Testing the Kerr black hole hypothesis with the continuum-fitting and the iron line methods: the case of GRS 1915+105
连续拟合和铁线方法是目前探测吸积黑洞强引力区的两种主要方法。本文利用GRS 1915+105中的恒星质量黑洞对Kerr黑洞假说进行了检验，分析了5个盘主导的RXTE谱和1个反射主导的Suzaku谱。从连续拟合和铁线方法的约束的组合有可能提供更严格的测试的克尔度规。我们对Johannsen变形参数$α_{13}$的约束是3 $σ$时的$-0.15 < α_{13} < 0.14$，其中当$α_{13} = 0$时恢复Kerr度量。
2022-01-12 astro-ph.HE gr-qc
Testing the Bardeen metric with the black hole candidate in Cygnus X-1
一般来说，要测试天体物理学上候选的黑洞的克尔性质是非常困难的，因为不可能同时独立测量自旋参数$a_*$和克尔解的可能偏差。非克尔物体可能看起来确实像克尔黑洞，但自旋不同。然而，模拟极端克尔黑洞要困难得多。天鹅座X-1中的候选黑洞具有近极值Kerr黑洞的特征，是检验Kerr黑洞范式的一个很好的对象。文献中报道的在Kerr时空中有效的3个$σ$ -界$a_* > 0.95$和$a_* > 0.983$分别变为$a_* > 0.78$和$|g/M| < 0.41$，以及在Barthummetric中的$a_* > 0.89$和$|g/M| < 0.28$，其中$g$是黑洞的Barthummetric电荷.
2014-01-25 astro-ph.HE gr-qc
Testing the Kerr nature with binary black hole inspirals
本研究利用LVK引力波观测的双黑洞旋近数据，对流行的参数化非Kerr度规形变提出了约束，以在强场区域检验广义相对论。
2024-07-17 astro-ph.HE gr-qc
Testing the Kerr Nature of Black Hole Candidates using Iron Line Spectra in the CPR Framework
在恒星质量和超大质量黑洞候选者的X射线谱中普遍观察到的铁K $α$线源自内部吸积盘的X射线荧光。因此，它可以用来映射这些物体周围的时空几何。在本文中，我们扩展了以前的工作，使用铁K $α$线来测试克尔黑洞假设。我们采用的Cardoso-Pani-Rico参数化，我们测试的可能性，约束可能的偏差从克尔的解决方案，可以从整个范围内的观测黑洞自旋和倾角。我们证实了以前的说法，铁K $α$线是一个潜在的相当强大的探针，用于测试克尔度规给出足够高的质量数据和系统学的控制下，特别是在快速旋转的黑洞和高倾角的情况下，因为这两个条件有助于最大限度地提高相对论效应。我们发现，从克尔几何的一些几何扰动表现出更强烈的铁线轮廓比别人。虽然扰动参数$ε^t_3$可以很好地约束的铁线轮廓，正交的数据集是必要的，以约束偏离克尔几何在$ε^r_3$。
2015-09-05 astro-ph.HE gr-qc
Testing the Kerr hypothesis beyond the quadrupole with GW241011
Indian Institute of Technology Madras（印度马德拉斯理工学院）；University of Birmingham（伯明翰大学）；The University of Texas at Austin（得克萨斯大学奥斯汀分校）；Chennai Mathematical Institute（金奈数学研究所）；Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）
通过GW241011事件测试双星合并中四极子和八极子时刻的偏离，验证 Kerr 假设并首次约束八极子时刻。
2026-04-10 astro-ph.HE gr-qc
Testing Chern-Simons gravity with black holes?
我们研究了区分Chern-Simons（CS）引力的小耦合、慢旋转黑洞解与Kerr解的可能性。我们发展了CS和Kerr黑洞附近的电磁可观测量的模拟。我们表明，CS和克尔时空之间的典型的相对可观测的差异是0.1%的顺序，从而超出了目前或不久的将来的仪器。
2013-11-13 astro-ph.HE gr-qc
Testing the Kerr hypothesis using X-ray reflection spectroscopy with NuSTAR data of Cygnus X-1 in the soft state
我们继续探索的约束能力的X射线反射光谱测试的克尔性质的天体物理黑洞，我们提出了我们的分析结果的两个NuSTAR观测天鹅座X-1的软状态。我们发现，最终的测量可以强烈地依赖于强度分布的假设。我们得出结论，天鹅座X-1是不适合广义相对论的测试使用X射线反射光谱，我们讨论了所需的属性的源是一个很好的候选人，我们的研究。
2019-06-11 astro-ph.HE gr-qc
XSPEC model for testing the Kerr black hole hypothesis using the continuum-fitting method
我们提出了NKBB，一个描述参量黑洞时空中薄吸积盘热谱的XSPEC模型。我们采用Novikov-Thorne模型来描述吸积盘，并采用Cunningham提出的传递函数形式来存储时空度规的所有相对论效应。当前版本的模型假设了约翰森度规，但它可以很容易地扩展到任何静止的、轴对称的和渐近平坦的时空，而不具有病态性质。该模型可以在XSPEC软件包中用连续拟合方法检验天体物理黑洞的克尔性质。
2019-05-14 astro-ph.HE gr-qc
Testing the Kerr Black Hole Hypothesis with GX 339-4 by a combined analysis of its thermal spectrum and reflection features
我们分析同时观测与NuSTAR和雨燕的黑洞的二进制GX 339-4，我们清楚地检测到一个强大的热分量和突出的相对论反射功能。我们采用NKBB和NKXILL_NK，这是最先进的，分别是热模型和反射模型来测试克尔黑洞假设。我们获得前所未有的精确测量约翰森变形参数$α_{13}$：$α_{13} = -0.012_{-0.039}^{+0.011}$（灯柱冠状几何）和$α_{13} = -0.010_{-0.018}^{+0.024}$（打破幂律发射率配置文件）在90%的置信水平，其中克尔度量对应于$α_{13} = 0$。我们通过用不同的模型拟合数据来研究系统的不确定性。
2021-01-22 astro-ph.HE 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
A study for testing the Kerr metric with AGN iron line eclipses
最近，我们研究了铁线混响映射来测试黑洞候选者，表明混响映射中的时间信息可以比时间积分方法更好地约束Kerr度量。受这一发现的启发，我们在这里探索另一种时间依赖测量的约束力：活动星系核铁线食。在活动星系核和远处的观测者之间，有一团模糊的云在不同的时间覆盖着吸积盘的不同部分。与混响测量类似，日食可能有助于更好地识别影响X射线光子的相对论效应。然而，这不是我们所发现的。在我们的研究中，我们采用Johannsen-Psaltis参数化，但我们认为，我们的结论在一大类非克尔度量。我们解释我们的结果指出混响和日食测量之间的一个重要区别。
2016-04-21 astro-ph.HE gr-qc
Testing black hole candidates with electromagnetic radiation
天体物理学上的黑洞候选者被认为是广义相对论中的克尔黑洞，但还没有直接的观测证据表明这些物体周围的时空几何是由克尔解描述的。对围绕这些天体运行的气体或恒星发出的电磁辐射的性质进行研究，可以潜在地检验克尔黑洞假说。在本文中，我回顾了这一研究领域的最新进展，描述了用当前和未来的观测设施测试克尔度规的可能方法，并讨论了当前的限制。
2017-04-06 astro-ph.HE gr-qc
Testing the Kerr black hole hypothesis with GRS 1716-249 by combining the continuum-fitting and the iron-line methods
连续拟合和铁线法是目前测量吸积黑洞自旋的两种主要方法。在过去的几年里，这两种方法已经被开发用于测试基础物理。在目前的工作中，我们采用最先进的模型通过连续拟合和铁线方法来测试黑洞，并分析了黑洞双星GRS 1716-249在2016-2017年爆发期间的三次NuSTAR观测。在这三次观测中，源处于硬中间态，光谱显示出强烈的热分量和突出的相对论反射特征。我们的分析证实了GRS 1716-249中黑洞的克尔性质，并对可能偏离广义相对论的预测提供了相当严格的限制。
2022-01-13 astro-ph.HE gr-qc
A Metric for Testing the Nature of Black Holes
在广义相对论中，天体物理学上的黑洞由克尔度规唯一描述。要对这些致密天体的克尔性质进行观测检验，从而对广义相对论进行观测检验，就需要一种度量，这种度量包含更广泛的一类黑洞，作为通常克尔黑洞的可能替代物。几个这样的Kerr度量已被构造的日期，这取决于一组自由参数，并顺利减少到克尔度量，如果所有的偏差消失。然而，这些度量中的许多度量仅对小自旋值或克尔度量的小扰动有效，或者包含非物理的空间区域，这些区域阻碍了它们正确模拟黑洞吸积流的能力。在本文中，我描述了一个克尔类黑洞度规是定期的事件视界以外的任何地方的任意自旋的黑洞，即使从克尔度规的大偏差。因此，这个度规提供了一个理想的框架，用于通过观测黑洞吸积流的发射来检验黑洞的性质，我给出了几个用当前和不久的将来的仪器在电磁波谱上进行这种检验的例子。
2012-10-01 astro-ph.HE gr-qc
Testing the Kerr black hole hypothesis using X-ray reflection spectroscopy and a thin disk model with finite thickness
X射线反射谱是探测黑洞强引力区的有力工具，可用于强场区广义相对论的检验。现有的相对论反射模型的简化限制了精确测量黑洞性质的能力。在本文中，我们提出了一个扩展的模型XHILL_NK中的吸积盘有一个有限的厚度，而不是无限薄。我们采用Taylor & Reynolds（2018）提出的吸积盘几何，并针对黑洞的不同质量吸积率值构建相对论反射模型。我们将新模型应用于高质量的朱雀双星GRS 1915+105的X射线数据，以探讨盘的厚度对克尔度规测试的影响。
2020-08-16 astro-ph.HE gr-qc
Testing the Kerr metric with the iron line and the KRZ parametrization
天体物理学上的黑洞周围的时空几何被认为可以很好地近似于克尔度规，但是在一些涉及新物理学的场景中，克尔解的偏差被预测出来。宽铁K $α$线通常在黑洞的X射线谱中观察到，并且起源于内部吸积盘的X射线荧光。在强引力区，铁线的轮廓受时空几何的敏感影响，可以用来检验克尔黑洞假说。在本文中，我们扩展了以前的工作在文献中。特别是：i）作为测试度量，我们采用Konoplya，Rezzolla和Zhidenko最近提出的参数化，相对于现有方法，它具有许多微妙的优势; ii）我们对特定的X射线任务进行模拟，我们认为NuSTAR是当前观测设施的原型，eXTP是下一代X射线观测站的一个例子。我们发现NuSTAR和eXTP的约束能力之间存在显着差异。使用NuSTAR，很难或不可能限制Kerr度量的偏差。使用eXTP，在大多数情况下，我们可以获得相当严格的约束（模，我们有正确的天体物理模型）。
2016-09-05 astro-ph.HE gr-qc
Testing the No-Hair Theorem with Observations in the Electromagnetic Spectrum: I. Properties of a Quasi-Kerr Spacetime
根据无毛定理，天体物理学上的黑洞只有两个量可以唯一描述，质量和自旋。在这一系列的论文中，我们研究了一个框架，用于测试无毛定理与观测的黑洞在电磁波谱。我们制定我们的方法中的参数时空，其中包含一个四极矩是独立的质量和自旋。如果无毛定理是正确的，那么黑洞四极矩与克尔值的任何偏差都必须为零。我们详细分析了这种准克尔时空的性质，这些性质对于解释黑洞的观测是至关重要的，并证明了它们对自旋和四极矩的依赖。特别是，我们表明，最里面的稳定的圆形轨道的位置和光子所经历的引力透镜的显着影响，即使是温和的四极矩的偏差从预测的值由无毛定理。我们认为，观测黑洞的图像，相对论性增宽的铁线，以及热X射线光谱吸积黑洞将导致在不久的将来的实验测试的无毛定理。
2010-04-26 astro-ph.HE gr-qc
Testing the $δ$-Kerr metric with black hole X-ray data
本研究探讨了天体物理黑洞周围时空是否可能由$δ$-Kerr度规描述，通过分析EXO 1846-031黑洞X射线光谱反射特征，测得偏离参数$q$的范围，结果与Kerr黑洞假设一致但未完全排除$δ$-Kerr度规。
2023-10-25 astro-ph.HE gr-qc
Testing the Kerr nature of black hole candidates using iron line reverberation mapping in the CPR framework
通常在黑洞候选者的X射线谱中观察到的铁K $α$线是由内部吸积盘的X射线荧光产生的。这条线可能是探测这些物体周围时空几何和检验克尔黑洞假设的一个相当强大的工具。在以前的论文中，我们研究了约束的能力，从标准的时间积分铁线频谱的Cardoso-Pani-Rico框架内的克尔解决方案的可能偏差。在目前的工作中，我们扩大了这项研究，并考虑在CPR框架中的铁线混响映射。也就是说，我们考虑的时间演化的铁线轮廓的波动在X射线的主要来源。我们的模拟清楚地表明，混响映射中的时间信息可以更好地约束背景度量比时间积分的方法，这是真的，特别是对于变形参数$ε^r_3$，这是只有弱通知的时间积分观测。
2016-06-09 astro-ph.HE gr-qc
Testing the Kerr black hole hypothesis: comparison between the gravitational wave and the iron line approaches
最近宣布的LIGO/Virgo合作探测到引力波的消息为检验天体物理学黑洞的性质打开了一扇新的窗口。Konoplya和Zhidenko已经展示了GW 150914的LIGO数据如何限制克尔度量的可能偏差。在这封信中，我们比较了它们的限制与那些可以从吸积黑洞通过拟合它们的反射X射线光谱，所谓的铁线法。我们模拟观测eXTP，下一代X射线任务，发现约束比Konoplya和Zhidenko获得的约束强得多。我们的结果至少可以表明，与人们普遍认为的相反，引力波是检验强引力的最有力的方法并不明显。在高质量数据的存在下，并与系统控制下，铁线法可以提供竞争力的限制。
2016-07-14 astro-ph.HE gr-qc
Testing the space-time geometry around black hole candidates with the available radio and X-ray data
天体物理学上的黑洞候选者被认为是广义相对论预测的克尔黑洞，但这些物体的实际性质仍有待证明。克尔黑洞假设可以通过观察强引力特征来检验，并检查它们是否与广义相对论的预测一致。特别是，对吸积盘气体发射的电磁辐射特性的研究可以提供关于这些物体周围时空几何形状的信息，并限制可能偏离克尔背景的情况。
2013-02-22 astro-ph.HE gr-qc
Testing Gravity with Black Hole Shadow Subrings
事件视界望远镜于2017年首次观测到的黑洞阴影是研究黑洞和理解引力的最新方法。为了理解克尔黑洞的阴影，人们做了大量的工作，包括所有复杂的吸积盘的天体物理学，还有许多关于非克尔黑洞和奇异致密天体中理想阴影的研究。本文首次研究了当照明源为吸积盘时非Kerr黑洞的黑洞阴影。特别是，目前和未来的甚长基线interformeters估计的物理参数的黑洞时空和吸积盘的能力进行了研究，使用两种不同的参数化黑洞度量编码的一些可能的偏离克尔。完整的阴影图像和阴影的各个子环进行了分析，因为高阶子环弱依赖于磁盘物理，可能是一个更可行的观察研究的时空。结果表明，以目前的望远镜能力和任何未来的地面望远镜，将很难对偏离克尔时空的情况施加强约束，主要是由于时空参数之间的低分辨率和强简并性。更乐观地说，空间干涉仪可能能够测试黑洞的克尔性质和广义相对论，其精度与目前其他观测方法相当或更高。
2022-02-04 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
Testing the Kerr metric with X-ray Reflection Spectroscopy of Mrk 335 Suzaku data
爱因斯坦的引力在弱场引力极限下进行了广泛的测试，结果与理论预测一致。存在着超越广义相对论的理论，它们在强场区域修正了引力，但在弱场区域与广义相对论一致。天体物理学上的黑洞被认为是由克尔度规描述的，并且是用电磁辐射测试强引力的合适候选者。我们进行这样的测试，通过拟合一个朱雀数据集的窄线塞弗特1（NLS 1）星系Mrk 335与X射线反射光谱，使用约翰森度量模型的黑洞时空和测试偏离克尔。我们发现，数据是最好的混合模型，包括部分覆盖吸收和反射组件建模。这是第一次为高通量（低反射）Mrk 335数据集提出这样的模型。我们将Johannsen变形参数$α_{13}$约束为具有自旋参数$a_{*}>0.8$的$-1.5<α_{13}<0.6$，并将$α_{22}$参数约束为具有$a_{*}>0.7$的$-0.4<α_{22}<2.1$，两者均在99%置信水平。虽然在克尔度量的大偏差的额外的解决方案显示与上述的统计相似性，进一步的分析表明，这些解决方案可能是我们无法控制的不确定性的表现，并不代表数据。因此，我们的结果是一致的想法，在Mrk 335的中心超大质量的紧凑的对象是由克尔度规描述。
2019-07-09 astro-ph.HE gr-qc
Testing the No-Hair Theorem with Event Horizon Telescope Observations of Sagittarius A*
事件视界望远镜（EHT）是一种毫米波甚长基线干涉仪阵列，它的出现使得对少数超大质量黑洞的亚视界尺度结构的空间分辨研究成为可能。其中，银河系中心的超大质量黑洞人马座A*（Sgr A*）呈现出最大的角截面。到目前为止，这些研究集中在黑洞自旋的测量和低光度吸积模型的验证。然而，对EHT数据分析的一个关键输入是黑洞时空的结构，因此这些观测提供了新的机会来测试克尔度规对天体物理学黑洞的适用性。在这里，我们采用准克尔度规，呈现了Sgr A* 周围辐射低效吸积流（RIAF）的第一个模拟图像，该度规除了在广义相对论中充分表征黑洞的质量和自旋之外，还包含独立的四极矩。我们发现，这些图像可以显着不同的图像的RIAF周围的克尔黑洞具有相同的自旋，并证明了测试无毛定理的可行性，通过约束四极偏离克尔度量与现有的EHT数据。同样重要的是，我们发现，磁盘倾角和自旋方向角是强大的列入额外的参数，提供信心，在以前的估计假设克尔度量的基础上EHT的意见。然而，目前对克尔度规的潜在修改的限制仍然很弱。
2013-11-21 astro-ph.HE gr-qc
Testing the Kerr nature of the supermassive black hole in Ark 564
爱因斯坦的广义相对论在弱引力场中得到了广泛的验证，主要是在太阳系中的实验和射电望远镜的观测，目前的数据与理论预测吻合得很好。尽管如此，在爱因斯坦引力理论之外，还有许多情形对弱场有相同的预测，并且只有当引力变强时才会出现偏差。在这里，我们试图在强场区测试广义相对论。我们用超越爱因斯坦引力的圆盘反射模型拟合了方舟564中超大质量黑洞的X射线谱，并能分别约束黑洞自旋$a_*$和Johannsen形变参数$α_{13}$和$α_{22}$.对于$α_{22} = 0$，我们发现$a_* > 0.96$和$-1.0 < α_{13} < 0.2$具有99%的置信水平。对于$α_{13} = 0$，我们得到$a_* > 0.96$和$-0.1 < α_{22} < 0.9$，置信水平为99%。因此，我们的测量结果与方舟564中的超大质量致密天体可以用克尔度规描述的假设一致。
2018-07-26 astro-ph.HE gr-qc
Analytic treatment of the system of a Kerr-Newman black hole and a charged massive scalar field
已知带电旋转的克尔-纽曼黑洞对于带电大质量玻色子场的扰动是超辐射不稳定的，该玻色子场的固有频率位于有界区域$0 < ω< \text{min} \{ω_{\text{c}} \equiv m Ω_{\text{H}} + qΦ_{\text{H}},μ\}$ [这里$\{Ω_{\text{H}}, Φ_{\text{H}}\}$分别是克尔-纽曼黑洞的角速度和电势，而$\{m,q,μ\}$分别是场的方位调和指数、电荷耦合常数和固有质量]。本文研究了近极值Kerr-Newman黑洞时空中线性化带电质量标量场的复共振谱。有趣的是，它表明，在超辐射放大的临界频率$ω_{\text{c}}$和程函大质量制度，爆炸标量场的超辐射不稳定性增长率的特点是由一个非平凡的（非单调）的无量纲的电荷质量比$q/μ$的依赖。特别地，对于给定的中心Kerr-Newman黑洞的参数$\{M,Q, J\}$，我们解析地确定了爆炸标量场的最佳荷质比$q/μ$，使组合Kerr-Newman黑洞带电质量标量场系统的超辐射不稳定性增长率{ \it}最大化.
2016-09-22 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Testing the Kerr metric using X-ray reflection spectroscopy: spectral analysis of GX 339-4
在吸积黑洞的高能谱中，通常可以观察到吸积盘的X射线再加工（反射）的特征，并且可以用来探测这些物体周围的强引力区域。在本文中，我们扩展了以前的工作在文献中，我们采用了一个完整的发射模型，在非克尔时空的相对论反射，以证明一种方法，测试克尔黑洞假设。我们分析了在罗西X射线定时探测器（RXTE）的正比计数器阵列获得的合成光谱，恒星质量的黑洞GX 339-4在其最明亮的硬态。具有显着的灵敏度~0.1%和40万计数在3-45千电子伏波段捕捉反射光谱中的微弱功能，我们证明，它是可能的与现有的数据和适当的模型，以限制黑洞自旋$a_*$和变形参数，量化偏离克尔度规。我们的测量获得的最佳拟合模型，这应该被视为主要的概念证明，是$a_*=0.92^{+0.07}_{-0.12}$和$α_{13}=-0.76^{+0.78}_{-0.60}$与90%的置信水平，是一致的假设，紧凑的对象在GX 339-4是一个克尔黑洞。我们还讨论了物理模型的选择和采用的发射率剖面可能会对$α_{13}$和自旋的约束产生影响。为了能够使用X射线反射光谱进行克尔度规测试，必须提高我们对吸积黑洞的天体物理理解，例如，吸积流和日冕的性质。
2020-05-13 astro-ph.HE gr-qc
Testing the space-time geometry around black hole candidates with the analysis of the broad K$α$ iron line
天体物理学上的黑洞候选者被认为是由广义相对论预言的克尔黑洞，但还没有明确的证据表明这些物体周围的时空几何真的是由克尔度规描述的。为了证实克尔黑洞假说，我们必须观察到强引力特征，并检查它们是否与广义相对论预测的一致。在本文中，我研究了广泛的K $α$铁线，这是经常看到的恒星质量和超大质量黑洞候选者的X射线谱，其形状被认为是强烈的时空几何形状的影响。正如在文献中先前的研究中发现的那样，自旋参数和形变参数之间有很强的相关性;也就是说，在具有一定自旋的克尔黑洞周围发射的线可以非常类似于来自具有完全不同自旋的非克尔物体周围的时空的线。尽管如此，对宽K $α$铁谱线的分析可能比连续拟合方法更强大，因为它可以独立于自旋参数的值，并且无需额外的测量，对可能偏离克尔几何的情况给出一个有趣的界限。
2013-01-19 astro-ph.HE gr-qc
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
Testing exterior spacetime of the neutron star via X-ray reflection spectroscopy
中子星的外部几何可以近似为一个参数化度规的相对论多极矩，使用恩斯特势形式。这种时空可以用天体物理学黑洞的电磁波观测来检验。在本文中，我模拟了一个薄吸积盘的X射线反射谱与未来的X射线任务。本工作的目的是了解X射线反射谱是否能从广义相对论的克尔解中分辨出中子星。我发现对于自旋和多极矩参数的较高值，中子星铁线的形状有很小的差异。中子星铁谱线和克尔铁谱线的偏差很小，很难区分。此外，慢旋转中子星的电磁波观测与广义相对论的克尔黑洞有一定的一致性。
2018-02-05 astro-ph.HE gr-qc
Testing Ghasemi-Nodehi-Bambi spacetime with continuum-fitting method
连续拟合方法是分析恒星质量黑洞周围几何薄而光学厚的吸积盘的热谱。Ghasemi-Nodehi和Bambi在EPJC 76：290，2016中提出了一种旨在测试天体物理学黑洞克尔性质的参数化。除了质量和自旋参数外，该度量还包含11个参数。我们可以通过将所有参数设置为1来恢复克尔情况。本文研究了在Ghasemi-Nodehi-Bambi背景下的连续拟合方法。我展示了每个参数对光谱的影响。然后，我采用\c{hi} 2研究，并表明，使用连续拟合方法的所有参数的Ghasemi-Nodehi- Bambi时空是退化的。然而，在高自旋值和Ghasemi-Nodehi-Bambi黑洞作为参考的情况下，参数b 9可以被约束。这种简并性意味着克尔情况下的光谱无法与Ghasemi-Nodehi-Bmabi时空中产生的光谱区分开来。这是一个关于测量天体物理学黑洞自旋和限制可能偏离广义相对论克尔情况的问题。
2020-06-24 astro-ph.HE gr-qc
Testing SgrA$^*$ with the spectrum of its accretion structure
SgrA $^*$是银河系中心的超大质量黑洞候选者，也是测试广义相对论的理想实验室。根据其他作者的工作，我们使用波兰甜甜圈模型来描述一个光学薄和恒定的角动量离子环在流体动力学平衡和模型的吸积结构周围SgrA $^*$。辐射机制是韧致辐射、同步辐射和逆康普顿散射。我们计算的频谱所看到的一个遥远的观察者在克尔和非克尔时空，我们研究如何准确的测量可以约束可能的偏差形式的克尔解决方案。在从一个薄的吸积盘发射的情况下，我们发现一个实质性的简并之间的自旋和可能的偏离克尔几何的确定，即使当离子环面的参数是固定的。这意味着，即使在良好的数据和系统学控制下，该技术也不能独立地测试SgrA $^*$的性质。然而，它可能会与其他测量（黑洞阴影，无线电脉冲星等）相结合。
2015-09-14 astro-ph.HE gr-qc
Testing Gravity with Black Hole X-Ray Data
本研究综述利用黑洞吸积盘X射线数据在强场区域检验广义相对论的最新进展，指出当前研究多聚焦Kerr假设检验，X射线数据可给出严格约束，且现有分析均符合广义相对论预测。
2022-10-11 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity with X-ray reflection spectroscopy: The Konoplya-Rezzolla-Zhidenko parametrization
X射线反射光谱学是强场区检验广义相对论的一种很有前途的技术，因为它可以用来检验克尔黑洞假设。在这种情况下，Konoplya，Rezzolla \& Zhidenko（Phys. Rev. D93，064015，2016）提出的参数变形黑洞度量形成了一类重要的非克尔黑洞。我们实现这一类的黑洞度量在\textsc{relxill\_nk}，这是一个框架，我们已经开发的非克尔黑洞使用X射线反射光谱测试。我们进行了定性分析的效果的领导阶强场变形参数的典型观测，如最内层的稳定圆轨道和反射谱。我们还提出了第一个X射线约束的一些变形参数的度量，使用\textit{Suzaku}数据从超大质量黑洞在方舟564，并比较它们与获得（或预期）从其他观测技术，如引力波和黑洞成像。
2021-01-12 astro-ph.HE gr-qc
Testing theories of accretion and gravity with super-extremal Kerr discs
针对黑洞自旋拟合触及先验边界的问题，提出适用于任意自旋参数的XSPEC模型superkerr，指出若测得$1 < a_\star < 5/3$则需重新审视吸积或引力理论。
2023-11-27 astro-ph.HE gr-qc
Testing the rotational nature of the supermassive object M87* from the circularity and size of its first image
事件视界望远镜（EHT）合作最近发布了黑洞（BH）的第一张图像，为强场制度下的广义相对论测试打开了一扇新的窗口。在本文中，我们推导出M87*（在星系M87中心的超大质量物体）的性质的限制，利用它的阴影似乎是高度圆形的事实，并使用其角尺寸的测量。我们首先考虑假设M87* 是Kerr BH的简单情况。我们发现，对于无量纲转动参数$0.95 \lesssim a_* \leq 1$，M87* 的圆度不包括观测角为$θ_{\rm obs} \gtrsim 45^{\circ}$的Kerr黑洞，而对于$a_* \lesssim 0.9$，观测角是无界的.然后，我们考虑M87* 可能是一个超自旋体的可能性，即一个由克尔解描述的物体，它旋转得如此之快，以至于它由于具有$|a_*| > 1$而违反了克尔界限。我们发现，在参数空间的某些区域内，M87* 阴影的圆形度和大小并不排除这个物体可能是一个超自旋的可能性。
2019-08-15 astro-ph.HE gr-qc
Testing general relativity with the reflection spectrum of the supermassive black hole in 1H0707$-$495
最近，我们将X射线反射模型relxill推广到天体物理黑洞强引力场中检验时空度规。在本信中，我们采用这个扩展模型来分析XMM-牛顿，NuSTAR，和斯威夫特数据的超大质量黑洞在1H 0707 -495和测试偏离克尔度规参数化的约翰森变形参数$α_{13}$。我们的结果与1H 0707 -495中黑洞周围的时空度规由Kerr解描述的假设是一致的。
2018-02-02 astro-ph.HE gr-qc
X-ray Probes of Black Hole Accretion Disks for Testing the No-Hair Theorem
基于对热连续辐射和X射线谱中相对论加宽的铁谱线的探测，我们测量了一些超大质量和恒星质量黑洞的自旋。同样，在几个来源中也观察到了准周期变化。这样的测量通常假设黑洞是由克尔度规描述的，根据无毛定理，克尔度规用质量和自旋唯一地表征了黑洞。黑洞的这一基本性质可以通过测量由参数变形的类克尔时空引入的克尔度规的潜在偏差来观测检验。热谱、铁谱线和可变性已经在几个这样的度量中得到了广泛的研究，这些度量通常只依赖于一种特定类型的偏差，或者包含致密物体之外的非物理区域。在本文中，我研究这些X射线探针的背景下，一个新的克尔度量依赖于四个独立的偏差函数，是免费的病理区域以外的事件视界。我表明，所观察到的信号主要依赖于两种类型的偏差和自旋和偏差参数之间的强相关性，以前发现在其他克尔度量快速旋转的黑洞部分被打破。这表明，高自旋的来源是最好的候选人的测试无毛定理与X射线，我获得了第一个约束，这种偏差从恒星质量的黑洞天鹅座X-1。
2015-01-12 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity with NuSTAR data of Galactic Black Holes
爱因斯坦的广义相对论预言天体物理学上的黑洞周围的时空度规可以用克尔解来描述。在这项工作中，我们采用国家的最先进的相对论反射模型来分析一组选定的银河系黑洞的NuSTAR光谱，以获得最强大的和精确的限制克尔黑洞假设今天可能。我们的约束比其他电磁技术的约束严格得多，并且对于某些源，我们得到的约束比目前从引力波得到的约束更强。
2021-05-28 astro-ph.HE gr-qc
Testing the No-Hair Theorem with Observations of Black Holes in the Electromagnetic Spectrum
根据无毛定理，天体物理学上的黑洞是由它们的质量和自旋唯一描述的。在本文中，我们审查了一个新的框架，检验无毛假设与观测的电磁波谱。该方法是制定一个克尔类时空包含一个四极矩，是独立的质量和自旋。如果无毛定理是正确的，那么与克尔度规四极矩的任何偏差都必须为零。我们将展示如何即将到来的VLBI成像观测的Sgr A* 以及光谱观测的铁线吸积黑洞与IXO可能会导致第一次天体物理测试的无毛定理。
2010-10-22 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity in the Strong-Field Regime with Observations of Black Holes in the Electromagnetic Spectrum
广义相对论已经被许多实验所验证，然而，这些实验几乎只探测弱时空曲率。在这篇论文中，我创建了两个框架，通过使用当前或不久的将来的仪器在电磁波谱中观测黑洞来检验强场区域中的广义相对论。在本论文的第一部分，我设计测试的无毛定理，唯一的特点，在广义相对论的黑洞的性质，在他们的质量和自旋，并指出，这些紧凑的对象描述的克尔度规。我研究了一个准克尔度规，并构造了一个类克尔时空，这两个时空除了质量和自旋外，还包含一个独立的参数。如果无毛定理是正确的，那么克尔度规的任何偏差都必须为零。我表明，已经温和的变化的偏差参数在任何度量导致显着修改所观察到的信号。我应用这个框架的成像超大质量黑洞使用非常长的基线干涉测量以及准周期性的变化和相对论性扩大的铁线观察银河系和超大质量黑洞。在论文的第二部分，我设计了一种方法，通过黑洞X射线双星的轨道演化来检验Randall-Sundrum型膜世界引力中预测的黑洞蒸发，并从A0620-00和XTE J1118+480中得到额外维大小的约束。
2012-09-13 astro-ph.HE gr-qc
Public Release of RELXILL_NK: A Relativistic Reflection Model for Testing Einstein's Gravity
我们提出了relxill_nk的公开发布版本，这是一个用于检验克尔假设和广义相对论的X射线反射模型。这个模型扩展了relxill模型，该模型假设黑洞时空由克尔度规描述。我们还介绍了relxilllp_nk，第一个具有灯柱电晕配置的非克尔X射线反射模型，以及完整relxilllp_nk包中的所有其他模型。在所有模型中，相关的相对论效应都是通过广义相对论射线追踪代码计算的，该代码可以应用于任何行为良好的、静止的、轴对称的和渐近平坦的黑洞时空。我们表明，通过使用射线跟踪代码引入的数值误差是不显着的，与目前的X射线反射谱观测中存在的观测误差相比。此外，我们提出的反射谱的约翰森度规计算relxill_nk。
2019-06-18 astro-ph.HE gr-qc
Testing Ghasemi-Nodehi-Bambi metric parameters with quasi-periodic oscillations
QPO被看作是恒星质量黑洞和中子星的X射线功率谱密度的峰值特征，其频率可以被高精度地测量。这些QPO频率被认为与测试粒子的基频有关，其主要由背景度量确定。我们考虑在Ghasemi-Nodehi和Bambi（Eur Phys J C 76：290，2016）中引入的度量。该度量中的基频对一些度量参数敏感，但对其他参数不敏感，这意味着，该度量中的基频与Kerr度量中的基频的差异对于Kerr值周围的一些但不是所有参数的微小变化可能是显著的。通过与GRO J1655-40的QPO观测结果的比较，我们发现只有一个参数的Ghasemi-Nodehi-Bambi度规可以被强约束，而其他参数不能被强约束.我们还使用嵌套算法来研究是否可以通过模拟从多个对象的QPO观测获得对Ghasemi-Nodehi-Bambi度量参数的更好的约束。我们发现，四个参数可以强约束，而其他参数不能。我们的研究结果表明，QPO可能是测试克尔度量的重要工具。
2020-06-24 astro-ph.HE gr-qc
Testing modified gravity and no-hair relations for the Kerr-Newman metric through quasi-periodic oscillations of galactic microquasars
我们构造多极矩静止的，渐近平坦的，时空的高阶曲率引力理论的解决方案。的时刻定义使用$3+1$技术，涉及类时基灵向量的建设，在经典的文件由Geroch和汉森。利用Kerr-Newman度规是一类特殊的引力$f(R)$理论的真空解这一事实，我们计算了它的所有矩，发现它们具有类似于广义相对论中Kerr解的递推关系。以前有人提出，模拟银河系微类星体准周期振荡的测量频率，可以对无毛定理进行实验检验。我们探讨了这样一种可能性，即即使在广义相对论的背景下发现无毛关系被打破，也可能有一个$f(R)$对应物被保留下来。我们将结果应用于微类星体GRS $1915$ + $105$和GRO J $1655$ - $40$使用diskoseismology和运动学共振模型，并限制自旋和“电荷”[这不是真正的电荷在$f(R)$上下文中]的黑洞。
2015-12-08 astro-ph.HE gr-qc math-ph
Impact of the returning radiation in current tests of the Kerr black hole hypothesis using X-ray reflection spectroscopy
本文通过模拟研究回返辐射对X射线反射光谱测量黑洞参数及检验克尔假说的影响，发现忽略回返辐射的模型仍能可靠恢复自旋并检验克尔度规，证实当前检验方法具有稳健性。
2023-09-22 astro-ph.HE gr-qc
Testing No-Hair Theorem by Quasi-Periodic Oscillations: the quadrupole of GRO J1655$-$40
我们使用相对论岁差模型中的准周期振荡对无毛定理进行了观察检验。我们应用的两个动机良好的度量是Kerr-Q和Hartle-Thorne度量，其中四极是可能编码偏离Kerr黑洞的参数。在将模型与观测值进行比较之前，导出了准周期频率的表达式。我们遇到的约束自旋和四极参数，使其难以测量其值的简并。特别是，我们在这里提出了一种新的测试无毛定理，通过调整Hartle-Thorne度量。在GRO J1655 $-$ 40中，考虑到目前的观测精度，克尔黑洞是对中心天体的一个很好的描述。
2021-10-12 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Testing the No-Hair Theorem with Observations of Black Holes in the Electromagnetic Spectrum
根据广义相对论的无毛定理，天体物理学上的黑洞只依赖于它们的质量和自旋，并由克尔度规唯一描述。质量和自旋是克尔时空的前两个多极矩，并完全决定了所有其他的矩。无毛定理可以通过测量改变这种高阶矩的克尔度量的潜在偏差来检验。在这篇综述中，我讨论了无毛定理的测试与当前和未来的观测，这样的黑洞在整个电磁波谱，集中在近红外观测的超大质量黑洞在银河系中心，脉冲星定时和非常长的基线干涉观测，以及X射线观测的荧光铁线，热连续谱，可变性和偏振。
2016-05-20 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
RELXILL_NK: A Black Hole Relativistic Reflection Model for Testing General Relativity
本文简要介绍了黑洞吸积盘的相对论反射谱的第一个也是目前唯一可用的模型--XHILL_NK，它包含了黑洞时空的非Kerr解，从而允许检验Kerr假设和GR。XHILL_NK利用广义相对论射线追踪程序计算了任何行为良好的、静止的、轴对称的、和渐近平坦的黑洞时空，而磁盘物理是通过非相对论性的X射线反射代码XILLVER处理。许多不同的口味是可在XHILL_NK，我们总结和比较这些口味使用的黑洞时空的约翰森度量。
2019-08-27 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity's No-Hair Theorem with X-Ray Observations of Black Holes
尽管广义相对论在弱引力领域取得了成功，但它在强引力领域还有待验证。在本文中，我们提出了详细的射线跟踪模拟的结果，旨在澄清，如果合并的信息从X射线光谱，定时，恒星质量和超大质量黑洞的偏振观测可以用来测试GR的无毛定理。后者指出，静态天体物理学的黑洞描述的克尔族的度量与黑洞的质量和自旋是唯一的自由参数。我们使用四个“非克尔度量”，一些现象学的性质和其他动机的替代引力理论，并研究观测签名的偏离克尔度量。特别注意的情况下，当所有的指标设置为给相同的最内稳定圆轨道（ISCO）在准Boyer Lindquist坐标。我们给出了一个详细的讨论的相似性和差异的观测签名预测的黑洞的克尔度规和非克尔度规。我们强调，即使某些区域的参数空间几乎是简并的，即使当结合来自所有观测通道的信息时，非常快速旋转的黑洞的X射线观测可以用来排除替代度规的参数空间的大区域。虽然在参数空间的某些部分很难区分克尔度规和非克尔度规，但对像天鹅座X-1这样旋转非常快的黑洞的观测可以用来排除几个黑洞度规的大区域。
2016-01-09 astro-ph.HE
Geodesics and Shadows in the Kerr-Bertotti-Robinson Black Hole Spacetime
Beijing Normal University（北京师范大学）；Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Ministry of Education), Beijing Normal University（北京师范大学多尺度自旋物理教育部重点实验室）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao-Tong University（上海交通大学汤川研究所）；Institute of Fundamental Physics and Quantum Technology, & School of Physical Science and Technology, Ningbo University（宁波大学基础物理与量子技术学院、物理科学与技术学院）；School of Physics, Peking University, & Center for High Energy Physics（北京大学物理学院、高能物理中心）
本文研究了Kerr-伯托蒂-罗宾逊黑洞时空中的测地线和阴影，推导了光子球和最内稳定圆轨道的解析表达式，并探讨了磁场和观测者倾角对黑洞阴影的影响。
2026-02-11 astro-ph.HE gr-qc
Testing the No-Hair Theorem with Observations in the Electromagnetic Spectrum. IV. Relativistically Broadened Iron Lines
根据无毛定理，天体物理学上的黑洞完全由它们的质量和自旋来表征，并由克尔度规来描述。这个定理可以通过测量黑洞时空的（至少）三个不同的多极矩来检验。在本文中，我们计算的荧光铁线发射的吸积流周围的黑洞候选人的框架内，使我们能够执行的计算作为其质量和自旋的函数，以及一个自由参数，测量潜在的偏离克尔度规。我们发现，这种偏差导致线轮廓显着改变，并可能表现出修改后的流量比的两个峰值在其特征双峰形状。我们还表明，磁盘倾斜可以独立的自旋和偏差参数测量在低到中等的倾斜角的情况下，克尔黑洞。我们估计的精度，不久的将来的X射线任务，如Astro-H和ATHENA+需要实现，以解决偏离克尔度规的铁线配置文件，并表明，这种偏差的约束将是最强的快速旋转的黑洞。更一般地说，我们表明，在30或60度的磁盘倾角的测量精度为~5%的线的轮廓约束的偏差参数，以统一的值的自旋a> 0.5 M。
2013-06-12 astro-ph.HE gr-qc
About the Kerr nature of the stellar-mass black hole in GRS 1915+105
我们利用吸积盘反射模型XHILL_NK对GRS 1915+105中恒星质量黑洞周围的时空几何进行了检验。我们采用Johannsen度规，形变参数为$α_{13}$和$α_{22}$，当$α_{13} = α_{22} = 0$时，Kerr解被恢复。我们分析了2012年的NuSTAR观测，根据所采用的天体物理模型获得变形参数的消失和非消失值。在我们以前对其他来源的测试中没有发现类似的困难。这项工作的结果可以揭示适合使用X射线反射光谱测试克尔度规的源的选择，以及我们的反射模型中更迫切需要改进的部分。
2019-04-12 astro-ph.HE gr-qc
X-ray spectropolarimetric measurements of the Kerr metric
人们认为黑洞候选者周围的时空几何可以用克尔解来描述，但是仍然缺少观测的证实。今天，连续拟合方法和铁K $α$线的分析不能明确地测试克尔范式，因为系统的参数之间的简并性，在这个意义上，它是不可能的与当前的X射线数据来区分克尔黑洞与非克尔对象具有不同的模型参数值。本文研究了用X射线偏振光谱测量来检验候选黑洞克尔性质的可能性。在我们的简化模型中，不包括返回辐射的影响，我们发现，这是不可能的测试克尔度规和问题仍然是自旋和可能偏离克尔几何之间的强相关性。此外，相关性与其他两种技术非常相似，这使得不同测量的组合不是很有帮助。然而，我们的结果不能被认为是结论性的，为了得到最终的答案，应该适当地考虑返回辐射的影响。
2015-08-14 astro-ph.HE gr-qc
