Observables of a test-mass along an inclined orbit in a post-Newtonian approximated Kerr spacetime to leading-order-quadratic-in-spin
本文导出了非自旋试验质量在旋转变形物体的相对论性引力场中的轨道运动，该物体不限于赤道平面或球形轨道。中心体的引力场由克尔度规表示，扩展到后牛顿二阶，包括线性和二次自旋项。借助新颖的正则变量和基于作用的方法，导出了轨道周期、内禀近星点推进和轨道面岁差。
2013-06-17 gr-qc
Pseudo-Newtonian Potential for Charged Particle in Kerr-Newman Geometry
在旋转带电黑洞的Kerr-Newman几何中，考虑了比荷q/m << 1的试验粒子的赤道圆周运动.我们发现粒子的守恒能量和守恒投影的角动量的黑洞的旋转轴作为校正，在领先的q/m，相应的能量和角动量的中性粒子。我们确定作用在测试粒子上的向心力，因此，我们找到了一个经典的伪牛顿势，它可以模拟这个广义相对论问题。
2005-04-06 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
Pseudo Newtonian Potential For a Rotating Kerr Black Hole Embedded in Quintessence
伪牛顿势一直是讨论粒子在时空中运动的有效工具，它避免了广义相对论中场方程的繁琐和几乎不可能的非线性计算。Mukhopadhyay在2002年为旋转克尔黑洞引入了这样一个伪牛顿势，它足够有效，可以复制经典力学的场景。但没有这样的模型来解释暗能量领域。2016年，S Ghosh为这种嵌入精华的旋转黑洞引入了拉格朗日。在本文中，我们得到了这个新黑洞解的一个伪牛顿力。本文介绍了一个简单的计算方案，以评估任何时空度规的伪牛顿力。该模型最多具有相当于广义相对论结果的$4.95 \%$误差。因为我们采用了一种流行的暗能量，这是一种广义的伪牛顿力，可以用来解释晚期加速宇宙。本文还讨论了有无暗能量效应时赝牛顿力的差别。本文还解释了我们现在的宇宙的性质和它的命运（局部地在一个黑洞周围，当考虑到暗能量的排斥负压时）。
2019-05-09 gr-qc
Two Kerr black holes with axisymmetric spins: An improved Newtonian model for the head-on collision and gravitational radiation
我们提出了一个半解析的方法来研究两个克尔黑洞通过正面碰撞过程的相互作用。从爱因斯坦场方程的精确解出发，导出了引力辐射发射率的表达式。在这个过程中发出的引力辐射的总量进行计算，并与目前的数值调查。我们发现自旋-自旋相互作用使引力波能量的发射增加到总静止质量的0.2%。我们还讨论了空穴之间自旋交换的可能性。
1997-11-03 gr-qc
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
Post-Newtonian expansion of gravitational energy and angular momentum fluxes: inclined spherical orbits about a Kerr black hole
本文利用Mano, Suzuki和Takasugi方法求解Teukolsky方程，推导出Kerr黑洞附近倾斜球轨道点质量的能量与角动量通量解析式，展开至12PN并经数值验证。
2025-03-31 gr-qc
Scalar field self-force effects on a particle orbiting a Reissner-Nordstrom black hole
研究了标量场自作用力对绕Reissner-Nordström黑洞运动的标量荷的影响.标量波动方程解析求解后牛顿框架，和解决方案是用来计算的自场以及在粒子的位置高达7.5后牛顿秩序的自作用力的分量。辐射到无限远和向下的孔的能量通量也进行了评估。与以前的数值结果在Schwarzschild的情况下比较显示出良好的协议在强场和弱场制度。
2016-10-07 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
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
New gravitational self-force analytical results for eccentric equatorial orbits around a Kerr black hole: redshift invariant
目前已知沿着稍微偏心的赤道轨道围绕克尔黑洞运动的粒子的Detweiler-Barack-Sago红移函数的偏心率为二阶，自旋参数为二阶，以及8.5后牛顿阶。我们提高了这样一个规范不变的量的分析计算，包括条款的四阶偏心率在同一后牛顿近似水平。我们还检查，我们的结果同意相应的后牛顿期望相同的数量，通过使用目前已知的哈密顿自旋双星计算。
2019-07-23 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
Proto-jets configurations in RADs orbiting a Kerr SMBH: symmetries and limiting surfaces
环形吸积盘（RAD）是一种由完美流体环围绕一个中心吸引子旋转的凝聚体，这种凝聚体可能在复杂物质流入活动星系核时产生。我们集中我们的分析轴对称吸积环面轨道在赤道平面的超大质量克尔黑洞，平衡配置，可能的不稳定性，和演化序列的RAD在我们以前的工作进行了讨论。在目前的工作中，我们讨论了特殊的不稳定性有关的开放等势面管理的材料漏斗出现在不同地区的RAD，位于两个或两个以上的个人之间的环形配置的团聚。这些开放结构可能与原始喷流有关。边界限制面被突出显示，连接的紧急情况下的射流与黑洞无量纲自旋的不稳定性。这些不稳定性在观测上对活动星系核具有重要意义，它们与从绕超大质量黑洞运行的多个RAD环面中出现的喷流物质有关。
2018-03-27 astro-ph.HE gr-qc
The Cauchy convergence of T and P-approximant templates for test-mass Kerr binary systems
在这项工作中，我们研究了柯西收敛的后牛顿（T-逼近）和重新总结后牛顿（P-逼近）模板的情况下，一个测试质量轨道克尔黑洞沿圆形赤道轨道。柯西准则要求$n$和$n+1$阶近似之间的内积随着近似阶的增加而趋于1。在以前的工作中，它已被证明，我们实现了更大的拟合因子和更好的参数估计使用的P-近似模板Schwarzschild和克尔黑洞。在这项工作中，我们表明，P-逼近模板也显示出更快的柯西收敛，使他们成为一个优越的模板，标准的后牛顿模板。
2006-09-05 gr-qc
Effects of magnetic fields on spinning test particles orbiting Kerr-Bertotti-Robinson black holes
本文利用Mathisson-Papapetrou-Dixon方程研究绕Kerr-Bertotti-Robinson黑洞的旋转测试粒子，发现磁场显著影响粒子轨迹，且增强磁场需增加轨道角动量以维持轨道。
2025-10-09 gr-qc hep-th
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
New gravitational self-force analytical results for eccentric equatorial orbits around a Kerr black hole: gyroscope precession
我们分析计算的引力自作用力修正的陀螺仪进动沿稍微偏心赤道轨道的克尔时空，推广以前的结果史瓦西时空。我们的结果是准确的，通过9.5后牛顿秩序和二阶的偏心率和旋转参数。我们还提供了一个后牛顿检查我们的结果的基础上，目前已知的旋转二进制的哈密顿。
2019-07-23 gr-qc
The post-Newtonian gravitomagnetic spin-octupole moment of an oblate rotating body and its effects on an orbiting test particle; are they measurable in the Solar System?
解析地计算了具有角动量$\boldsymbol{S}$和四极质量矩$J_2$的扩展椭球体的重力磁自旋八极矩引起的轨道效应。我们的结果，成比例的$S J_2 c^{-2}$，保持身体的对称轴$\boldsymbol{\hat{S}}$和测试粒子的一般轨道配置的任意取向。原则上，这种影响可以通过专门的木星航天器任务来测量。对于一个中等偏心和快速的路径，一个专用轨道器的节点和近心点的重力磁进动可以像$400~\textrm{milliarcseconds~per~year}$甚至$1,600-4,000~\textrm{milliarcseconds~per~year}$一样大，这取决于它的轨道平面在空间中的取向。对地球探测器距离变化率信号的数值模拟证实了这种预期，因为它的幅度在仅仅一天后就达到了$\simeq 0.03-0.3~\textrm{millimeter~per~second}$的水平。目前对环绕木星运行的朱诺号航天器进行的双向Ka波段多普勒测量的精度在$1,000$秒后达到$\simeq 0.003~\textrm{millimeter~per~second}$。其他的广义相对论效应也是可以测量的，包括那些与$GMJ_2c^{-2}$成比例的效应，但迄今为止还没有得到检验。由于行星重力场的经典多极，大多数竞争的牛顿信号与后牛顿信号具有完全不同的时间特征，因此可能更容易解开它…
2019-07-02 gr-qc
Description of Pseudo-Newtonian Potential for the Relativistic Accretion Disk around Kerr Black Holes
本文提出了一种用于旋转黑洞周围吸积盘模型的伪牛顿势。该势可以描述吸积盘的广义相对论效应。由于在盘的内边缘以适当的方式包含旋转是非常重要的，因此从克尔度规导出了势。这个势函数可以再现广义相对论的所有基本性质，即使对于快速旋转的黑洞，误差也在10%以内。
2002-08-16 astro-ph gr-qc
Actions of spinning compact binaries: Spinning particle in Kerr matched to dynamics at 1.5 post-Newtonian order
本文推导了Kerr时空中旋转测试粒子的规范不变作用量公式，并将其与1.5PN阶双星动力学匹配，建立了连接大质量比极限与有限质量比极限的规范不变字典。
2025-05-23 gr-qc
Gravitational Waves from a Particle Orbiting Around a Rotating Black Holes: Post-Newtonian Expansion
利用Teukolsky方程和Sasaki-Nakamura方程计算了Kerr时空引力摄动的后牛顿展开式，得到了由绕旋转黑洞运行的测试粒子产生的引力波的能量和角动量亮度，并将其扩展到四极子公式之外的${\rm P^{5/2}N}$阶.我们将Sasaki最近开发的方法应用于旋转黑洞的情况。我们考虑到一个小倾角的轨道平面的最低阶的卡特常数。在$ P^{3/2}N}$量级上的结果与Poisson的类似计算以及Kidder等人的标准后牛顿计算一致.利用我们的结果，计算了中子星-中子星双星和黑洞-中子星双星在内旋阶段的引力波的积分相位.我们发现，在这两种情况下，自旋相关的条款中的P $^2$ N和P $^{5/2}$ N校正是重要的，以构建有效的模板波形，将用于未来的激光干涉引力波探测器。
1994-09-27 astro-ph gr-qc
Higher-order geodesic deviations and orbital precession in a Kerr-Newman space-time
利用Kerner等人提出的一阶和高阶测地偏差方程，在广义相对论中研究近日点进动和行星轨道的一种新的近似方法，利用高阶测地偏差方法，将轨道进动和中性粒子椭圆轨道的计算推广到Kerr $-$ Newman时空中.这种方法的优点之一是，对于小的偏心率，不使用牛顿和后牛顿近似的数量${G M}/{R c^2}$的任意值获得行星的轨迹。
2019-06-02 gr-qc
Collisions near Kerr black holes: lower limit of energy between orbiting and incoming particles
本文研究了Kerr黑洞附近实验粒子的碰撞能下限。特别是，我们研究的最小洛伦兹因子之间的自由下落的粒子和粒子围绕黑洞。我们考虑碰撞的最内层稳定圆轨道（ISCO）和检查近极端的情况下，碰撞发生附近的事件视界。通过微调粒子的角动量，碰撞的洛伦兹因子总是可以被最小化到一个依赖于黑洞自旋的值。我们发现，这个最小值总是小于$\frac{2\sqrt{2}-1}{\sqrt{3}}$和大于$\frac{\sqrt{12}-1}{\sqrt{6}}$（极限分别是极端克尔和史瓦西的值）。这意味着这种紧凑物体的碰撞预计将是高能量的超大质量黑洞附近。此外，我们还证明了黑洞与粒子自旋的相互作用对最小洛伦兹因子的影响。这种贡献对于接近极端的黑洞来说是不可忽略的。我们还讨论了我们的结果与科幻电影《星际穿越》的关系。
2016-12-15 astro-ph.HE gr-qc
Post-Newtonian expansion of fluxes from a scalar charge on an inclined-spherical orbit about a Kerr black hole
University of North Carolina at Chapel Hill（北卡罗来纳大学教堂山分校）；University College Dublin（都柏林大学学院）
本文使用MST方法求解Kerr背景下的标量波动方程，导出了Kerr黑洞倾斜球面轨道上标量点电荷辐射通量至12PN相对阶的解析表达式，并通过与Teukolsky代码数值结果对比验证了其在强场区域的实用性。
2025-11-03 gr-qc
Gravitational self-force corrections to gyroscope precession along circular orbits in the Kerr spacetime
我们推广到克尔时空以前的引力自作用力的结果陀螺仪进动沿圆轨道的史瓦西时空。特别地，我们给出了对任意Kerr自旋参数有效的规范不变旋进函数沿圆测地线的高阶后牛顿展开式，并表明这些结果与完全后牛顿保守动力学的结果一致。最后，我们提出了强场数值数据的克尔自旋参数的范围内，GSF-PN的结果，和预期的轻发散行为的协议。这些结果为Kerr时空中的自力计算提供了有用的测试基准，并为有效单体模型中自力数据转化为自旋-自旋耦合提供了一条途径。
2018-09-07 gr-qc
Detweiler's redshift invariant for extended bodies orbiting a Schwarzschild black hole
我们计算一阶自作用力的贡献Detweiler的红移不变量的扩展机构赋予的偶极和四极结构（自旋诱导四极矩）沿圆形轨道上的史瓦西背景。我们的分析包括自旋的二阶效应，推广了以前纯自旋粒子的结果。假设扰动体在赤道平面上运动，相应的自旋矢量与之正交，在辐射规范中用标准引力自力方法得到度规扰动。我们的结果是准确的，通过6.5后牛顿的顺序，并显示再现相应的后牛顿表达式相同的数量计算通过使用可用的哈密顿量从有效场论方法的动态自旋双星。
2020-03-28 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
Completion of metric reconstruction for a particle orbiting a Kerr black hole
克尔度规的真空微扰可以从两个外尔标量$ψ_0$或$ψ_4$中的任何一个的相应微扰中重建，使用Chrzanowski等人在20世纪70年代描述的程序。最近的工作，在自作用力物理学的背景下的动机，扩展的程序，以度量扰动来源于一个粒子在约束测地线轨道。然而，现有的程序留下未确定的一个固定的，轴对称的一块的度量扰动。在远离粒子的真空区域，这个“完成”部分仅仅对应于克尔背景的质量和角动量扰动，然而，振幅是先验未知的。在这里，我们提出并实现了一个严格的方法来寻找完成件。其关键思想是施加连续性，关闭粒子，从完整的（完成）扰动构造的某些规范不变的字段，以确定未知的振幅参数的完成件。我们实现了这种方法在充分的约束（偏心）测地线轨道在赤道平面的克尔黑洞。我们的研究结果为Friedman { \it et al.}最近的研究结果提供了严格的基础。并将其扩展到非圆形轨道。
2016-12-05 astro-ph.HE gr-qc
On the Doppler effect for light from orbiting sources in Kerr-type metrics
本文导出了在一般定常轴对称度规中，平行或反平行于源的圆轨道运动发射的光子的运动和引力联合多普勒效应的计算公式。从程函近似和Killing矢量方法推导出同样的公式，以阐明观测天文学和现代相对论之间的联系。该公式产生预期的结果，在外部克尔和史瓦西度规和平坦空间中的移动源或静止源的限制。
2015-01-23 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Beyond-Newtonian dynamics of a planar circular restricted three-body problem with Kerr-like primaries
在超牛顿近似下，研究了具有类Kerr基元的平面圆形限制性三体问题的动力学。用Fodor-Hoenselaers-Perjés方法导出了超牛顿势。克尔势的扩展和条款的质量和自旋效应的第一个非牛顿的贡献。有了这个潜在的，一个模型的测试粒子的无穷小质量轨道在赤道平面的两个原色。引入一个参数，$ε$，允许检查的系统，因为它从牛顿的超越牛顿政权的过渡。研究了系统不动点随参数$ε$的演化和稳定性。用截面的庞加莱映射和最大李雅普诺夫指数作为混沌的指标，研究了粒子的动力学行为。$ε$的中间值似乎是最混乱的初级质量比（$=0.001,0.5$）检查的两个案件。对于所有非零值的$ε$，系统中的混沌量仍然高于牛顿系统以及具有Schwarzschild型基色的平面圆形限制性三体问题。
2020-11-25 astro-ph.HE gr-qc nlin.CD
Generalized pseudo-Newtonian potential for studying accretion disk dynamics in off-equatorial planes around rotating black holes: Description of a vector potential
本文提出了一种研究克尔黑洞吸积盘的伪牛顿矢量势。该势对于研究不局限于赤道面的圆盘的内部性质是有用的，因为在赤道面内，广义相对论效应是必不可少的。因此，我们通过从一般克尔时空导出的伪牛顿势，将度规在内径处的基本性质结合起来。该势再现了广义相对论的大部分显著特征，适用于克尔参数的整个区域。它完全再现了克尔几何中的最后稳定圆轨道。在轨道倾角为30 °时，最大误差分别为~7%和~15%。
2007-06-15 astro-ph 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
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
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
Analytic determination of high-order post-Newtonian self-force contributions to gravitational spin precession
继续我们的分析计算的一阶自作用力的贡献的“大地”自旋进动频率的一个小的自旋体绕一个大的（非自旋）的身体，我们提供的精确表达式的第十和第十和第一个半后牛顿条款。我们还介绍了一种新的方法来解析计算的自力正则化参数的基础上WKB分析的径向和角度方程满足的度量扰动。
2015-03-04 gr-qc
Teukolsky evolution of particle orbits around Kerr black holes in the time domain: elliptic and inclined orbits
我们利用时域中的黑洞微扰理论，将质量可忽略的粒子绕克尔黑洞运行产生的引力波问题的处理扩展到椭圆轨道和倾斜轨道。我们使用窄高斯分布涂抹源项中的奇点来模拟粒子。我们比较结果（能量和角动量通量），这样的轨道与使用频域形式主义计算。
2003-09-22 gr-qc
Analytical high-order post-Newtonian expansions for spinning extreme mass ratio binaries
本文给出了一个在Kerr黑洞圆轨道上的质点的Detweiler红移不变量的解析计算，在不对黑洞自旋大小作任何假设的情况下，给出了8.5后牛顿阶的结果.我们的计算是基于Mano，Suzuki和Takasugi的函数级数方法，并采用了严格的模式和正则化处方的基础上的Detweiler-Whiting奇异正则分解。在我们的方法中使用的近似是最小的，我们使用标准的自力膨胀的质量比的线性顺序，和标准的后牛顿膨胀的二进制分离。这种方法的一个关键优点是，它产生的表达式包括克尔黑洞自旋中所有阶次的贡献。虽然这项工作适用的方法的特定情况下，德特韦勒的红移不变，它可以很容易地扩展到其他规范不变量和更高的后牛顿订单。
2021-05-05 gr-qc
Post-Newtonian factorized multipolar waveforms for spinning, non-precessing black-hole binaries
本文将Damour、Iyer和Nagar提出的多极波形的因式分解再表示推广到自旋黑洞。对于非自旋的试验粒子在赤道平面内螺旋运动的Kerr黑洞，我们发现，当轨道速度v \leq为0.4时，将剩余相对论振幅f_{l m}用其l次方根ρ_{lm} = f_{l m} ^{1/l}代替的因式多极振幅与数值振幅在直到Kerr自旋值q \leq 0.95的范围内相当一致。数值振幅计算求解Teukolsky方程与频谱代码。在高速条件下，适当地扣除ρ l m中的低阶后牛顿贡献，可以进一步改善Kerr黑洞的大自旋和超快轨道的一致性.在一个更好的和系统的数值和分析振幅（和能量通量）之间的协议比标准的泰勒展开后牛顿近似的remation过程的结果。这对于高阶模尤其如此，例如（2，1）、（3，3）、（3，2）和（4，4），对于这些高阶模，已知较少的自旋后牛顿项。我们也将多极振幅的因式分解再确认推广到一般质量比、非旋进、自旋的黑洞。最后，在我们的研究中，我们采用新的，最近计算的，高阶后牛顿条款在几个次主导模式，并计算显式表达式的一半和一个半后牛顿贡献的奇宇称（电流）和偶宇称（奇）多极子，分别。这些结果可用于为地基和天基引力波探测器建立更准确的模板。
2013-05-09 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
Kerr Solution Consistent Motion of Spin Particles in the General Relativity
在后牛顿近似下，给出了两个具有质量和自旋的粒子运动问题的自旋演化方程。从度规张量对称的条件出发，用Einstein-Infeld-Hoffmann方法导出了该方程。考虑使用的条件下的坐标调和性和附近的粒子与克尔解的展开写在调和坐标的度规重合。例如，对于卫星重力探测器B上的陀螺仪，方程产生旋转轴的偏差，首先，它是J.L.Anderson在论文gr-qc/0511093中获得的偏差的两倍，其次，偏差具有相反的意义。从这些方程可以得出，一般来说，自旋粒子系统的总角动量是不守恒的，即使从后牛顿近似开始。结果进行了简要讨论。
2006-06-20 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
New treatment of red/blue shifts of emitted photons in terms of Kerr-Newman black hole parameters
提出通过分析中性绕轨大质量物体发射光子的红移与蓝移，反演Kerr-Newman黑洞质量、角动量和电荷，并给出基于Boyer-Lindquist坐标和度规参数的显式表达式。
2024-04-05 gr-qc
Minimum energy and the end of the inspiral in the post-Newtonian approximation
用后牛顿（PN）近似的轨道能量和引力波通量，很好地模拟了致密双星并合的早期内旋相。从内旋阶段到暴跌的转变可以由最小能量圆轨道（MECO）定义。在极端的质量比极限下，直到已知的最高PN阶，PN能量等于精确克尔解的能量。然而，对于可比质量系统的PN能量的MECO不存在时，机构有大的自旋。通过包括精确的克尔极限和最近发表的后牛顿条款，我们提取了一个明确定义的轨道能量的最小值，超过该最小值，就会发生暴跌或合并。我们研究了黑洞和中子星的混合条件，并与其他常用的定义进行了比较。我们的方法可以用于任何已知的顺序后牛顿系列，并使MECO条件被用来定义的螺旋相的高度旋转，可比的质量系统的结束。
2017-04-25 gr-qc
Mimicking Kerr's multipole moments
多极矩携带了大量关于引力场的信息。尽管如此，知道一个物体的所有多极矩并不能决定性地确定该物体本身的性质。特别是，克尔时空的多极矩不是唯一的。在这里，我们构建了几个物理动机的牛顿物体的多极矩相同的克尔。此外，我们还提供了一个描述，如何包括后牛顿修正这些对象，而不改变他们的多极矩。
2021-10-13 gr-qc hep-th
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
A Significant Feature in the General Relativistic Time Evolution of the Redshift of Photons Coming from a Star Orbiting Sgr A*
围绕银河系中央大质量黑洞候选者Sgr A* 运行的恒星S 0 -2于2018年5月通过其近心点。这一事件是第一次有机会检测到大质量黑洞的广义相对论（GR）效应，而不受非引力物理学的影响。事件中可观测到的GR证据是来自S 0 -2的光子的GR红移和牛顿红移之间的差异。在目前的观测精度范围内，第一个后牛顿（1 PN）GR证据是可检测的。在本文中，我们给出了一个理论分析的时间演化的1 PN GR证据，在一个前提下，这是不同于以往的文件中使用。我们的前提是，GR/牛顿红移的计算总是与参数值（Sgr A* 的质量，S 0 -2的初始条件，等等）通过拟合的GR/牛顿运动的S 0 -2与观测数据确定。结果表明，在近心通过前后，GR红移与牛顿红移之差呈现两个峰值。这种双峰的出现是由于我们的假设，并减少到一个单一的峰值，如果相同的参数值被用于在GR和牛顿红移考虑在以前的文件。除了这个理论上的讨论，我们报告了我们的观测数据与斯巴鲁望远镜到2018年。2018年斯巴鲁数据的质量和数量不足以证实双峰出现的检测。
2019-10-07 astro-ph.GA 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
Second Post-Minkowskian Metric for a Moving Kerr Black Hole
在第二种后闵可夫斯基近似下给出了运动Kerr黑洞的调和度规。进一步证明了对于任意常速的运动和自旋源，所得到的度规与Liénard-Wiechert引力势是一致的.在此度规的基础上，我们还给出了光子和有质量测试粒子在含时引力场中的后牛顿运动方程。
2020-07-27 gr-qc
Accuracy of the post-Newtonian approximation. II. Optimal asymptotic expansion of the energy flux for quasicircular, extreme mass-ratio inspirals into a Kerr black hole
研究了黑洞自旋对后牛顿近似精度的影响。我们主要研究致密天体在质量为M、自旋为J的克尔黑洞中以准圆、赤道、极端质量比螺旋运动时的引力能流。对于给定的无量纲自旋a=J/M^2（以几何单位表示），能流仅取决于轨道速度v，或者（等价地）取决于Boyer-Lindquist轨道半径r。我们研究了能流的泰勒后牛顿展开式的形式有效区域（已知其阶数达到四极公式之外的v^8），推广了我们两人之前的工作。用于确定后牛顿展开式的有效区域的“误差函数”可以有两种性质不同的行为，我们分别处理这两种情况。我们发现，在任何固定的后牛顿阶，有效性区域的边缘（由v/ v_{ISCO}测量，其中v_{ISCO}是最内层稳定圆轨道的轨道速度）仅弱依赖于a。与非自旋情形不同，由于缺乏足够高的阶次，我们无法确定是否存在v ^[6]阶的收敛到发散的转变。独立的a，包括角多极子的数值通量，并包括l=5是必要的，以实现最知名的（N=8）PN扩展的能量通量的精度水平。
2011-07-18 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
The propagation delay in the timing of a pulsar orbiting a supermassive black hole
观测到一颗脉冲星紧密地围绕着银河系中心的超大质量黑洞运行，将为准确确定黑洞参数和对广义相对论进行新的检验打开一扇窗户。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，我们使用测试粒子的限制，推导出一个精确的解析公式的传播延迟在史瓦西时空。然后，我们比较这一结果的传播延迟在通常采用后牛顿近似，特别是夏皮罗延迟到第二后牛顿秩序。对于边缘上的轨道，我们还考虑修改夏皮罗延迟考虑透镜效应。然后，我们的结果被用来评估的准确性的不同顺序的后牛顿近似的传播延迟。这一比较表明，对于（近）边缘上的轨道，应使用新的精确延迟公式。
2019-03-12 astro-ph.HE gr-qc
Second Order Kerr-Newman Time Delay
导出了光信号在Kerr-Newman黑洞赤道面上传播的后牛顿引力时滞的显式表达式。基于Kerr-Newman时空中的零测地线，我们采用迭代方法计算了时滞。如果去掉电荷的贡献，我们的结果就退化为以前克尔黑洞的公式。我们的Reissner-Nordström几何的时间延迟公式不同于以前的出版物[Phys. Rev. D 69，023002（2004）]，其中最大的二阶贡献的时间延迟是失踪。
2020-07-21 gr-qc
Exotic orbits due to spin-spin coupling around Kerr black holes
我们报告了自旋测试粒子围绕克尔黑洞运行的奇异轨道现象，即，自旋粒子的一些轨道关于赤道平面是不对称的。当非旋转的测试粒子在强场区域绕克尔黑洞运行时，由于相对论性轨道岁差，其轨迹模式关于克尔黑洞的赤道平面对称。然而，对于某些轨道构型和大自旋，自旋粒子的轨道图案不再关于赤道平面对称。我们认为这些不对称的图案来自自旋粒子和克尔黑洞之间的自旋-自旋相互作用，因为自旋-自旋力的方向可以是任意的，并且围绕赤道平面不对称地分布。
2017-09-06 gr-qc
Post-Newtonian Expansion of the Ingoing-Wave Regge-Wheeler Function
本文提出了一种后牛顿展开方法来求解描述Schwarzschild时空中引力波的齐次Regge-Wheeler方程。我们的方法的优点是，它允许一个系统的迭代分析的解决方案。然后我们得到了在视界处纯进入的Regge-Wheeler函数的封闭解析形式，其精度要求确定引力波光度达到（后）$^{4}$-牛顿阶（即，超越牛顿的$v^8$阶）从围绕史瓦西黑洞轨道运行的粒子。我们的结果在小质量的单体极限下是有效的，为研究并合致密双星提供了一个重要的指导。特别是，它提供了基本的公式来分析计算详细的波形和光度，包括尾部条款（后）$^3$-牛顿秩序，这应该是复制在任何其他后牛顿计算。
1994-02-24 gr-qc
