Probing the existence of a minimal length through compact binary inspiral
本文提出时空最小长度的存在会通过引入最小频率改变双黑洞旋近引力波波形,并在2.5后牛顿阶潮汐加热项留下印记,指出零点长度必须与普朗克长度同量级或更小。
2025-05-28 gr-qc
Code generation for AMReX with applications to numerical relativity
我们提出了一个新的基于Python/SymPy的代码生成器,用于在基于AMReX的应用程序中生成偏微分方程的可执行数值表达式。我们证明了代码生成器的能力的情况下,$3+1$ ADM配方的数值相对性的约束阻尼,共形Z4配方(Z4 C和CCZ 4)。所产生的时空求解器的稳定性和准确性进行检查,使用从标准的苹果与苹果测试平台的数值相对论应用程序的选择。我们还探讨了物理上有趣的真空时空,包括正面和吸气黑洞二进制碰撞,并调查模拟的引力波形,从这样的事件与纽曼-彭罗斯制定的波形提取。
2023-01-19 gr-qc physics.comp-ph
Prompt Response from Plunging Sources in Schwarzschild Spacetime
Perimeter Institute for Theoretical Physics(Perimeter理论物理研究所)
本文基于Regge-Wheeler方程Green函数进展,分析Schwarzschild时空下坠源的提示响应,发现其在inspiral阶段比quasinormal模强1.2倍,且能与尾部贡献共同重构99%精度的引力波波形,揭示了过渡过程的新见解。
2026-04-09 gr-qc
What does a binary black hole merger look like?
本文提出了一种计算由许多解析时空和数值时空引起的强场引力透镜的方法。我们用这个过程来计算孤立黑洞和数值演化的黑洞双星所引起的畸变。我们既制作演示图像,说明空间失真的细节和现实图像的恒星集合,同时考虑到透镜放大和红移。在大尺度上,螺旋双星的透镜效应类似于单个黑洞的透镜效应,但在小尺度上,所产生的图像显示出复杂的,在某些情况下,在不同的角尺度上具有自相似的结构。
2015-04-22 astro-ph.HE 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
EMRIs in Kerr Spacetime: The Role of Inclination Diffusion
Racah Institute of Physics, The Hebrew University(拉卡物理研究所,希伯来大学);Department of Astronomy, University of Wisconsin, Madison(威斯康星大学麦迪逊分校天文学系);Department of Physics and MIT Kavli Institute, MIT(麻省理工学院物理系及MIT卡弗里研究所,麻省理工学院)
本研究开发了克尔时空中EMRI倾角演化的数学框架,通过蒙特卡罗模拟发现MBH自旋及相对论轨道建模可显著影响EMRI率,其倾角分布的顺行偏向或有助于识别损失锥EMRI。
2026-10-15 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
A new gravitational wave generation algorithm for particle perturbations of the Kerr spacetime
本文提出了一种求解Kerr黑洞引力扰动的2+1 Teukolsky方程的新方法。我们的方法依赖于一个新的视界穿透,克尔时空的双曲面叶理和空间紧化。特别是,我们提出了一个从点粒子扰动波形生成的框架。在代码{ \it Teukode}的时域实现的广泛测试。该码可以有效地提供波形在未来零无穷大。作为该方法的第一个应用,我们计算了大质量比极限下黑洞双星的引力波形。质量较小的黑洞被建模为一个点粒子,其动力学是由一个有效的单体解析辐射反作用力驱动。我们比较分析的角动量损失的引力波角动量通量。我们发现,高阶后牛顿修正需要提高快速旋转的二进制文件的一致性。接近合并,次优势多极振幅(特别是$m=0$的)的逆行轨道相对于逆行轨道增强。我们认为,这种影响反映了不可忽视的偏离循环的动态在后期暴跌和合并阶段。我们利用Poisson提出的时域形式计算了引力波能流在黑洞内的涡卷运动。最后,给出了一种计算粒子质量首阶引力波通量的自洽迭代方法。对于$\hat{a}$ =0.9的特定案例研究,使用一致通量的模拟不同于使用$\sim35$引力波周期的分析通量的模拟,总共约为$250$周期。在这种情况下,视界吸收约占$+5$引力波周期。
2014-11-25 gr-qc
Regular black hole's impact on the gravitational waveforms from periodic orbits
本文研究规则黑洞中带磁荷黑洞的周期轨道,发现磁荷参数减小MBO和ISCO半径,并显著改变zoom-whirl动力学及EMRI引力波波形,未来GW观测可约束其性质。
2025-10-08 gr-qc
Chaotic orbital dynamics of pulsating stars around black holes surrounded by dark matter halos
本文利用Melnikov方法证明了脉动星在被暗物质晕环绕的黑洞时空中轨道呈现同宿混沌,该混沌特性印记在红移时间序列中,原则上可通过光变曲线和引力波信号观测。
2024-12-20 astro-ph.HE gr-qc nlin.CD
Binary-induced collapse of a compact, collisionless cluster
我们改进和扩展了Shapiro的模型,一个相对论性的,紧凑的对象,这是稳定的隔离,但驱动动态不稳定的潮汐场的二进制同伴。我们的紧凑型物体由一群密集的测试粒子组成,这些粒子围绕一个非旋转的黑洞在随机取向的、最初为圆形的相对论轨道上运动。双星伴星是一个遥远的、缓慢地螺旋运动的质点。伴星的潮汐场被视为黑洞附近背景史瓦西几何的一个小扰动;由此产生的度规通过求解准静态极限下的Regge、Wheeler和Zerilli的扰动方程来确定。扰动时空支持贝肯斯坦的猜想,即近平衡黑洞的视界面积是绝热不变量。我们跟踪了系统的演化过程,证实了在致密的无碰撞星系团中,双星伴星的潮汐场可以引起引力坍缩。
1999-06-28 astro-ph gr-qc
Spinning-black-hole scattering and the test-black-hole limit at second post-Minkowskian order
最近,在弱场或后闵可夫斯基(PM)近似的广义相对论中,两个黑洞(BH)的引力散射被证明可以双射映射到一个更简单的有效的单体过程:测试BH在静止BH时空中的散射。在这里,对于BH自旋与轨道角动量对齐,我们提出了一个简单的扩展映射到2PM阶。我们提供的证据证明其兼容性与所有已知的分析结果保守的本地时间动态的二进制BH在后牛顿(弱场和慢动作)近似,并分别在测试BH限制的有效性和实用性的2PM映射。我们的研究结果可用于改进的有效单体模型的建设的保守动力学的吸气自旋双黑洞。
2019-09-10 gr-qc
Braneworld Black Bounce to Transversable Wormhole
本文通过线性变形 Randall-Sundrum 体几何与物质分布,在膜上诱导出正则化的 Simpson-Visser 时空,从而抑制中心奇点并实现可穿越虫洞等构型,同时分析了能量条件与解的稳定性。
2024-10-07 gr-qc hep-th
Parameterized Post-Einsteinian Framework for Precessing Binaries
在广义相对论中,孤立的黑洞遵循无毛定理,该定理确定了它们外部时空的多极结构。然而,在修正的引力中,或者当致密物体不是黑洞时,外部时空可能具有不同的多极结构。当两个黑洞处于双星系统中时,这种多极结构决定了轨道和自旋进动动力学的形态。反过来,岁差动力学通过特定的振幅和相位调制,印刻在由一个吸气的致密双星发射的引力波上。因此,这些振幅和相位调制的检测和表征可以改善引力波对基础物理的约束。最近,分析进动波形计算在两种情况下:(i)动力学陈-西蒙斯引力,其中无毛定理被违反,和(ii)变形的紧凑的对象与通用的质量四极矩。在这项工作中,我们使用这两个例子,提出了一个扩展的参数化后爱因斯坦~(ppE)框架,包括岁差效应。新框架包含用于波形相位的$2n$ ppE参数$(\mathscr{b}^{\rm ppE}_{(m',n)}, b^{\rm ppE}_{(m',n)})$和用于波形幅度的$2n$ ppE参数$(\mathscr{a}^{\rm ppE}_{(m',n)}, a^{\rm ppE}_{(m',n)})$。ppE校正的数目$n$对应于当将截断的ppE波形与精确的ppE波形进行比较时实现给定似然阈值所需的谐波的最小数目,并且$(m',n)$对应于包含ppE参数的谐波的谐波数目。我们明确地示出了这些ppE参数如何映射到上面讨论的特定示例波形。所提出的ppE框架可以作为未来用进动双星的引力…
2023-02-22 gr-qc
Probing scalar field with generic extreme mass-ratio inspirals around Kerr black holes
Nanchang University(南昌大学);Indian Institute of Technology, Gandhinagar(印度理工学院甘地纳加尔分校)
研究通过分析EMRIs中标量电荷的影响,探讨其对引力波信号的修改,并展示轨道倾角如何增强标量场效应的探测能力。
2026-02-23 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Gravitational lensing and observational features of a dynamic black hole
Chongqing Jiaotong University(重庆交通大学);China West Normal University(西华师范大学);Chongqing Normal University(重庆师范大学)
研究Vaidya黑洞的引力透镜效应及阴影动态演化,通过反向射线追踪技术揭示活动吸积期外的透镜环及动态红移效应导致的额外环状结构,为识别吸积黑洞提供新观测特征。
2026-04-11 gr-qc
Enhanced Extreme Mass Ratio Inspiral Rates into Intermediate Mass Black Holes
本文研究中等质量黑洞周围的 EMRI 形成,提出坠落事件可转变为“悬念式”EMRI 的新渠道,在低质量黑洞区间可能将体积事件率提升一个数量级。
2023-04-25 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Probing beyond-vacuum general relativistic effects with extreme mass-ratio inspirals
Nanchang University(南昌大学);Kyoto University(京都大学);Indian Institute of Technology, Gandhinagar(印度理工学院甘地纳加尔分校)
研究利用极端质量比 inspirals 探测超越真空的广义相对论效应,分析环境和引力修正对引力波信号的影响。
2026-01-06 gr-qc
Geodesics and gravitational waves in chaotic extreme-mass-ratio inspirals: the curious case of Zipoy-Voorhees black-hole mimickers
本文研究围绕Zipoy-Voorhees形变致密天体的极端质量比旋进,通过测地线、共振岛和后Newton辐射演化揭示其不可积性及多次引力波频率突变,为区分黑洞模拟体提供观测依据。
2023-05-19 gr-qc hep-th nlin.CD
Optical appearance of the Konoplya-Zhidenko rotating non-Kerr black hole surrounded by a thin accretion disk
Department of Mechanics, Chongqing Jiaotong University(重庆交通大学力学系);College of Physics and Electronic Engineering, Chongqing Normal University(重庆师范大学物理与电子工程学院)
研究存在薄吸积盘时旋转的科诺普利亚 - 日坚科非克尔黑洞光学外观,结合鱼眼相机模型与反向光线追踪技术模拟图像,发现变形参数等因素共同影响黑洞可观测外观,为识别时空偏差特征提供参考。
2026-07-20 astro-ph.HE gr-qc
Transition from adiabatic inspiral to plunge for eccentric binaries
本研究针对偏心双星系统,提出平滑连接绝热旋进与最终坠入两个阶段的过渡模型,以生成物理上合理的终止波形,并有助于理解地面探测器观测到的偏心双星最终周期。
2025-02-26 astro-ph.HE gr-qc
Revisiting the apparent horizon finding problem with multigrid methods
本文用多重网格算法求解表观视界方程,提出一种无需对称性假设的寻找器,在精度上与现有最快工具相当,在高角分辨率下速度更优且对初始猜测更灵活。
2024-11-26 astro-ph.HE gr-qc physics.comp-ph
Localized five-dimensional rotating brane-world black hole Analytically Connected to an to an AdS$_5$ boundary
Universidad de Tarapacá(塔拉帕卡大学);Universidad de La Frontera(拉弗龙特拉大学)
本文通过Hopf坐标中的Janis Newman算法,解析描述了一个局部化的五维旋转膜世界黑洞几何,其诱导度量与四维Kerr时空一致,且通过非对角各向异性流体支撑,连接到AdS$_5$边界。
2025-11-13 gr-qc hep-th