Hidden symmetry group for particle orbits (timelike geodesics) in Schwarzschild spacetime
Department of Mathematics and Statistics, Brock University（布洛克大学数学与统计系）
本文通过逆用Noether定理，为Schwarzschild时空中类时测地线方程新发现的三个隐藏守恒量（LRL角、LRL Killing矢量时间和LRL固有时）提供了自然的对称性解释，并揭示了它们与Killing对称性一起构成完整的Noether对称群。
2026-10-19 gr-qc math-ph math.MP
Spherical timelike orbits around Kerr black holes
研究了具有一般能量的大质量粒子围绕Kerr黑洞的球型类时轨道半径所满足的十阶多项式方程。即使在赤道面或极平面上的零或单位能量粒子的逆行和逆行轨道的半径对黑洞的旋转参数具有单调依赖性，我们表明，有一个临界倾角以上的逆行轨道对黑洞的旋转具有非单调依赖性。因此，这些逆行轨道的捕获截面随着黑洞自旋的增加而减小。因此，它们降低黑洞自旋的效率降低了。我们还提供了一个方程的临界倾斜角，显示正是在这一点上的非单调性开始。此外，我们采用拉格朗日-Bürmann方法从已知的精确解中找到近似解析解。
2021-10-25 gr-qc hep-th
On Geodesic Congruences and the Raychaudhuri Equations in $\textrm{SAdS}_4$ Spacetime
在这篇文章中，我们研究了（3+1）维时空中Schwarzschild-Anti-de Sitter度量中的测地线。我们调查类的边际约束测地线（类时和零），同时比较他们的行为与正常的史瓦西度量。使用$\textit{Mathematica}$，我们计算的剪切和旋转张量，以及其他组件的Raychaudhuri方程在这个度量，我们认为，边际约束类时测地线，在赤道平面上，总是有一个转折点，而他们的零类似物有至少一个家庭的测地线是未绑定的。我们还提出了相关的绘图的测地线和测地同余，在赤道平面。
2020-08-12 gr-qc
Radii of spherical timelike geodesics in Kerr-Newman black holes
本文研究Kerr-Newman黑洞中不同守恒能量粒子的赤道与极向球对称类时测地线，推导了γ=1时的半径解析解，分析了γ≠1时轨道的存在性、稳定性边界及ISCO解析公式。
2025-06-13 gr-qc
Precession of timelike bound orbits in Kerr spacetime
对S星的天体测量观测为探索人马座-A *（Sgr-A*）的性质提供了一个独特的机会。有鉴于此，理解粒子围绕大质量中心物体的类时束缚轨道的性质和行为变得很重要。现在我们知道，史瓦西黑洞不允许S星的负进动，而裸奇点时空则允许束缚类时轨道的正进动和负进动。在这种情况下，我们研究了克尔时空几何中测试粒子的近日点进动。考虑到一些近似，我们研究了Kerr时空中测试粒子的类时束缚轨道是否可以有负进动。在本文中，我们只考虑低偏心类时赤道轨道。基于这些考虑，我们发现在Kerr时空中，类时束缚轨道的负进动是不允许的。
2020-07-23 gr-qc
Gyroscope precession along general timelike geodesics in a Kerr black hole spacetime
利用时空的几何性质分析了克尔时空中沿一般测地线运动的陀螺仪的岁差角速度。沿陀螺仪世界线的自然框架被明确地构造为适合于基本观察者的提升框架。一个新的几何描述马克的建设一个平行传播的正交框架沿一般测地线，确定和澄清的特殊作用所发挥的卡特家庭的观察员在这个一般的情况下，从而延长以前的讨论赤道平面的情况下。
2017-03-28 gr-qc
Equatorial orbits and imaging of hairy cubic Galileon black holes
在立方Galileon理论中研究了一族多毛黑洞的类时赤道轨道.这些包括旋转概括的静态黑洞度量支持一个依赖于时间的标量场。根据耦合和旋转，测地线的性质偏离广义相对论。特别是，它被发现，稳定的圆测地线只存在于低于临界耦合，这是关系到最外层的稳定圆轨道的存在。聚焦于强场区域，还产生了吸积盘的图像，以突出在对超大质量黑洞进行进一步精确观测时会限制模型的趋势。
2022-01-26 gr-qc
Geodesic motion around a distorted static black hole
本文研究了扭曲Schwarzschild黑洞的测地线运动。我们考虑类时测地线和零测地线，这是局限于黑洞的赤道平面。如果畸变场只有偶的内部多极矩，并且场关于赤道面对称，则这种测地线一般存在。我们专注于由四极外尔矩定义的扭曲的情况下。对赤道类时测地线的有效势的分析表明，在黑洞外的有限稳定轨道只对$q\in(q_{\text{min}}, q_{\text{max}}]$是可能的，其中$q_{\text{min}}\approx-0.0210$和$q_{\text{max}}\approx2.7086\times10^{-4}$，而对于零赤道测地线，在黑洞外的有限稳定轨道只对$q\in[q_{\text{min}},0)$是可能的.此外，对于$q\in(q_{\text{min}},0)$，最内层稳定圆轨道（ISCO）比未畸变的Schwarzschild黑洞更靠近畸变的黑洞视界，而对于$q=q_{\text{min}}$，存在零ISCO.这些结果表明，一个负的和足够小的四极矩的外部扭曲倾向于稳定大质量粒子和光的运动。
2015-12-04 gr-qc
The Analytical Solutions of Equatorial Geodesic Motion in Kerr Spacetime
本研究提供Kerr时空中赤道类时测地线（含束缚轨道）的显式解析解，确定了逆行-顺行转变位置，并发现负能量轨道保持顺行、顺行边缘偏转测地线可穿越能层等特性。
2024-02-04 gr-qc
Off-equatorial orbits in strong gravitational fields near compact objects
在黑洞或超致密恒星附近，粒子的运动受强引力场的支配。带电粒子也感受到由于恒星内部的电流或周围环绕的等离子体而产生的电磁力。我们研究的可能性，引力和电磁作用之间的相互作用可能允许稳定的，充满活力的约束带电粒子的赤道运动。这将代表众所周知的广义斯托默的“晕”轨道，这已经讨论了与行星磁层中的尘埃颗粒的运动。我们证明，这样的轨道存在，可以是天体物理相关时，一个紧凑的恒星或黑洞被赋予偶极型磁场。在Kerr-Newman解的情况下，数值分析表明相互连接的引力场和电磁场不允许黑洞外视界上存在稳定的晕轨道.这样的轨道要么隐藏在黑洞视界的内部，要么需要裸奇点的存在。
2008-03-21 astro-ph gr-qc
Existence and stability of circular orbits in static and axisymmetric spacetimes
本文研究了一般静态轴对称时空赤道面上类时和零圆轨道的存在性和稳定性。利用不动点方法，我们首先得到了类时CO不存在的一个充分必要条件。证明了在具有正ADM质量的渐近平坦SAS时空中，总存在大$ρ$的类时CO，并且这些类时CO是稳定的.同时也解决了类时CO稳定性的其它一些充分条件。然后，我们找到了空CO存在的充分必要条件。一般认为，SAS时空中类时CO的存在并不意味着空CO的存在，反之亦然，无论时空是否渐近平坦，ADM质量是否为正.然后，这些结果被用来显示类时CO的存在性和它们的稳定性在SAS Einstein-Yang-Mills-Dilaton时空的度量是不完全已知的。我们还利用这些定理推导出了某些已知SAS时空中类时CO和零CO的存在性。
2017-12-05 gr-qc
Holonomy and gravitomagnetism
我们分析了平行运输的向量场围绕赤道轨道的克尔和静止的轴对称时空是反射对称的赤道平面。和史瓦西时空一样，存在完整不变性的能带结构。旋转引入的新特征是矢量的类时分量的移动，这是重力磁钟效应的完整表现。
2001-11-27 gr-qc
Lyapunov Exponent and Charged Myers Perry Spacetimes
计算了荷电Myers Perry黑洞时空的真时李雅普诺夫指数，并利用该指数研究了赤道圆测地线（包括类时和零）的不稳定性.我们还证明了对于四维以上的时空$(N \geq 3)$，在荷电Myers Perry黑洞中存在\emph{no}最内层稳定圆轨道（ISCO）.我们进一步表明，在所有可能的圆形轨道，类时圆形轨道的\emph{longer}轨道周期比零圆形轨道（光子球）的渐近观测。因此，类时圆形轨道使\emph{slowest way}绕带电的Myers Perry黑洞运行。
2013-06-10 astro-ph.HE gr-qc math-ph
ISCO, Lyapunov exponent and Kolmogorov-Sinai entropy for Kerr-Newman Black hole
计算了Kerr-Newman黑洞时空的主李雅普诺夫指数和Kolmogorov-Sinai（KS）熵，并利用这些指数研究了赤道圆测地线的稳定性和不稳定性.我们还证明了类时圆测地线的主李雅普诺夫指数和KS熵可以用最内层稳定圆轨道的径向方程来表示。另一方面，我们研究了在所有可能的围绕中心黑洞的圆测地线中，类时圆测地线比零圆测地线（光子球）具有最长的轨道周期，即T_{timelike} > T_{photon}。因此，类时圆测地线提供了绕克尔-纽曼黑洞旋转的最慢方式。事实上，任何稳定的类时圆测地线都比零圆测地线慢。
2012-12-23 gr-qc math-ph math.MP
Matter environments around black holes: geodesics, light rings, and ultracompact configurations
Universidade Federal do Pará（帕拉联邦大学）；Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学）
研究球对称暗物质分布对黑洞几何、测地线结构和铃宕现象的影响，通过爱因斯坦团簇构建自洽时空，发现环境效应会改变稳定圆轨道和光环的位置，并在高致密性下产生额外光环和回波信号。
2026-06-17 astro-ph.GA gr-qc
Equatorial periodic orbits and gravitational wave signatures in Euler-Heisenberg black holes surrounded by perfect fluid dark matter
Madhabdev University（马哈德夫大学）；Khazar University（阿塞拜疆哈萨尔大学）；Pacif Institute of Cosmology and Selfology (PICS)（太平洋宇宙学与自我学研究所（PICS））；Eastern Mediterranean University（东地中海大学）
研究Euler-Heisenberg黑洞周围完美流暗物质中的赤道周期轨道及其引力波辐射，通过有效度规结合量子电动力学修正和暗物质效应，分析时样测地线动力学，识别强场区域丰富的zoom-whirl运动，并揭示周期轨道产生的引力波特征。
2026-04-13 gr-qc hep-th
Analogue of a Laplace-Runge-Lenz vector for particle orbits (timelike geodesics) in Schwarzschild spacetime
本文证明了Schwarzschild时空中赤道类时测地线动力系统具有一个守恒角量和两个守恒时间量，其性质类比于牛顿引力中的Laplace-Runge-Lenz向量和Hamilton向量，并可在空间无限远处定义该向量的直接类比。
2023-08-01 gr-qc math-ph math.MP
On the connection of spacetime separability and spherical photon orbits
非赤道球形光子轨道的概念是旋转黑洞的克尔时空的非常特殊的性质之一，也是在这些物体的电磁波和引力波特征上留下清晰标记的一个概念。原则上，我们可以利用像黑洞在外部照明时投射的阴影或合并黑洞的引力准正常模式振铃这样的观测，通过它的光环和球形光子轨道结构来识别克尔度规，或者寻找更多奇异的非克尔超紧物体的存在。这种方法需要对圆形光子轨道在另一种（而且远没有那么特殊的）非克尔时空中的行为有一定的理解。在这封信中，我们探讨了球形光子轨道的存在与一般静止轴对称时空的可分性之间的联系。我们证明了，如果一个时空具有赤道光子环，但同时不允许（在任何坐标系中）非赤道球形光子轨道，则它是不可分的。因此，可分离性-圆性关系可以作为黑洞候选者的非克尔诊断。
2019-04-12 gr-qc
MALBEC: a new CUDA-C ray-tracer in General Relativity
提出了一个新的追踪不带电黑洞轨道的CUDA-C程序。这个名为MALBEC的代码利用图形处理单元和CUDA平台来跟踪史瓦西和克尔中的零和类时测试粒子。此外，一个新的一般方程组，描述任何类时测试粒子在赤道平面内的闭合圆形轨道的推导。这些方程是非常重要的，以便比较的轨道的解析行为与数值结果，并验证正确的实施的龙格-库塔算法在MALBEC。最后，其他数值测试进行，表明MALBEC是能够重现一些众所周知的结果，在这些指标中，在一个更快，更有效的方式比传统的CPU实现。
2018-03-31 gr-qc physics.comp-ph
Vertical stability of circular orbits in relativistic razor-thin disks
在过去的几十年里，人们对描述极薄圆盘的爱因斯坦方程的精确解越来越感兴趣。尽管在这一领域取得了进展，在这些系统中的测地线运动通过磁盘平面的分析研究尚未如此发达。在目前的工作中，我们提出了一个明确的垂直稳定性标准的圆形赤道类时测地线在静态，轴对称薄磁盘，可能包围其他结构保持轴对称。结果表明，圆盘应力能含量的强能量条件对于这些轨道的垂直稳定性是足够的。此外，垂直作用量的绝热不变性给我们一个近似的第三次积分的倾斜轨道，稍微偏离赤道平面的运动。这种新的近似第三积分当然指向更好地理解这些轨道的分析性质。这里给出的结果，来自静态时空，可能是一个起点，研究旋转，静止的剃刀薄磁盘周围的运动。我们的结果还允许我们推测，强能量条件应足以确保任何奇异类时超曲面的周期轨道的横向稳定性，只要它是不变的测地线流。
2016-11-02 astro-ph.GA gr-qc nlin.CD
Particle motions and Gravitational Lensing in de Rham-Gabadadze-Tolley Massive Gravity Theory
在非线性、无鬼质量引力理论（de Rham-Gabadadze-Tolley（dRGT）质量引力理论）下，研究了非渐近平坦黑洞周围的引力透镜和粒子运动.根据近日点参数导出了偏转角公式。偏转角可以是正的、零的甚至是负的，其近日点距离不同。负角揭示了dRGT黑洞解中线性项$γ$的引力排斥行为。我们还发现了一个解析近似公式的偏转角在两个政权：大和小$γ$长期制度，这是一致的直接数值积分。研究了赤道平面上的类时测地运动和类时测地运动。绘制了dRGT黑洞周围的粒子轨道图，并进行了详细的讨论.
2019-08-22 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Instability of a Kerr-type naked singularity due to light and matter accretion and its shadow
本文研究了Kerr型裸奇点因吸积导致的不稳定性，发现赤道逆行轨道粒子会迅速降低其自旋至$α=1$并形成事件视界，且在极平面观察时其阴影与Kerr黑洞难以区分。
2024-02-19 astro-ph.HE gr-qc
Geodesic stability, Lyapunov exponents and quasinormal modes
测地运动决定了时空的重要特征。不稳定测地线与外部观测者观测到的致密天体的外观密切相关，并与黑洞的特征模有关。通过计算李雅普诺夫指数，这是与测地线运动相关的不稳定性时标的倒数，我们表明，在程函极限，在任何维度的黑洞的拟正规模式的参数的圆形零测地线。这个结果与场方程无关，并且只假设一个稳定的、球对称的和渐近平坦的线元，但它似乎不容易扩展到反德西特时空。我们进一步证明了：（1）在大于4维的时空中，Myers-Perry黑洞背景中的赤道圆类时测地线是不稳定的;（2）Myers-Perry时空中赤道零测地线的不稳定时标在d > 5维的时空中存在局部极小值。
2009-03-12 astro-ph gr-qc hep-th
Covariant interpretation of proper infall times in Kerr spacetime
Universidad de Santiago de Chile（智利圣地亚哥大学）；Universidad Técnica Federico Santa María（费德里科·圣塔玛丽亚理工大学）
本文从协变视角研究 Kerr 空间中 proper infall 时长，探讨黑洞自转对类时测地线族聚焦性质的影响，通过比较不同自转参数下的 infall 时长，揭示 Kerr 和 Schwarzschild 情况下的差异。
2026-05-12 astro-ph.CO gr-qc math-ph
Inspiral and Plunging Orbits in Kerr-Newman Spacetimes
本文给出了 Kerr-Newman 时空下沿一般非赤道类时测地线旋进并坠入事件视界的粒子轨迹解析解，涵盖束缚与非束缚运动，可退化为多种已知黑洞解，对极端质量比旋进的引力波辐射具有潜在意义。
2024-04-27 gr-qc
On some novel features of the Kerr-Newman-NUT Spacetime
本文提出了一类特殊的Kerr-Newman-NUT黑洞，它的视界精确地位于$r=2M$，对于$Q^{2}=l^{2}-a^{2}$，其中$M$，$l$，$a$和$Q$分别是黑洞的质量，NUT，转动和电荷参数.显然，这种选择从根本上改变了因果结构，因为不存在柯西视界，表明奇点存在时的类空性质。另一方面，对于$l^2 > a^2$，不存在曲率奇异性，但是它可能具有圆锥奇异性。此外，特定旋转参数$a/M$没有上限，它可以在不破坏视界的情况下超过1。带出各种辨别功能的这个特殊的Kerr-Newman-NUT家族的成员，我们研究类时和零测地线在赤道以及关闭赤道平面，通过超辐射和彭罗斯过程，晶体学性质和准周期振荡的能量提取。结果表明，该黑洞通过超辐射模和彭罗斯过程辐射的能量比该家族中的其他黑洞要少。
2019-03-02 gr-qc hep-th
Motion of spinning particles around a polymer black hole in loop quantum gravity
本文利用有效势与 MPD 方程研究圈量子引力聚合物黑洞周围自旋粒子的运动，揭示临界半径及双最内稳定圆轨道随量子参数和自旋的变化规律。
2024-12-04 gr-qc hep-th
The modification of photon trapping orbits as a diagnostic of non-Kerr spacetimes
光子圆形轨道是光偏转的一种极端情况，是黑洞的标志之一，已知在与这些极端物体有关的各种现象中发挥着核心作用。当运动不局限于赤道平面时，这种轨道的存在，即球形轨道，确实是可分克尔度规的一个特殊性质，并且可能不会发生在其他更投机的超紧物体的时空中。在本文中，我们考虑一个一般的静止轴对称时空和检查在什么情况下球形或更一般的，可变半径，“类球体”的非赤道光子轨道可能存在的最终目标是使用的修改-甚至损失-的光子捕获轨道作为非克尔物理的一个预兆。在解决这个问题，我们首先推导出一个一般的必要条件存在的球形/类球形轨道，然后继续研究光子捕获轨道在各种已知的非克尔度量（约翰森，约翰森Psaltis，和Hartle-Thorne）。其中第一个是可分离时空的一个例子，它支持类克尔球形光子轨道。更详细的分析揭示了球面轨道的存在与度规的可分性（即运动的第三个积分的存在）之间更深层次的联系。具体来说，一个在任何坐标系中都不存在球面轨道的时空必然是不可分的。这里考虑的另外两个时空表现出明显的非克尔行为，由球形光子轨道取代。更重要的是，受偏离克尔的程度的影响，赤道光子环让位于非赤道光子环，并伴随着低倾角椭球轨道的损失。这些结果的电磁和引力波签名的非克尔对象的影响进行了简要的讨论。
2019-04-09 gr-qc
Stability Analysis of Geodesics and Quasinormal Modes of a Dual Stringy Black Hole Via Lyapunov Exponents
利用一个很好的工具--李雅普诺夫指数，研究了对偶（3+1）维弦黑洞（BH）时空附近类时和零圆测地线的稳定性.为了分析具有\emph{electric charge}参数（$α$）和\emph{magnetic charge}参数~（$Q$）的弦BH时空的赤道圆测地线的稳定性，我们显式地导出了本征时（$τ$）的李雅普诺夫指数（$λ_{p}$）和坐标时（$t$）的李雅普诺夫指数~（$λ_{c}$）.通过计算这两种情况下的BH时空的这些指数，它被观察到的坐标时间的李雅普诺夫指数的磁荷弦BH的类时和零测地线是独立的磁荷参数$(Q)$。给出了两种弦BH情形下的李雅普诺夫指数之比随类时圆轨道半径（$r_{0}/M$）的变化规律.零圆测地线的不稳定性指数的行为相对于电荷参数（$α$和$Q$）也观察到的BH的情况下。进一步，通过建立拟正规模与零圆测地线相关参数（如角频率和李雅普诺夫指数）之间的关系，我们推导出了在程函极限下弦BH时空中\emph{both}附近无质量标量场扰动的拟正规模（或QNM频率）.给出了标量场势随电荷参数和微扰角动量（$l$）的变化规律，并进行了相应的讨论。
2021-08-12 gr-qc
Tidal Forces in Kerr-AdS and Grey Galaxies
本研究通过计算Kerr-AdS时空中沿测地线运动的潮汐力，验证了灰色星系模型中黑洞周围热气体与黑洞弱相互作用的猜想，为超辐射不稳定性终点提供了支持。
2024-05-29 gr-qc hep-th
Geodesics and shadows of the spindle-deformed Kerr black hole
Key Laboratory of Particle Physics and Particle Irradiation (MOE), Institute of Frontier and Interdisciplinary Science, Shandong University（粒子物理与粒子辐照教育部重点实验室，前沿交叉科学研究院，山东大学）；School of Mathematics and Physics, Qingdao University of Science and Technology（青岛科技大学数理学院）；Department of Physics, Key Laboratory of Low Dimensional Quantum Structures and Quantum Control of Ministry of Education, and Institute of Interdisciplinary Studies, Hunan Normal University（湖南师范大学物理系，教育部低维量子结构与量子控制重点实验室，交叉科学研究院）；Hunan Research Center of the Basic Discipline for Quantum Effects and Quantum Technologies, Hunan Normal University（湖南师范大学量子效应与量子技术基础学科研究中心）
研究四维广义相对论中含参数\(B\)的纺锤形变形克尔黑洞时空，利用微扰分离方程研究其测地线运动与黑洞阴影，确定相关区域和轨道并与光线追踪比较，验证微扰处理并量化与克尔的偏差。
2026-07-14 gr-qc
Curvature dependence of relativistic epicyclic frequencies in static, axially symmetric spacetimes
在牛顿引力的轴对称构形中，近圆周运动的周转频率平方和（$ω_r^2+ω_θ^2$）既取决于物质密度，也取决于圆轨道的角速度分布。最近发现，在史瓦西和克尔时空的光子轨道上，这个和趋于零。然而，这些是唯一的相对论配置，这种结果存在于文献中。在这里，我们扩展了上述形式主义，以描述类似的关系，测地线运动在任意静态，轴对称，渐近平坦的解决方案的广义相对论。发现在真空解的光子半径处，周转频率的平方和为零。在有物质存在的情况下，如果时空中的物质-能量流体满足强能量条件，我们得到了赤道面上扰动类时圆测地线的$ω_r^2+ω_θ^2>0$;在真空中，类时圆测地线运动的允许区域由上述不等式刻画。这里提出的结果可能是有用的，以揭示一般问题的稳定性圆轨道，一旦他们接近光子半径，主要是对应于稳定的光子运动。
2017-01-30 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Extreme mass-ratio inspirals around rotating accelerating black holes
South China University of Technology（华南理工大学）；Nanchang University（南昌大学）
该研究利用EMRI对克尔动力学偏离的敏感性，构建旋转加速黑洞的EMRI波形计算框架，发现弱加速度可在长时标EMRI上产生量级为弧度的相位印记。
2026-08-25 astro-ph.HE gr-qc
Resonant bound orbits and kludge waveforms in rotating Konoplya-Zhidenko black hole spacetime
Hunan Normal University（湖南师范大学）；Yangzhou University（扬州大学）
研究旋转KZ黑洞时空中的类时束缚运动与共振轨道，推导轨道参数与运动常数，构建赤道共振轨道的kludge波形，发现KZ形变影响共振位置与引力波信号，信号处于天基探测器相关频段。
2026-09-01 gr-qc
Gravitational redshift/blueshift of light emitted by geodesic test particles, frame-dragging and pericentre-shift effects, in the Kerr-Newman-de Sitter and Kerr-Newman black hole geometries
研究了Kerr-Newman-（anti）de Sitter（KN（a）dS）黑洞周围类时测地粒子辐射光的红移和蓝移.具体地说，我们计算的红移和蓝移的光子发射的测地线的大质量粒子和零测地线向一个遥远的距离KN（a）dS黑洞位于一个有限的距离。为此，我们使用Killing矢量形式和相关的第一积分-运动常数。我们详细考虑稳定的类时赤道圆轨道的恒星和表达其相应的红移/蓝移的度量物理黑洞参数（角动量每单位质量，质量，电荷和宇宙学常数）和轨道半径的发射星和遥远的观察者。这些半径通过光子从发射到被探测到的沿零测地线的运动常数联系起来，因此我们得到了观测者轨道半径与发射体半径和黑洞参数的封闭形式解析表达式。此外，我们计算精确的解析表达式的框架拖动的类时球轨道在KN（a）dS时空的Lauricella和Appell的多变量广义超几何函数。我们解决了KN（a）dS和KN时空中的类时球轨道的条件。我们提出了新的，优雅的紧凑的形式，这些轨道的参数。最后，我们利用Jacobi椭圆函数和Lauricella超几何函数$F_D$，导出了KNdS黑洞时空中非球形极轨道中测试粒子近心点推进的精确公式.
2021-02-15 astro-ph.GA gr-qc
Black hole geodesic parallel transport and the Marck recipe for isolating cumulative precession effects
维格纳旋转所产生的组合的助推沿两个不同的方向从一个相对的助推的角度来看，并适用于陀螺仪自旋进动沿类时测地线在克尔时空，澄清的几何性质的马克的配方描述平行运输沿这样的世界线表示的运动常数。他的最终角速度将累积自旋进动角速度与保持自旋4矢量与陀螺4速度正交所需的时空倾斜分离开来。作为一个显式例子，计算了沿约束和非约束赤道平面测地轨道运动的试验陀螺的累积进动效应。
2018-07-26 gr-qc
Exotic compact objects with soft hair
出于缺乏一个通用的参数化的异国情调的紧凑的对象，我们构建了一类微扰的解决方案有效的小（但在其他方面通用）多极偏离史瓦西度量在广义相对论。我们引入两类外来紧凑的对象，与“软”和“硬”的头发，在表面的曲率分别相当于或远大于在相应的黑洞视界。我们扩展的Hartle-Thorne形式主义放松赤道对称的假设，并包括多极矩高于自旋引起的变形，从而构建最一般的，轴对称的准史瓦西解决方案爱因斯坦的真空方程。我们明确地构造了具有软毛的物体的几个特解，这对于准黑洞度规的检验以及形变中子星的研究可能是有用的。我们表明，更紧凑的软异国情调的对象是，少毛，它将。所有的多极矩只能以两种方式接近它们相应的克尔值，因为它们的紧凑性增加：如果矩是自旋诱导的，则以几何方式（或更快），否则以线性方式（或更快）。我们的研究结果表明，根据克尔黑洞不同的多极结构，将它们与一大类超紧凑的奇异天体区分开来是具有挑战性的（但可能是可行的，因为下一代引力波探测器）。
2019-04-09 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
An exact rotating black hole solution in Palatini Kalb-Ramond gravity
Universidade Federal da Paraíba（帕拉伊巴联邦大学）；Universidade Federal de Campina Grande（坎皮纳格兰德联邦大学）；Khazar University（哈扎尔大学）
本文在Palatini Kalb-Ramond引力中构造了精确旋转黑洞解，分析其几何性质与观测效应，发现曲率耦合间的简并性，且与水星对比得到|2ε|的条件灵敏度为2.30×10⁻¹¹。
2026-10-12 gr-qc hep-th
Periodic orbits and gravitational waveforms of spinning particles in nonlocal Gravity
Universidad Católica del Maule（马乌莱天主教大学）；South China University of Technology（华南理工大学）；Kunming University of Science and Technology（昆明理工大学）
本文研究非局域引力中自转粒子周期轨道及引力波形，通过分析参数ζ和b对有效势能和内稳圆轨道的影响，验证了非局域引力与广义相对论的可区分性。
2026-02-17 gr-qc
Periodic Orbits and Their Gravitational-Wave Signatures around a Rotating Black Hole Surrounded by Perfect Fluid Dark Matter
Zhejiang University of Technology（浙江工业大学）；United Center for Gravitational Wave Physics (UCGWP), Zhejiang University of Technology（引力波物理联合中心（UCGWP），浙江工业大学）；Bahauddin Zakariya University, Vehari Campus（巴哈丁·扎卡里亚大学，韦哈里校区）；Khazar University（哈扎尔大学）
本研究探讨暗物质对Kerr黑洞周围周期轨道及引力波的影响，发现暗物质参数改变轨道半径、角动量与能量，并修改波形特征，特征应变集中于LISA的mHz频段。
2026-10-07 gr-qc
Gravitational Wave Emission and Mass Extraction from a Perturbed Schwarzschild Black Hole (continue)
一个相对论模型的发射引力波从一个最初未扰动的史瓦西黑洞，或球形坍缩配置，是完全集成的。该模型基本上由史瓦西时空上的Robinson-Trautman型引力扰动组成。在我们的微扰方案中，引力波可以从坍缩构型中提取质量。罗宾逊-特劳特曼微扰还包括另一种质量发射模式，我们称之为壳发射模式：在该位形的赤道平面上，可能存在一个物质的类时$(1+2)$壳，其应力-能量张量由壳上径向发射的中微子和弦模拟;在这种模式下不存在引力波。通过对曲率张量结构的分析和Peeling定理的应用，给出了引力波扰动和引力波带的不变性特征。
1997-10-17 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-most stable circular orbits in extremal and non-extremal Kerr-Taub-NUT spacetimes
我们研究因果测地线在赤道平面的极端克尔-陶布-NUT时空，专注于最内稳定圆轨道（ISCO），并比较其行为与现有的结果ISCO在极端克尔时空。直接ISCO的半径、开普勒频率和自转速度的计算表明，在极端情况下，ISCO与视界重合。我们还研究了强{ \it non}-极值极限中的测地线，即，在克尔参数消失的极限（即，对于Taub-NUT和无质量的Taub-NUT时空作为这个时空的特殊情况）。结果表明，在Taub-NUT时空中，直接ISCO的半径随着NUT荷的增加而增加。作为推论，证明了在无质量NUT时空中，类时测地线不存在稳定的圆轨道。
2014-01-29 gr-qc
Notes on emergent conformal symmetry for black holes
本文研究了可能具有加速度或引力磁质量的黑洞近环区域中无质量标量场和近束缚测地线的运动，发现与 Lie 代数 $\mathfrak{s l}(2, \mathbb{R})$ 相关的隐藏共形对称性在缺乏南北反射对称性的黑洞中依然存在，从而拓宽了光环全息的基础。
2024-03-26 gr-qc hep-th
Particle motions and gravitational waveforms in rotating black hole spacetimes of loop quantum gravity
School of Science, Jiangsu University of Science and Technology（江苏科技大学理学院）；College of Physics and Electrical Engineering, Xinyang Normal University（信阳师范大学物理与电气工程学院）
本文研究了环量子引力中的holonomy修正参数ξ对黑洞视界结构、类时测地运动及引力波发射的影响，发现ξ和自转参数a对轨道动力学有对抗性影响，且ξ增大导致引力波形偏离 Kerr 波形更明显。
2026-04-23 gr-qc
Time evolution of a Nambu-Goto string coiling around a Kerr black hole
Osaka Metropolitan University（大阪公立大学）；Nambu Yoichiro Institute of Theoretical and Experimental Physics (NITEP), Osaka Metropolitan University（大阪公立大学南部阳一郎理论与实验物理研究所）
研究Kerr黑洞赤道面上Nambu-Goto弦的时间演化，通过级数展开和数值模拟发现弦在黑洞视界拖动旋转并缠绕，能量提取过程短暂，外区域产生波携带能量，最终趋于Boos和Frolov发现的稳态配置。
2026-04-22 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Accelerating Bertotti-Robinson Black Holes in a Uniform Magnetic Field
Al-Hussein Bin Talal University（侯赛因·本·塔拉勒大学）；The Assam Royal Global University（阿萨姆皇家全球大学）；Universidade Federal do Maranhão（马拉尼昂联邦大学）
研究在均匀磁场中加速伯托利-罗宾逊黑洞的霍金温度、测地运动及可观测特征，分析磁场和加速度对黑洞稳定性及阴影的影响。
2026-03-03 gr-qc hep-th
Geodesics and scalar perturbations of deformed AdS-Schwarzschild black hole with a global monopole surrounded by a quintessence field
本研究针对被精质场包围的含整体单极子的形变AdS-Schwarzschild黑洞，分析粒子测地线、场微扰及发射特性，明确各参数对黑洞稳定性与蒸发的不同作用。
2025-05-17 gr-qc hep-th
Black hole tidal problem in the Fermi normal coordinates
本文推广了Fishbone和Marck的工作，导出了自引力流体星沿类时测地线绕Kerr黑洞运动的潮汐势。本文在Manasse和Misner发展的框架下，在费米正态坐标系中，用$R/r$计算了三阶和四阶的潮汐位，其中$R$是恒星半径，$r$是轨道间距。新公式被应用于确定在Kerr黑洞赤道面上运动的圆形轨道上的共转牛顿星的潮汐扰动极限（Roche极限）。证明了三阶和四阶项在用$R/r \agt 0.1$计算的近轨道Roche极限中起着重要的定量作用。研究还表明，在最内层稳定圆轨道附近，中子星绕恒星质量黑洞的Roche极限可能敏感地依赖于中子星的状态方程。
2005-02-09 astro-ph gr-qc
Modeling Relative Peak Times of Gravitational Wave Harmonics
West Virginia University（西弗吉尼亚大学）
本文提出两种半解析方法，用于预测引力波谐波模式的相对峰值时间差异，通过残余质量、自旋和即时频率输入，结合反向单体模型和类时测地线运动，提高了对二黑洞并合引力波的建模精度。
2025-12-16 astro-ph.HE gr-qc
Generating Rotating Spacetime in Ricci-Based Gravity: Naked Singularity as a Black Hole Mimicker
由于在广义相对论和修正的引力理论中缺乏由物质引起的旋转解，我们将最近发现的最小爱因斯坦标量理论的精确旋转解扩展到与Eddington激发的Born-Infeld标量场耦合的Born-Infeld引力中。这是完成了一个完善的映射的解决方案之间的里奇基于Palatini理论的重力和广义相对论的实施。新的解决方案是参数化的标量电荷和Born-Infeld耦合常数除了质量和自旋的紧凑的对象。与映射前的时空相比，我们发现Born-Infeld尺度下的高能修改能够抑制但不能消除原始裸零奇点的曲率发散。根据玻恩-因菲尔德耦合常数的符号，这些修改甚至可能会引起一个额外的类时奇点外部的零。尽管如此，在映射之前和之后的裸奇点都能够投射阴影，并且作为映射关系的结果，它们的阴影在赤道平面上被远处的观察者看到是相同的。尽管标量场导致阴影的外观具有一定的扁率，其左右端点保持固定，阴影轮廓的封闭性条件对标量荷的绝对值设置了一个小的上限，这导致阴影的观测特征非常类似于克尔黑洞的特征。
2021-03-16 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Causal structure and the geodesics in the hairy extension of the Bertotti-Robinson spacetime
本文研究了Bertotti-Robinson时空毛状扩展形成的奇异黑洞，通过坐标变换和能量-动量构型澄清其拓扑与因果结构，并分析零测地线和类时测地线，发现除出射光线外所有粒子最终落入黑洞。
2023-07-01 gr-qc
Parameter constraints on Horndeski rotating black hole through quasiperiodic oscillations
本文通过对 Horndeski 旋转黑洞赤道面圆形轨道的小扰动分析，结合三个 QPO 事件的 MCMC 拟合，约束了黑洞质量、自旋及 Horndeski 毛发参数，得到比现有模型更严格的限制。
2025-08-19 gr-qc
Electromagnetic tests of horizonless rotating black hole mimickers
自从第一次探测到引力波以来，人们对天体物理观测对理解黑洞结构的意义越来越感兴趣。为了限制其他黑洞模型而提出的许多论点都依赖于一些实质性的假设，例如完美的球对称，这意味着没有旋转。然而，鉴于天体物理学上的黑洞一般会表现出非零的角动量，现实的约束必须考虑旋转的影响。在这项工作中，我们分析的引力效应，旋转的超紧凑物体的表面上的发射，通过研究角动量如何影响光线的传播。这使我们能够评估超大质量黑洞（更具体地说，人马座A* 和M87*）假设缺乏旋转的约束的可靠性，如[Astrophys. J. 701，1357（2009）; Astrophys. J. 805，179（2015）]。我们发现，对于快速旋转的对象旋转可以显着影响逃逸概率的光子从物体的表面发射的，与一个显着的增加在赤道地区和减少在两极相对于非旋转的情况下。对于像人马座A* 这样旋转不那么快的黑洞候选者，这样的修改不会显著影响目前的约束，然而，由于这里考虑的相对论透镜和描述基本过程（如吸收）的额外唯象参数，这些约束比最初假设的要弱。然而，考虑到快速旋转的黑洞模仿者的表面发射的角度依赖性将是必要的，为未来的研究对象，如M87*。
2021-01-29 astro-ph.HE gr-qc
