Approximate Kerr-like Metric with Quadrupole
通过扰动Kerr度规使之包含二阶四极矩，得到了一个新的近似度规。它有一个简单的形式，因为它是克尔型的。它的泰勒展开形式与已有的慢转动二阶四极矩度规一致，而且它可以转化为改进的Hartle-Thorne度规，这保证了它在研究紧致物体中的有效性，也保证了找到内解的可能性。
2018-11-29 gr-qc
An Approximate Kerr-Newman-like Metric Endowed with a Magnetic Dipole and Mass Quadrupole
本文提出三类近似满足Einstein-Maxwell方程的时空度规，包含质量、旋转、质量四极矩、电荷和磁偶极矩五个相对论多极矩，可用于致密天体性质推断及天体物理数值模拟。
2024-11-22 astro-ph.CO gr-qc
Dynamics of extended bodies in a Kerr spacetime with spin-induced quadrupole tensor
在Mathisson-Papapetrou-Dixon模型框架下研究了Kerr时空中扩展体的赤道运动特征。假设物体处于准平衡状态，并对外界扰动立即作出反应。除了质量，它完全由自旋决定，多极展开在四极阶被截断，带有自旋诱导的四极张量。径向有效势的研究允许解析地确定由于自旋和最后一个圆形轨道的相关频率引起的ISCO位移。
2015-07-27 gr-qc
Dynamics of extended bodies with spin-induced quadrupole in Kerr spacetime: generic orbits
利用Mathisson-Papapetrou-Dixon方程讨论了Kerr时空中扩展体的运动。我们首先求解了圆轨道的条件，并计算了质量四极子引起的轨道频移。结果表明，对于空间引力波探测器，在极端质量比的螺旋线中不需要考虑自旋诱导四极子。定量地研究了四极子与背景引力场耦合作用下扩展体自转速度随时间的变化。对于一般的轨道，我们数值积分Mathisson-Papapetrou-Dixon方程的演变的扩展体轨道克尔黑洞的运动。通过与经典偶极子近似的比较，揭示了扩展体四极矩对极端质量比系统的轨道运动和混沌动力学的影响。对于具有物理自旋和自旋诱导四极子的扩展体，我们没有发现任何混沌轨道。对引力波探测和脉冲星计时观测的可能影响进行了概述。
2016-11-23 gr-qc
Extended bodies in a Kerr spacetime: exploring the role of a general quadrupole tensor
在Mathisson-Papapetrou-Dixon模型的框架下研究了Kerr时空中扩展体的赤道运动，包括四极张量的全部有效分量.相关方程的数值积分显示了质量和电流四极矩分量的具体作用。虽然大多数关于这一主题的文献仅限于自旋诱导（纯电）四极张量，本分析突出了一个完全通用的四极张量的动态效果。磁性部件的贡献确实与许多有趣的特征有关，例如，增强的轨道向内/向外螺旋行为和类似自旋翻转的效应，这可能有观测对应物。最后，通过具体算例讨论了Mathisson-Papapetrou-Dixon模型的有效性极限.
2014-08-23 gr-qc
Extracting Energy from a Non-Kerr Rotating Spacetime with an Anomalous Quadrupole Moment via Magnetic Reconnection
School of Material Science and Engineering, Chongqing Jiaotong University（重庆交通大学材料科学与工程学院）；College of Physics and Optoelectronic Engineering, Chongqing Normal University（重庆师范大学物理与光电工程学院）
研究如何通过磁重联从含反常四极矩的非克尔旋转时空中提取能量，介绍相关时空特性后分析能量提取相关指标，结果显示正负反常四极矩均可提取能量，正的小反常四极矩能量提取功率和效率更高。
2026-07-29 gr-qc
Perturbation of the Kerr Metric
通过对Kerr时空的微扰，得到了一种新的具有四极矩的Kerr类度规。通过与外部Hartle-Thorne度规的比较，表明它可以匹配到内部解。这个度规可以代表天体的时空。
2014-01-05 astro-ph.CO gr-qc
Generalized Kerr spacetime with an arbitrary mass quadrupole moment: geometric properties vs particle motion
详细分析了1985年由Quevedo和Mashhoon首次发现的爱因斯坦场方程在真空中的精确解。这个解将克尔时空推广到包括具有任意质量四极矩的物质的情况，并由三个参数指定，质量$M$，每单位质量的角动量$a$和四极参数$q$。在极限情形$q=0$下，它约化为克尔时空;当特定角动量$a$消失时，它约化为埃雷兹-罗森时空。这种解决方案的几何性质进行了研究。因果关系的破坏，方向奇异性和排斥效应发生在该地区接近的来源。研究了赤道平面上的测地运动和加速运动，由于解的反射对称性，赤道平面也是一个测地平面。
2009-09-23 gr-qc
Extended bodies with spin induced quadrupoles on circular equatorial orbits in Kerr spacetime
本文研究Kerr时空中自旋诱导四极矩的扩展测试体在圆赤道轨道上的运动，基于MPD方程，采用两种自旋补充条件，给出了轨道频率并建立了四速度-四动量关系。
2023-06-20 gr-qc
A Ray-Tracing Algorithm for Spinning Compact Object Spacetimes with Arbitrary Quadrupole Moments. I. Quasi-Kerr Black Holes
我们描述了一个新的数值算法的射线追踪的外部时空的旋转致密物体的特点是任意四极矩。这样的时空描述了非克尔真空解，可以用来检验无毛定理，并结合对吸积黑洞的观测。它们也适用于自旋频率在300-600 Hz范围内的中子星，这是低质量X射线双星中典型的爆发源。我们用我们的算法表明，允许时空的四极矩采取任意值导致可观察到的影响，在相对论性增宽荧光铁线的轮廓从几何薄吸积盘。
2010-11-17 astro-ph.HE gr-qc
Parameters of Innermost Stable Circular Orbits of Spinning Test Particles: Numerical and Analytical Calculations
研究了经典自旋粒子在Kerr黑洞赤道面内的运动，其中粒子自旋垂直于赤道面。我们回顾了我们最近对最内层稳定圆轨道（ISCO）的一些研究结果[P.I. Jefremov，O.Yu. Tsupko和G.S. Bisnovatyi-Kogan，Phys.Rev. D 91 124030（2015）]，并提出了一些新的计算。ISCO半径，总角动量，能量和轨道角频率被认为是。我们数值计算了不同Kerr参数$a$值下的ISCO参数，并研究了它们对黑洞和测试粒子自旋的依赖性。然后，我们详细描述了如何计算解析小自旋修正的ISCO参数为任意值的$a$。考虑了Schwarzschild、慢转Kerr和极端Kerr黑洞的情形。轨道角动量的使用进行了讨论。我们还考虑了ISCO结合能。结果表明，如果测试体具有自旋，极端Kerr黑洞的吸积效率可以大于已知的最大吸积效率（42%）。
2016-05-13 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
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
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 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
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
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
Chaotic shadow of a non-Kerr rotating compact object with quadrupole mass moment
本文用数值方法研究了Manko-Novikov族非Kerr转动四极矩致密天体的阴影。四极矩引起的光子不可积运动对致密体的阴影有很大的影响。当与四极矩有关的偏差参数为负值时，致密天体的阴影呈扁长形，在赤道面两侧对称地存在两个不连续的主阴影，主阴影上有眼眉。当偏差参数为正值时，阴影变成扁圆形，主阴影在赤道平面上连接在一起。此外，在这种正的情况下，在阴影的左边有一个无序区，随着四极偏离参数的增加而增加。有趣的是，我们还发现当偏离Kerr度规超过某一临界值时，爱因斯坦环被破坏。这个临界值随着黑洞的旋转参数的增大而减小。特别是，在旋转轴方向上的观察者会在黑色圆盘中发现一些同心亮环。最后，假设星系中心超大质量天体的引力场是用这个度规描述的，我们估计了黑洞阴影的观测值。
2018-11-07 astro-ph.GA gr-qc
Strong Gravitational Lensing of Quasi-Kerr Compact Object with Arbitrary Quadrupole Moments
研究了具有任意四极矩的类Kerr致密天体在赤道面上的强引力透镜效应，该效应可用于模拟星系中心的超大质量天体。我们发现，当四极校正参数$ξ$取正值时，（负）值、光子球半径$r_{ps}$、最小碰撞参数$u_{ps}$、系数$\bar{b}$、相对大小$r_m$和相对论象的角位置$θ_{\infty}$都比Kerr黑洞中的结果大（小），而系数$\bar{a}$、偏转角$α(θ)$和角距$s$小于（大于）Kerr黑洞中的偏转角和角距。这些特征为将来利用天文仪器探测某些旋转致密天体的特殊性质提供了一条途径。
2012-08-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
Teukolsky Master Equation for a Kerr-like metric with Mass Quadrupole Moment
University of Costa Rica（哥斯达黎加大学）
本文针对带质量四极矩参数的类Kerr度规推导Teukolsky主方程，以更好地研究旋转恒星周围的时空扰动。
2026-09-28 gr-qc math-ph math.MP
Measurability of Quadrupole Deviations from Kerr in Binary black hole Mergers
Shanghai Astronomical Observatory（上海天文台）；School of Astronomy and Space Science, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文与空间科学学院）；School of Fundamental Physics and Mathematical Sciences, Hangzhou Institute for Advanced Study, UCAS（杭州高等研究院基础物理与数学学院）；International Centre for Theoretical Physics Asia-Pacific（亚太理论物理中心）
利用LIGO-Virgo-KAGRA合作组织观测的五次二元黑洞合并，通过超越广义相对论的全波形模型研究黑洞四极矩与克尔黑洞偏差的可测量性，新的高信噪比事件结果更符合克尔预测。
2026-07-07 gr-qc
Innermost stable circular orbits around relativistic rotating stars
本文研究了在赤道面上运动的试验粒子围绕旋转的相对论性恒星（如中子星）的最内层稳定圆轨道（ISCO）。首先，我们推导出角速度和圆周半径的近似解析公式在ISCO利用近似的相对论解，其特征在于任意的质量，自旋，质量四极，电流八极和质量$2^4$极矩。然后，我们表明，解析公式是足够准确的，通过比较它们与数值计算结果，这是通过分析周围的真空外部数值计算几何多方状态方程的旋转恒星。我们证明了质量四极矩的贡献，用于确定的角速度，特别是，圆周半径在ISCO围绕一个快速旋转的恒星是一样重要的自旋。
1998-07-17 astro-ph 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
Measuring deviations from the Kerr geometry with black hole ringdown
本文提出通过黑洞并合后铃宕引力波信号测量偏离克尔几何的额外黑洞荷，在程函极限下计算四极矩偏差对准正则模式频率的影响，并结合贝叶斯分析表明未来探测器观测高阶模式可将克尔四极偏差约束到百分比水平。
2023-08-07 gr-qc
Penrose process in magnetized non-Kerr rotating spacetime with anomalous quadrupole moment
Zhejiang University of Technology（浙江工业大学）
研究磁化非克尔旋转时空中的Penrose过程，发现其能量提取效率受四极矩和磁场影响，可显著超越传统Penrose过程。
2025-10-29 gr-qc hep-th
Deviation of quadrupolar bodies from geodesic motion in a Kerr spacetime
根据Mathisson-Papapetrou-Dixon模型，在Kerr背景下研究了具有多极结构的扩展体的世界线到质量四极矩的测地运动偏离。四极张量的性质通过识别进入运动方程的相关分量来澄清，从而导致有效四极张量的定义共享其自身的代数对称性，但也服从Mathisson-Papapetrou-Dixon模型本身所暗示的那些。然后，在与背景曲率相关的特征长度尺度的小值的限制下，并在对物体的结构和运动的特殊假设下，与自旋和四极变量相比较，解析地求解运动方程。由此产生的准圆形轨道参数化的开普勒式的形式，使时间，径向和方位角偏心率以及半长轴，周期和近星点的进步明确计算和表示的规范不变变量在弱场和慢运动限制。一个同伴的运动方程的数值研究也进行。
2013-11-29 gr-qc
Positive Spin-induced Quadrupole Moment in String Theory
本文在弦理论框架下发现十一维超引力中的无奇点旋转解，其四维对应物的自旋诱导四极矩在特定电荷范围内为正，异于Kerr黑洞，并探讨了其自上而下的物理解释。
2025-10-06 gr-qc hep-th
Evolution of the spin parameter of accreting compact objects with non-Kerr quadrupole moment
有强有力的观测证据支持在X射线双星系统中存在$5 - 20$ $M_\odot$致密天体，以及在许多星系的中心存在$10^5 - 10^9$ $M_\odot$天体。所有这些物体通常被解释为黑洞，即使没有直接证据表明它们有事件视界。在四维广义相对论中，黑洞的一个基本极限是克尔束缚$|a_*| \le 1$，其中$a_*$是自旋参数。这正是事件视界存在的条件。吸积过程可以使黑洞旋转到$a_* \approx 0.998$，星系核中的一些超大质量物体可能是快速旋转的黑洞，其旋转参数接近这个极限。然而，如果这些超大质量物体不是黑洞，克尔束缚就不成立，吸积过程可以使它们旋转到$a_* > 1$。本文考虑具有非克尔四极矩的致密体。我研究的自旋参数的演变，由于吸积，我找到它的平衡值。像引力波探测器LISA这样的未来实验将能够测试星系中心的超大质量物体是否是广义相对论预测的黑洞。如果它们不是黑洞，其中一些可能是具有$a_* > 1$的超旋转物体。
2011-05-06 astro-ph.HE gr-qc
Augmented analytic kludge waveform with quadrupole moment correction
EMRI是未来天琴、LISA等星载引力波探测器的重要光源之一。它发生在星系中心的大质量黑洞周围的恒星源致密天体，在天体物理和基础理论研究中有许多好处。最重要的目标之一是通过测量MBH的四极矩来检验无毛定理。这就要求我们对EMRI系统的参数进行足够精确的估计，这意味着我们还需要一个精确的波形模板。基于标准Kerr黑洞的快速、基准增广解析kludge（AAK）波形，我们建立了一个非Kerr四极矩度规的波形模型.我们还分析了不同的源和检测器的参数估计的精度。
2020-08-26 gr-qc
Circular equatorial orbits of extended bodies with spin-induced quadrupole around a Kerr black hole: Comparing spin-supplementary conditions
本文比较了TD和MP自旋补充条件下，Kerr黑洞周围扩展体（含自旋诱导四极矩）的赤道圆轨道频率，发现SSC间收敛仅部分成立，并讨论了ISCO。
2025-08-05 gr-qc
Innermost stable circular orbits of charged spinning test particles
以Kerr-Newmann时空为背景，从粒子的运动方程出发，研究了粒子的自旋和电荷对粒子在最内层稳定圆轨道上的角动量、能量和半径的影响.发现粒子的角动量和能量不仅与其自旋有单调的关系，而且与其电荷也有单调的关系;还发现自旋粒子的半径可能随其电荷而非单调地变化。因此，我们的结果显著地表明，具有相同自旋但不同电荷的粒子可以简并到同一个最终稳定的圆轨道。
2018-12-25 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
Approximate Metric for a Rotating Deformed Mass
通过对Kerr时空的微扰，得到了一种新的具有四极矩的Kerr类度规。这种新度量的形式与克尔度量一样简单。通过与外部Hartle-Thorne度规的比较，证明了它可以与内部解相匹配.这个近似度量可以代表具有任何克尔旋转参数a且轻微变形的真实天体物理物体的时空。
2015-09-12 astro-ph.CO gr-qc
Photon emission from inside the innermost stable circular orbit
我们考虑的情况下，一个光源轨道的最内层稳定的圆形轨道（ISCO）的克尔黑洞是轻轻地下降，由于一个微扰的边缘稳定的轨道。假设光源各向同性地发射光子，我们表明，超过50%的发射光子可以逃逸到无穷远的最后半径大约是ISCO半径和事件视界半径之间的一半。为了评估它们，我们确定从ISCO附近的发射极轨道，这是唯一指定的每个黑洞自旋，并确定条件的光子逃逸的赤道平面上的任何一点的克尔时空的无限指定区域中的二维光子碰撞参量空间完全。我们进一步表明，适当的运动的发射体的影响光子逃逸概率和蓝移发射光子的能量。
2021-05-18 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Collision of an innermost stable circular orbit particle around a Kerr black hole
导出了两个静止质量相同的粒子在Kerr黑洞赤道面上近视界碰撞的质心能量的一般公式。然后，我们将这个公式应用于一个从最内层稳定圆轨道（ISCO）坠落并与视界附近的另一个粒子碰撞的粒子。发现对于一个近最大旋转的黑洞，CM能量$E_{\rm cm}$的最大值由$E_{\rm cm}/(2m_{0})\simeq 1.40/\sqrt[4]{1-a_{*}^{2}}$给出，其中$m_{0}$是每个粒子的静止质量，$a_{*}$是无量纲Kerr参数.这与已知的粒子的上限相一致，该粒子在无穷远处开始静止，其系数为2。此外，我们还考虑了一个粒子与另一个粒子在ISCO上的碰撞，发现最大CM能量由$E_{\rm cm}/(2m_{0})\simeq 1.77/\sqrt[6]{1-a_{*}^{2}}$给出。鉴于ISCO的天体物理意义，这一结果意味着，如果我们可以采取黑洞自旋或$a_{*}\to 1$的最大极限，粒子可以碰撞周围的旋转黑洞具有任意高的CM能量，没有任何人为的微调在天体物理学的背景下。另一方面，即使我们考虑到索恩对自旋参数的限制，高度或中度相对论性碰撞预计会很自然地发生，因为$E_{\rm cm}/(2m_{0})$在视界附近需要6.95（最大）和3.86（一般），而在ISCO上$a_{*}=0.998$需要4.11（最大）和2.43（一般）。这意味着，在快速旋转的超大质量黑洞周围，紧…
2011-01-05 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Kerr-fully Diving into the Abyss: Analytic Solutions to Plunging Geodesics in Kerr
本研究得到克尔时空中一般类时plunge测地线及ISSO plunge情形的闭合解析解，拓展了赤道plunge研究，提出含倾角的径向流入方程，并将结果集成到KerrGeodesics程序包中。
2024-10-30 astro-ph.HE gr-qc
Quasinormal Modes of a Black Hole with Quadrupole Moment
本文利用光环方法解析地确定了程函极限下四极矩黑洞的准正规模（QNM）频率。在这项工作中讨论的广义黑洞具有任意的四极矩和更高的质量矩，除了质量和角动量。详细讨论了具有质量和四极矩的静态坍缩构型，并计算了与这两种构型相关的四极矩线性阶QNM频率。此外，我们触及旋转系统的治疗。特别地，我们在广泛的QNM计算中考虑的广义黑洞是一个完全坍缩的配置，其外部引力场可以由Hartle-Thorne时空[Astrophys. J. 153，807-834（1968）]。该坍缩系统及其QNM的特征在于质量$M$、四极矩$Q$和角动量$J$，其中后两个参数分别被处理为一阶和二阶近似。当四极矩等于相应Kerr黑洞的相对论四极矩$J^2/(Mc^2)$时，Hartle-Thorne准矩约化为二阶角动量的Kerr黑洞的准矩$J$ .利用衰荡频率，我们无法在观测上区分具有任意四极矩的广义Hartle-Thorne黑洞和Kerr黑洞，只要$|QMc^2-J^2|c^2/(G^2M^4)$给出的无量纲参数足够小。
2019-02-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Classical General Relativity Effects to Second Order in Mass, Spin, and Quadrupole Moment
在这篇文章中，我们使用包含Kerr度规和Erez-Rosen时空近似的近似度规计算了光偏转、氦周位移、时间延迟和引力红移。结果直接使用Mathematica获得。结果与文献中的结果一致，但它们被推广到质量、角动量和质量四极矩的二阶项。
2019-08-08 gr-qc
Quadrupole Moments of Rapidly Rotating Compact Objects in Dilatonic Einstein-Gauss-Bonnet Theory
我们考虑快速旋转的黑洞和中子星的Einstein-Gauss-Bonnet（EGBd）理论，并确定他们的四极矩，其中收到的贡献从Einstein-Gauss-Bonnet的。EGBd黑洞的四极矩可以比克尔值大得多。对于中子星，缩放的转动惯量和缩放的四极矩之间的$\hat I$ - $\hat Q$关系的普适性似乎延伸到EGBd理论。
2014-07-25 gr-qc
Particle on the Innermost Stable Circular Orbit of a Rapidly Spinning Black Hole
我们计算了一个快速旋转的黑洞的最内层稳定圆轨道上的粒子发射的辐射（a）解析，工作到领先的顺序从极值的偏差和（b）数值，与一个新的高精度Teukolsky代码。我们发现这两种方法之间非常一致。我们证实了以前的估计辐射的功率的整体缩放，但也有小的振荡，所有的极端。此外，我们揭示了一个复杂的模式的模式结构中的磁通到无穷大，只有某些模式具有主导的缩放。每个模式的标度由其共形权重控制，这是增强的近视界对称群的表示理论中自然产生的一个量。我们发现以前的工作的关系粒子轨道上精确极端克尔，包括详细的协议量计算在这里与共形场论计算的Kerr/CFT对应的上下文中进行。
2015-09-24 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
Onset of chaotic gravitational lensing in non-Kerr rotating black holes with quadrupole mass moment
本研究针对Manko-Novikov非克尔旋转黑洞时空中的混沌引力透镜现象，通过有效势等值线、能层相互作用及光子轨迹加速度分析，揭示了静态与运动学双重约束对混沌透镜起始的关键作用，展现了引力系统的非线性复杂性。
2023-05-07 gr-qc
Properties of the distorted Kerr black hole
研究了在外源引力场作用下Kerr黑洞的各能区性质和曲率奇点的位置。详细研究了四极和八极畸变的特殊情况。我们还研究了视界的标量曲率不变量，并将它们的行为与孤立克尔黑洞的情况进行了比较。在参数空间的某个区域中，遍历区域由包含视界的紧致区域和延伸到无穷远的不连通部分组成。外连通域中的曲率奇点，当它们存在时，总是位于各能域的边界上。我们提出的论点，他们不躺在紧凑的遍历曲面。对于四极畸变，当外界源变化时，紧能区大小与视界角动量呈负相关。对于八极畸变，对于一定的视界角动量，可以存在无穷多个能区位形。对于某些特殊情况，我们可以有$J^2/M^4 > 1$，但避免裸奇点。
2015-12-17 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
Constraining the quadrupole moment of stellar-mass black-hole candidates with the continuum fitting method
广义相对论中的黑洞被称为克尔黑洞，其特征仅在于两个参数，质量$M$和自旋$J$。所有引力场的高阶多极矩都是这两个参数的函数。例如，四极矩是$Q=-J^2/M$，这意味着对黑洞候选者的$M$、$J$和$Q$的测量将允许人们测试这些物体是否真的是广义相对论所描述的黑洞。虽然未来的引力波实验将能够测试这些对象的克尔性质具有非常高的精度，在本文中，我们表明，它是可能的，把四极矩的恒星质量的黑洞候选人使用目前可用的X射线数据的热谱的吸积盘的限制。
2015-10-30 astro-ph.HE gr-qc
The Motion of Test Bodies around Kerr Black Holes
本文研究克尔黑洞周围具有自旋诱导四极矩的致密试验体运动，系统综述测地线运动、推导MPD方程及其守恒量，并建立协变哈密顿表述，在自旋一阶下通过Hamilton-Jacobi方程重现运动常数。
2023-07-05 gr-qc hep-th
Testing the Kerr nature of intermediate-mass and supermassive black hole binaries using spin-induced multipole moment measurements
利用引力波测量双黑洞系统的自旋多极矩系数可以区分黑洞和其它致密天体[N。V. Krishnendu等人，PRL 119，091101（2017）]。在这里，我们应用[N]中提出的思想。V. Krishnendu等人，PRL 119，091101（2017）]到由中等质量和超大质量黑洞组成的二元系统，并使用未来的天基引力波探测器推导出其克尔性质的预期界限。利用双星黑洞布居的天体物理模型，研究了自旋诱导四极矩和八极矩系数的LISA和DECIGO可测性。在设计灵敏度下，对于LISA能观测到的超大质量双星系统中几乎所有的$3\%$，双星系统的自旋诱导四极矩参数的误差为{ $\leq 0.1$}，而对于DECIGO能观测到的中等质量黑洞双星系统中几乎所有的$3\%$，双星系统的自旋诱导四极矩参数的误差为$\sim 46\%$}。我们发现，对于\it和LISA和DECIGO探测器，四极矩和八极矩参数的误差分别可以估计为$\leq 1$和$\sim 50\%$。{我们的发现表明，对于LISA和DECIGO探测器来说，具有分别大于200和100的信噪比阈值的二元黑洞事件的子群体将允许对黑洞性质的测试达到10%的精度。}
2020-09-24 gr-qc
Integrability of Kerr-Newman spacetime with cloud strings, quintessence and electromagnetic field
由于存在像卡特常数这样的第四运动常数，带电粒子围绕被云弦、精华和电磁场包围的克尔-纽曼黑洞运动的动力学是可积的。第四运动常数和时空的轴对称性使得在二维平面（如赤道平面和其他非赤道平面）中存在具有稳定圆形轨道的径向有效势成为可能。它们也给出了在三维空间中存在具有稳定球轨道的径向有效势的可能性。动力学参数对有效势图形的变化起着重要的作用。此外，这些参数的变化影响的存在或不存在的稳定的圆形轨道，最内稳定的圆形轨道，稳定的球形轨道和边缘稳定的球形轨道。它们还影响稳定的圆形或球形轨道的半径。数值结果表明，稳定圆轨道和最内层稳定圆轨道不仅可以存在于赤道平面内，而且可以存在于非赤道平面内。数值计算也证实了几种稳定的球轨道和边缘稳定的球轨道。特别地，存在一些稳定的球轨道和角动量为零的边缘稳定的球轨道，以覆盖整个纬度坐标范围。
2022-06-20 gr-qc
The evolutions of the innermost stable circular orbits in dynamical spacetimes
本文研究了动力学时空中最内层稳定圆轨道的演化。首先，我们回顾了在史瓦西时空中通过改变其守恒轨道角动量来获得ISCO的方法。然后，我们证明了该方法与一般静态和稳态时空中的有效势方法是等价的。与依赖于守恒轨道能量存在的有效势方法不同，这种方法需要时空中存在守恒轨道角动量。因此，它可以很容易地推广到存在守恒轨道角动量的动力学时空。在此基础上，我们研究了Vaidya时空、Vaidya-AdS时空以及Kerr-Vaidya时空的慢转动极限中的ISCO演化.这些例子给出的结果都是合理的，并可与动力学时空中光子球的演化进行比较
2021-08-02 gr-qc
Properties of the Innermost Stable Circular Orbit of a spinning particle moving in a rotating Maxwell-dilaton black hole background
本文研究了黑洞时空中旋转Maxwell-Em粒子的最内层稳定圆轨道。利用Mathisson-Papapetrou-Dixon方程和Tulczyjew自旋补充条件，得到了赤道面内的运动方程，并从径向方程得到了描述粒子运动的有效势。结果表明，自旋粒子在旋转带电背景中运动的ISCO半径总是小于相应的Kerr-Newman时空中的ISCO半径。在所有研究的情况下，粒子自旋的增加都会导致ISCO半径的减小，自旋的最大值和相应的最小ISCO半径是通过施加一个条件来保证粒子世界线的类时性质而获得的。
2019-05-03 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
Circular geodesics in a New Generalization of q-metric
本文提出q度规的一种新推广，用于描述外场中的变形致密天体，并研究外场四极矩对圆形测地线及最内稳定圆轨道位置的影响。
2022-03-21 gr-qc math-ph math.MP
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
