Testing General Relativity with stellar orbits around the supermassive black hole in our Galactic center
在这封信中，我们证明了围绕银河系中心超大质量黑洞运行的短周期恒星可以成功地用于探测强区域的引力理论。我们使用19年的观测两个最好的测量短周期恒星绕我们的银河系中心，以约束一个假设的第五种力量，出现在各种情况下，由统一理论的发展或在某些模型的暗物质和暗能量。未报告偏离广义相对论，第五个力强度限制为$λ=$ 150天文单位长度尺度下的$\left|α\right| < 0.016$的95%置信上限。我们还得到了短周期恒星S 0 -2的近星点幅角线性漂移的95%置信上限为$\left|\dot ω_\textrm{S0-2} \right|< 1.6 \times 10^{-3}$ rad/yr，它可以用来约束各种引力和天体物理理论。这个分析提供了第一个完全自洽的测试引力理论使用轨道动力学在强引力制度，即一个超大质量黑洞。还提出了未来测量的敏感性分析。
2017-05-22 astro-ph.GA gr-qc
Apparent Deviations from Keplerian Acceleration for Stars Around the Supermassive Black Hole at the Galactic Center
我们表明，依赖于时间的多普勒效应应引起可测量的偏差的时间历史的投影轨道的恒星周围的超大质量黑洞在银河系中心（SgrA*）从预期的开普勒的历史。特别是，恒星的视线加速度产生了它在天空中沿着速度矢量的图像的表观加速度，即使它在这个方向上的实际开普勒加速度为零。多余的视加速度只是观测者和恒星的参考系之间的时间变换的结果。虽然在一个完全封闭的轨道上，额外的加速度平均为零，但它可能会导致在估计黑洞的动力学质量或位置时产生百分之几的系统偏移，这些估计依赖于部分采样的轨道，其近心距离为~ 100 AU。这种与已知恒星的开普勒动力学的明显偏差应该可以通过未来的观测来检测。
2003-09-25 astro-ph gr-qc
Search for a Variation of the Fine Structure around the Supermassive Black Hole in Our Galactic Center
在暗物质和暗能量的统一理论和模型的推动下，寻找自然常数的时空变化是寻找超越广义相对论和标准模型的新物理学的一条很有前途的途径。我们提出了一种新的方法来搜索的精细结构常数的变化使用的测量晚型演化的巨星从S-星团轨道的超大质量黑洞在我们的银河系中心。测量来自恒星的不同吸收线之间的差异（对精细结构常数具有不同的灵敏度）导致直接估计恒星位置和地球之间的精细结构常数的变化。利用5颗恒星的光谱测量，我们得到了精细结构常数低于$10^{-5}$的相对变化的约束。这是第一次在黑洞周围和高引力势中寻找自然界的变化常数。这项分析显示了监测银河系中心恒星的新方法，可以用来探测基础物理学。
2020-02-26 astro-ph.GA gr-qc physics.atom-ph
Spin oscillations of neutrinos scattered by the supermassive black hole in the galactic center
本研究探讨中微子被银河系中心超大质量黑洞及其吸积盘散射时的自旋振荡，考虑电磁场与磁场作用，为天体观测提供理论依据。
2025-10-14 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Model for common growth of supermassive black holes, bulges and globular star clusters: ripping off Jeans clusters
假设一个星系开始时是一个由几百万个金斯星系团（JC）组成的暗晕，每个星系团都由近万亿个微型褐矮星组成，这些微型褐矮星是地球质量的MACHO。星系中心的JC通过潮汐力加热它们的MACHO，使它们膨胀，从而发生凝聚和恒星形成。由于不断地从绕过JCs的物质中获得能量，中心恒星可能会变成一个超大质量的黑洞。它在最初的百万年期间具有快速的$t^3$增长，而在千兆年期间具有缓慢的$t^{1/3}$增长。与这个黑洞的近距离接触所破坏的JC可以为凸起提供物质。那些幸存下来的恒星可能会非常激动，以至于它们在内部形成恒星并成为球状星团。因此，黑洞大多数是在它们自己的环境中与银河系的凸起一起出现的，并且与最古老的球状星团一样古老。恒星HE 1523 - 0901的年龄为13.2 Gyr，这表明星系晕在那一刻已经充分聚集。恒星的形成速率在黑洞质量$\sim4 \ 10^7M_\odot$和球核质量$\sim5\,10^{10}M_\odot$处有一个最大值。在合并超大质量黑洞的情况下，通过银河系中心附近的JC提供了理想的帮助，以克服最后的秒差距。
2013-02-01 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Constraints on tidal charge of the supermassive black hole at the Galactic Center with trajectories of bright stars
正如最近Hees等人（2017）所指出的那样，利用当前和未来的设施对银河系中心附近的恒星进行观测，为在强引力场状态下测试广义相对论（GR）和其他引力理论提供了一个独特的工具。特别是，作者表明，汤川引力可以约束与凯克和TMT观测。不久前，Dadhich等人（2001）指出，带有潮荷的Reissner - Nordström度规自然地出现在带有额外维数的Randall - Sundrum模型的框架中（$Q^2$被称为潮荷，在这种方法中它可以是负的）。天体物理的后果存在的黑洞的潮汐电荷被认为是，特别是，测地线和阴影克尔-纽曼膜世界度规分析（Schee和Stuchlik，2009年a），而环轨道克尔黑洞产生的发射线的轮廓被认为（Schee和Stuchlik，2009年b）。Bin-Nun（2010 a，2010 b，2011）的论文讨论了在银河系中心存在具有潮汐电荷的Reissner - Nordström黑洞时可能存在的引力透镜的观测特征。在这里，我们遵循这样的方法，我们得到的解析表达式Reissner - Nordstrom -deSitter解决方案后牛顿近似和讨论的机会，以约束参数的度量从观测明亮的恒星与当前和未来的天体测量观测设施，如VLT，凯克，重力，E-ELT和TMT。
2018-08-16 astro-ph.GA gr-qc
Probing a Lorentz-violating parameter from orbital precession of the S2 star around the galactic centre supermassive black hole
Center for Gravitation and Cosmology, College of Physical Science and Technology, Yangzhou University（扬州大学物理科学与技术学院引力与宇宙学中心）
本文利用S2星轨道数据，在bumblebee引力理论框架下，通过马尔可夫链蒙特卡洛分析，探测到洛伦兹破坏参数ℓ的约束，结果比事件视界望远镜观测更精确。
2026-01-10 gr-qc
Measuring the Spin of the Galactic Center Supermassive Black Hole with Two Pulsars
针对银心黑洞 Sgr A* 自旋测量依赖极短周期脉冲星的难题，本文提出联合两颗周期约 2–5 年的脉冲星计时观测量直接测定自旋，仿真显示精度可提升 2–3 个数量级。
2024-11-13 astro-ph.HE gr-qc
Supermassive black holes surrounded by dark matter modeled as anisotropic fluid: epicyclic oscillations and their fitting to observed QPOs
最近引入的爱因斯坦引力最小耦合到各向异性流体代表暗物质的精确解可以很好地代表星系核中的超大质量黑洞，暗物质在黑洞周围的真实分布，由Hernquist类密度分布给出。对这些流体毛状黑洞时空，研究了引力辐射、拟正规振铃和光学现象的性质，得到了一些有趣的结果。在这里，使用这些时空的物理参数的范围，使其在天体物理学的相关性，我们研究这些时空中的测试粒子的周转振荡运动。应用轨道和周转运动的频率在周转共振变体的测地线模型的准周期振荡（QPOs）在活动星系核中观察到的证明的可能性，以解决的情况下，标准真空黑洞时空不允许解释的观测数据。我们证明了测地线模型可以解释在大多数活动星系核中观测到的具有合理晕参数的流体毛状黑洞的QPO。
2021-10-14 gr-qc
Alignment of the spins of supermassive black holes prior to coalescence
最近对黑洞合并的数值相对论模拟表明，在某些排列中，引力辐射的发射可以产生每秒数千公里的反冲。这超过了星系逃逸的速度，因此除非有一种机制来防止这种情况，否则人们会期望许多合并的星系没有中心黑洞。在这里，我们表明，在大多数星系合并，扭矩吸积气体足以对齐的轨道和自旋的两个黑洞与大规模的气体流。这样的配置有一个最大的反冲速度<200公里/秒，安全地低于银河逃逸速度。然而，我们预测，在没有太多气体的星系合并中，残余物将被踢出百分之几的时间。我们还讨论了我们的情况下，包括喷流对准角度和X型射电源的影响的其他预测。
2007-04-12 astro-ph gr-qc
Formation of Merging Stellar-Mass Black Hole Binaries by Gravitational Wave Emission in Active Galactic Nucleus Disks
该研究解析分析了活动星系核盘中恒星质量黑洞经引力波辐射形成并合双星的过程，发现多数双星在LVK频段内呈高度偏心并可被探测，且偏心率受速度、距离和频段影响。
2024-03-14 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the Yukawa Gravity with Post Newtonian Approximation using S-star Orbits around the Supermassive Black Hole in our Galactic Center
本研究针对利用S型恒星约束汤川引力时传统近似精度不足的问题，推导2PN阶后牛顿汤川运动方程，结合S2等恒星观测给出κ的95%置信约束，并预估未来观测可将约束精度提升一个量级以上。
2024-02-01 astro-ph.HE gr-qc
Possible Connection between Dark Matter and Supermassive Black Holes
暗物质（DM）通常与星系外围的旋转曲线联系起来研究。然而，DM的作用可能是不同的星系的凸起和中心的超大质量黑洞（SMBH）占主导地位的引力相互作用。事实上，鉴于DM是宇宙中占主导地位的物质种类，很自然地假设DM和SMBH之间存在密切联系。在这里，我们探讨这种可能性，通过构建稳定的对象，模糊质量分布的基础上，标准DM配置文件。这些天体有三种类型：没有视界的模糊液滴和有一个或两个视界的模糊黑洞。我们强调所有的对象都是爱因斯坦方程的解。它们的有效势支配着测试体的运动，可以显示出与银河系中心史瓦西BH的有效势的合理相似性。因此，我们的一些解在原则上可以取代银河系中心的标准BH图像，同时具有由宇宙的主要物质成分组成的优势。
2022-09-06 gr-qc
Spin Evolution of Supermassive Black Holes and Galactic Nuclei
超大质量黑洞（SBH）的自旋角动量S由于来自轨道恒星的力矩而进动，而恒星的轨道由于自旋黑洞对惯性系的拖曳而进动。我们解决耦合后牛顿方程描述的联合演化的S和恒星角动量Lj，j = 1..在球状旋转的核星团中。在没有恒星间引力相互作用的情况下，发现了两种演化模式：（1）S关于系统总角动量矢量的近似均匀进动;（2）阻尼进动，导致在不到一个进动周期内，S与旋转星团的角动量对准。在距离SBH一定距离之外，由于恒星之间的引力相遇而导致的角动量变化的时间尺度比自旋轨道进动时间短。我们提出了一个模型，基于Ornstein-Uhlenbeck方程，星团的随机演化，由于引力的遭遇，并用它来评估S在核中的演化，其中Lj的变化是由于帧拖动接近SBH和遇到更远。在这种情况下的长期演变是很好地描述为均匀进动的SBH集群的旋转轴，随着越来越重要的随机贡献时，SBH质量很小。自旋岁差周期被预测为强烈地依赖于核的性质，但是对于致密核中的低质量SBH，典型值为10-100 Myr，对于中等质量SBH，典型值为100 Myr - 10 Gyr，对于最大质量的SBH，典型值为> 10 Gyr。我们比较SBH自旋在恒星核中的演变的情况下，扭转倾斜，气体吸积盘。
2012-08-30 astro-ph.GA gr-qc
Rotating galactic black holes
本文首次提出通用全相对论形式体系，构建轴对称非真空时空中旋转星系黑洞解，为研究其阴影和准正则模式奠定基础。
2024-03-29 gr-qc
Gravitational instability of polytropic spheres containing region of trapped null geodesics: a possible explanation of central supermassive black holes in galactic halos
研究了最近引入的广义相对论多变球中引力波的行为，该球包含一个围绕稳定的零圆测地线半径延伸的被困零测地线区域，对于多变指数$N>2.138$和相对论参数，该区域可以存在，给出中心压力$p_\mathrm{c}$与中心能量密度$ρ_\mathrm{c}$的比值，大于$σ= 0.677$ .在这种多面体的俘获区中，轴向引力波扰动的有效势类似于超紧均匀密度天体的有效势，因此给出了类似的长寿命轴向引力模。这些长期存在的线性扰动与稳定的圆形零测地线有关，并且由于额外的非线性现象可能导致捕获区转换为黑洞。在程函极限下，给出了含$N \in (2.138,4)$的多面体的俘获区的长寿命引力模的振荡频率和慢阻尼率。然而，在捕获多面体的长寿命阻尼模式只存在非常大的值的多极数$\ell>50$，而较小的值的$\ell$的数值计算表明存在快速增长的不稳定轴向引力模式。我们证明，对于多面体与$N \geq 3.78$，捕获区域是由许多订单小于延伸的多面体，和包含在捕获区的质量是约$10^{-3}$的总质量的多面体。因此，这种捕获区的引力不稳定性可以作为解释在星系晕或星系团中产生中心超大质量黑洞的模型。
2017-07-03 gr-qc
Towards an observational test of black hole versus naked singularity at the galactic center
虽然黑洞的事件视界可以投下最近观察到的阴影，但没有视界的中心奇点也可以产生这样的特征。这就给我们留下了一个关于银河系中心的超大质量黑洞的性质的问题，以及它们是否必须承认事件视界。我们指出，对银河系中心周围恒星运动的观测应该能清楚地了解这个中心超大质量天体的性质。我们在这里检查和讨论最近的事态发展，表明有趣的行为的恒星运动，可能区分存在或否则的事件视界在银河系中心。我们比较运动的S2星与这些理论结果，拟合的观测数据与理论，可以看出，恒星的运动和进动的轨道围绕银河系中心提供了重要的线索，这个中心紧凑的对象的性质。
2021-01-15 gr-qc
