Testing the No-Hair Theorem with Observations in the Electromagnetic Spectrum. III. Quasi-Periodic Variability
根据无毛定理，天体物理学上的黑洞是由它们的质量和自旋唯一描述的。通过测量黑洞时空的至少三个不同的多极矩，并验证它们的值是否与克尔解的唯一组合一致，可以对无毛定理进行观测检验。在本文中，我们研究了在整个电磁波谱中观测到的黑洞辐射的准周期变化，作为无毛定理的一个检验。我们推导出的开普勒和周转频率在准克尔时空，其中的四极矩是一个自由参数，除了质量和自旋的表达式。我们表明，对于中等自旋，开普勒频率几乎是独立的四极矩的小偏差从克尔值，而周转频率表现出显着的变化。我们将这个框架应用于两种不同情况下的黑洞X射线双星的准周期振荡。在这种情况下，一对准周期振荡可以确定为基本的g-和c-模式的吸积盘，我们表明，无毛定理可以测试结合一个独立的质量测量。另一方面，如果在吸积盘中，这对振荡与动力学频率的非参数共振相一致，那么检验无毛定理也需要对黑洞自旋进行独立的测量。此外，我们认为，VLBI观测的Sgr A* 可能会测试无毛定理，通过结合成像观测和检测准周期的变化。
2010-10-29 astro-ph.HE gr-qc
Constraining Scalar Charge in Neutron Stars through Gravitational Wave Signals from NSBH Mergers
本研究通过分析四个NS-BH并合事件的引力波信号，检验了光速Horndeski理论预测的“毛茸”中子星假设，将标量荷约束在$10^{-3}$至$10^{-4}$量级，为检验广义相对论提供了新的限制。
2025-04-01 astro-ph.HE gr-qc
Testing the No-Hair Theorem with Observations in the Electromagnetic Spectrum: II. Black-Hole Images
根据无毛定理，所有天体物理学上的黑洞都可以用它们的质量和自旋来描述。这个定理可以通过测量黑洞时空的（至少）三个不同的多极矩来检验。在本文中，我们分析图像的黑洞的框架内，使我们能够计算可观的电磁波谱作为一个功能的质量，自旋，并独立地，四极矩的黑洞。我们表明，从预期的克尔值的四极矩的偏差导致图像的黑洞，要么扁长或扁圆形取决于符号和幅度的偏差。此外，在黑洞阴影周围有一个直径约为10个黑洞质量的环状结构，它比下面的吸积流的图像要亮得多，并且与吸积流模型的天体物理细节无关。我们表明，这个环的形状直接依赖于质量，自旋和四极矩的黑洞，并可用于一个独立的测量所有三个参数。特别是，我们证明了这个环是高度圆形的克尔黑洞与自旋a<0.9 M，独立于观察者的倾斜，但成为椭圆形和不对称的，如果没有头发定理被违反。在不久的将来，对Sgr A* 的甚长基线干涉观测将对这一环进行成像，并可能对无毛定理进行观测检验。
2010-06-01 astro-ph.HE gr-qc
Probing the Scalar Hair of Rotating Horndeski Black Holes through Thick Disk Images
School of Physics and Optoelectronics, South China University of Technology（华南理工大学物理与光电学院）；Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao-Tong University（上海交通大学李政道研究所）；School of Physics and Astronomy, Beijing Normal University（北京师范大学物理与天文学院）；Key Laboratory of Multiscale Spin Physics (Ministry of Education), Beijing Normal University（北京师范大学多尺度自旋物理教育部重点实验室）
研究通过厚盘图像分析标量发对吸积流成像的影响，发现标量发略微改变流入和磁场结构，但增强引力红移，减少总辐射和环亮度，提出第一光环的最大干涉直径是约束黑洞发的潜在观测量。
2026-04-01 astro-ph.HE gr-qc
Magnetic Field Probe of the No-Hair Theorem
我们讨论了黑洞周围磁场违反无毛定理的后果。这是通过对克尔时空进行参数变形，并研究这种变形对黑洞周围渐近均匀磁场的影响来实现的。我们计算了慢自旋和小变形参数下的变形电磁场，并表明修正是变形参数的量级，并且模仿了四极子的角结构。
2017-05-08 astro-ph.HE gr-qc
Testing the black hole "no-hair" hypothesis
广义相对论中的黑洞是非常简单的物体。这种属性，即“无毛”的名称，已在过去几十年中得到完善，并承认几个版本。黑洞的简单性使它们成为基础物理学和广义相对论本身的理想实验平台。在这里，我们讨论了黑洞的无毛特性，如何在电磁或引力窗口中测量它，以及它可能告诉我们关于我们宇宙的信息。
2016-07-11 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Testing the No-Hair Theorem with Observations in the Electromagnetic Spectrum. IV. Relativistically Broadened Iron Lines
根据无毛定理，天体物理学上的黑洞完全由它们的质量和自旋来表征，并由克尔度规来描述。这个定理可以通过测量黑洞时空的（至少）三个不同的多极矩来检验。在本文中，我们计算的荧光铁线发射的吸积流周围的黑洞候选人的框架内，使我们能够执行的计算作为其质量和自旋的函数，以及一个自由参数，测量潜在的偏离克尔度规。我们发现，这种偏差导致线轮廓显着改变，并可能表现出修改后的流量比的两个峰值在其特征双峰形状。我们还表明，磁盘倾斜可以独立的自旋和偏差参数测量在低到中等的倾斜角的情况下，克尔黑洞。我们估计的精度，不久的将来的X射线任务，如Astro-H和ATHENA+需要实现，以解决偏离克尔度规的铁线配置文件，并表明，这种偏差的约束将是最强的快速旋转的黑洞。更一般地说，我们表明，在30或60度的磁盘倾角的测量精度为~5%的线的轮廓约束的偏差参数，以统一的值的自旋a> 0.5 M。
2013-06-12 astro-ph.HE gr-qc
A Metric for Rapidly Spinning Black Holes Suitable for Strong-Field Tests of the No-Hair Theorem
根据无毛定理，天体物理学上的黑洞是由它们的质量和自旋唯一表征的，并由克尔度规描述。有人提出了几种偏离克尔度规的参数，以研究电磁波谱和引力波谱中与预期克尔信号不同的观测特征。然而，由于无毛定理，如果这些时空是爱因斯坦场方程的解，那么它们不可能在事件视界之外的任何地方都是正则的;它们通常在外部观察者可以到达的时空区域中以裸奇点或闭合的类时环为特征。对于无毛定理的观测测试，涉及在圆形光子轨道或黑洞周围的最内部稳定圆形轨道附近的现象，这些病态限制了度量的适用性，仅限于不快速旋转的紧凑对象。在本文中，我们构造了一个Kerr型度规，它除了依赖于它的质量和自旋之外还依赖于一组自由参数，并且在事件视界之外处处正则。我们推导出了在围绕黑洞的赤道圆轨道上的粒子的能量和角动量的表达式，并计算了最内层稳定圆轨道和圆光子轨道的位置。我们证明，这些轨道的变化显着，即使是温和的偏离克尔度规。我们的度规的性质使它成为一个理想的时空，可以利用任意自旋的天体物理学黑洞周围的吸积流的性质，在电磁波谱中对无毛定理进行强场检验。
2011-05-20 astro-ph.HE gr-qc
No-hair and almost-no-hair results for static axisymmetric black holes and ultracompact objects in astrophysical environments
本文在静态轴对称情形下推广无毛定理，证明与给定外部引力场相容的黑洞几何仅构成单参数族，并证明在曲率有界条件下，近黑洞的无视界天体的形状偏离必须随趋近黑洞极限而消失。
2025-08-18 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Constraining neutron star radii in black hole-neutron star mergers from their electromagnetic counterparts
黑洞（BH）和中子星（NS）双星的合并是令人感兴趣的，因为引力波（GW）的发射可以被电磁（EM）对应物所跟随，这可以为短的伽马射线暴提供动力。到目前为止，LIGO/Virgo只观察到一个候选的BH-NS事件，GW190426\_152155，它没有被任何EM对应事件跟随。我们讨论了如何存在（不存在）的残余磁盘，这权力的EM对应，可以与自旋测量LIGO/室女座一起使用，推导出NS的半径的下限（上限）。对于GW190426\_152155的情况，自旋和质量比上的大测量误差阻止对NS半径设置上限。当BH自旋的对齐分量（相对于轨道角动量）最大时，我们提出的方法效果最好，并且可以用于补充可以从GW信号中提取的信息，以获得关于NS状态方程的有价值的信息。
2021-03-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
Circular Orbits Structure and Thin Accretion Disks around Kerr Black Holes with Scalar Hair
本文首先研究了具有标量头发的Kerr黑洞（KBHsSH）的赤道圆轨道结构，并突出了它们与普通秃Kerr黑洞的外部区域截然不同的最显著的特征，即由具有偏心的、自引力分布的标量物质的黑洞的组合束缚系统所产生的特殊性。这些特征中的一些是不兼容的薄磁盘的方法，因此，我们确定和映射出的参数空间中的各个区域分别。所有的解决方案，其稳定的圆轨道速度（和角动量）曲线是连续的，用于建立薄和光学厚盘周围，从中我们提取的辐射能通量，光度和效率。我们比较了具有相同自旋参数$j$但不同归一化电荷的批次结果，并且轮廓是丰富多样的。由于守恒标量荷$Q$的存在，这些解在$(M, J)$参数空间中是非唯一的。此外，$Q$不能从度量函数中渐近地提取。然而，如果KBHsSH存在，通过不同的观测约束参数，光度分布可以反过来用来约束诺特荷和表征时空。
2021-01-19 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the Charge of a Black Hole with Electromagnetic Radiation from a Black Hole-Neutron Star System
本文通过假设黑洞带电，利用黑洞-中子星旋近阶段电偶极和磁偶极辐射驱动的同步辐射，约束了GW200105和GW200115中黑洞的最大荷质比，并发现X射线波段转换效率最高。
2023-09-25 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Verifying the no-hair property of massive compact objects with intermediate-mass-ratio inspirals in advanced gravitational-wave detectors
探测到从中子星或恒星质量黑洞的螺旋进入中等质量黑洞（IMBH）的引力波，将为强场引力物理学提供一个全新的视角。来自这些中等质量比螺旋（IMRI）的引力波，质量比从~10：1到~100：1的系统，可以被高级LIGO/Virgo以每年几十次的速度检测到，并将编码中心体时空的签名。直接观测时空将使我们能够使用广义相对论的“无毛”定理来确定IMBH是否是克尔黑洞（或一些更奇特的物体，例如玻色子星）。使用修改后的后牛顿（PN）波形，我们探讨了在先进的探测器时代约束中心体的质量四极矩的前景。我们使用Fisher信息矩阵来估计中心体的参数可以被测量的精度。我们发现，对于有利的质量和自旋组合，非克尔中心体的四极矩可以测量到一个~15%的分数误差或更好的使用3.5 pN阶波形;另一方面，我们发现的准确度下降到~100%的分数误差使用2 pN波形，除了一个窄带的最佳拟合的非克尔四极矩的值。
2012-02-28 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the ellipticity and frequency of binary neutron star remnant via its gravitational-wave and electromagnetic radiations
本研究利用贝叶斯框架结合模拟的X射线和引力波信号，约束双中子星并合残骸（超质量中子星）的椭圆率和初始频率，发现联合分析可将参数置信区域缩小约10^5倍。
2023-05-02 astro-ph.HE gr-qc
Testing the No-Hair Theorem with Event Horizon Telescope Observations of Sagittarius A*
事件视界望远镜（EHT）是一种毫米波甚长基线干涉仪阵列，它的出现使得对少数超大质量黑洞的亚视界尺度结构的空间分辨研究成为可能。其中，银河系中心的超大质量黑洞人马座A*（Sgr A*）呈现出最大的角截面。到目前为止，这些研究集中在黑洞自旋的测量和低光度吸积模型的验证。然而，对EHT数据分析的一个关键输入是黑洞时空的结构，因此这些观测提供了新的机会来测试克尔度规对天体物理学黑洞的适用性。在这里，我们采用准克尔度规，呈现了Sgr A* 周围辐射低效吸积流（RIAF）的第一个模拟图像，该度规除了在广义相对论中充分表征黑洞的质量和自旋之外，还包含独立的四极矩。我们发现，这些图像可以显着不同的图像的RIAF周围的克尔黑洞具有相同的自旋，并证明了测试无毛定理的可行性，通过约束四极偏离克尔度量与现有的EHT数据。同样重要的是，我们发现，磁盘倾角和自旋方向角是强大的列入额外的参数，提供信心，在以前的估计假设克尔度量的基础上EHT的意见。然而，目前对克尔度规的潜在修改的限制仍然很弱。
2013-11-21 astro-ph.HE gr-qc
Testing General Relativity in the Strong-Field Regime with Observations of Black Holes in the Electromagnetic Spectrum
广义相对论已经被许多实验所验证，然而，这些实验几乎只探测弱时空曲率。在这篇论文中，我创建了两个框架，通过使用当前或不久的将来的仪器在电磁波谱中观测黑洞来检验强场区域中的广义相对论。在本论文的第一部分，我设计测试的无毛定理，唯一的特点，在广义相对论的黑洞的性质，在他们的质量和自旋，并指出，这些紧凑的对象描述的克尔度规。我研究了一个准克尔度规，并构造了一个类克尔时空，这两个时空除了质量和自旋外，还包含一个独立的参数。如果无毛定理是正确的，那么克尔度规的任何偏差都必须为零。我表明，已经温和的变化的偏差参数在任何度量导致显着修改所观察到的信号。我应用这个框架的成像超大质量黑洞使用非常长的基线干涉测量以及准周期性的变化和相对论性扩大的铁线观察银河系和超大质量黑洞。在论文的第二部分，我设计了一种方法，通过黑洞X射线双星的轨道演化来检验Randall-Sundrum型膜世界引力中预测的黑洞蒸发，并从A0620-00和XTE J1118+480中得到额外维大小的约束。
2012-09-13 astro-ph.HE gr-qc
Magnetized accretion disks around Kerr black holes with scalar hair - I. Constant angular momentum disks
随着引力波通道和电磁波通道中新的观测数据的收集，测试黑洞的真实性质--无毛假设--将在未来几年变得越来越精确。本文研究了具有同步标量头发的Kerr黑洞的数值生成时空，并建立了它们周围磁化厚盘（或环面）的稳态模型。我们的方法假设圆盘不是自引力的，它们服从多方状态方程，它们的比角动量的分布是恒定的，并且它们是边缘稳定的，即圆盘完全填满它们的罗氏瓣。此外，与文献中现有的方法相反，我们的模型是热力学相对论的，因为流体的比焓可以采用显著大于1的值。我们研究了吸积环的形态和性质对所考虑的黑洞类型的依赖关系，从具有不同自旋参数的纯Kerr黑洞，即从Schwarzschild黑洞到接近极值Kerr黑洞，再到具有不同ADM质量和视界角速度的标量头发的Kerr黑洞.两种类型的黑洞的磁盘属性之间的比较。在这项研究中讨论的磁化，平衡盘模型的序列可以被用来作为初始数据的数值相对论代码，以调查其动态（非线性）的稳定性，并与射线跟踪代码串联使用，以获得合成图像的黑洞（即阴影）在天体物理学相关的情况下，光源是由一个发射吸积盘。
2018-11-28 astro-ph.HE gr-qc
Thermodynamical hairs of the four-dimensional Taub-Newman-Unti-Tamburino spacetimes
研究表明，一般的四维Taub-Newman-Unti-Tamburino（Taub-NUT）时空可以用三种或四种不同的热力学毛来描述：Komar质量（$M = m$）、“角动量”（$J_n = mn$）、引力磁荷（$N = n$）和/或对偶（磁）质量（$\widetilde{M} = n$）.换句话说，NUT电荷是一个热力学多毛，这意味着它同时具有旋转和电磁电荷的特性;这与以前的知识形成鲜明对比，它只有一个物理特征，或者它纯粹是一个单一的解决方案参数。为了得到这个新的结果，我们提出了一种简单、系统的方法来研究包含非零NUT荷的所有四维时空的一致热力学第一定律和贝肯斯坦-斯马尔质量公式，首先推导出一个有意义的赫里斯托-鲁菲尼型平方质量公式。这样，不仅可以在一般的Taub-NUT型时空的洛伦兹扇区和欧几里得扇区中自然地恢复Bekenstein-Hawking四分之一面积熵关系，而且可以在热力学意义上首次完全阐明NUT参数作为多面体的物理意义.
2019-11-28 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Constraining short gamma-ray burst jet properties with gravitational waves and gamma rays
伽马射线暴（GRB）的瞬发辐射是高度波束化的，了解喷流几何形状和波束配置可以提供关于知之甚少的中央发动机和环爆环境的信息。在引力波天文学出现之前，天文学家依靠观测多波长余辉中的喷流破裂来确定伽玛暴的张开角，因为观测者相对于系统的视角不能仅从电磁数据来确定。然而，引力波观测提供了一个独立的视角测量。我们描述了一个贝叶斯方法，用于确定短伽玛暴的几何形状，同时使用电磁和引力波观测。我们演示了如何合奏的多信使检测可以用来测量的喷流能量的分布，开角，洛伦兹因子，和角轮廓的短伽玛暴，我们发现，对于人口的100个这样的观察，我们可以约束的平均值的开角分布在10度内，无论角发射轮廓。相反，对能量分布的约束取决于轮廓的形状，这是可以区分的。
2020-04-20 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Constraining the spin and the deformation parameters from the black hole shadow
在5-10年内，甚长基线干涉测量（VLBI）设施将能够直接对银河系中心超大质量黑洞候选者SgrA $^*$周围的吸积流成像，并观测到黑洞“影子”。在四维广义相对论中，无毛定理断言不带电的黑洞可以用克尔解来描述，并且完全由它们的质量$M$和自旋参数$a$来描述。本文探讨了区分克尔和巴丁黑洞与其阴影的可能性。在Hioki & Maeda（2009）中，假设背景几何由Kerr解描述，作者提出了一种算法，通过测量失真参数$δ$来估计$a/M$的值，失真参数是表征阴影形状的可观察量。在这里，我们试图扩展他们的方法。由于Hioki-Maeda畸变参数相对于自旋和可能偏离克尔解是简并的，因此必须测量另一个量来检验克尔黑洞假设。我们研究了几种可能性。我们发现，仅仅通过对阴影的观察来区分克尔和巴氏黑洞是极其困难的，而且在不久的将来是遥不可及的。对阴影的测量与对围绕SgrA $^*$的紧凑轨道上的脉冲星的可能的精确无线电观测相结合，可能是验证克尔黑洞范例的更有希望的策略。
2014-06-18 astro-ph.HE gr-qc
Spin-induced black hole spontaneous scalarization
我们研究了黑洞背景中的标量场，并表明，当标量场与曲率适当耦合时，快速旋转可以引起快子不稳定性。这种不稳定性，这是在线性化制度的自发标量化的标志，预计将被淬火的非线性和赋予黑洞与标量头发。因此，我们的结果表明，存在着广泛的理论，共享相同的静态黑洞解，在低自旋的广义相对论，但表现出黑洞头发在足够高的自旋（$a/M\gtrsim 0.5$）。这一结果对广义相对论的检验和黑洞的性质与引力和电磁观测具有明确的意义。
2020-11-17 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Constraining Very Heavy Dark Matter Using Diffuse Backgrounds of Neutrinos and Cascaded Gamma Rays
我们认为，从最近的费米伽马射线和冰立方中微子观测各向同性背景辐射的超重暗物质（VHDM）的多信使约束。扩散伽马射线背景（DGB）的费米数据显示，在非常高的能量（VHE），我们称之为“VHE过剩”相对于预期的衰减幂律外推从较低的能量可能无法解释的功能。我们表明，VHDM可以解释这种过剩，中微子观测将是一个重要的工具来测试这种情况。更保守地说，我们推导出了质量为10^3-10^10 GeV的VHDM性质的新约束。这些通用的边界遵循我们在其他地方开发的伽马射线和中微子的宇宙能量预算约束，基于对宇宙电磁级联和中微子探测率的详细计算。我们表明，结合伽马射线和中微子的数据是必不可少的VHDM属性的约束既强大又强大。在较低的质量范围内，我们对VHDM湮灭和衰变的约束与其他结果相当;然而，我们的约束继续到更高的质量，在那里它们变得相对更强。
2012-10-02 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Spectrum of the radiation from electric charges and from dipoles which free infall into a black hole
考虑了电荷和偶极子的自由降落，它们沿径向自由落入Schwarzschild黑洞的事件视界.忽略电磁场对黑洞的逆作用。偶极子被认为是一个点粒子，因此与潮汐力暴露相关的变形被忽略。根据黑洞“缺毛”定理，多极磁场必须由多极完全发射出来才能落入黑洞。得到了这些多极子（偶极子和单极子）的电磁辐射功率谱，并发现了不同方向的下降偶极子的电磁辐射功率谱的差异。本文发展了一种求解自由落入黑洞的多极子（包括高阶多极子-四极子等）辐射电磁多极场的一般方法。电磁波谱可以与恒星质量和更小的黑洞的观测数据进行比较。
2013-03-30 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the Mass of the Photon with Gamma-Ray Bursts
现代物理学的基石之一是爱因斯坦的狭义相对论，其光速恒定，光子质量为零的假设。光子静止质量m_γ的约束是检验爱因斯坦理论以及其它基本电磁理论和粒子理论的基本方法。由于非零光子质量会引起频率（或能量）相关的色散，测量爆炸性天体物理事件发射的不同频率光子的时间延迟是一种重要的和模型无关的方法来限制这种限制。宇宙学上的伽马射线暴（GRB）具有短时间尺度、高红移、宽频带的瞬发和余辉辐射等特点，为研究m_γ约束提供了理想的实验平台。本文利用伽玛射线暴早期射电余辉观测和多波段射电峰值计算了光子质量的上限，使Schaefer（1999）的结果改进了近半个数量级。
2016-07-12 astro-ph.HE
Constraining decaying very heavy dark matter from galaxy clusters with 14 year Fermi-LAT data
本研究利用7个近邻星系团的14年Fermi-LAT数据，考虑多种衰变道与电磁级联效应，采用Navarro-Frenk-White轮廓和轮廓似然法，在95%置信水平下给出了极重衰变暗物质寿命的下限，为相关间接探测提供了互补约束。
2024-02-07 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Electromagnetic signatures of strong-field gravity from accreting black holes
对星系核的观测有助于我们检验广义相对论。无毛定理指出，经典的、孤立的黑洞最终会稳定在一个可以用少量参数表征的稳定状态，而宇宙黑洞既不是孤立的，也不是稳定的。相反，它们与环境相互作用，并在截然不同的时间尺度上进化。因此，天体物理现实模型需要更多的参数，并且它们的值可能会随时间变化。需要新的技术，以使我们能够获得这些额外的参数的独立约束。在这种背景下，非电磁信使已经出现，各种新的电磁观测将在不久的将来补充传统技术。在这篇提纲中，我们总结了几个富有成果的方面，从吸积盘的电磁信号在强引力制度的未来卫星任务和地基望远镜的前景。作为一个有趣的例子，我们提到了一个纯粹的几何效应的偏振角变化后，光的传播，这发生在黑洞事件视界附近。尽管只有数值模拟才能以真实的方式捕捉吸积过程，但简化的玩具模型和半解析估计对于理解旋转黑洞事件视界附近，特别是最内侧稳定圆形轨道下方的俯冲区域内的强引力的复杂效应是有用的。
2021-10-21 astro-ph.HE
Constraining the astrophysical origin of intergalactic magnetic fields
本研究利用Fermi LAT和H.E.S.S.观测数据，通过耀变体电磁级联现象约束星系际磁场（IGMF）的起源，发现强空间填充原初磁场比例须至少为0.67，并设定了不同耀变体活动时间下原初IGMF的下限。
2024-02-19 astro-ph.CO astro-ph.HE
Constraining the number of spacetime dimensions from GWTC-3 binary black hole mergers
在修正的引力模型中，允许额外的非紧致时空维度，来自引力波的能量可以泄漏到这些额外的时空维度，导致观测到的引力波的振幅减小，从而在引力波源的光度距离推断中成为潜在系统学的来源。由于二进制黑洞（BBH）合并是标准的警报器，我们使用对不稳定超新星（PISNe）的质量间隙和预测的功能，以确定一个质量尺度，从而能够打破质量红移简并。我们同时适合BBH人口和额外的时空维度参数的引力泄漏模型使用BBH观测最近发布的GWTC-3目录。通过对时空维数的限制，我们发现$D= 3.95^{+0.09}_{-0.07}$在$68\%$ C.L.对于独立于筛选尺度的模型，发现GWTC-3约束与GW 170817及其电磁对应物的约束一样具有竞争力。对于重力泄漏低于一定的筛选规模$R_c$的模型，我们发现$D=4.23^{+1.50}_{-0.57}$和$\log_{10} R_c/{\rm Mpc}= 4.14^{+0.55}_{-0.86}$与过渡陡度$\log_{10} n = 0.86^{+0.73}_{-0.84}$的泄漏，这对于第一个约束共同与BBH人口在宇宙学距离。这些约束与广义相对论（GR）一致，其中引力波在$D=3+1$时空维度中传播。使用BBH群体来探测对标准宇宙学模型的修改，提供了对GR的独立测试，该测试不依赖于任何电磁信息，而纯粹依赖于引力波观测。
2021-12-14 astro-ph.HE gr-qc
Constraining inputs to realistic kilonova simulations through comparison to observed $r$-process abundances
本研究将千新星辐射转移模拟的元素组成与太阳系 r 过程丰度对比，发现特定 FRDM2012/FRLDM 动力学与风抛射物组合及质量比可同时最佳匹配 AT2017gfo 光变曲线和太阳丰度。
2023-06-04 astro-ph.HE
Constraining the charge of the Galactic centre black hole
在这篇文章中，我们总结了我们的结果有关的观测约束的电荷与银河系中心黑洞- Sgr A*。根据无毛定理，每一个天体物理学上的黑洞，包括超大质量黑洞，最多可以用三个经典的、外部可观测的参数来表征--质量、自旋和电荷。虽然质量和自旋通常通过几种方法测量，但基于天体物理等离子体中有效放电的论点，电荷通常被忽略。从理论的角度来看，由于完全电离的等离子体中质子和电子之间的质量不平衡，黑洞可以获得电荷，这对Sgr A* 产生约$\sim 10^8\,{\rm C}$。第二，感应机制涉及嵌入在外部磁场中的旋转克尔黑洞，这导致由于磁场线的扭曲而产生电场。该电场可以与感应的Wald电荷相关联，为此，我们计算了Sgr A* 的$\sim 10^{15}\,{\rm C}$的上限。虽然$\sim 10^{15}\,{\rm C}$的最大理论极限仍然是12个数量级小于Sgr A* 的极值电荷，我们分析了一些天体物理的后果，有一个黑洞在银河系中心的小电荷。两个最突出的是对X射线韧致辐射轮廓的影响和对最内侧稳定圆轨道位置的影响。
2019-03-26 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
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
Constraining the ellipticity of strongly magnetized neutron stars powering superluminous supernovae
超亮超新星（SLSNe）被认为是由强烈磁化的快速旋转的中子星提供动力的，中子星通常被称为磁星。在这个过程中，磁星的旋转能量通过磁偶极辐射辐射，并加热超新星喷出物。然而，如果磁星的几何形状高度扭曲，旋转能量主要作为引力波辐射损失，因此这样的磁星不能为SLSNe提供动力。通过简单地比较电磁波和引力波的发射时间尺度，我们约束上限的磁星的椭圆率，假设他们的权力所观察到的SLSNe。我们发现，它们的椭圆率通常需要小于约几个1 e-3。这表明，在这些磁星的环形磁场强度通常小于几个1 e 16 G，使其失真保持小。由于SLSNe的光变曲线模型表明，它们的偶极磁场强度为1 e14 G的量级，极向与环向磁场强度的比值被发现在为SLSNe供电的磁星中大于~ 0.01。
2016-04-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Electromagnetic power of merging and collapsing compact objects
[摘要]电磁辐射可以作为合并的前兆产生，作为NS坍缩期间和所产生的BH自旋下降阶段的即时发射。我们证明了轴对称无力磁场的时间演化可以用双曲型Grad-Shafranov方程来表示。在史瓦西几何中，我们发现了由自旋和坍缩NS驱动的磁层的精确的非线性含时劈裂结构。基于这个解决方案，我们认为，崩溃的NS到BH顺利发生，没有自然形成的电流片或其他耗散结构的开放场线，因此，不允许磁场成为断开连接的明星和逃逸到无穷大。因此，只要一个孤立的克尔黑洞能够产生等离子体和电流，它就不会失去它的开放磁场线，它的磁层结构朝着分裂的方向发展，黑洞就会电磁地自旋下来。假设外部介质是真空的“无毛定理”在这种情况下不适用：高导电等离子体引入了禁止磁场线与BH断开的拓扑约束。最终，一个随机的大规模自发重联事件将导致磁场释放，永远关闭电磁BH引擎。我们还讨论了短的伽马射线暴的性质，并建议，早期余辉性质的相似性的长和短的伽玛暴可以有关的事实，即在这两种情况下，一个旋转BH可以保留足够长的时间，以提取其旋转能量的大部分，并通过风中的内部耗散产生高能量的发射磁场。
2011-04-06 astro-ph.HE gr-qc
Neutron and quark stars: constraining the parameters for simple EoS using the GW170817
众所周知，尽管有几个复杂的模型来描述中子星和夸克星等致密天体的状态方程，但它仍然是无法确定的。根据\cite{Lattimer01}中总结的电磁观测，以及最近对螺旋双星GW 170817 \cite{Abbott2017_etal}和GW 190425 \cite{Abbott2019}引力波的观测，我们有可能对质量的范围作出估计，从而限制中子星和夸克星的质量，这不仅决定了初始轨道的最佳近似值，而且决定了我们将观测哪种类型的恒星。在本文中，我们探讨了几种配置的中子星假设一个简单的多方状态方程，使用单层模型没有地壳。特别地，当EoS依赖于质量静止密度$p=K ρ_{0}^Γ$和能量密度$p=K ρ^Γ$时，我们发现质量-半径关系有很大的不同.另一方面，我们还研究了不同真空能量密度$B$值下的夸克星模型.
2020-02-20 astro-ph.HE gr-qc
Constraining neutron star properties with a new equation of state insensitive approach
人们可以不把中子星的压力-密度关系参数化，而把它的宏观性质参数化，如质量（$M$）、半径（$R$）和无量纲潮汐变形性（$Λ$），从而结合电磁波和引力波观测结果推导出物态方程（EoS）。我们提出了一种新的方法来参数化$R(M)$和$Λ(M)$关系，它近似的候选EoS的精度优于5\%的所有群众和跨越广泛的区域的$M-R-Λ$平面。使用这种方法，我们结合了从GW 170817和GW 190425的$M-Λ$测量，以及PSR J 0030 +0451和PSR J 0740 +6620的同时PDMATHAMT测量，对NS属性进行联合约束。在90%置信度下，我们推断$1.4 M_{\odot}$ NS的$R_{1.4}=12.05_{-0.87}^{+0.98}$ km和$Λ_{1.4}=372_{-150}^{+220}$，以及$2.08 M_{\odot}$ NS的$R_{2.08}=12.65_{-1.46}^{+1.36}$ km。此外，我们利用非旋转NS $M_{\rm max}=2.52_{-0.29}^{+0.33} M_{\odot}$的最大质量的推断值，研究了三个可能的中子星-黑洞合并（NSBH）系统中次级天体的性质。
2022-08-14 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Interpreting gravitational-wave burst detections: constraining source properties without astrophysical models
我们发现，对于探测的引力波瞬变，约束可以给出的物理参数的源，而不使用任何特定的天体物理模型。仅仅依靠广义相对论的基本原理，我们就可以仅仅根据观测波形的特征来设定源的大小、质量和距离的上限。如果源的距离是从独立的（例如电磁）观测中得知的，我们也可以设定质量和大小的下限。作为示范，我们测试了这些约束的二进制黑洞信号观测的LIGO和处女座探测器在其第一次和第二次观测运行，以及模拟的二进制黑洞和核心塌陷超新星信号重建模拟探测器数据。我们已经发现，我们的约束条件是有效的所有分析的源类型，但它们的效率（即，有多远，他们是从真正的参数值）强烈依赖于源类型，范围从在同一数量级的几个数量级的差异。在引力波信号在没有波形模板的情况下重建，并且没有关于源的天体物理模型可用的情况下，这些约束提供了可以指导天体物理建模过程的源的唯一定量表征。
2020-04-28 astro-ph.HE gr-qc
Constraining the Generalized Uncertainty Principle with the light twisted by rotating black holes and M87*
我们测试的有效性，广义海森堡的不确定原理在旋转黑洞附近的强引力场的存在下，海森堡的原则是应该需要额外的校正项时，重力被考虑在内，导致一个更一般的配方也被称为广义不确定原理。作为探测电磁波获取轨道角动量时，通过旋转黑洞透镜，我们发现从数值模拟的光谱的光的轨道角动量和制定的广义不确定原理，在这里的特点是由重新缩放的参数$β_0$，普朗克的质量和裸质量的黑洞的函数所需的校正之间的关系。然后，通过对M87* 致密天体引力场扭曲光的分析，我们发现了参数$β_0$的新的极限。利用这种方法，与黑洞阴影圆度分析相补充，我们从M87* 的实验数据中获得了更精确的极限，证实了与广义相对论相兼容的方案的有效性，在由于EHT数据中存在的实验误差和由于数值模拟和分析而引起的不确定性范围内。
2022-03-27 astro-ph.HE gr-qc quant-ph
Regular Black Hole Metric with Three Constants of Motion
根据无毛定理，天体物理学上的黑洞是由它们的质量和自旋唯一表征的，并由克尔度规描述。为了用电磁波谱和引力波谱中的黑洞观测来检验这个定理，人们提出了几种偏离克尔度规的参量时空。这种度量通常包含裸奇点或封闭的类时曲线在附近的紧凑的对象，可以限制的适用性的度量不快速旋转的紧凑的对象，一般只承认两个常数的运动。然而，第三个常数的存在可以方便观测量的计算，因为运动方程可以写成一阶形式。在本文中，我设计了一个克尔类黑洞度规，它是定期的事件视界外的任何地方，拥有三个独立的运动常数，并依赖于非线性的四个自由函数，参数化潜在的偏离克尔度规。这个度规通常不是任何特定引力理论的场方程的解，但可以映射到已知的四维修正引力理论的黑洞解，以便适当地选择偏差函数。我推导出的能量，角动量和周转频率的一个粒子的圆形赤道轨道上的黑洞和计算的位置最稳定的圆形轨道。此外，我写的度量在一个克尔-Schild的形式，它允许一个简单的实施完全相对论性磁流体动力学模拟吸积流在这个度量。这个度规的性质使它成为一个非常适合的时空，用于强场测试无毛定理在电磁波谱与任意自旋的黑洞。
2015-12-15 astro-ph.HE gr-qc
