Circular Motion of Charged Particles near Charged Black Hole
我们研究带电粒子在带电黑洞附近的圆周运动。利用雅可比矩阵得到了带电粒子的李雅普诺夫指数的一般形式。结果表明，带电粒子在视界上的圆周运动可以使混沌界饱和。通过进一步扩展视界附近的李雅普诺夫指数，并研究具有不同$M/Q$的Reissner-Nordström（RN）黑洞，我们发现与静力平衡相比，由于角动量的存在，带电粒子的圆周运动可以具有更大的李雅普诺夫指数.对于质荷比为$1<M/Q <1.1547$的RN黑洞，零运动和大角动量的类时圆周运动局部破坏了混沌界.作为结果普适性的一个例证，我们研究了Reissner-Nordström Anti-de Sitter（RN-AdS）黑洞附近带电粒子的圆周运动，发现在质荷比为$1.23132<M/Q<1.75225$的RN-AdS黑洞背景下，具有大角动量的类时圆周运动和零圆周运动可以超过混沌界.
2022-03-15 gr-qc hep-th
Stable circular orbits of spinning test particles around accelerating Kerr black hole
研究了自旋测试粒子在赤道面上围绕加速Kerr黑洞的稳定圆轨道。为此，我们首先计算运动方程，并分析粒子的参数空间。研究了粒子的自旋和黑洞的加速度对自旋试验粒子在最内层稳定圆轨道上的守恒角动量、守恒能量和半径的影响。我们发现粒子的自旋对轨道参数的影响几乎是线性的，而黑洞的加速度对这些参数的影响是非线性的。我们还探讨了粒子的自旋和黑洞的加速度对自旋粒子在近稳定圆轨道上的近星点位移的影响。
2020-04-26 gr-qc hep-th
Distinct topological configurations of equatorial timelike circular orbit for spherically symmetric (hairy) black holes
本文通过构造矢量及其零点绕数，研究了球对称黑洞赤道类时圆轨道的拓扑构型，发现不同构型可共享拓扑数，且标量毛和准拓扑项不影响总拓扑数。
2023-07-26 gr-qc hep-th
Novel topological phenomena of timelike circular orbits for charged test particles
本研究针对带电试验粒子类时圆轨道拓扑行为未被探索的问题，在带径向电场的球对称黑洞时空中分析四种电荷情形的拓扑数，发现大电荷下拓扑数为-1且会额外出现不稳定轨道，揭示了电荷对类时圆轨道拓扑性质与数量的影响。
2024-06-19 gr-qc hep-th
Circular geodesics stability in a static black hole in new massive gravity
在新引力理论中研究了一族渐近AdS静态黑洞中圆测地线的存在性和稳定性。我们证明了这种测地线的存在性是由头发参数的符号决定的。对于一个积极的头发参数的稳定区域遵循通常的模式，与最内层的不稳定的零测地线从地平线上分离，其次是一个区域的不稳定的类时测地线，然后稳定的类时测地线在渐近区域中延伸。
2019-03-11 gr-qc hep-th
Circular Orbits in Einstein-Gauss-Bonnet Gravity
在n维牛顿引力理论、爱因斯坦广义相对论和爱因斯坦-高斯-邦纳引力理论的背景下，研究了与围绕球对称引力中心运动的粒子有关的圆轨道在径向和垂直扰动下的稳定性。还考虑了宇宙学常数的存在。我们发现，这个常数以及高斯-博内耦合常数是至关重要的$n>4$的稳定性。
2008-10-07 gr-qc hep-th
Circular orbits and accretion process in a class of Horndeski/Galileon black holes
本文研究了一类Horndeski/Galileon黑洞的短程线运动和吸积过程。首先，我们通过考虑黑洞周围的等温流体，给出了Horndeski/Galileon黑洞时空中的球对称几何.第一步详细研究了实验粒子的圆轨道及其在赤道平面内的稳定性。然后，通过处理扰动通过回复力，粒子围绕中心对象的振荡进行了研究。最后，在该装置上对吸积过程、临界流速和吸积率进行了适当的研究。
2018-06-23 gr-qc hep-th
Bound on photon circular orbits in general relativity and beyond
光子圆形轨道的存在可以告诉我们很多关于基本时空的性质，因为它在理解致密物体的特征签名，即准正常模式和阴影半径方面起着关键作用。为此，确定光子圆轨道的位置是至关重要的。在这项工作中，我们推导出的范围内的广义相对论和超越紧凑的对象周围的光子圆形轨道的位置上的界限。正如我们已经明确证明的那样，与广义相对论背景下的早期结果相反，光子圆形轨道位置的界限不一定是上限，而是取决于物质的含量，也有可能达到下限。这对与引力强场测试相关的两个关键观测量--准正规模和阴影半径有着有趣的影响。除了讨论高维广义相对论的边界外，我们还考虑了纯洛夫洛克引力理论和广义洛夫洛克引力理论的光子圆轨道的边界在膜世界情形下是如何被修改的。这些结果的影响紧凑的对象也进行了讨论。
2021-11-09 gr-qc hep-th
Circular Motion and Energy Extraction in a Rotating Black Hole
本文研究了赤道面上中性试验粒子围绕旋转黑洞的圆测地线。利用标量-张量-矢量引力场的运动方程和类零粒子的圆测地线，得到了光子的轨道方程。借助于有效势形式，我们研究了光子轨道的稳定区域。李雅普诺夫指数，以及对光子的有效力，也进行了研究。研究了通过彭罗斯过程从黑洞中提取能量的问题。此外，我们还讨论了负能态和能量提取效率。我们将所得结果与一些著名的黑洞模型的结果作了比较。结果表明，能量提取效率随无量纲理论参数的增大而减小，随自旋参数的增大而增大。
2018-12-18 gr-qc hep-th
Energy Extraction From the Kerr-Bertotti-Robinson Black Hole via Magnetic Reconnection under Circular Plasma and Plunging Plasma
本文研究浸没在均匀磁场中的Kerr-Bertotti-Robinson黑洞在圆轨道区域和落入区域通过磁重联提取能量的过程，发现磁场阻碍能量提取，其提取能力介于Kerr黑洞与Kerr-Melvin黑洞之间，且落入区域功率更强。
2025-08-19 gr-qc hep-th
Electromagnetic self-force on a charged particle on Kerr spacetime: equatorial circular orbits
本文计算了旋转黑洞赤道面上圆测地线轨道上带电粒子的自作用力。通过直接计算，我们证明了耗散自引力与辐射到无穷远并穿过黑洞视界的通量之和是平衡的。发现Prograde轨道刺激黑洞超辐射，但我们确认，浮动轨道的条件不能满足。我们计算的保守分量的自作用力的应用程序的模式和正则化方法，我们提出了一个选择的数值结果。通过数值拟合，我们提取了后牛顿展开式的首阶系数。计算了Kerr时空最内层稳定圆轨道上的自作用力，并对电磁自作用力和引力自作用力进行了比较。
2020-08-28 gr-qc hep-th
Circular motion around a regular rotating Hayward black hole
在这篇文章中，我们探讨了中性测试粒子的测地线运动和从规则旋转的海沃德黑洞中提取能量的过程。分析了自旋和偏差参数$g$对该黑洞的能区、事件视界和静态极限的影响。利用赤道面上的测地线方程，确定了最内层的稳定圆轨道和光子轨道。此外，我们还研究了有效势和有效力，以获得圆轨道运动和稳定性的信息。在研究负能态的基础上，指出了Penrose机制的能量极限。利用Penrose机制，我们找到了能量提取效率的表达式，并观察到自旋和偏离参数都有助于能量提取效率。最后，将所得结果与Kerr黑洞和膜世界Kerr黑洞的结果进行了比较.
2022-05-19 gr-qc hep-th
A Note on Circular Geodesics and Phase Transitions of Black Holes
利用一组相互独立的参数，如时空的电荷Q、质量M、宇宙学常数$Λ= -3/l^2$和带电试验粒子的荷质比$ε=q/m$，研究了带电试验粒子在Anti de Sitter时空的Reissner-Nordström黑洞引力场的圆周运动.分类不同的空间区域，其中圆周运动是允许的，特别是显示，在特殊的极限值，$M=4/\sqrt{6} Q$和$l=6 Q$的轨道的存在。从热力学上讲，这些值是已知的发生时，黑洞是在一个二阶相变的边缘，因此，给热力学和测地线之间的一个有趣的联系黑洞。我们还评论了这种连接的可能性黑洞在平坦的时空在一个盒子。
2019-03-10 gr-qc hep-th
Circular orbits and polarized images of charged particles orbiting Kerr black hole with a weak magnetic field
本研究针对弱磁场下的克尔黑洞，解析推导了带电粒子最内稳定圆轨道半径，半解析得到不同参数下的偏振图像，发现相关参数对偏振旋转和通量大小有显著影响。
2023-06-13 gr-qc hep-th
Weak and strong field approximations and circular orbits of Kehagias-Sfetsos space-time
在弱场和强场区域研究了Kehagias-Sfetsos渐近平坦黑洞和Hoenava-Lifshitz引力的裸奇点解.在弱场极限下，由Kehagias-Sfetsos球对称解产生的引力场比广义相对论中Schwarzschild黑洞的引力场弱.在强场区域，具有$ω_{0} \ll 1 $的裸奇点显示出不寻常的距离依赖性：当接近奇点时，引力变得更弱。对圆轨道的稳定性进行了分析。而在黑洞的情况下，角动量的平方应该大于某个有限的，非零的最小值，在裸奇点的情况下，有稳定的圆形轨道的任何非零值的角动量。在这个制度中，我们证明了存在一个下确界的允许半径的圆形轨道（对应于消失的角动量）。
2013-12-16 gr-qc hep-th
Innermost stable circular orbits in Majumdar--Papapetrou dihole spacetime
本文研究了等质量Majumdar-Papapetrou双洞时空中稳定的圆形大质量粒子轨道的位置。根据它们的序列性质的差异，我们将孔分离分为五个范围，并找到四个临界值作为边界。当间距较大时，对称平面上的序列分叉，并进一步扩展到每个黑洞附近的每个最内层稳定圆轨道。在一定的分离范围内，对称平面上的层序分离为两部分。在此现象的基础上，我们讨论了具有共同中心的双吸积盘的形成。最后，我们阐明了边缘稳定圆轨道和最内稳定圆轨道的半径对分离参数的依赖关系。我们发现了最内层稳定圆轨道半径的不连续过渡。我们还找到了最内层稳定圆轨道半径小于稳定圆光子轨道半径的距离范围。
2019-06-26 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Innermost stable circular orbit of spinning particle in charged spinning black hole background
本文研究了经典自旋试验粒子在Kerr-Newman黑洞背景下的最内层稳定圆轨道。结果表明，自旋粒子的轨道与测试粒子的自旋有关。如果自旋太大，自旋测试粒子的运动将是超光速的。考虑到黑洞背景中的超光速约束，我们给出了ISCO的一个附加条件。数值计算得到了ISCO与黑洞和测试粒子性质之间的关系。发现在黑洞背景中，自旋粒子的ISCO半径小于非自旋粒子的ISCO半径。
2017-11-26 gr-qc hep-th
Towards rotating non-circular black holes in string-inspired gravity
我们研究静态缓慢旋转的黑洞，直到二次阶的自旋角动量，在动态陈-西蒙斯引力和移位对称爱因斯坦标量高斯-邦尼引力，作为模型的字符串启发的重力。这些引力理论通过引入与曲率不变量耦合的动力学标量场来修正广义相对论。我们表明，线性时间依赖的标量场是允许从平稳的有效应力能量张量。然而，这些依赖于时间的标量场在黑洞视界处产生了奇异的度规函数行为，或者它们与时空的定常性不相容。因此，这些引力理论只承认已知解是正则定常解。我们的结果表明，在这些引力理论中不存在旋转的非圆形黑洞。
2020-09-18 gr-qc hep-th
Circular orbits and particle collisions close to charged black holes surrounded by scalar clouds
University College London（伦敦大学学院）；Université de Mons（蒙斯大学）
研究携带标量毛发的电和双荷黑洞时空中大质量测试粒子运动，确定其稳定与不稳定圆形轨道并讨论碰撞，发现标量毛发会改变轨道和碰撞情况，带电粒子碰撞可产生无限质心能量，其电荷值与视界标量场值有关。
2026-07-14 gr-qc hep-th
Quasinormal Modes of Black Holes with Multiple Photon Spheres
对于静态球对称黑洞，光子球是由半径固定的圆零测地线组成的，在观测黑洞中起着重要作用。最近，在标量场与电磁场非最小耦合的Einstein-Maxwell标量模型中，发现一类多毛黑洞在赤道面上具有两个不稳定的和一个稳定的圆零测地线，对应于事件视界外的三个光子球.本文研究了多毛黑洞时空中与这些圆零测地线相联系的标量场的准正规模。在具有$l\gg1$的程函区中，拟正规模的实部由相应的圆测地线的角速度决定。与不稳定圆零测地线相关的拟正规模的虚部编码了关于相应圆测地线的李雅普诺夫指数的信息。有趣的是，我们发现长寿和亚长寿模式，这是与稳定的和不稳定的圆形零测地线之一，分别。由于隧穿通过势垒，长寿命和亚长寿命模式的阻尼时间可以分别以$l$的形式呈指数和几何大。
2022-01-06 gr-qc hep-th
Circular orbits and chaos bound in slow-rotating curved acoustic black holes
本研究分析慢旋转弯曲声学黑洞中涡旋的圆轨道稳定性与混沌动力学，验证其李雅普诺夫指数在非极端情形下满足Maldacena-Shenker-Stanford界，极端情形下因表面引力消失违反该界，深化了声学与引力黑洞的类比。
2025-05-16 gr-qc hep-th
Hairy Black Holes and Null Circular Geodesics
爱因斯坦物质理论中的毛黑洞配置已被发现的研究。我们证明了头发的非平凡行为必须延伸到相应时空的零圆轨道（光子球）之外。我们进一步推测，光子层以上的区域包含至少50%的头发的总质量。我们支持这个猜想与分析和数值结果。
2011-12-14 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Innermost stable circular orbits of neutron stars in dilatonic-Einstein-Gauss-Bonnet theory
利用Einstein-Gauss-Bonnet理论研究了快速旋转中子星的最内层稳定圆轨道。将适当标度的ISCO性质的普适关系从广义相对论推广到广义Einstein-Gauss-Bonnet理论，得到了附加关系.
2018-12-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Particle dynamics in the Newtonian potential sourced by a homogeneous circular ring
当空间维数为偶数时，由任意维欧氏空间中的齐次圆环产生的牛顿引力势具有简单的形式。相反，如果空间维度是奇数，则它以包含完全椭圆积分的形式给出。在本文中，我们分析了一个自由落体的质量粒子在其牛顿势的动力学。聚焦于环所在对称平面上的圆轨道，我们观察到它们在4D空间及以上是不稳定的，而在3D空间是稳定的。稳定圆轨道序列在$1.6095\cdots$乘以环的半径时消失，这对应于最内层稳定圆轨道（ISCO）。在环的对称轴上，在3D空间中没有圆形轨道，但比在4D空间中更多。特别地，圆形轨道在4D空间中在ISCO和无穷远之间是稳定的，并且在5D空间中在ISCO和最外稳定圆形轨道之间是稳定的。在6D及以上空间不存在稳定的圆轨道。
2020-06-29 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
Highly relativistic spinning particle in the Schwarzschild field: Circular and other orbits
考虑了Schwarzschild背景下Mathisson-Papapetrou方程在Mathisson-Pirani和Tulczyk-Dixon补充条件下的解.研究了在这种背景下自旋粒子的高度相对论性圆轨道的存在区域以及粒子的轨道速度与其自旋和径向坐标的关系。结果表明，与无自旋粒子的仅存在于$r=1.5 r_g(1+δ)$，$0<δ\ll 1$中的高度相对论性圆轨道不同，自旋粒子的相应轨道可以存在于更宽的空间区域中，且该区域的维数与补充条件密切相关.在Mathisson-Pirani条件下，给出了描述自旋粒子从$r>1.5 r_g$出发的非圆高度相对论轨道的一些典型情形的新的数值结果.
2012-06-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Effect of a second compact object on stable circular orbits
我们使用Majumudar-Papapetrou双洞时空，它由两个极端的Reissner-Nordstr\”om黑洞具有不同的质量，研究如何稳定的圆形轨道围绕一个主要的紧凑对象出现取决于第二个的存在。虽然两个物体分离的参数范围因稳定圆形轨道的出现而划分，但这种划分取决于其质量比。我们发现，质量比范围分为四个部分，我们发现三个临界值作为边界。
2019-11-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
Nonequatorial circular orbits of spinning particles in the Schwarzschild-de Sitter background
本文研究了描述Schwarzschild-de Sitter背景中自旋粒子非赤道圆轨道的Mathisson-Papapetrou方程的解析解，并强调了宇宙学常数的作用。它示出，一般来说，一个高度相对论性的速度的粒子是沿这种类型的轨道的运动的必要条件，与位于接近的位置的静力平衡，其中低速度的轨道是可能的。根据粒子的自旋取向与轨道速度之间的相关性，一些可能的非赤道圆轨道是由于自旋-引力耦合对粒子的排斥作用而存在的，另一些则是由于吸引作用而存在的，并分析了相应轨道上粒子的能量值。
2018-12-01 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Application of Sturm's theorem to marginal stable circular orbits of a test body in spherically symmetric and static spacetimes
根据Sturm定理，我们重新研究了一个边缘稳定圆轨道（MSCO），如最内层稳定圆轨道（ISCO）的类时测地线在任何球对称和静态时空。本文讨论了爱因斯坦方程某些精确解的最小自相关函数。斯特鲁姆定理被明确地应用于科特勒（通常称为史瓦西-德西特）时空。此外，我们分析MSCO的球对称，静态和真空的解决方案外尔共形引力。
2015-08-01 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Marginally stable circular orbit of a test body in spherically symmetric and static spacetimes
我们研究了一个边际稳定的圆形轨道（MSCO），如最内层稳定圆形轨道（ISCO）的类时测地线在任何球对称和静态时空。结果表明，度量分量与沿测地线的运动常数是可分离的。我们还表明，一个度量组件$g_{rr}$与径向坐标$r$不影响MSCO。这表明，作为对引力的测试，任何ISCO测量都可以与引力红移实验归为同一类。还提到了爱因斯坦方程精确解的MSCO。
2015-08-01 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Marginally bound circular orbits in the composed black-hole-ring system
在黑洞视界的无量纲角速度$M_{\text{ir}}ω_{\text{H}}$（这里$M_{\text{ir}}$是缓慢旋转中心黑洞的不可约质量）下，对非线性耦合的黑洞-轨道环系统的物理和数学性质进行了二阶解析研究.特别是，我们分析确定，在一阶的无量纲环黑洞质量比$m/M_{\text{ir}}$，移动$ΔΩ_{\text{mb}}/Ω_{\text{mb}}$的轨道频率的{ \it边缘绑定}圆测地线的组成弯曲时空的特点。有趣的是，我们的分析结果的频率偏移$ΔΩ_{\text{mb}}$组成的黑洞轨道环玩具模型同意定性与最近发表的数值结果相应的频率偏移的物理相关的（和数学上更复杂的）黑洞轨道粒子系统。特别是，目前的分析提供的证据表明，在顺序$O(m/M_{\text{ir}})$，最近观察到的正向移动的角频率的边缘绑定的圆形轨道是直接相关的物理有趣的现象，拖动惯性系的轨道质量在广义相对论。
2021-01-20 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
The fastest way to circle a black hole
研究了具有“光子球”的黑洞时空，光子球是无质量粒子在圆零测地线上围绕黑洞运动的超曲面。我们证明了在所有可能的轨道（包括测地线和非测地线）的圆中心黑洞，零圆测地线的特点是由{ \it最短}可能的轨道周期的渐近观测。因此，零圆测地线提供了环绕黑洞的最快方法。此外，我们推测存在一个普遍的下界的轨道周期周围的紧凑的对象（测量平空间渐近观测）：$T_{\infty}\geq 4πM$，其中$M$是中央对象的质量。这个界限被最大旋转克尔黑洞的零圆测地线饱和。
2011-12-30 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Near-horizon circular orbits and extremal limit for dirty rotating black holes
我们考虑一般的旋转轴对称的“脏”（被物质包围）黑洞。在近极值（小表面重力$κ$）和精确极值黑洞两种不同的情况下，研究了近视界圆赤道轨道。这有一些质量上的区别。在第一种情况下，它表明，这样的轨道可以躺在接近地平线，因为一个人希望在适当选择的时空片时，$κ\rightarrow 0$。这是对T.雅各布森级。量子重力28 187001（2011）为克尔度规而作。如果一个黑洞是极端的（$κ=0$），圆形的视界轨道对大质量粒子来说是不可能的，但一般来说，在它的附近是可能的。相应的黑洞参数也决定了非圆形近视界轨道上的微调粒子渐近接近视界的速率。所讨论的轨道性质也与黑洞附近高能碰撞的Ba% ñados-Silk-West效应有关。我们所讨论的视界轨道的不可能性是运动学审查的表现，运动学审查禁止在碰撞中产生无限能量。
2015-09-01 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Quantization of almost-circular orbits in the Fokker action formalism. Regge trajectories
本文提出了一个基于Fokker型作用量积分的介子相对论性夸克模型，其中夸克间相互作用由高阶导数场的标量-矢量叠加介导.在非相对论极限下，该模型描述了一个具有线性势的两粒子系统。为了在本质上相对论性的域中分析模型，应用了扰动圆轨道近似和某些物理上有意义的解的选择原则，这允许对模型进行正则量子化。结果表明，该模型较好地再现了轻介子谱的特征。
2012-11-16 hep-th
