Inspirals from the innermost stable circular orbit of Kerr black holes: Exact solutions and universal radial flow
给出了从Kerr黑洞最内层稳定圆轨道（ISCO）向内螺旋运动的测试粒子轨道的精确解。我们的结果对Kerr度规的角动量$a$ -参数的任何允许值都是有效的。这些解决方案具有相当大的物理意义。特别是，这些轨道的径向4-速度是非常简单的，并与其ISCO值的径向坐标，普遍的形式，否则完全独立于黑洞的自旋。
2022-09-08 astro-ph.HE gr-qc
An Efficient Numerical Method for Computing Gravitational Waves Induced by a Particle Moving on Eccentric Inclined Orbits around a Kerr Black Hole
我们开发了一个数值程序来计算粒子在克尔黑洞的偏心倾斜轨道上运动所引起的引力波。对于这样的系统，黑洞微扰方法是适用的。引力波可以通过求解Teukolsky方程和一个点源项来计算，该点源项是由在一般束缚测地线轨道上运动的测试粒子的应力-能量张量计算的。在我们之前的论文中，我们使用Mano、Suzuki和Takasugi开发的形式计算了Teukolsky方程的齐次解，并表明我们可以在赤道平面上的圆形轨道的情况下高效且非常准确地计算引力波。在这里，我们将这种方法应用于偏心倾斜轨道。克尔黑洞周围的测地线有三个运动常数：能量、角动量和卡特常数。我们计算卡特常数以及能量和角动量的变化率。这是第一次卡特常数的变化率已被准确评估。我们也用$e=0.9$处理高度偏心轨道的情况。为了确认我们的代码的准确性，进行了几次测试。我们发现，精确度只受$\ell$ -、$k$ -和$n$ -模截断的限制，其中$\ell$是自旋加权球谐函数的指数，$n$和$k$分别是径向和极向运动的谐函数.当我们将$\ell$的最大值设置为20时，即使在$e=0.9$的高偏心情况下，我们也获得了$10^{-5}$的相对精度。偏心距越小，精度越高。我们的数值代码预计将是有用的计算模板的极端质量比的inspirals，这是一个主要目标的激光干涉仪空间天线（LISA）。
2009-05-20 gr-qc
Nodal and Periastron Precession of Inclined Orbits in the Field of a Rotating Black Hole
低偏心率轨道的倾角显着影响的轨道参数，特别是开普勒，节岁差，和近星点旋转频率，这是解释在可观测量方面。对于Kerr场中低偏心率轨道的节进和近星点旋转频率，我们导出了在任意轨道倾角和任意径向坐标下Kerr参数的Taylor展开式.粒子的半径，能量和角动量的边缘稳定的圆形轨道的克尔参数$j$和参数$s$的函数计算在$j$的$O[j^6]$内的泰勒展开的形式。通过对数值结果的分析，我们给出了在Kerr参数的整个变化范围内，在不同的$s$上的边缘稳定圆轨道的节进频率的紧致近似公式.
2001-11-02 astro-ph gr-qc
The Carter Constant for Inclined Orbits About a Massive Kerr Black Hole: near-circular, near-polar orbits
在一个极端质量比的双黑洞系统中，非赤道轨道在克尔时空中演化时会倾斜（即增加其倾斜角，ι）。基台是一组不断演变的近极逆行轨道，对于给定的纵偏角（l）和偏心率（e），瞬时卡特常数（Q）处于其最大值（Q_{X}），已被引入作为一个实验室，在该实验室中，dQ/dt与dl/dt和de/dt的相应演变方程的一致性可以独立于特定的辐射反作用模型进行测试。为了证明将基台用作此类实验室，仅根据已发表的dl/dt和de/dt公式，对基台上的椭圆轨道进行dQ/dt推导。得到的dQ/dt表达式与发表的结果在e中的二阶匹配。我们相信，支座是一个潜在的有用的工具，用于提高发展方程的精度到更高的e和l^{1}阶。
2012-03-20 astro-ph.CO gr-qc
Equatorial circular motion in Kerr spacetime
分析了中心质量旋转时，其引力场由Kerr时空描述时，其赤道面上的测试粒子圆轨道的性质。对于旋转的黑洞和裸奇点，我们探索所有的空间区域，圆形轨道可以存在，并分析相应的测试粒子的能量和角动量的行为。特别是，我们发现所有的半径，在该半径处的测试粒子可以有零角动量由于排斥引力效应产生的裸奇点。对圆轨道的稳定区进行了分类。结果表明，黑洞稳定区的几何结构与裸奇点完全不同。
2011-07-13 astro-ph.HE gr-qc
Energy extraction from the accelerating Kerr black hole via magnetic reconnection in the plunging region and circular orbit region
本研究基于磁重联机制，探究加速克尔黑洞落入区与圆轨道区的能量提取规律，明确了加速度参数、重联位置、极端状态对提取效率与区域的影响，验证了落入区效率更高的结论。
2025-10-02 astro-ph.HE gr-qc
Inner-most stable circular orbit in Kerr-MOG black hole
研究了修正引力场中Kerr黑洞（Kerr-MOG黑洞）的最内稳定圆轨道（ISCO），它是强引力场中修正引力场方程的精确解之一. Kerr-MOG黑洞是在Boyer-Lindquist坐标系中通过加入类似于量子引力中所解释的Yukawa力的排斥参数而构造的。我们探讨了Kerr黑洞和Kerr-MOG黑洞的ISCO的一些不同之处。
2017-04-18 gr-qc
Effect of magnetic fields on equatorial circular orbits in Kerr spacetimes
在这项工作中，我们分析了外部磁场对带电粒子在克尔时空赤道圆轨道的影响，无论是在黑洞和裸奇点的情况下。了解这些现象是非常重要的，因为赤道圆轨道是简单的吸积盘模型的关键组成部分。我们重点研究两种重要的磁场结构：a）与角动量一致的均匀磁场和b）偶极磁场。我们把注意力集中在这些外场对边缘有界和边缘稳定的赤道圆轨道的影响上，因为它们提供了关于可观测量的信息，这些信息可能有助于确定中心物体是黑洞还是裸奇点。使用微扰的方法，我们能够给出分析结果和比较（在黑洞的情况下）与以前的结果。
2013-07-05 astro-ph.HE gr-qc
Equatorial circular orbits in the Kerr-de Sitter spacetimes
研究了Kerr-de Sitter时空中试验粒子的赤道运动。圆形轨道的确定，它们的性质进行了讨论的黑洞和裸奇异时空，并建立薄吸积盘的相关性。
2004-04-14 gr-qc
Strong-field tidal distortions of rotating black holes: II. Horizon dynamics from eccentric and inclined orbits
在以前的论文中，我们开发了工具，用于研究克尔黑洞的视界几何形状，这是潮汐扭曲的二进制同伴使用的技术，需要大的质量比，但可以应用于任何束缚轨道，并允许任意黑洞自旋。我们现在将这些工具应用于一般的克尔黑洞轨道。这使我们能够研究视界动力学：扰动视界几何形状的潮汐场在一般轨道上变化，偏心轨道有显着变化。以前发现的视界行为的许多特征以一种自然的方式延续到动力学的情况。特别是，我们发现显着的应用潮汐和地平线的响应之间的偏移。这导致视界的几何形状膨胀，它可以滞后或超前轨道，这取决于黑洞的旋转和轨道的几何形状。一个有趣的和明显的新功能，我们发现的小振幅，高频率振荡的地平线的响应。我们还不能确定产生这些振荡的机制，但发现当快速旋转的黑洞被非常强的场轨道扭曲时，它们会出现得最清楚。
2016-09-02 astro-ph.HE gr-qc
The ergoregion in the Kerr spacetime: properties of the equatorial circular motion
详细研究了Kerr时空中各能区赤道面上的测试粒子的圆周运动。我们考虑所有的区域，圆周运动是允许的，我们分析的稳定性和测试粒子的能量和角动量。我们表明，稳定区域的结构有明确的功能，使之有可能区分黑洞和裸奇点。裸奇点的情况下提出了一个非常结构化的非连接的轨道稳定性区域，其中存在的反向旋转粒子和零角动量粒子的特定类别的裸奇点被解释为由于存在的排斥场产生的重力的中心源。特别地，我们分析了能区的动力学结构（不同吸引子自旋的轨道区域的联合）对中心源周围的吸积盘行为的影响。圆周运动的性质是如此独特，以至于可以对克尔时空进行完整的分类，每一类时空都具有不同的物理效应，这些效应在观测天体物理学中可能具有特殊的相关性。我们还确定了一些特殊的黑洞时空，这些影响可能是相关的。
2015-05-12 astro-ph.HE gr-qc
Equatorial circular orbits of neutral test particles in the Kerr--Newman spacetime
我们提出了一个详细的分析的轨道圆周运动的电中性测试粒子的赤道平面上的克尔-纽曼时空。指出了在黑洞和裸奇点源情况下运动的许多细节。我们确定了四种不同类型的轨道区域，这取决于轨道角动量的属性，并定义了四种不同的裸奇点，根据源的荷质比的值。结果表明，一个特定类型的反向旋转的测试粒子的存在下是足够的唯一识别裸奇点。指出稳定区的结构可以用来区分黑洞和裸奇点。
2013-07-13 astro-ph.HE gr-qc
Circular Orbits Structure and Thin Accretion Disks around Kerr Black Holes with Scalar Hair
本文首先研究了具有标量头发的Kerr黑洞（KBHsSH）的赤道圆轨道结构，并突出了它们与普通秃Kerr黑洞的外部区域截然不同的最显著的特征，即由具有偏心的、自引力分布的标量物质的黑洞的组合束缚系统所产生的特殊性。这些特征中的一些是不兼容的薄磁盘的方法，因此，我们确定和映射出的参数空间中的各个区域分别。所有的解决方案，其稳定的圆轨道速度（和角动量）曲线是连续的，用于建立薄和光学厚盘周围，从中我们提取的辐射能通量，光度和效率。我们比较了具有相同自旋参数$j$但不同归一化电荷的批次结果，并且轮廓是丰富多样的。由于守恒标量荷$Q$的存在，这些解在$(M, J)$参数空间中是非唯一的。此外，$Q$不能从度量函数中渐近地提取。然而，如果KBHsSH存在，通过不同的观测约束参数，光度分布可以反过来用来约束诺特荷和表征时空。
2021-01-19 astro-ph.HE gr-qc
Radiation-reaction-induced evolution of circular orbits of particles around Kerr Black Holes
证明了在绝热近似下，Kerr度规中粒子的非赤道圆轨道（即具有常数Boyer-Lindquist半径的轨道）在引力辐射反应的影响下仍然是圆的。简要讨论了绝热性破裂的条件，以及稍微非圆的轨道对偏心率的增长是否是稳定的。
1995-12-08 gr-qc
The Carter Constant for Inclined Orbits About a Massive Kerr Black Hole: I. circular orbits
在一个极端的双黑洞系统中，轨道在克尔时空中演化时会增加它的倾角（i）。我们把注意力集中在近极轨道的卡特常数（Q）的行为，并制定了一个分析，是独立的，并补充辐射反应模型。对于史瓦西黑洞，极轨道代表了在给定的直距（l）和偏心率（e）值下Q最大的逆行轨道和逆行轨道之间的邻接点。在大质量黑洞中引入自旋（S = |J| /M2），会导致这个边界或邻接点向更大的轨道倾角移动，因此它不再清晰地将逆轨道和逆轨道分开。为了验证Kerr黑洞（KBH）的邻接性，我们首先研究了测试粒子关于KBH的最后稳定轨道（LSO），然后将这一工作推广到一般轨道。为了更好地理解Q的演化，我们开发了Q的解析公式，用l，e和S来描述邻接处的椭圆轨道，极轨道和最后稳定轨道（LSO）。通过了解桥台处dQ/dl的解析形式，我们能够检验Q的2 PN通量方程。我们还使用这些公式来数值计算的di/dl的假设圆形轨道，沿桥台发展。根据这些值，我们确定di/dl = -（122.7S - 36S^3）l^-11/2 -（63/2S + 35/4S^3）l^-9/2 -15/2Sl ^-7/2 -9/2Sl ^-5/2。因此，桥台成为一个重要的分析和数值实验室，用于研究克尔时空中Q和i的演化，并测试当前和未来的近极逆行轨道辐射反反应模型。
2011-01-19 gr-qc
Charged Particles Circular Orbits around Weakly Charged and Magnetized Kerr Black Holes
研究了弱荷电Kerr黑洞在轴对称弱磁场中带电粒子的圆轨道。首先，我们回顾了中性粒子的圆轨道。然后，我们回顾了带电粒子围绕弱带电Kerr黑洞和弱磁化Kerr黑洞的圆形轨道。此后，研究了弱磁化和带电黑洞的情况。我们调查，特别是，带电粒子的最内稳定的圆形轨道上的电磁力的效果。本文研究了在薄吸积盘中存在负能稳定圆轨道的条件和出现隙或双轨道的可能性。一些有趣的天体物理后果，我们的研究结果进行了讨论。
2022-08-31 gr-qc
Innermost Stable Circular Orbit of a Spinning Particle in Kerr Spacetime
研究了Kerr时空中自旋试验粒子圆轨道的稳定性。我们发现一些圆形轨道在垂直于赤道平面的方向上变得不稳定，尽管在径向上轨道仍然是稳定的。对于大自旋情形（$S < \sim O（1）），在赤道面有效势最小值消失之前，出现了最内层稳定圆轨道（ISCO）。这改变了ISCO的半径，然后改变了最后一个圆形轨道的频率。
1997-12-26 gr-qc
Test particle motion along equatorial circular orbits in the revisited Kerr-de Sitter spacetime
该研究分析再审视的Kerr-de Sitter时空中试验粒子的赤道圆轨道运动及本轮运动，推导相关物理量关系、轨道存在与稳定判及时空参数限制，并与标准Kerr-de Sitter几何结果对比。
2023-10-06 gr-qc
Highly relativistic circular orbits of spinning particle in the Kerr field
考虑了Kerr背景下的Mathisson-Papapetrou方程。研究了在这种背景下自旋粒子的高度相对论性平面圆轨道的存在区域以及粒子的洛伦兹$γ$因子与其自旋和径向坐标的关系。结果表明，与无自旋粒子的高度相对论性圆轨道相反，自旋粒子的相应轨道在更宽的空间区域内是允许的。这些轨道中的一些显示了自旋-引力耦合对粒子的显著吸引作用，而另一些则是由显著排斥作用引起的。给出了电子、质子和中微子在黑洞引力场中的数值估计。
2013-03-19 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Lower bound on the radii of circular orbits in the extremal Kerr black-hole spacetime
该研究基于 Thorne 环圈猜想，论证极端 Kerr 黑洞近视界同向圆轨道不能无限逼近视界，而应满足与黑洞—粒子质量比相关的非平凡半径下界。
2025-02-17 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Kerr-Sen-Taub-NUT spacetime and circular geodesics
在杂化弦论的低能极限下，我们给出了一个服从经典运动方程的新解。该解表示一个带有电荷和重力磁矩的旋转质量。讨论了相应的守恒电荷。我们还研究了试验体在时空中的圆赤道运动。
2020-05-23 gr-qc
Stability of circular geodesics in equatorial plane of Kerr spacetime
利用李雅普诺夫稳定性分析方法，研究了具有旋转参数的Kerr BH时空在赤道面上的类时圆测地线和零测地线的稳定性。此外，我们验证了稳定性的结果，提出了拟时和零测地线的相图。此外，通过回顾Kosambi-Cartan-Chern（KCC）理论，我们分析了克尔时空的Jacobi稳定性，并对测地线的稳定性分析方法进行了比较研究。
2022-04-23 gr-qc
Quasinormal ringing of Kerr black holes. III. Excitation coefficients for equatorial inspirals from the innermost stable circular orbit
Gran Sasso Science Institute（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，大萨索国家实验室）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
研究了Kerr黑洞最内稳定圆轨道上点粒子坠落时激发的准正常模式，发现高阶泛音和高阶模式在快速旋转黑洞中更为显著。
2025-12-08 astro-ph.HE gr-qc
Conservative corrections to the innermost stable circular orbit (ISCO) of a Kerr black hole: a new gauge-invariant post-Newtonian ISCO condition, and the ISCO shift due to test-particle spin and the gravitational self-force
最内层的稳定圆形轨道（ISCO）界定了从圆形轨道到陷入黑洞的轨道的过渡。在测试质量极限下，克尔和史瓦西时空存在定义良好的ISCO条件。在有限质量的情况下，在后牛顿（PN）背景下有各种各样的方法来定义ISCO。在这里，我将Blanchet & Iyer（2003）的规范不变ISCO条件推广到自旋（非旋进）双星的情况。Blanchet-Iyer ISCO条件有两个理想的和意想不到的特性：（1）它精确地再现了测试质量极限下的史瓦西ISCO，（2）它精确地近似了最近计算的史瓦西ISCO频率的偏移，这是由于引力自作用力的保守部分[Barack & Sago（2009）]。这个ISCO条件推广到自旋双星的性质是，它也精确地再现了克尔ISCO在测试质量极限（PN自旋修正目前已知的顺序）。还计算了由于测试粒子的自旋而引起的ISCO的位移。值得注意的是，规范不变的PN ISCO条件精确地再现了完全相对论性自旋粒子的Papapetrou方程预测的ISCO位移。令人惊讶的是，对标准PN运动方程稳定性的分析能够（没有任何形式的“重复”）准确地描述克尔时空的强场效应。由于克尔中的保守自作用力引起的ISCO频移也可以从这个新的ISCO条件以及Barausse & Buonanno（2010）的有效单体哈密顿量计算出来。这些结果作为一个有用的点的比较，为未来的引力自作用力计算在克尔时空。
2011-01-24 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Self-Force Correction to the Innermost Stable Circular Equatorial Orbit of a Kerr Black Hole
对于质量为μ的自引力粒子在质量为M >> μ的Kerr黑洞周围的轨道，我们计算了由于作用在粒子上的引力自引力保守部分引起的最内层稳定圆赤道轨道（ISCEO）频率的O（μ/M）移动.我们的治疗是基于哈密顿制定的动力学在测地线运动在一定的局部定义的有效光滑时空。我们使用所谓的二元黑洞力学第一定律恢复了相同的结果。我们给出了作为黑洞自旋振幅函数的ISCEO频移的数值结果，并与基于后牛顿近似和有效单体模型的预测进行了比较。我们的结果提供了一个精确的强场基准自旋效应在广义相对论两体问题。
2014-10-16 astro-ph.HE 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
Tilted Circular Orbits around a Kerr Black Hole
本文研究克尔黑洞周围倾斜圆轨道的参数方程、倾斜最内稳定圆轨道与最后圆轨道，给出方位角进动速度近似表达式，并探讨其与黑洞系统准周期振荡的可能联系。
2023-12-20 gr-qc
Circular orbits in Kerr-Taub-NUT spacetime and their implications for accreting black holes and naked singularities
最近有人提出，吸积坍缩天体GRO J1655- 40可能包含一个非零的重力磁引力，因此可以用更一般的Kerr-Taub-NUT（KTN）时空来描述，而不是Kerr时空。这使得KTN时空与天体物理学相关。本文研究了KTN时空中各种圆轨道的性质，找到了圆光子轨道（CPO）和最内稳定圆轨道（ISCO）的位置。这样的轨道对于解释所观测到的吸积坍缩天体的X射线光谱和时间特性非常重要，即，黑洞和裸奇点。在这里，我们表明，通常的方法来找到ISCO半径不工作的某些情况下，在KTN时空，我们提出了替代方法。例如，ISCO方程对于KTN裸奇点的Kerr和NUT参数值的特定组合不给出任何正实半径解。在这种情况下，吸积效率通常在半径为$r=r_0$的特定轨道上达到$100\%$，因此，出于实用目的，我们选择$r=r_0$作为“ISCO”。
2019-05-21 astro-ph.HE gr-qc hep-th
A note on circular geodesics in the equatorial plane of an extreme Kerr-Newman black hole
我们研究的行为圆形测地线描述轨道的中性测试粒子周围的极端克尔-纽曼黑洞。众所周知，极端Kerr黑洞的外光子轨道$r=r_{\rm ph}$、边缘束缚轨道$r=r_{\rm mb}$和最内稳定轨道$r=r_{\rm ms}$的径向Boyer-Lindquist坐标都与事件视界值$r=r_+$相吻合。我们发现，对于质量为$M$，角动量为$J$，电荷为$Q=\pm\sqrt{M^2-J^2/M^2}$的极端Kerr-Newman黑洞（$|J|\le M^2$），坐标等式$r_{\rm ph}=r_+$，$r_{\rm mb}=r_+$和$r_{\rm ms}=r_+$成立当且仅当$|J|$分别大于或等于$M^2/2$，$M^2/\sqrt{3}$和$M^2/\sqrt{2}$.
2015-05-05 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Debye superpotential for charged rings or circular currents on Kerr black hole
本文给出了圆源的德拜超势的一个显式的、封闭的、紧致的表达式。该超势是通过对Teukolsky主方程（TME）的格林函数积分得到的。然后，对于特定的配置，德拜势本身以与从TME的格林函数计算$ϕ_0$场分量相同的方式计算-通过格林函数与源的卷积。这样，我们提供了一个精确的领域的带电环和圆形电流的克尔背景，从而完成了工作的Linet。
2022-11-09 gr-qc
Spin precession along circular orbits in the Kerr spacetime: the Frenet-Serret description
在自旋张量分量沿轨道变化的情况下，研究了自旋大质量试验粒子在旋转黑洞赤道面上的圆周运动。
2014-08-19 gr-qc
Separability of the Hamilton-Jacobi equation and equatorial circular photon orbit in Kerr-Sen-Taub-NUT spacetime
本文给出了Hamilton-Jacobi方程的加性分离，给出了测试粒子的4-速度，并试图在杂化弦论低能极限的Kerr-Sen-Taub-NUT（Kerrmann）解中找到赤道圆光子轨道（ECPO）.在试图寻找ECPO的过程中，我们遇到了一个可能在Kubert黑洞视界之外的环形奇点。
2022-01-11 gr-qc
Equatorial circular motion in a Kerr-like spacetime
本文利用含质量四极矩微扰的类克尔度规，研究了旋转致密天体周围光子和粒子的赤道圆周运动，分析了形变对光子球与最内稳定圆轨道的影响，并与哈特尔-索恩时空结果进行了比较。
2024-04-30 gr-qc
X-ray Lightcurves from Realistic Polar Cap Models: Inclined Pulsar Magnetospheres and Multipole Fields
来自旋转动力恒星的热X射线发射被认为是源于恒星表面的局部“热点”，这些热点发生在来自磁层的大规模电流返回加热大气层的地方。光变曲线建模主要局限于简单的模型，例如具有恒定温度的圆形对映发射区域。我们计算更现实的温度分布内的极冠，利用磁层理论的最新进展，我们认为他们的预测光变曲线的影响。即使对于纯偶极磁场，发射区域也是非圆形的，并且包含对齐的磁四极矩引入了南北不对称性。当排列的四极矩增加时，一个热点的大小会变大，然后变成一个围绕恒星的薄环。对于纯偶极的情况下，移动到更现实的模型改变了光变曲线的$5-10\%$的毫秒光子，有助于量化目前偶极模型中存在的系统不确定性。包括四极子在产生更复杂的光变曲线时给予了相当大的自由。我们探讨这些简单的偶极+四极模型是否可以解释PSR J0437 $-$ 4715的光变曲线的定性特征。
2019-11-12 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational self-force corrections to tidal invariants for particles on circular orbits in a Kerr spacetime
我们推广到Kerr时空中现有的粒子围绕Schwarzschild黑洞沿圆形轨道运动的潮汐不变量的自作用力结果。我们得到线性质量比校正的二次和三次电型不变量和二次磁型不变量的系列旋转参数到四阶。然后，我们构建的电力和磁潮汐张量的本征值和分析计算它们通过高后牛顿订单。
2018-06-22 gr-qc
Epicyclic oscillations of charged particles in stationary solutions immersed in a magnetic field with application to the Kerr--Newman black hole
我们考虑一个固定的度规沉浸在一个均匀的磁场，并确定一般表达式的带电粒子的周转频率。应用到Kerr-Newman黑洞中，得到了一些物理结果，并揭示了一些新的效应，其中包括在事件视界所包围的区域中存在径向和垂直稳定的圆轨道，以及对称平面中的所谓{ \textquotedblleft最内\textquotedblright }稳定圆轨道。
2018-07-23 astro-ph.HE gr-qc
Hamiltonian Formulation of the Conservative Self-Force Dynamics in the Kerr Geometry
我们制定了一个哈密顿描述的点粒子在克尔时空的一般（偏心，倾斜）轨道，这占了保守的引力自作用力的影响。这个公式依赖于粒子的运动描述为在一定的光滑有效时空中的测地线，在（广义）作用角变量。阐明了规范自由度在哈密顿动力学中所起的作用，我们提取了包含在保守自作用力中的规范不变信息。我们还提出了一个可能的规范选择的轨道动力学可以描述一个有效的哈密顿量，只写在作用变量。作为我们的哈密顿公式在这个规范的应用，我们导出了保守的自我力修正克尔最内层稳定的球形（倾斜或圆形）轨道的轨道频率。这种规范的选择也使我们能够建立一个“力学第一定律”的黑洞粒子的二元系统，在领先的顺序超过测试质量近似。
2017-06-08 gr-qc
Gravitational wave emission under general parametrized metric from extreme mass ratio inspirals
未来的星载干涉仪将能够探测$10^{-3}$至$10^{-1}$ Hz的引力波。在这一波段，极质量比吸气（EMRI）可能是很有希望的引力波源。在本文中，我们研究的可能性，测试克尔假设对参数化的非克尔度量匹配EMRI信号。然而，无论是赤道轨道还是倾斜轨道的EMRI都存在“混淆问题”。我们的结果表明，在辐射通量起重要作用之前的时间尺度内，只有当自旋参数很高时，才能分辨出对Kerr时空（$|δ_i|<1$）的小的和中等的偏离。在大多数情况下，与非克尔度规相关的EMRI波形可以由克尔黑洞产生的波形模板来模拟。
2018-12-11 astro-ph.HE gr-qc
Properties of general stationary axisymmetric spacetimes: circularity and beyond
本研究分析一般稳态轴对称时空的圆性性质，在含七/六个自由函数的规范下将微分圆性条件转化为度规分量代数关系，并构建两类Kerr时空非圆形变解析例子，为非圆时空现象学研究铺路。
2025-10-03 astro-ph.HE gr-qc
Spherical photon orbits around the Kerr-like black hole in Einstein-Bumblebee gravity
本文研究爱因斯坦-大黄蜂引力中类克尔黑洞的光子轨道，通过求解哈密顿-雅可比方程导出六阶多项式，分析不同平面下的轨道构型，发现临界倾角决定轨道数量与位置，且洛伦兹破缺使临界碰撞参数减小，为区分该理论与广义相对论提供观测依据。
2025-07-05 gr-qc
Inner-most stable circular orbits in extremal and non-extremal Kerr-Taub-NUT spacetimes
我们研究因果测地线在赤道平面的极端克尔-陶布-NUT时空，专注于最内稳定圆轨道（ISCO），并比较其行为与现有的结果ISCO在极端克尔时空。直接ISCO的半径、开普勒频率和自转速度的计算表明，在极端情况下，ISCO与视界重合。我们还研究了强{ \it non}-极值极限中的测地线，即，在克尔参数消失的极限（即，对于Taub-NUT和无质量的Taub-NUT时空作为这个时空的特殊情况）。结果表明，在Taub-NUT时空中，直接ISCO的半径随着NUT荷的增加而增加。作为推论，证明了在无质量NUT时空中，类时测地线不存在稳定的圆轨道。
2014-01-29 gr-qc
A complete characterisation of the orbital shapes of the non-circular Kerr geodesic solutions with circular orbit constants of motion
本文完整刻画了克尔时空中具有圆轨道运动常数但非圆形的测地线轨道，给出五类落入奇点和三类逃逸或束缚的精确解析解，并分析了相应的光子螺旋轨道。
2023-02-02 gr-qc
Innermost stable circular orbits of a Kerr-like Metric with Quadrupole
在四极矩近似的类克尔时空中，得到了试验粒子的最内层稳定圆轨道方程。用欧拉-拉格朗日方法导出了径向坐标下的有效势。这个方程可以用来用观测方法测量质量四极矩，因为从这个方程可以得到四极矩的二次多项式，正如所料，这个方程的极限情况是已知的Kerr和Schwarzschild情况。
2017-07-26 astro-ph.CO gr-qc
Circular geodesics in Kerr-Newman-Kasuya black hole
本文讨论了Kerr-Newman-Kasuya黑洞周围的能域、视界和圆测地线的特征。我们研究了自旋和双子电荷参数对该黑洞的能区、事件视界和静态极限面的影响。我们观察到电荷和磁荷参数都使事件视界和静态极限的半径减小，而能区的面积增大。所得结果与Kerr和Schwarzschild黑洞的结果进行了比较。此外，我们还计算了圆零测地线的光子轨道，并研究了粒子在各能区内的角速度。
2020-12-05 gr-qc hep-th
Lyapunov exponent ISCO and Kolmogorov Senai entropy for Kerr Kiselev black hole
测地线运动具有显著的时空特征。我们计算的原则李雅普诺夫指数（LE），这是与测地线和Kolmogorov-Senai（KS）熵与我们的旋转Kerr-Kiselev（KK）黑洞的不稳定性时标的倒数。利用LE熵和KS熵研究了类时圆测地线和零圆测地线的稳定/不稳定赤道圆轨道的存在性。我们证明了LE熵和KS熵都可以用类时圆轨道的最内层稳定圆轨道径向方程（ISCO）表示。此外，我们计算了方程边际约束圆轨道，它给出了半径（最小实根）边际约束圆轨道（MBCO）。我们发现零圆测地线比类时圆测地线（$Q_o > Q_σ$）具有更大的角频率。因此，零圆测地线提供了使KK黑洞循环的最快方法。此外，还应注意，零圆测地线在所有可能的圆测地线中具有最短的轨道周期$(T_{photon}< T_{ISCO})$。即使是零圆测地线也比ISCO以外的任何稳定的类时圆测地线穿越得最快。
2021-02-03 gr-qc
Circular motion in NUT space-time
我们考虑NUT（Newman-Unti-Tamburino）时空中的圆周运动。除其他事项外，我们确定的位置圆形类时测地轨道，特别是最内层的稳定圆轨道（ISCO）和边际约束圆轨道。此外，我们讨论了冯蔡佩尔柱相对于固定的观察员和相对于零角动量观察员（ZAMOs）。我们还研究了von Zeipel圆柱体与惯性力的关系，特别是在超相对论极限下。最后，我们概括的厚吸积环面（“波兰甜甜圈”），这是众所周知的史瓦西或克尔背景的NUT度量的情况下，建设。我们认为，在原则上，一个NUT源可以区分史瓦西或克尔源通过观察其附近的圆形物质流的功能。
2016-08-18 astro-ph.HE gr-qc
Stability under radiation reaction of circular equatorial orbits around Kerr black holes
研究了在引力辐射作用下，Kerr黑洞周围点粒子的微偏心赤道轨道的演化。我们的方法涉及数值积分的Sasaki-Nakamura方程。结果发现，这种轨道的偏心率减少，在整个大部分的螺旋，直到不久之前的最内稳定的圆形轨道（ISCO），当达到一个临界半径$r_{\text{crit}}$，超过该螺旋轨道的偏心率增加。结果表明，在这最后（离心率增加）阶段的螺旋剩余的轨道数是一个数量级少的快速旋转的黑洞周围的逆轨道比逆行轨道。在自旋参数为$a=1$的克尔黑洞的极端极限中，这个临界半径下降到黑洞的“咽喉”。
1998-05-29 gr-qc
Gravity Waves from Extreme-Mass-Ratio Plunges into Kerr Black Holes
围绕着接近极端的克尔黑洞运行的大质量物体在通过最内侧的稳定圆形轨道后迅速坠入视界。的暴跌轨迹示出相关的共形映射到一个圆形轨道。近视界区域的共形对称性，然后用来计算在暴跌阶段产生的引力辐射。
2014-03-12 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
Innermost stable circular orbit of Kerr-Bertotti-Robinson black holes and inspirals from it: Exact solutions
本文给出Kerr-Bertotti-Robinson时空中测试粒子的两类精确轨道解：最内层稳定圆轨道半径用视界半径表达（与Kerr黑洞同形式），以及从该轨道旋进的闭合解析解，为未来天体物理应用奠定基础。
2025-08-14 astro-ph.GA 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
Self force on a scalar charge in Kerr spacetime: circular equatorial orbits
计算了Kerr黑洞周围强场轨道中标量荷粒子所受的标量场自作用力。我们的计算专门用于圆形和赤道测地线轨道。该分析是标准模式和正则化方案的实现：我们首先使用频域中的数值积分计算标量场扰动的多极模式，然后对每个模式应用一定的正则化过程。的SSF的耗散件被发现是一致的通过事件视界和无穷远的标量波所携带的能量和角动量的通量。SSF的保守（径向）分量被发现是有吸引力的（向内指向）为$r_0>r_{\rm c}(a)$和排斥（向外指向）为$r_0<r_{\rm c}(a)$，其中$a$是克尔自旋参数，$r_0$是Boyer-Lindquist轨道半径，和$r_{\rm c}$是一个关键的$a$相关的半径，在保守的SSF消失。当运动是逆行时，保守的SSF对所有的$r_0$都是排斥的（如史瓦西情形）。史瓦西时空中SSF的主要保守效应是第三后牛顿（PN）阶（对数运行）。我们的数值计算结果表明，由于黑洞的自旋导致的前导阶PN校正产生自3 PN的自旋轨道耦合，这在大$r_0$的整体SSF效应占主导地位。在PN语言中，径向SSF的符号变化归因于自旋轨道项（$\propto -ar_0^{-4.5}$）和“Schwarzschild”项（$\propto r_0^{-5}\log r_0$）之间的相互作用。
2015-06-29 astro-ph.HE gr-qc
Inner Accretion Disk Edges in a Kerr-Like Spacetime
根据无毛定理，天体物理学上的黑洞可以用克尔度规唯一描述。为了用电磁波谱或引力波谱的观测来检验这一定理，人们构造了几个类克尔时空，它们以参数形式描述了与克尔时空的可能偏差。对于无毛定理的电磁测试，这样的度量允许对候选黑洞周围的吸积流和从它们发出的辐射进行适当的建模。在许多这样的模型中，吸积盘内缘的位置特别重要。这个内边缘通常被认为与最里面的稳定圆轨道相一致，它可以作为自旋和克尔度规偏差的直接探针。然而，在某些情况下，最内侧的稳定圆形轨道并不存在，相反，吸积盘的内缘是由垂直于盘方向的小扰动的不稳定性决定的。在本文中，我分析了吸积盘的性质，在Kerr-类度规提出的Johannsen和Psaltis [Phys. Rev. D 83，124015（2011）]，其内边缘位于半径的垂直不稳定性发生。我推导出的能量和轴向角动量的圆盘粒子的圆形赤道轨道上移动的表达式，并计算的位置的内部磁盘的边缘。作为一个可能的观察到的这样的吸积盘，我模拟相对论加宽的铁线的配置文件，并表明它们显着依赖于自旋和偏差参数的值。
2013-06-06 astro-ph.HE gr-qc
Observability of the innermost stable circular orbit in a near-extremal Kerr black hole
研究了快速旋转黑洞最内层稳定圆轨道（ISCO）光子的逃逸概率。当圆形轨道上的各向同性发射光源减小其轨道半径时，从其发射的光子的逃逸概率单调减小。在ISCO计算的逃逸概率也随着黑洞自旋的增加而单调下降。当无量纲克尔参数$a$处于索恩极限$a=0.998$时，从ISCO的逃逸概率为$58.8\%$。在$a=1$的极端情况下，即使光源的轨道半径任意接近与视界半径一致的ISCO半径，逃逸概率也保持在$54.6\%$。我们还表明，这样的光子已经逃离了附近的视界达到无穷大，有足够的能量，潜在的观察，因为多普勒蓝移由于相对论光束可以克服引力红移。我们的发现表明，在一个快速旋转的黑洞的阴影边缘，可以检测到它的近视界物理学的迹象。
2020-04-07 astro-ph.HE gr-qc hep-th
