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
Dragging of inertial frames in the composed Kerr-Newman-orbiting-ring system
针对复合黑洞-轨道环系统中惯性系拖曳问题，研究克尔-纽曼-轨道环复合系统时发现，中心黑洞视界角速度增量ΔΩ_H对其角动量J_H存在明确非平凡依赖，并非如克尔-环系统般与自旋无关。
2025-02-20 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Gravitational-wave flux for a particle orbiting a Kerr black hole to 20th post-Newtonian order: a numerical approach
在这篇文章中，我们提出的后牛顿（pN）系数的能量通量（和角动量通量）在无穷远处和事件视界的圆形，赤道轨道上的粒子约克尔黑洞（质量$M$和自旋参数$a$）到20 pN的顺序。当pN项不是$a/M$中的多项式并且包含无理函数（如polygamma函数）时，它被写为$a/M$的幂级数。这是通过以大于$10^{600}$中的1部分的精度数值计算通量来实现的。如此高的精度使我们能够提取pN系数的分析值，这些系数是超越量的线性组合，如欧拉常数、素数的幂和$π$的幂。我们还提出了22 pN展开（自旋无关的pN展开）的入射能流在事件视界的圆形轨道上的粒子围绕史瓦西黑洞。
2014-05-24 gr-qc
Spinning test body orbiting around a Kerr black hole: Eccentric equatorial orbits and their asymptotic gravitational-wave fluxes
本文利用Teukolsky的频域和时域方法计算了自旋体在Kerr黑洞的偏心赤道轨道上的引力波通量。自旋体被表示为一个点粒子以下的Mathisson-Papapetrou-Dixon方程的极-偶极近似。通过对这些方程的重新表述，我们不仅可以根据运动常数求出自旋粒子的运动轨迹，而且还提供了一种计算该运动轨迹的方位角频率和径向频率的方法。使用这些轨道量，我们介绍了机械计算通过频域Teukolsky形式主义的能量和角动量通量在无穷远，在地平线上，随着在无穷远的引力应变。我们crosscheck从频域方法获得的结果与从时域Teukolsky方程求解器称为Teukode获得的结果。
2021-06-01 gr-qc
Testing the Non-circularity of the Spacetime around Sagittarius A* with Orbiting Pulsars
非形式克尔黑洞解是一种在修正引力理论中的旋转黑洞解，它打破了时空的圆形条件，不同于克尔时空的情况。在本文中，假设人马座A*（Sgr A*）是一个非形式的克尔黑洞，我们研究的潜力，测试的时空几何与一个假设的脉冲星的轨道要素是类似的S2/S 0 -2星。通过数值求解脉冲星及其发射光子的运动方程，计算出脉冲星的视位置和发射脉冲信号的到达时间。我们的分析表明，在TOA的差异的幅度达到$10\>{\rm ms}$的顺序，如果偏离克尔时空是显着的。这种时间差主要是由$1.5$后牛顿阶时空的非圆性引起的。对于一颗普通的脉冲星，未来的平方公里阵列射电望远镜（SKA）的TOA测量精度大约在$0.1\>{\rm ms}$和$10\>{\rm ms}$之间。因此，我们期望SKA能通过Sgr A* 周围时空的非圆性来区分非正规Kerr黑洞和Kerr黑洞。
2022-01-04 astro-ph.GA gr-qc
Circular orbits and polarized images of charged particles orbiting Kerr black hole with a weak magnetic field
本研究针对弱磁场下的克尔黑洞，解析推导了带电粒子最内稳定圆轨道半径，半解析得到不同参数下的偏振图像，发现相关参数对偏振旋转和通量大小有显著影响。
2023-06-13 gr-qc hep-th
The Aschenbach effect: unexpected topology changes in motion of particles and fluids orbiting rapidly rotating Kerr black holes
牛顿理论预言，自由测试粒子在围绕球形重心的圆形轨道上的速度$V$是轨道半径$r$，$dV/dr < 0$的减函数。直到最近，Aschenbach（A&A 425，p. 1075（2004））才出人意料地证明，对于绕黑洞运行的粒子，情况并非如此：对于自旋参数为$a>0.9953$的克尔黑洞，在靠近黑洞视界的小半径范围内，对于测地线、稳定的圆形轨道，速度具有正的径向梯度。我们在这里表明，{ \em Aschenbach效应}也发生在非测地线圆轨道与常数比角动量$\ell = \ell_0 = const$。在牛顿理论中，它是$V = \ell_0/R$，$R$是圆柱半径。等速面与$R = const$面重合，当然，它们只是同轴的圆柱体。我们以前知道，在黑洞的情况下，这种简单的拓扑结构会因为其中一个“圆柱体”的自交叉而改变。我们在这里表明，阿申巴赫效应是连接到第二个拓扑结构的变化，$\ell = const$环面只发生在非常高的旋转黑洞，$a>0.99979$。
2004-11-18 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
Dynamics and Fundamental Frequencies of Test Particles Orbiting Kerr-Newman-NUT-Kiselev Blacks Hole in Rastall Gravity
利用粒子动力学方法研究了Rastall引力理论中Kerr-Newman-NUT-Kiselev黑洞外部的时空性质，目的是寻找不同黑洞参数的可能简并性.我们证明了在这样一个黑洞的时空中运动的测试粒子的有效势、能量和角动量强烈地依赖于中心黑洞的参数。我们还评估了测试粒子的最内层稳定圆轨道半径，并展示了时空参数如何作用于它们。此外，我们显示的结果为基频的测试粒子在小的距离在赤道平面内的圆形轨道移动。我们证明了Rastall参数$κλ$的变化，可以使径向周转频率在离中心源更大的距离处变为零。我们还注意到，对于垂直周转频率，在Rastall引力理论中的Kerr-Newman-NUT-Kiselev黑洞的情况下，与在Kerr黑洞的情况下观察到的频率相比，观察到的频率较低。最后，我们表明，对于Kerr-Newman-NUT-Kiselev黑洞在Rastall引力，开普勒频率几乎是相同的情况下注意到的克尔黑洞和两者之间的差异只能观察到在一个非常接近的区域中的中心黑洞，在本工作中研究的频率。
2021-10-05 gr-qc
Effect of Gravitational Frame Dragging on Orbiting Qubits
本文讨论了引力系拖曳对轨道量子比特的影响。特别地，我们考虑Kerr时空几何和自旋1/2量子比特运动在赤道径向下降零角动量和赤道圆形轨道。我们忽略了由于自旋-曲率耦合引起的${\cal O}(\hbar)$序效应，这使得我们可以把自旋为1/2的粒子的运动看作是Kerr几何的测地线.我们推导出无穷小维格纳旋转的解析表达式和数值结果，其整合的粒子的轨迹的长度。为此，我们考虑彭罗斯的宇宙审查假说所施加的有限维格纳旋转的界限。
2012-12-10 gr-qc quant-ph
Timing of echoes in electromagnetic radiation from hot spots orbiting a Kerr black hole impostor
Research Centre for Theoretical Physics and Astrophysics, Institute of Physics, Silesian University in Opava（奥帕瓦西里西亚大学物理研究所理论天体物理学研究中心）
该研究通过分析克尔黑洞候选体周围轨道热点的光变曲线，估算其电磁辐射回声的时间延迟，发现反射信号的特征可作为致密天体视界尺度修正的潜在观测证据。
2026-09-02 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
Detecting gravitational waves from test-mass bodies orbiting a Kerr black hole with P-approximant templates
在这项研究中，我们应用后牛顿（T-近似）和简化后牛顿（P-近似）的情况下，一个测试粒子在赤道轨道上围绕克尔黑洞。我们通过测量它们的有效性（即与精确信号的较大重叠）和忠实性（即在测量信号参数时的较小偏差）与精确（数值）波形来比较两个近似值。我们发现，在自旋q < 0.75的情况下，T-近似模板的有效性为~0.99。对于0.75 < q < 0.95，有效性下降至约0.82。P-近似对于q = 0.95的所有自旋实现> 0.99的有效性。在P-近似的情况下，参数估计的偏差比T-近似的低得多。我们发现，P-近似是有效的和忠实的，应该是更有效的比T-近似作为一个检测模板家庭时，q > 0。对于q < 0，T-和P-近似函数表现同样好，因此它们中的任何一个都可以用作检测模板族。然而，对于参数估计，P-近似模板仍然优于T-近似。
2005-08-09 gr-qc
Comparing timelike geodesics around a Kerr black hole and a boson star
甚大望远镜（VLT）的第二代光束组合器，重力，观察位于银河系中心的紧凑物体的恒星，具有前所未有的10 $μ$ as的天体测量精度。这个致密源的性质仍然是未知的，因为黑洞并不是解释银河系中心400万太阳质量的唯一候选者。玻色子星是黑洞的替代模型。研究了玻色子星和Kerr黑洞的轨道。我们把光强的差异在这两个指标获得的轨道时，考虑恒星足够接近的近心紧凑的对象，通常是$\lesssim 30~M$。因此，通过引力仪器发现比S2恒星更靠近银河系中心的恒星将是一个强大的工具，可以限制中心源的性质。
2017-09-18 astro-ph.HE gr-qc
Observability of spherical photon orbits in near-extremal Kerr black holes
研究了近极值Kerr时空中的球形光子轨道。我们证明了在有限范围内具有碰撞参量的球形光子轨道收敛于事件视界。此外，我们证明了外尔曲率附近的地平线不会产生剪切的一个同余这样的光线。由于这种性质，可以观察到光围绕近极端克尔黑洞运行几次所产生的一系列图像。
2019-09-01 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Relativistic Roche problem for stars in precessing orbits around a spinning black hole
本文利用张量维里方程研究绕克尔黑洞倾斜进动轨道上的恒星，发现其在典型天体物理参数下可能发生共振，从而揭示潮汐瓦解极限之前存在一种新的不稳定性。
2024-07-04 astro-ph.HE gr-qc
Kerr metric, static observers and Fermi coordinates
坐标变换将标准Boyer-Lindquist坐标中的Kerr度规映射到其相应的形式，该形式适合于静止在赤道平面中的固定位置处的观察者的自然局部坐标，即，本文导出并讨论了静止观测者世界线附近的费米坐标，并将其推广到任何均匀圆轨道观测者。
2005-10-06 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
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
"Kludge" gravitational waveforms for a test-body orbiting a Kerr black hole
对于低频空间引力波探测器（如激光干涉仪空间天线（LISA））来说，最令人兴奋的潜在引力波源之一是星系中心致密物体进入大质量黑洞的螺旋。从这种“极端质量比螺旋”系统（EMRI）中检测波并从这些波中提取信息需要模板波形。系统的极端质量比意味着它们的波形可以用黑洞微扰理论精确地确定。这样的计算在计算上是非常昂贵的。有一个迫切需要的家庭的近似波形，可以产生廉价和快速，但仍然捕捉的主要特征的真实波形。在本文中，我们介绍了一个家庭这样的“组装”波形，并描述了如何产生它们。我们通过比较“组装”波形，通过求解Teukolsky方程在绝热极限（忽略GW反作用）获得的准确波形，评估性能的近似。我们发现，组装波形在近似真实的引力波形方面做得非常好，在目前可以进行比较的大部分参数空间中，与Teukolsky波形重叠95%或更高。事实上，我们发现这些组装件是如此高的质量（尽管它们易于计算），它们可能会在EMRI的LISA数据的最终搜索中发挥一定的作用。
2008-01-23 astro-ph gr-qc
Detection of chaos in the general relativistic Poynting-Robertson effect: Kerr equatorial plane
广义相对论性坡印廷-罗伯逊效应是一个耗散的非线性动力学系统，它是通过辐射过程扰动围绕自旋致密物体运行的测试粒子的测地线运动而获得的，由克尔度规描述。利用Melnikov方法，我们发现在适当的参数范围内，受Poynting-Robertson效应驱动的测试粒子在Kerr赤道面上的运动存在混沌行为。
2021-03-09 gr-qc hep-th math-ph
Equations for spinning test particles in equatorial orbits when they are orbiting in a weak rotating field
本文利用Mathisson-Papapetrou- Dixon方程组，给出了一个带自旋的测试粒子在弱Kerr度规下的运动方程组。为了将我们的结果与文献的结果进行比较，我们将把自己限制在圆轨道的情况下。特别是，我们解决了一组运动方程的情况下，圆形轨迹的无自旋和自旋的测试粒子在赤道面旋转的机构周围。所得结果对研究旋转引力场中自旋粒子的引力磁效应或引力波效应具有重要指导意义。
2016-09-12 astro-ph.EP gr-qc
Dragged surfaces. On the accretion tori in the ergoregion
我们讨论了在Kerr黑洞的能区或接近能区外表面的扩展物质构型（“拖曳”构型）存在的条件。所考虑的共转环面是具有正压状态方程的理想流体组态，在中心克尔黑洞的赤道面上绕轨道运行。本文还讨论了在环形磁场作用下，磁环的可能性。吸引子上的指示，可以观察到拖环面的流体特性和几何特征的分析，相关的环面的稳定性和他们的意见。还讨论了拖曳环面内边缘的QPO辐射。我们认为，较小的拖动环面可能会受到一个特征的不稳定性，帧拖动的效果。这种可能性被彻底探索。这最终会导致环面的破坏（圆盘剥落），这可能与吸积和非常接近黑洞视界的区域中存在的过程相结合。环面的特征在于根据中心吸引子无量纲自旋。这些结构可以在无量纲自旋a > 0.9897 M的黑洞轨道上观察到。
2022-04-08 astro-ph.HE gr-qc
Escape of Charged Particles Moving around a Weakly Magnetized Kerr Black Hole
我们研究了带电粒子的动力学和逃逸最初轨道弱磁化克尔黑洞后，他们被踢在垂直于轨道的方向。首先分析了中性粒子的情况，给出了逃逸条件的解析表达式。对带电粒子最内层稳定圆轨道（ISCO）进行了一般性的数值分析。然后研究了带电粒子的三维运动，给出了它们逃逸的有效条件。我们还讨论了黑洞旋转如何影响带电粒子的逃逸及其动力学中的混沌性。
2014-07-25 gr-qc
Equilibrium of charged fluid around a Kerr black hole immersed in a magnetic field: variation of angular momentum
本文解析构建磁场中 Kerr 黑洞周围带电理想流体的平衡结构，揭示非恒定角动量、外磁场和电荷对吸积盘形态及流体性质的显著影响。
2024-09-06 astro-ph.HE gr-qc
General relativistic formulas for mass and spin of a Kerr black hole in terms of redshifts and orbital parameters
我们推导出封闭的公式的质量和自旋参数的克尔黑洞在最小数量的观测数据：红/蓝移的光子发射的大质量粒子（恒星）运动的测地线周围的黑洞和它们各自的轨道半径。事实证明，给定一组围绕黑洞旋转的两（三）颗恒星，这些公式只涉及八（十二）个观测数据。对于单颗恒星绕黑洞运行的情况，我们需要一组最小的四个观测测量值来分析确定这两个参数。
2021-02-16 gr-qc
Mass and spin of Kerr black holes in terms of observational quantities: The dragging effect on the redshift
在这项工作中，我们阐述了广义相对论形式主义的发展，允许一个解析表示的质量和自旋参数的克尔黑洞的观测数据：总红移和蓝移的光子发射的测地大质量粒子旋转的黑洞和它们的轨道参数。因此，我们提出了简洁的封闭公式的质量和自旋参数的Kerr黑洞在赤道圆轨道的情况下，无论是静态的或移动的一个遥远的观察者的直接观察到的数量很少。此外，我们将克尔黑洞的旋转性质所产生的引力拖曳效应纳入分析中，并阐明其对光弯曲参数和轨道粒子发射的光子的频率偏移的表达的重要贡献，从而呈现简单的对称运动学红移和蓝移的表达。我们还考虑了频移对方位角的依赖性，这一事实使得我们可以在黑洞相对于我们静止或运动的情况下，表达沿旋转粒子轨道上任何一点的总红移/蓝移。这些公式允许一个计算的克尔黑洞参数，通过应用这种广义相对论形式主义的天体物理系统，如超脉泽吸积盘轨道超大质量黑洞的核心活动星系核。我们的结果为实现黑洞变量的参数估计研究打开了一扇新的窗口，并且可以推广到超越爱因斯坦引力的黑洞解。
2022-06-26 gr-qc hep-th
Doppler effect in Schwarzschild geometry
在广义相对论中考虑的多普勒频移涉及不同的、引力的和运动学的起源的混合贡献，并且对于大多数度量或轨迹，它采取复杂的形式。由于特定的对称性，多普勒频移的表达式可以简化。在史瓦西时空中，它在观测者径向下落和径向零测地线的情况下因式分解。由此产生的表达式是由因素，可以确定所产生的贡献，从经典，狭义相对论和广义相对论的起源。这个结果是更普遍的：它适用于整个类的观察员平行于零测地线的空间路径时，接收信号。在克尔度规的情况下，它也适用于特定类型的入轨。
2007-12-13 gr-qc
Testing the Kerr black hole hypothesis using X-ray reflection spectroscopy
我们提出了第一个X射线反射模型来检验天体物理黑洞度规可以用Kerr解描述的假设。我们采用坎宁安提出的传递函数的形式主义。本文将薄吸积盘反射谱的计算分为两部分：传递函数的计算和吸积盘内任意发射点的局域谱的计算。传递函数只依赖于背景度规，并考虑了所有的相对论效应（引力红移、多普勒增强和光弯曲）。我们的代码计算的传递函数的约翰森度规描述的时空，可以很容易地扩展到任何固定的，轴对称的，渐近平坦的时空。传递函数和单线形状的克尔度规进行了比较，从现有的代码计算，检查我们达到必要的精度。我们还用NuSTAR和LAD/eXTP模拟了一些观测结果，并用我们的新模型拟合了数据，以显示当前和未来观测的潜在能力，以限制可能偏离克尔度量。
2017-05-19 astro-ph.HE gr-qc
Magnification effect of Kerr metric by configurations of collisionless particles in non-isotropic kinetic equilibria
本文基于协变动力学理论，证明Kerr背景中无碰撞中性粒子形成的非各向同性平衡流体，其自场修正产生的度规仍为Kerr类型，从而实现对背景度规的放大效应。
2023-06-17 astro-ph.HE gr-qc
On the Newtonian and Spin-induced Perturbations felt by the Stars Orbiting around the Massive Black Hole in the Galactic Center
在银河系中心（GC）发现的S-星有望提供独特的动力学测试的大质量黑洞（MBH）的克尔度规的轨道。为了获得对它的自旋和相关的相对论效应的无偏测量，全面了解MBH周围恒星和恒星残骸的引力扰动是非常必要的。在这里，我们研究了一个典型的目标星，即，由于自旋诱导的相对论效应和单个或一群扰动物体的牛顿引力，表观轨道运动和红移。我们发现，在大多数情况下，牛顿对可观测量的扰动主要归因于目标星的轨道周期扰动，而不是牛顿轨道岁差。牛顿微扰在每转的近心通道附近有其独特的特征，这与自旋诱导效应的特征有很大不同。观察目前探测到的恒星S2/S 0 -2，我们发现它对图像位置和红移的自旋诱导效应很可能被来自恒星S 0 -102的引力摄动所掩盖。我们还调查和讨论了牛顿摄动的假设S-星位于目前检测到的轨道内。通过考虑MBH中心附近的一些可能的恒星分布，我们发现，对于轨道半长轴小于$100-400$ AU的目标星，当MBH处于最大自旋时，自旋诱导效应对视位置和红移的影响超过了恒星扰动。我们的研究结果表明，在原则上，恒星扰动可以被删除，因为他们有独特的形态相比，相对论克尔型签名。
2016-10-31 astro-ph.GA gr-qc
Quadrupole effects on the motion of extended bodies in Kerr spacetime
根据狄克逊模型，在克尔背景下研究了具有偶极和四极结构的物体的运动，扩展了以前在史瓦西背景下所做的分析。在自旋和四极张量的坐标系分量均为常数的简化假设下，在质心沿赤道圆轨道运动，四个总动量与之一致的条件下，求解了整个演化方程，发现由于天体内部结构的原因，天体的运动偏离了测地线，导致了可测量的效应.假设银心是一个克尔超大质量黑洞，讨论了对绕银心运行的密近双星系统轨道周期测地值的修正.
2009-10-15 gr-qc
Influence of a plasma on the observational signature of a high-spin Kerr black hole
为了获得更可靠的高自旋克尔黑洞的观测特征，我们应该考虑其周围环境的影响。为此，我们在本文中研究周围等离子体的影响。我们考虑了等离子体对光子轨道的折射和色散效应，忽略了等离子体粒子的引力效应以及光子的吸收或散射过程。利用两个具体的等离子体模型，我们得到了黑洞阴影的解析公式和远离黑洞的观测者所观测到的绕轨道运行的“热点”的观测量的解析公式。我们发现等离子体对黑洞阴影的大小和形状以及热点的像位置和红移具有频率依赖的色散效应。这些结果将来可能会被事件视界望远镜检验。
2019-04-10 gr-qc
Measuring Supermassive Black Hole Properties via Gravitational Radiation from Eccentrically Orbiting Stellar Mass Black Hole Binaries
研究利用空基引力波探测器观测绕超大质量黑洞偏心轨道运行的恒星级双黑洞，通过Fisher信息矩阵评估发现偏心率和近心点进动能显著提升对超大质量黑洞质量和轨道半长轴的测量精度。
2023-10-25 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
Casimir Effect in the Kerr Spacetime with Quintessence
我们计算了无质量标量场的Casimir能量，在一个由附近的平行板围绕一个旋转的球体包围的精华形成的空腔，调查的影响，引力场的能量，在零温度。这种影响包括由于源旋转引起的时空拖曳效应以及由于精粹引起的效应。结果表明，对于任意的径向坐标和极角，能量依赖于所有的参数，如源质量、角动量和质量态参数。我们表明，在北极的卡西米尔能量是不受影响的典型的问题。在赤道面上，当取消该精粹时，恢复了文献中得到的结果。最后，从目前卡西米尔效应测量的不确定性中得到了对经典参数的约束。
2016-12-20 gr-qc hep-th
Light escape cones in the locally non-rotating reference frames of the Kerr-de Sitter superspinars and related superspinar shadows
本文系统构造了 Kerr-de Sitter 裸奇点时空中局部非旋转参考系的光逃逸锥，并利用静态半径附近的观测者构建了受宇宙学和天体物理学参数限制的超自旋天体阴影。
2024-10-23 gr-qc hep-th
Why there is no noon-midnight red shift in the GPS
虽然太阳（和月球）引力势对轨道运行的全球定位系统（GPS）时钟频率的影响实际上只占10^（15）中的几个部分，但一个简单的计算似乎表明，这种影响要大得多，并且取决于轨道运行的时钟是在地球和太阳之间，还是在地球与太阳相对的一侧。因此，关于全球定位系统中是否适当地考虑了这种影响的问题继续出现。这个问题已经讨论了一个误导的方式在文献中的二阶多普勒频移所产生的取消方面近50年。本文的目的是根据基本的相对性原理提供一个正确的论证，以便人们可以简单地理解为什么太阳系外天体对GPS中的轨道或地球时钟的影响如此之小。在这些论证中，时间性的同时性的相对性起着至关重要的作用。
2013-07-24 gr-qc
Particle collisions and optical effects in the mining Kerr--Newman spacetimes
我们研究了非常类的采矿膜世界Kerr-Newman（KN）裸奇点时空中的超高能粒子碰撞和光学效应，预言了极高的开普勒吸积效率，并将结果与其他类的KN裸奇点和黑洞时空的结果进行了比较.我们证明了在采矿KN时空中，超高质心能量发生在\uvozovky{mining regime}的极低能量稳定圆形测地线之后的粒子碰撞中，与大家族的入射粒子碰撞，例如，那些从边缘稳定的反向旋转的圆形测地线下落的。这与标准的KN裸奇点或黑洞时空相比有质的不同，在标准的KN裸奇点或黑洞时空中，碰撞的超高质心能量只能在近极端时空中获得。我们还表明，观察者遵循采矿制度的稳定圆形测地线，可以记录来自宇宙的极蓝移辐射，并看到由于沿这种稳定轨道的高度相对论运动而产生的强烈变形的天空。因此，强烈的蓝移辐射可能是这些轨道观测者的重要能量来源。
2017-11-29 gr-qc
Towards adiabatic waveforms for inspiral into Kerr black holes: I. A new model of the source for the time domain perturbation equation
我们重新审视的问题，发射的引力波从一个测试质量轨道，从而扰动克尔黑洞。Teukolsky微扰方程的源项包含一个表示点粒子的狄拉克δ函数。我们提出了一种技术，有效地模拟三角洲函数及其衍生物，使用少至四个点的数值网格。源项，然后被纳入一个代码，演变的Teukolsky方程在时域作为（2+1）维偏微分方程。波形和能量通量提取远离黑洞。我们与早期工作的比较显示了一个数量级增益的性能（速度）和数值误差小于1%的参数空间的大部分。作为该程序的第一个应用，我们分析了有限提取半径对能量通量的影响。本文是一系列的第一个，其目标是开发绝热波形描述一个小的致密体到一个大规模的克尔黑洞的螺旋。
2007-09-06 astro-ph gr-qc
Relativistic propagation and frame dragging time delay in the timing of a pulsar orbiting the supermassive black hole SgrA*
在银河系中心的超大质量黑洞SgrA* 周围的近轨道上对脉冲星进行计时，将为准确确定黑洞参数以及对广义相对论和替代的修正引力理论进行新的测试打开窗口。在时间模型中必须考虑的一个重要的相对论效应是脉冲在黑洞的引力场中的传播延迟。由于脉冲星和超大质量背洞的极端质量比，我们利用测试粒子极限导出了Kerr时空中传播延迟的精确解析公式，并导出了标架拖曳效应对到达时间的相对论性公式。作为一个例子，我们处理的边缘上的轨道，其中的帧拖动效果预计是最大的。我们比较我们的公式的传播时间延迟与后牛顿的方法，特别是与框架拖曳条款在以前的作品中导出的Wex和Kopeikin和Rafikov和赖。我们的方法正确地识别了不对称的帧拖动延迟相对于优越的结合，避免了奇异的时间延迟，并表明，在后牛顿的方法帧拖动的影响一般略有高估。
2022-03-21 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Polarized Image of Equatorial Emission in the Kerr Geometry
利用零测地线方程的半解析解和Penrose-Walker常数的守恒性，建立了一个简单的Kerr黑洞赤道源同步辐射偏振像的玩具模型.我们的模型是Narayan等人（2021）的扩展，该模型给出了史瓦西黑洞的结果，包括完全解析近似。我们的模型包括一个任意的观察者倾斜，黑洞自旋，本地升压，和本地磁场配置。我们研究了黑洞自旋对光子平行输运的几何效应，并将这些效应从发射区复杂的相对论、引力和电磁过程中分离出来。我们找到了一个解析近似，与以前的工作一致，为subleading几何效应的自旋对所观察到的正面极化旋转的直接图像：$Δ{\rm EVPA} \sim -2a/r_{\rm s}^2$，其中$a$是黑洞的自旋和$r_{\rm s}$是发射半径。我们进一步表明，自旋介绍了一个面向子图像的顺序统一的效果：$Δ{\rm EVPA} \sim \pm a/\sqrt{27}$。我们还使用我们的玩具模型来分析偏振“环”观测到的耀斑的轨道热点。我们的模型提供了深入了解极化模拟和观测的黑洞，如那些由EHT和重力。
2021-08-28 astro-ph.HE gr-qc hep-th
In Horizon Penetrating Coordinates: Kerr Black Hole Metric Perturbation Construction and Completion
本文在穿透视界的Eddington-Finkelstein坐标中研究克尔黑洞的Teukolsky方程，构造并补全了圆周运动扰动源产生的度规微扰，给出了显式公式，并分析了额外奇点对度规展开收敛性的作用。
2023-09-18 gr-qc math-ph math.MP
Effects of the general relativistic spin precessions on the habitability of rogue planets orbiting supermassive black holes
最近，几颗无星的地球行星可能在超大质量黑洞周围形成，并从黑洞的吸积盘接收能量输入，在某些合理的情况下，这可能使它们在地球意义上适合居住，这一可能性越来越受到关注。特别是，一颗行星上的观测者在一个平面上，从一个质量为$M_\bullet = 1\times 10^8\,M_\odot$的最大旋转的克尔SMBH到一个$r=100$史瓦西半径的距离上绕轨道运行，这个平面稍微在后者的赤道之外，他将看到引力透镜吸积盘的大小和从地球上看到的太阳一样。此外，吸积速率可以想象成这样一种方式，即视盘的温度与太阳表面的温度相同。我们证明，后牛顿（pN）德西特和Lense-Thirring进动的自旋轴的这样一个世界将迅速改变，除其他事项外，它的倾斜，$\varepsilon$，其轨道平面的几十到几百度的时间跨度，说，只是$Δt =400\,\mathrm{yr}$，强烈依赖于的结晶度$η_\bullet$的SMBH的自旋轨道平面。因此，这种相对性特征本身会对所考虑的行星的长期可居住性产生相关影响。其他场景也进行了研究。
2020-06-02 astro-ph.EP gr-qc physics.pop-ph
