Probing beyond-Kerr spacetimes with inspiral-ringdown corrections to gravitational waves
来自遥远的黑洞爆炸性合并的引力波被编码成关于其源处存在的复杂极端引力时空的细节。在广义相对论中，克尔时空度规对旋转黑洞的描述非常著名，如果存在超出这一理论的效应呢？一种有效地测试这个假设的方法是首先获得一个度量，它以一种与模型无关的方式参数化地偏离克尔度量。有了这样一个度量，人们就可以预测新时空中存在的黑洞引力波形的螺旋和环形部分的修正。有了这些工具，人们可以通过两种不同的方法来测试引力波信号的这种影响，（i）inspiral-merge-ringdown一致性测试，和（ii）参数化测试。在本文中，我们展示了一个人需要做到这一点的确切配方。首先，我们推导出参数化校正波形inspiral，ringdown，和残留的属性为一个通用的非克尔时空，并将其应用到两个例子超越克尔时空，每个参数化的一个单一的非克尔参数。然后，我们预测所需的超克尔参数的幅度在观测到的引力波信号是统计不一致的克尔情况下，在广义相对论。我们发现，这两种方法给出了非常相似的界限。现有引力波事件的约束与X射线观测的约束相当，而未来使用宇宙探测器（激光干涉仪空间天线）的引力波观测可以将这种边界提高两（三）个数量级。
2020-04-23 astro-ph.HE gr-qc
Probing the Black Hole Metric. I. Black Hole Shadows and Binary Black-Hole Inspirals
在广义相对论中，黑洞的时空有三个基本性质：（i）它们在自旋的最低阶上与恒星物体的度规相同;（ii）当用几何单位表示时，它们与质量无关;（iii）它们由克尔度规描述。在本文中，我们量化的上限可能黑洞度量偏差所施加的观测黑洞阴影和二进制黑洞的灵感，以探讨目前的实验限制可能违反最后两个预测。我们发现，这两种类型的实验提供了相关的偏差参数的约束，主要是在TT-组件的时空，当表示在面积坐标。我们的结论是，目前，没有证据表明偏离克尔度规跨越8个数量级的质量和16个数量级的曲率跨越的两种类型的黑洞。此外，由于当前引力波源样本中黑洞的特定质量，这两个实验所施加的相关性是一致的，并且当用远场、后牛顿的度规预测来表示时，它们的大小相似。如果未来合并的黑洞双星有两个低质量（例如，~3 Msun）分量，结合内旋约束和黑洞阴影测量结果，可以打破偏差参数之间的简并性。
2020-12-03 astro-ph.HE gr-qc
Devoured by a Hairy Gargantua: Probing Massive Scalar Charges with Non-minimal Curvature Coupling with Extreme-Mass-Ratio Inspirals
Beijing Institute of Mathematical Sciences and Applications（北京国际数学研究中心）；DAMTP, Centre for Mathematical Sciences, University of Cambridge（剑桥大学数学科学中心 DAMTP）
该研究探讨与曲率非最小耦合的超轻标量场对黑洞及极端质量比旋近的影响，通过建模旋近过渡发现引力波相位偏移，还提出可利用 LISA 测量曲率耦合与标量质量的高精度。
2026-08-31 astro-ph.HE 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
Multimessenger Astronomy with Black Holes: Extreme mass ratio inspirals
本文概述了极端质量比旋近（EMRIs）的天体物理学与引力波辐射，涵盖其形成通道、动力学与引力辐射基础，以及对天体物理学和基础物理学的科学潜力。
2023-10-25 astro-ph.HE gr-qc
Probing fundamental physics with Extreme Mass Ratio Inspirals: a full Bayesian inference for scalar charge
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；School of Mathematical Sciences & School of Physics and Astronomy, University of Nottingham（诺丁汉大学数学科学学院与物理与天文学学院）；Nottingham Centre of Gravity, University of Nottingham（诺丁汉大学重力研究中心）；Gran Sasso Science Institute (GSSI)（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，格兰萨索国家实验室）；School of Mathematics and Statistics, University College Dublin（都柏林大学学院数学与统计学院）；Niels Bohr International Academy, Niels Bohr Institute（尼尔斯·玻尔国际学院，尼尔斯·玻尔研究所）；Department of Physics, National University of Singapore（新加坡国立大学物理系）；Department of Mathematics, National University of Singapore（新加坡国立大学数学系）；Laboratoire des 2 Infinis – Toulouse (L2IT-IN2P3), Universitè de Toulouse, CNRS（图卢兹双无穷实验室（L2IT-IN2P3），图卢兹大学，法国国家科学研究中心）
本文通过贝叶斯推断分析EMRI信号，探索包含额外无质量标量场的理论，预测LISA通过EMRI观测探测新基本场的能力。
2026-01-20 gr-qc
Probing higher-spin particles with gravitational waves from compact binary inspirals
在引力有效场论的框架下，我们提出了一种利用引力波从紧致双星螺线中寻找高自旋粒子的理论不可知策略。利用这种方法，我们分析了双星黑洞合并事件GW 151226和GW 170608以及双星中子星合并事件GW 170817的引力波信号。我们发现，存在的高自旋粒子的质量范围从$10^{-12} {\rm eV}$到$10^{-11} {\rm eV}$是强烈不赞成这些事件，除非粒子精确地结合在一个超对称超多重态。我们认为，引力有效场论也提供了一个框架，以寻找信号超越GR从其他GW的意见，如极端质量比inspirals。
2023-02-16 gr-qc hep-th
Adiabatic and post-adiabatic approaches to extreme mass ratio inspiral
极端质量比螺旋（EMRI）显示出强烈的时间尺度分离，螺旋的特征时间$T_{\rm i}$比任何表征轨道运动的时间$T_{\rm o}$都要长得多。这些时间尺度的比率（本质上是EMRI的质量比）可以被视为控制微扰膨胀的参数。在这里，我们描述的价值和限制的“绝热”描述这些二进制文件，它只使用领先的条款所产生的这样一个两个时标的膨胀。当轨道通过共振演化时，绝热方法就失效了，这带来了重要的动力学和观测后果。我们描述了一种方法，只包括绝热贡献的EMRI演变的不足，并概述了必须做些什么来发展这些系统，通过共振，并提高我们的能力，更普遍地模拟EMRI系统。
2016-01-08 astro-ph.HE gr-qc
Conditions for Sustained Orbital Resonances in Extreme Mass Ratio Inspirals
我们研究了极端质量比吸气中持续轨道共振的可能性。使用近单位平均变换，我们减少了一个粒子的运动方程的Kerr时空中移动的自作用力修正附近的共振测地线到一个一维方程的粒子移动的有效潜力。从这个有效的方程，我们得到的必要条件和充分条件，需要满足的自我力，使吸气轨道被捕获在持续的共振。一路上，我们还获得了完整的非线性表达式的跳跃绝热常数的运动引起的inspiral瞬态演变通过一个强共振的质量比的一阶。最后，我们发现，如果共振足够强，以允许在持续的共振捕获，只有一小部分（质量比的平方根的顺序）的所有吸气将确实被捕获。这使得在EMRI中观察到持续的共振-如果它们存在的话-对于像eLisa这样的太空天文台来说是非常不可能的。
2021-07-06 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves from extreme mass ratio inspirals around bumpy black holes
空间干涉仪LISA将能够探测恒星质量的黑洞或中子星发射的引力波，这些引力波缓慢地螺旋进入在大多数星系中心发现的超大质量黑洞。来自这种极端质量比螺旋（EMRI）事件的引力波信号将提供一个独特的机会来测试中心黑洞周围的时空度规是否被克尔解很好地描述。本文将Kerr黑洞周围的EMRI模型推广到一族参数变形的凹凸黑洞，使之保持Kerr度规的基本对称性。然后，新的EMRI模型被用来量化的约束，LISA观测EMRI可能能够放置在克尔度量的偏差，或颠簸。
2017-09-13 astro-ph.HE gr-qc
Extreme mass-ratio inspirals in ultra-light dark matter
本文利用相对论微扰理论在球对称性下研究超轻暗物质中的极端质量比旋进，计算标量粒子通量与能量耗散率，表明LISA可通过相位追踪探测银河系中的此类暗物质结构。
2024-09-20 astro-ph.HE gr-qc
Understanding the importance of transient resonances in extreme mass ratio inspirals
当一个紧凑的物体围绕一个大得多的物体运行时，就会发生极端质量比螺旋（EMRI），比如一个太阳质量的黑洞围绕一个超大质量黑洞运行。轨道有3个频率，通过螺旋演变。如果轨道径向频率和极频率变得相称，则系统通过瞬态共振。通过共振的演化导致轨道参数演化的跳跃。我们研究这些跳跃和它们对EMRI引力波探测的影响。对于较低偏心率的轨道，跳跃较小;由于大多数EMRI在通过共振时具有较小的偏心率，我们预计对检测的影响将很小。忽略瞬态共振的影响会导致天体物理学激发的EMRI人群的可检测信号损失约4%。
2017-02-17 astro-ph.HE gr-qc
Resonance crossing of a charged body in a magnetized Kerr background: an analogue of extreme mass ratio inspiral
研究了在均匀磁场中带电体绕Kerr黑洞运动的共振交叉。这个系统可以作为一个弱不可积的极端质量比螺旋（EMRI）的电磁模拟。特别地，磁场的存在使得系统的保守部分在刘维尔意义上不可积，而电磁自作用力使带电体螺旋上升。通过研究没有自作用力的系统，我们证明了一个近似的卡特常数的存在，并讨论了如何共振增长的扰动参数的函数。然后，我们应用电磁自作用力来研究这些共振在螺旋过程中的交叉。平均能量和角动量损失在交叉允许我们采用绝热近似。我们证明，这种绝热近似提供的结果定性等效的瞬时自作用力的演变，这表明绝热近似可以描述共振交叉足够准确的EMRI。
2023-03-13 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves for eccentric extreme mass ratio inspirals of self-dual spacetime
本文计算了自对偶时空偏心极端质量比旋进中圈量子参数对能流和角动量流的领头阶效应，利用改进的“解析-kludge”方法生成波形，并证明 LISA 探测器可将该参数约束提升1至2个数量级至 $10^{-8}$ 水平。
2024-04-12 astro-ph.HE gr-qc
Probing the Spin-Induced Quadrupole Moment of Massive Black Holes with the Inspiral of Binary Black Holes
本研究分析了利用空间引力波探测器通过双黑洞旋近信号探测大质量黑洞自旋诱导四极矩的能力，发现四极矩偏差可约束至$10^{-1}$水平，高阶模式能显著增强探测能力，并能区分黑洞与玻色星模型。
2024-07-28 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
Probing internal dissipative processes of neutron stars with gravitational waves during the inspiral of neutron star binaries
本研究提出耗散潮汐形变参数，证明其会在4后牛顿阶修正双中子星旋进引力波相位且可通过引力波观测约束，为探测中子星内部耗散过程提供新方法。
2025-01-14 astro-ph.HE gr-qc
Probing deviations to Kerr geometry with extreme mass-ratio inspirals
本研究旨在通过LISA任务探测Kerr几何偏离，分析了变形Kerr几何下EMRI系统的偏心赤道运动，通过首阶后牛顿分析评估引力波通量和相位偏离的可探测性。
2024-10-11 gr-qc hep-th
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
Resonantly enhanced kicks from equatorial small mass-ratio inspirals
我们计算了一个偏心的黑洞二进制inspiral，因为它通过一个共振的轨道配置，系统的进动暂时停止演变所产生的踢。因此，引力波的非对称发射效应在大量轨道上连贯地积累起来。我们的结果是用黑洞微扰理论在轨道物体质量比$ε=m/M$较小的极限下计算的。所得到的井涌速度按比例缩放为$ε^{3/2}$，比由最终合并产生的井涌的$ε^2$缩放快得多。对于一个非常偏心的（$e\sim 1$）螺旋围绕一个最大旋转黑洞的最极端的情况下，我们发现踢接近$30,000\;ε^{3/2}$ ~km/s，足以驱逐一个黑洞从它的主机集群，甚至星系。事实上，这种极端的灵感应该是非常罕见的。尽管如此，在不太极端的吸气中，踢的天体物理影响可能是天体物理学上重要的。
2014-08-19 astro-ph.HE gr-qc
Post-ISCO Ringdown Amplitudes in Extreme Mass Ratio Inspiral
一个极端质量比的螺旋线包括两部分：绝热螺旋线和倾伏。从最内层稳定圆轨道（ISCO）开始的俯冲轨道是特殊的（在某种程度上与初始条件无关）。我们写一个表达式的解决方案，在封闭的形式和发射的波形。特别是，我们提取相关的黑洞衰荡振幅的表达式，并评估它们的数值。
2011-04-06 gr-qc
Detecting Gravitational-waves from Extreme Mass Ratio Inspirals using Convolutional Neural Networks
极质量比引力波（EMRI）是星载引力波（GW）探测器最感兴趣的源之一。然而，成功的GW数据分析仍然具有挑战性，由于许多问题，从建模准确的波形的困难，到传统的匹配滤波搜索方法所需的不切实际的大模板库。在这项工作中，我们介绍了一种基于卷积神经网络（CNN）的EMRI检测原理证明方法。我们证明了与模拟的EMRI信号埋在高斯噪声的性能。我们表明，在很宽的物理参数范围内，网络是有效的信噪比大于50的EMRI系统，和性能是最强烈相关的信噪比。该方法对不同的波形模型也表现出良好的泛化能力。我们的研究揭示了像CNN这样的机器学习技术对更现实的EMRI数据分析的潜在适用性。
2022-02-15 astro-ph.HE gr-qc
Probing Active Galactic Nuclei and Measuring the Hubble constant with Extreme-Mass-Ratio Inspirals
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；Institute of Theoretical Physics, Chinese Academy of Sciences（中国科学院理论物理研究所）；Shanghai Astronomical Observatory, Chinese Academy of Sciences（中国科学院上海天文台）
本文研究极质量比环形轨道系统通过引力波信号识别吸积盘环境效应的可能性，并探讨正确识别环境后对哈勃常数测量精度的提升。
2026-04-13 astro-ph.HE gr-qc
Detecting electric charge with Extreme Mass Ratio Inspirals
我们考虑极端的质量比吸气，在此期间，一个带电的紧凑的对象与质量$m_p$和电荷质量比$q$吸气围绕质量$M$的史瓦西黑洞。本文利用Teukolsky和广义Sasaki-Nakamura公式计算了Schwarzschild黑洞周围的引力和电磁扰动，数值计算了带电粒子在圆轨道上运动时产生的引力波和电磁波的能流.通过对这些极端质量比的观测，我们发现空间引力波探测器如激光干涉仪空间天线可以探测到小到$q\sim 10^{-3}$的荷质比。
2022-04-25 gr-qc
Gravitational wave templates from Extreme Mass Ratio Inspirals
当一个致密的恒星天体由于引力辐射反应而螺旋进入一个超大质量黑洞时，会发生一个极端的质量比螺旋。该系统的引力波（GW）可以用Teukolsky方程（TE）计算。在我们的例子中，我们通过在时域和频域中数值求解TE来计算自旋体绕Kerr黑洞的渐近GW通量。我们的最终目标是为LISA等天基探测器制作GW模板。
2021-01-12 gr-qc
Testing general relativity using binary extreme-mass-ratio inspirals
已知$10^{5-7}\,M_\odot$的大质量黑洞（MBH）可以捕获小型致密天体形成极质量比吸气（EMRI）。这种系统在激光干涉仪空间天线（LISA）的波段发射引力波（GW），是MBH时空几何的理想探测器。最近，我们已经表明，MBH也可以捕获恒星质量的双黑洞（约$10\,M_\odot$），形成二元EMRI（b-EMRI），有趣的是，大部分的二元合并由于潮汐扰动的MBH。在这里，我们进一步表明，聚结可以检测到LISA作为在EMRI信号的毛刺。我们提出了一个实验，使用多波段（$10^2$和$10^{-3}$ Hz）毛刺信号来测试重力理论。我们的模拟表明，该实验可以测量通过GW辐射损失的质量和线性动量，并将引力子的质量限制在比当前限制高一个数量级的精度。
2019-03-28 astro-ph.HE gr-qc
Probing Quantum Gravity effects with Extreme Mass Ratio Inspirals around Rotating Hayward Black Holes
Yangzhou University（扬州大学）；Ningbo University（宁波大学）；Hunan Normal University（湖南师范大学）
研究通过LISA探测极端质量比环状物围绕旋转Hayward黑洞的量子引力效应，利用AAK模型和TDI技术分析波形退相干及FIM灵敏度。
2026-02-07 gr-qc
A New Type of Extreme-mass-ratio Inspirals Produced by Tidal Capture of Binary Black Holes
极质量比螺旋形（EMRI）是一种重要的引力波源，它通常由一个恒星质量黑洞（BH）围绕一个超大质量黑洞（SMBH）旋转组成。在这封信中，我们证明了小天体实际上可能是BH双星（BHB）。以前的数值散射实验表明，SMBH可以潮汐捕获BHB绑定轨道。在这里，我们研究随后的长期演变。我们发现那些半长轴为$a\lesssim5\times10^{-3}$ AU的BHB可以被捕获到紧束缚的轨道上，这样它们就可以成功地向中央SMBH螺旋，而不会被恒星弛豫过程散射。我们估计，这些二进制EMRI（b-EMRI）可以构成最多$10\%$的EMRI人口。此外，我们发现，当b-EMRI的偏心率下降到约$0.85$，两个恒星黑洞将迅速合并，由于潮汐扰动的SMBH。在合并过程中产生的高频（$\sim10^2$ Hz）GW与来自b-EMRI的低频（$\sim10^{-3}$ Hz）波相吻合，使该系统成为未来多波段GW观测的理想目标。
2018-01-23 astro-ph.HE gr-qc
A generalization of Ryan's theorem: probing tidal coupling with gravitational waves from nearly circular, nearly equatorial, extreme-mass-ratio inspirals
极端质量比螺旋（EMRI）和中等质量比螺旋（IMRI）-恒星质量物体螺旋进入大质量黑洞或其他大质量致密体的双星-分别是LISA和LIGO的引力波的重要来源。索恩推测，EMRI和IMRI的波原则上编码了（i）中心体的时空几何（度规），（ii）中心体和轨道物体之间的潮汐耦合（能量和角动量交换），以及（iii）演化的轨道要素的所有细节。芬坦·赖安（Fintan Ryan）给出了第一个部分证明，证明了这个推测是正确的：赖安将自己限制在接近圆形、接近赤道的轨道上，忽略潮汐耦合，证明了中心体的度量是在波中编码的。本文推广了Ryan定理。保留瑞安的限制，近圆形和近赤道轨道，并放弃假设没有潮汐耦合，我们证明索恩的猜想几乎是完全正确的：波编码不仅中心体的度量，但也不断发展的轨道要素和（在某种意义上略有不同索恩的猜想）不断发展的潮汐耦合。
2007-02-28 gr-qc
Gravitational-wave glitches in chaotic extreme-mass-ratio inspirals
克尔几何承认卡特对称性，这保证了测地线方程是可积的。它表明，引力波形与极端质量比的inspirals涉及一个不可积的紧凑的对象显示“毛刺”的现象，引力波的频率突然增加，当轨道穿过某些时空区域称为伯克霍夫岛。因此，在即将到来的空间探测器的数据中，这些特征的存在或不存在不仅可以检验广义相对论，而且可以检验基本的时空对称性。
2021-04-08 astro-ph.HE gr-qc nlin.CD
Probing the Tidal Deformability of the Central Object in an Extreme Mass Ratio Inspiral with Analytic Kludge Waveforms
本研究开发解析克鲁奇波形，分析极端质量比旋进中潮汐洛夫数的影响，证明小TLN可产生可探测波形差异，并利用Fisher信息矩阵实现$10^{-4}$精度参数估计。
2023-06-21 gr-qc
Wet Extreme Mass Ratio Inspirals May Be More Common For Spaceborne Gravitational Wave Detection
极端质量比吸气（EMRI）可根据其形成机制分为干EMRI和湿EMRI。干（或“损失锥”）EMRI，以前被认为是激光干涉仪空间天线的主要EMRI源，主要是由核星团中的多体散射和引力捕获产生的。在这项工作中，我们强调了另一种EMRI形成通道：（湿）EMRI形成的吸积流周围的吸积星系中心的大质量黑洞（MBHs）的协助。在这个通道中，吸积盘捕获了最初在倾斜轨道上运动的恒星质量的黑洞，并随后驱使它们向MBH迁移-这个过程将这些星系中EMRI的形成速度提高了几个数量级。考虑到部分（$\mathcal O(10^{-2}-10^{-1})$）的活动星系核的MBH预计将迅速吸积，我们预测，湿EMRI将贡献一个重要的，甚至占主导地位的部分，所有可探测的EMRI的星载引力波探测器。
2021-09-03 astro-ph.HE gr-qc
Imprint of Accretion Disk-Induced Migration on Gravitational Waves from Extreme Mass Ratio Inspirals
研究了薄的气体吸积盘对恒星质量黑洞向超大质量黑洞内旋的影响。我们构建了一个唯象的角动量输运方程，再现已知的磁盘效应。盘扭矩修改引力波相位演化与合理的磁盘参数的LISA可检测的水平。圆盘修正波形的傅里叶变换获得了与后牛顿真空项不同的频率趋势的校正。这种吸气可用于LISA探测吸积盘和探测其物理参数。
2011-03-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraints on the extreme mass-ratio inspiral population from LISA data
本文提出基于前馈神经网络仿真器的分层贝叶斯推断框架，用于从 LISA 数据约束 EMRI 种群参数，显著提升似然计算效率并揭示大质量黑洞演化信息。
2025-08-22 astro-ph.HE gr-qc
Probing Quadratic Gravity with Binary Inspirals
本文研究了在广义相对论的推广下由双星系统产生的引力波，广义相对论是在Einstein-Hilbert作用量中加入二次曲率张量项来描述的。处理二次引力作为一个有效的理论在低能量/曲率制度，我们认为，可靠的计算可以在早期inspiral阶段，而且，没有额外的大质量波通量可以检测到。然后，我们计算质量偶极子（-1PN）导致校正后牛顿（PN）展开的标准波形。通过这些理论计算与现有的实验数据，我们约束的二次引力的未知参数为$0 \leq γ\, \lesssim 5.7\cdot 10^{76}$，和$-\fracγ{4} \leq β\, \lesssim - 4.2\cdot 10^{75}$。
2021-06-21 gr-qc hep-ph hep-th
Null infinity waveforms from extreme-mass-ratio inspirals in Kerr spacetime
描述了Kerr时空中Teukolsky方程的双曲紧化。我们包括零无限的数值网格附加双曲面层的旋转黑洞和一个螺旋点粒子的轨道周围的紧凑的域。这种技术使我们能够研究，第一次，从大的和极端的质量比吸入克尔时空中提取的零无穷大的引力波形。我们的结果与以前的计算的测试和比较建立的双曲面层方法的准确性和效率。
2011-12-12 gr-qc
Extreme mass ratio inspirals in rotating dark matter spikes
本文研究克尔黑洞周围旋转暗物质尖峰对极端质量比旋近引力波信号的影响，通过全相对论模型计算相位差与不匹配度，证明主黑洞自旋可提升LISA对暗物质尖峰的探测能力。
2025-08-18 astro-ph.HE gr-qc
Non-local parameter degeneracy in the intrinsic space of gravitational-wave signals from extreme-mass-ratio inspirals
对于即将建立的空间引力波观测站LISA来说，极端质量比的灵感将是宝贵的来源。寻找这些是困扰着许多开放的理论和计算问题，在源模型和数据分析。在这里，我们提请注意一个最不了解：在极端质量比inspiral信号的空间中的非局部相关性的现象。这种相关性在可能信号的连续体中普遍存在（简并性），并且严重阻碍了在LISA数据中搜索实际信号。然而，它们不太可能表现为一组现实的假定信号（混淆）。我们开发了一个新的分析工具，以进行广泛的定性研究简并-其性质，原因和影响。根据我们的研究结果，以前提出的搜索策略的极端质量比的灵感进行审查，并提出了额外的指导方针，这些来源的科学分析。
2022-12-31 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Cumulative effect of orbital resonances in extreme-mass-ratio inspirals
本研究使用包含辐射反作用通量解析修正的有效共振模型，分析了极端质量比旋进中低阶与高阶轨道共振的累积效应，发现多次共振穿越显著影响轨道演化，需在模板建模中予以考虑。
2025-04-24 astro-ph.HE gr-qc
Probing axions with neutron star inspirals and other stellar processes
在QCD轴子的某些模型中，对轴子势的有限密度修正可以导致轴子来源于大密度物体。有多种方法来测试这种现象，但也许最令人惊讶的效果是，轴子可以调解中子星之间的力量，可以像引力一样强大。这些力可以是吸引力或排斥力，它们的存在可以通过对中子星螺旋的高级LIGO观测来检测。由于数值上的巧合，具有引力强度的中子星之间的轴子力自然具有数十公里或更长的相关长度尺度，类似于中子星。未来在Advanced LIGO中对中子星合并的观测可以探测到许多数量级的轴子参数空间。由于轴子只来源于大的致密物体，轴子力避开了第五种力的约束。我们还概述了其他几种方法来探测这种现象，使用电磁信号与紧凑的对象。
2017-08-28 gr-qc hep-ph
Two-timescale evolution of extreme-mass-ratio inspirals: waveform generation scheme for quasicircular orbits in Schwarzschild spacetime
极端质量比的螺旋，即一个恒星质量的致密物体螺旋进入星系核心的超大质量黑洞，预计是LISA的关键来源。要为LISA科学建立足够精确的模型，需要在引力自作用力理论中达到二阶（或{ \em后绝热}）。在这里，我们提出了一个实用的两个时间尺度的框架，实现这一点，并产生后绝热波形。该框架包括一组频域场方程，适用于快速，轨道的时间尺度，以及一组常微分方程，确定的演变缓慢，inspiral的时间尺度。我们的分析仅限于史瓦西黑洞周围的准圆轨道的特殊情况，但它的一般结构延续到克尔时空中的一般（倾斜和偏心）轨道的现实情况。在我们的限制范围内，我们还开发了一种工具，将在所有情况下是有用的：使用双曲面切片，显着提高了边界附近的源的行为的频域场方程的配方。我们特别注意的缓慢演变的中央黑洞，研究其影响的两个时间尺度的演变和早期的自洽的演变计划。
2021-02-24 astro-ph.HE gr-qc
Detecting massive scalar fields with Extreme Mass-Ratio Inspirals
提出与理论无关的双参数框架刻画轻标量场对极端质量比旋进引力波的影响，并论证LISA可同时测量标量质量与次级天体标量荷以探测超轻标量场。
2022-12-07 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Importance of transient resonances in extreme-mass-ratio inspirals
中子星或恒星质量黑洞等恒星质量致密物体螺旋进入超大质量黑洞，通过发射引力波提供了有关强引力场机制的丰富信息。为了检测和分析这些信号，需要精确的波形模板，其中包括紧凑物体的重力自作用力的影响。为了计算效率，通常使用绝热模板。这些精确地再现轨道平均轨迹所产生的第一阶自作用力，但忽略其他影响，如瞬态共振，径向和极向基频成为相称的。在这样的共振过程中，引力波的通量会减弱或增强，导致致密物体的轨迹和波形相位发生变化。我们提出了一个演化方案，研究瞬态共振的影响，并将其应用到一个天体物理学的动机人口。我们发现，很大比例的系统遇到低阶共振的后期阶段的inspiral的，然而，所产生的影响信号噪声恢复是小的，作为一个结果的inspirals的低偏心率。忽略瞬态共振的影响会导致4%的可检测信号损失。
2017-01-12 astro-ph.HE gr-qc
Probing Quantum Gravity Effects with Eccentric Extreme Mass-Ratio Inspirals
本文研究圈量子引力对极端质量比旋进的影响，发现其加速轨道衰减，并用增强解析 Kludge 生成波形，通过 Fisher 信息矩阵估计参数，一年观测后 $r_0$ 不确定性约 $6.59\ imes 10^{-4}$。
2024-09-19 gr-qc hep-th
Constraining accretion physics with gravitational waves from eccentric extreme-mass-ratio inspirals
本研究探讨了活动星系核吸积盘中的偏心极端质量比旋近（EMRIs）演化，发现单次引力波观测能以约10%的精度同时测量盘粘度与黑洞吸积率，有助于宿主星系识别与电磁对应体观测，提升其作为宇宙学警笛的价值。
2025-01-28 astro-ph.HE gr-qc
Detecting scalar fields with Extreme Mass Ratio Inspirals
我们研究了极端质量比螺旋（EMRIs），在此期间，一个小的身体螺旋成超大质量黑洞，在引力理论与额外的标量场。我们首先认为，无毛定理和已知理论的属性，设法绕过他们介绍了一个急剧简化的问题：标量对超大质量黑洞的影响，如果有的话，大多是可以忽略不计的EMRI在广大类的理论。然后，我们利用这种简化模型的inspiral微扰，我们证明了标量电荷的小机构留下了显着的印记引力波发射。虽然波形建模需要更高的精度，我们的研究结果强烈表明，这种印记是可观察到的LISA，使EMRIs有前途的探针的标量场。
2020-09-02 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Pitching Cosmic Curveballs: Environmental Effects on Extreme-Mass-Ratio Inspirals with Spinning Secondaries
Beijing Institute of Mathematical Sciences and Applications（北京国际数学研究中心）；California Institute of Technology（加州理工学院）
本文首次提出包含自旋耦合环境效应（马格努斯力和升力）的极端质量比旋进演化框架，并证明气体阻力可打破次级体自旋大小与倾角的真空投影简并，从而增强自旋探测能力并作为吸积流探针。
2026-09-02 astro-ph.HE gr-qc
Improved analytic extreme-mass-ratio inspiral model for scoping out eLISA data analysis
天基引力波探测器eLISA已被选为欧空局L3任务，任务设计将在本十年末完成。为了准备未来几年的任务规划，将使用模拟数据挑战来解决数据分析中的几个悬而未决的紧迫问题，这些挑战来自2015年底发射的LISA探路者卫星的仪器测量。这些数据挑战将需要准确和计算上负担得起的波形模型，用于预期的来源，如恒星质量致密物体进入大质量黑洞的极端质量比吸入（EMRI）。以前的数据挑战利用了Barack和Cutler的著名分析EMRI波形，由于其不匹配的径向，极向和方位角频率，这些波形在数小时内生成速度非常快，但相对于更准确的波形而言是去相位的。在本文中，我们描述了一种增强的Barack-Cutler模型，该模型使用频率映射到正确的Kerr频率，以及更新的演化方程和简单的拟合到更精确的模型。增强的波形保持相位数月，并且可以在几乎没有额外计算成本的情况下生成。
2015-10-21 astro-ph.HE gr-qc
The Fast and the Fiducial: Augmented kludge waveforms for detecting extreme-mass-ratio inspirals
恒星质量致密天体进入大质量黑洞的极端质量比吸气（EMRI）是未来天基引力波探测器LISA的一类重要源。从EMRI检测信号将需要准确和计算效率高的波形模型。在本文中，我们提出了最新的实施增强分析组装（AAK）模型，公开在github.com/alvincjk/EMRI_Kludge_Suite作为一个EMRI波形软件套件的一部分。这个版本的AAK模型与以前的模型相比提高了准确性，对于一般范围的源，两个月的波形与更准确的基准模型重叠超过0.97;它生成的波形比基准模型快5-15倍。AAK模型非常适合在即将到来的一轮模拟LISA数据挑战中确定数据分析问题的范围。一个简单的分析论证表明，通过半相干模板库方法，使用LISA检测EMRI甚至是可行的，而在相同的方法中使用原始的分析组装将导致检测减少约90%。
2017-08-10 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave glitches: resonant islands and frequency jumps in non-integrable extreme-mass-ratio inspirals
即将到来的空间探测器探测到的极端质量比的引力波引力波将允许在强场区域对广义相对论进行前所未有的测试。除了评估黑洞是否被克尔度规明确描述之外，这种探测可能会对时空对称性的程度产生限制。特别是，根据一个假设偏离克尔度规的具体表现，卡特对称性，这意味着测地线方程的可积性，可能被打破。在这里，我们研究的引力波形与不可积的极端质量比inspirals涉及一个小质量的同伴和一个超大质量的紧凑的对象的广义相对论，即曼科-诺维科夫时空。我们表明，波形显示突然的频率跳跃，当同伴横穿共振岛。这些发现表明，这种突然的表现在引力波频率是通用的，有一个真正的天体物理学的起源和功能作为一个独特的签名的混乱现象在极端质量比双星。
2021-08-05 astro-ph.HE gr-qc nlin.CD
Probing the Extreme-Mass-Ratio Inspirals Population Constraints with TianQin
本文通过参数化损失锥形成通道中的 EMRI 族群模型，研究天琴对超大质量黑洞质量、自旋和红移分布超参数的约束能力，结果表明天琴能以较高精度恢复关键超参数，为未来验证 EMRI 形成机制提供依据。
2025-05-07 astro-ph.HE gr-qc
Mass-gap extreme mass ratio inspirals
在这项工作中，我们提出了一个新的子类的极端质量比-inspirals（EMRI）：质量间隙EMRI，由一个紧凑的对象在较低的质量间隙$\sim (2.5-5) M_\odot$和一个大质量的黑洞（MBH）。质量隙天体（MGO）可能是一个原始的黑洞，或者是由延迟的超新星爆炸产生的。通过求解Fokker-Planck型相空间分布方程，计算了（干）损失锥通道和（湿）活动星系核盘通道中质量能隙EMRI的形成率.在干通道中，由于质量分凝效应，质量隙EMRI率相对于恒星质量黑洞（sBH）的EMRI率被强烈抑制。在湿通道中，这种抑制大致等于sBH与MH2的质量比，因为致密天体在活动星系核盘中的迁移速度与其质量成正比。我们发现，湿通道是更有前途的产生质量间隙EMRI观测星载引力波探测器。质量隙EMRI的（非）探测可以用来区分不同的超新星爆发机制，并限制MBH周围原始黑洞的丰度。
2022-04-30 astro-ph.HE gr-qc
Probing horizon scale quantum effects with Love
未来的引力波探测器预计将能够非常详细地探测致密物体的性质。本文研究了具有潮汐形变的吸入双星中小尺度物理在黑洞视界附近的潜在可观测性。我们发现，这是可能的，以极端的质量比吸气探测它们。讨论了量子效应对引力波观测量的影响。因此，这势必会影响我们对视界附近量子尺度的理解。
2023-02-15 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Detecting fundamental fields with LISA observations of gravitational waves from extreme mass-ratio inspirals
激光干涉仪空间天线LISA将探测来自极端质量比Inspirals的引力波信号，在极端质量比Inspirals中，一个恒星质量的致密物体围绕一个超大质量黑洞运行，并最终坠入其中。在这里，我们报告了LISA探测极端质量比Inspirals中较小的致密物体是否被赋予标量场的能力，并测量它的标量电荷--一个无量纲的量，用来测量物体携带了多少标量场。通过信号的直接比较，我们表明，LISA将能够检测和测量的标量电荷的精度的百分比，这是一个前所未有的精度水平。这一结果是独立的起源的标量场的结构和其他属性的小型紧凑的对象，所以它可以被看作是一个通用的评估LISA的能力，以检测新的基本领域。
2022-02-10 astro-ph.HE gr-qc hep-th
