但在动量和自旋展开方面对所有阶都是精确的。在每个自旋阶，我们的公式意味着自旋依赖和动量依赖几乎完全分解。我们扩大我们的公式在动量和比较的条款与1PM部分的后牛顿计算在文献中。直到正则变换，我们的结果完全符合所有以前的。我们还比较了黑洞的计算公式和Kerr黑洞附近自旋体的有效单体映射计算公式，发现两者完全一致。
2020-12-19 gr-qc hep-th
Complete phenomenological gravitational waveforms from spinning coalescing binaries
从合并的双星中寻找引力波通常是由LIGO-Virgo合作通过匹配滤波进行的，这需要对信号有详细的了解。完整的分析合并波形目前只适用于非旋进二元系统。在本文中，我们介绍了一般自旋系统的主导四极模的完整的唯象波形。这些波形是通过桥接解析已知的inspiral相位之间的差距，描述的自旋泰勒（T4）近似的限制波形近似，和衰荡阶段通过一个现象学的中间阶段，校准通过比较与特定的，数值生成的波形，描述等质量系统与无量纲自旋幅度等于0.6。数值波形和唯象波形之间的重叠积分范围在0.95和0.99之间。
2010-11-03 gr-qc
Gyroscopes orbiting black holes: A frequency-domain approach to precession and spin-curvature coupling for spinning bodies on generic Kerr orbits
一个围绕黑洞运行的小天体所遵循的轨道，在首阶，是黑洞时空的测地线。人们花了很多精力来计算这种运动的“自作用力”修正，这种修正是由小天体自身对系统时空的贡献引起的。另一个对运动的修正来自于小天体的自旋与黑洞时空曲率的耦合。自旋-曲率耦合驱动了小天体的进动，并引入了一个“力”（相对于测地线）来移动小天体的世界线。这些效应与小天体的自旋成比例。在本文中，我们表明，支配自旋-曲率耦合的方程可以用频域分解进行分析，至少在小天体的自旋的领先顺序。我们展示了如何计算一般轨道上的进动频率，以及如何在频域中描述小天体的进动和运动。我们用一些例子来说明这种方法。这种方法可能是有用的理解自旋耦合效应的极端质量比限制，并可能提供洞察建模自旋效应在强磁场中的非极端质量比。
2016-08-03 astro-ph.HE gr-qc
Factorization and resummation: A new paradigm to improve gravitational wave amplitudes. III: the spinning test-body terms
我们提出了新的计算的能量通量的旋转测试机构的圆形轨道上围绕史瓦西黑洞在线性顺序的粒子自旋。我们计算多极通量高达$\ell=m=6$使用两个独立的数值求解theTeukolsky方程，一个在时域和其他频域。在粒子自旋线性化后，我们得到了两个数值结果之间的良好一致性（$\sim 10^{-5}$）.多极通量的计算也使用Teukolsky方程解的后牛顿（PN）展开进行了解析（直到$\ell=7$）;每个模式都是在5.5PN阶得到的，超出了相应的首阶贡献.从分析通量，我们得到PN扩展的分析波形振幅。然后，这些量使用基于轨道贡献的因式分解（并独立于自旋相关因子对其进行重新计算）或仅针对奇宇称多极子的尾部贡献的因式分解的新程序进行重新计算。我们将这些处方和Pan等人[Phys. Rev. D 83（2011）064003]中提出的再确认程序与数值数据进行比较。我们发现，新的程序显着改善现有的，值得注意的是，是不一致的数值数据$\ell+m=\text{odd}$多极已经在低轨道频率。我们的研究表明，在目前的有效的基于一体的波形模型中使用的波形重建的方法应修改，以提高其鲁棒性和准确性的二进制参数空间。
2019-07-30 gr-qc
Spinning particles in General Relativity
我们从量子和经典的角度分析了引力中自旋粒子的行为。我们推断，既然时空曲率与自旋粒子之间的相互作用是可以预期的，那么这种相互作用的主要特征可以得到在含有费米子的量子引力理论中具有物理意义的自由度的光。最后，在5维Kaluza-Klein背景下对Papapetrou方程进行了降维处理，得到了带电自旋体运动的Dixon-Souriau结果.
2007-01-15 gr-qc
Spinning test-body orbiting around a Kerr black hole: circular dynamics and gravitational-wave fluxes
在最近的一项工作中，[Phys. Rev. D. 94，104010（2016）]，以下为论文I，我们数值研究了围绕史瓦西黑洞作圆周运动的自旋粒子动力学的不同处方。在目前的工作中，我们继续这条调查线的旋转克尔黑洞。考虑了Tulczyjew SSC、Pirani SSC和Ohashi-Kyrian-Semerak SSC三种不同的自旋补充条件下的Mathisson-Papapetrou形式，并根据ISCO位移和频率参数${x \equiv (M Ω)^{2/3}}$（$Ω$为轨道频率，$M$为Kerr黑洞质量）分析了不同的圆动力学.然后，我们数值求解了非齐次$(2+1)D$ Teukolsky方程，比较了三种情况下的渐近引力波通量。我们在论文I中对史瓦西极限的中心观察被发现适用于克尔背景：对于小频率参数，三个SSC减少到相同的圆形动力学和相同的辐射通量，但随着$x$接近ISCO而产生差异。对于正的克尔参数$a=0.9$，能量通量在$0.2\%$不确定度内相互一致，直到$x<0.14$，而对于$a=-0.9$，这种一致性水平保持到$x<0.1$。然而，对于大频率（$x \gtrsim 0.1$），Kerr黑洞和自旋体的自旋耦合导致了圆轨道参数和通量的显著差异，特别是对于$a=-0.9$的情况。相反，在ISCO的研究中，与正克尔参数$a=0.9$相比，负克尔参数$a=-0.9$导致较少的…
2017-07-24 gr-qc
Validating the effective-one-body model of spinning, precessing binary black holes against numerical relativity
在文献[1]中，LIGO探测到的第一个引力波GW 150914的性质是通过采用进动双黑洞的有效单体（EOB）模型测量的，其基础动力学和波形被校准到数值相对论（NR）模拟。在这里，我们进行了第一次广泛的比较，这样的EOBNR模型70进动NR波形，跨度质量比从1到5，无量纲自旋幅度高达0.5，通用的自旋方向，约20轨道的长度。我们在观测者的惯性系中工作，并包括引力波偏振中的所有$\ell=2$模式。我们介绍了EOB振铃信号的频谱和发病时间的新处方。当总质量在10 Msun和200 Msun之间时，我们发现当考虑Advanced-LIGO设计噪声曲线时，旋进EOBNR波形对NR波形的不忠实性在3%以内。这一结果是在没有重新校准基础的非旋进EOBNR模型的吸气暴跌。利用EOBNR波形的到达时间和相位、天空位置和极化的最大化来计算不忠实性，并且将其在NR信号的天空位置和极化上平均。我们还提出了NR和EOBNR波形之间的比较，跟踪轨道进动的帧。
2016-07-19 gr-qc
Quantum point particle approximation of spinning black holes and compact stars
针对致密双星合并的引力波观测站，如LIGO和VIRGO，需要各种理论输入来进行有效检测。其中一个输入是在充分分离的轨道尺度上对双星动力学的分析描述，通常称为后牛顿动力学。确定这种两体有效哈密顿量的一种方法是使用量子散射振幅。本学位论文的目的是在量子散射振幅中提高对自旋体经典物理的理解，并将其应用于有效两体哈密顿量问题。主要的重点将是自旋诱导的高阶多极矩。本文给出了一阶后闵可夫斯基（牛顿常数$G$和相对动量$p^2$的所有阶线性）哈密顿量的结果，该哈密顿量适用于任意紧密自旋体的所有阶自旋。其次，基于一个等效圈阶量子场论的计算，讨论了该公式推广到二阶后闵可夫斯基阶的障碍和前景。本论文是在文献[1-4]的基础上完成的。
2020-07-24 gr-qc hep-th
Spin Self-Force
本文研究了带电自旋体在非极值Kerr-Newman黑洞对称轴上的运动。如果我们把物体看作一个质量为$m$，电荷为$q$，自旋为$S$的测试点粒子，那么通过把物体从足够靠近视界的地方扔进黑洞，黑洞的一阶面积增加$δA$可以任意小，即，该过程可以以“可逆”的方式进行。在第二阶，可能会对传递到黑洞的能量产生影响--在$q$和$S$中是二次的--这是由于（i）物体的有限尺寸和（ii）对能量的自作用力修正。Sorce和Wald已经计算了在不带电的Kerr黑洞的对称轴上的带电的非旋转物体的这些效应。我们考虑这个过程的推广的带电和自旋体的对称轴上的Kerr-Newman黑洞，其中的自作用力的影响还没有计算。一个自旋体（沿自旋轴的范围可以忽略不计）必须有一个质量四极矩$\gtrsim S^2/m$，所以在自旋的二次阶，我们必须考虑四极矩对运动的影响。在考虑了所有这些有限尺寸效应之后，我们发现条件$δ^2 A \geq 0$在视界处产生了一个非平凡的自作用力能量下限$E_{SF}$。特别地，对于质量为$M$的克尔黑洞的轴上的不带电的旋转物体，自旋自作用力对视界处的物体能量的净贡献是$E_{SF} \geq S^2/8M^3$，对应于总的排斥自旋自作用力。本文给出了Kerr-Newman黑洞视界上既带电荷又带自旋的物体的自力能$E_{SF}$的一个下界。如果下降过程可以可逆地进行到二阶，则该下限将是$…
2019-11-12 gr-qc
Shifted-geodesic approximation for spinning-body gravitational wave fluxes
Université de Mons - UMONS（蒙斯大学）
偏移测地线近似提供了一种快速简便的方法计算自转体轨道，适用于 LISA 的参数空间研究。
2026-03-12 astro-ph.HE gr-qc
Dynamics of Spinning Test Body in quadratic Einstein-Cartan Theory and its Free-fall Test
该研究在爱因斯坦-嘉当理论中推导自旋测试体动力学，发现轨迹偏离传统方程，并利用自由落体实验数据给出地球上挠场及其梯度的上限，为探测第五种力提供理论依据。
2025-03-31 gr-qc hep-ph hep-th
Generalized Runge-Lenz Vector in Taub-Nut Spinning Space
研究了广义Killing方程和Taub-NUT自旋空间的对称性。对于无自旋粒子，龙格-伦茨矢量直接定义了一个运动常数，而对于自旋粒子，它现在需要自旋的非平凡贡献。对自旋Taub-NUT空间的广义Runge-Lenz向量进行了完整的计算。
1994-07-18 gr-qc hep-th
Dynamics of spinning test bodies in the Schwarzschild space-time: reduction and circular orbits
Ural Mathematical Center, Udmurt State University（乌拉尔数学中心，乌德穆尔特国立大学）
本文研究了Schwarzschild时空中旋转测试体的运动，通过简化分析发现新的圆轨道，并利用Poincare图研究周期解的分支。
2026-07-24 gr-qc math.DS
