Gravitational waves in massive gravity: Waveforms generated by a particle plunging into a black hole and the excitation of quasinormal modes and quasibound states
为检验大质量引力，本文研究了粒子坠入Schwarzschild黑洞的引力辐射，构建了自旋2大质量场共振谱，计算并分析了波形，揭示了准束缚态激发等关键现象，并构建了任意观测方向的正则化多极波形。
2025-02-12 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Polarization Patterns of the Hotspots Plunging into a Kerr Black Hole
本研究探讨了克尔时空中ISCO内非圆周运动热点的偏振特征，通过开发引力透镜近似函数和简化同步辐射模型，分析了坠入轨道的偏振图像及Stokes参数。
2025-04-04 astro-ph.HE gr-qc
Energy extraction from the accelerating Kerr black hole via magnetic reconnection in the plunging region and circular orbit region
School of Material Science and Engineering, Chongqing Jiaotong University（重庆交通大学材料科学与工程学院）；College of Physics and Electronic Engineering, Chongqing Normal University（重庆师范大学物理与电子工程学院）
本研究基于磁重联机制，探究加速克尔黑洞落入区与圆轨道区的能量提取规律，明确了加速度参数、重联位置、极端状态对提取效率与区域的影响，验证了落入区效率更高的结论。
2025-10-02 astro-ph.HE gr-qc
Null Points in the Magnetosphere of a Plunging Neutron Star
我们探讨了超大质量黑洞视界附近缓慢旋转磁星的偶极型真空场的结构，在那里，由于强引力的影响，场线的结构变得高度扭曲。这种情况可能发生在中子星附近，中子星正处于坠入银河系中心的轨道的最后阶段。本文在Rindler近似下求解了偶极磁场与旋转轴任意倾斜的旋转导体源的麦克斯韦方程组。对于固定的倾角，我们计算的场包括辐射项，而在一般情况下，我们讨论的电磁场只考虑近场项。在后一种情况下，我们调查的真空磁层内的磁零点的出现。在天体物理等离子体存在的情况下，磁点变得高度相关，在那里它们与磁重联和物质抛射过程有关。
2018-12-12 astro-ph.HE gr-qc
Plunging region emission in the X-ray binary MAXI J0637$-$430
本研究通过NuSTAR观测发现黑洞X射线双星MAXI J0637$-$430爆发初期的热谱需额外热成分，用含plunging区的新盘解解释为最内稳定圆轨道内吸积流辐射，是第二例探测到该区域辐射的小质量X射线双星，并限制黑洞自旋a_•<0.86（99.9%置信度）。
2024-06-21 astro-ph.HE gr-qc
Energy Extraction from a Kerr Black Hole via Magnetic Reconnection within the Plunging Region
本研究分析Kerr黑洞内落区磁重联的能量提取，推导磁场结构与等离子体团能量，发现存在自旋临界值，近极端黑洞效率最高，并给出有效参数空间。
2024-11-07 astro-ph.HE gr-qc
From driven oscillations to free ringdown: a particle plunging into Kerr
California Institute of Technology（加州理工学院）；The Australian National University（澳大利亚国立大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（珀因特理论物理研究所）
本文证明振铃波形可具有常系数准正规模表示，通过Kerr格林函数有理近似，发现粒子坠入黑洞时各QNM贡献在解耦前仍受驱，从而在动态解耦前出现看似自由的QNM叠加。
2026-09-10 astro-ph.HE gr-qc hep-th
A rapid black hole spin or emission from the plunging region?
Department of Physics, University of Warwick（华威大学物理系）；School of Mathematics, Statistics and Physics, Newcastle University（纽卡斯尔大学数学、统计与物理学院）
通过分析X射线双星系统的观测数据，研究发现内ISCO区域的辐射可能使黑洞自转降低，从而影响X射线谱的拟合结果。
2025-05-19 astro-ph.HE
A full relativistic thin disc -- the physics of the plunging region and the value of the stress at the ISCO
广泛使用的Novikov-Thorne相对论薄圆盘方程只适用于最内层稳定圆轨道（ISCO）的半径。这导致了在ISCO处的一个未确定的边界条件，称为盘的内应力，它将盘的光度设置在ISCO处，并在从观测光谱准确确定黑洞的质量、自旋和吸积率时引入了相当大的模糊性。我们解决了这种模糊性的相对论光盘解决方案，通过ISCO的黑洞的地平线上计算的平均盘粒子受到湍流盘力的内旋，使用一种新的粒子在光盘技术的自洽延伸。传统上，人们假设ISCO处的应力为零，物质以接近光速的速度近似径向地坠入黑洞。我们证明，事实上，inspiral是不太严重的，有几个（~4-17）轨道完成之前的地平线。这导致ISCO处和内部的小的非零应力和光度，在不存在动态重要的净磁场的情况下，ISCO处的局部表面温度在盘的最大表面温度的约0.15倍和0.3倍之间。对于一系列的光盘参数，我们计算的值的内部应力/表面温度，这是需要时，拟合相对论薄盘模型的观测。我们解决了一个问题，在相对论细长盘模型中，湍流加热变得不准确，并下降到零内的暴跌区域。
2021-04-20 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Bounds on spinning particles in their innermost stable circular orbits around rotating braneworld black hole
研究了在轴对称旋转膜世界黑洞（BH）附近运动的自旋试验粒子的最内层稳定圆轨道（ISCO）。我们从黑洞的事件视界、静态极限面和能层的描述入手，指出了潮汐电荷参数对能层的影响。研究发现，旋转膜世界BH的ISCO除了对膜世界BH的旋转参数非常敏感外，还对膜世界BH参数C（也称为潮汐电荷参数）非常敏感。我们进一步发现自旋粒子的轨道半径随膜世界BH潮汐荷参数的变化是非单调的。研究发现，对于旋转膜世界BH，粒子自旋的允许范围随着潮汐电荷参数C的减小而增大，与Kerr Newman BH相反。我们还发现膜世界Reissner Nordstrom（C < 0）BH的粒子自旋行为与具有（C > 0）的膜世界BH的粒子自旋行为相似。
2020-01-23 astro-ph.HE gr-qc
Quasinormal ringing of Kerr black holes. III. Excitation coefficients for equatorial inspirals from the innermost stable circular orbit
Gran Sasso Science Institute（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，大萨索国家实验室）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
研究了Kerr黑洞最内稳定圆轨道上点粒子坠落时激发的准正常模式，发现高阶泛音和高阶模式在快速旋转黑洞中更为显著。
2025-12-08 astro-ph.HE gr-qc
Appearance of innermost stable circular orbits of accretion discs around rotating neutron stars
吸积盘围绕中子星的最内层稳定圆轨道（ISCO）通常被认为是广义相对论的唯一预言。然而，有人认为ISCO也出现在牛顿理论描述的高度椭圆体周围。从这个意义上说，ISCO围绕旋转扁圆中子星的行为是由相对论效应和牛顿效应之间的相互作用形成的。在这里，我们简要地探讨了这种相互作用的后果，使用一个简单的分析方法，以及涉及现代NS状态方程的数值模型。我们研究了ISCO半径与中子星半径的比值K。我们发现，随着NS自旋的增长，比率K首先减小，但随后开始增加。K的这种非单调行为可以产生一个中子星的自旋间隔，其中ISCO出现在两个非常不同的NS质量范围内。这可能会强烈影响具有ISCO（ISCO-NS）的中子星的分布。当（所有）中子星围绕高质量M0分布时，ISCO-NS自旋分布与对应于所有中子星的自旋分布大致相同。相反，如果M0较低，则ISCO-NS分布只能在高自旋值附近具有峰值。最后，M0的中间值可能意味着ISCO-NS分布分为两组不同的慢和快旋转。我们的发现有直接的天体物理应用。例如，它们可以用来区分在低质量NS X射线双星中观察到的高频准周期振荡的不同模型。
2014-03-14 astro-ph.HE
Universal relations for innermost stable circular orbits around rapidly rotating neutron stars
本文研究了快速旋转中子星中试验粒子的最内层稳定圆轨道。基于12种不同的核物质状态方程（EOS），我们在数值上找到了两个近似EOS不敏感的普适关系，它们将ISCO的半径和轨道频率与旋转中子星的自旋频率$f$和质量$M$联系起来.对于大范围的$Mf$，该关系对约2%水平的EOS不敏感。我们还发现，在$Mf=5000 M_\odot {\rm Hz}$范围内，ISCO半径的普适关系与Kerr黑洞的对应关系在6%以内是一致的.我们的关系可以应用到吸积中子星的低质量X射线双星。利用系统4U 0614+09的自旋频率$f=414$ Hz和在1220 Hz处观测到的最高千赫兹准周期振荡（kHz QPO），我们确定中子星的质量为$2.0 M_\odot$ .我们的结论只做了一个最小的假设，即最高kHz QPO频率是ISCO频率，绕过了文献中通常要求的慢旋转假设和与无量纲自旋参数相关的不确定性。
2018-07-17 astro-ph.HE gr-qc
Continuum emission from within the plunging region of black hole discs
本研究通过纳入黑洞最内稳定圆轨道内落区辐射的解析模型，拓展了连续谱拟合方法，首次可靠探测到MAXI J1820+070的ISCO内辐射，约束其黑洞自旋a_•<0.5，且该辐射是6-10 keV能段的主导成分，相关模型已公开。
2024-05-15 astro-ph.HE gr-qc
Tidal disruptions by rotating black holes: effects of spin and impact parameter
我们提出的结果的相对论平滑粒子流体动力学模拟恒星的潮汐破裂旋转超大质量黑洞，为广泛的碰撞参量和黑洞自旋。对于深碰撞，我们发现：相对论性岁差产生的碎片几何形状是用牛顿方程无法得到的;部分流体可以在俯冲轨道上发射，从而降低回退率和所产生的吸积盘的质量;近心点处的多次挤压和反弹可能产生由相关激波爆发产生的独特X射线特征;如果角动量扩散将部分碎片发射到非倾入轨道上，则在边缘半径范围内可能发生中断。也许令人惊讶的是，我们还发现相对论效应在部分破坏中很重要，在部分破坏中，自引力和潮汐力之间的平衡是如此不稳定，以至于其他微小的相对论效应可以对恒星的命运产生决定性的影响。在这两者之间，恒星被完全破坏，但相对论效应是温和的，差异在于回落率的温和上升，更晚更小的峰值，以及更长的返回时间。然而，相对论性进动总是会导致较厚的碎片流，无论是在绑定部分（加速循环）和未绑定部分（加速和增强单独的瞬态生产）。我们讨论了各种属性的破坏（压缩在近拱点，形状和传播的能量分布）和潜在的观测值（峰值回落率，上升和衰减的时间，持续时间的超级爱丁顿回落）作为一个函数的碰撞参量和黑洞自旋。
2019-07-02 astro-ph.HE gr-qc
Polarization Signatures of Inspiraling Hotspots around Kerr Black Holes
Wake Forest University（维克森林大学）；Black Hole Initiative at Harvard University（哈佛大学黑洞倡议）；Department of Physics, Wake Forest University（维克森林大学物理系）
本文提出了一种模拟Kerr时空内等纬度inspiraling热点偏振发射的通用框架，通过参数化四速度剖面，展示了inspiral运动产生的独特观测特征：偏振Stokes Q-U循环模式的预cession和unwinding演变，与稳定轨道上的闭合Q-U环形成鲜明对比。
2026-06-12 astro-ph.HE gr-qc
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
The stress at the ISCO of black-hole accretion discs is not a free parameter
本文针对黑洞吸积盘ISCO处残余应力为自由参数的观点，通过薄盘近似模型对比测地线模型与数值模拟，证明应力由黑洞时空决定的全局跨声速特性唯一确定，同时指出相关下落区辐射探测结论缺乏依据。
2024-10-08 astro-ph.HE gr-qc
Modeling uncertainties in X-ray reflection spectroscopy measurements I: Impact of higher order disk images
在目前的相对论反射模型中有许多简化，这在源的属性的测量中引入了系统的不确定性。本文研究了穿过黑洞与吸积盘内缘之间赤道面的辐射，即吸积盘另一侧产生的辐射或环绕黑洞一周或多次产生的辐射（高阶吸积盘象）的影响。对于具有较大倾陷区域的慢速旋转黑洞，这种效应对盘的精确倾角并不十分敏感。对于具有较小倾入区域的快速旋转黑洞，这种影响在小倾角时非常弱，并且随着倾角的增大而变得更加重要。我们模拟了一些没有和高阶磁盘图像的观测数据，并用反射模型XHILL_NK拟合数据，以检查其恢复正确输入参数的能力。我们的研究结果表明，高阶磁盘图像的影响，可以安全地忽略目前和不久的将来X射线任务的观测，即使是克尔假设的测试。
2020-02-14 astro-ph.HE gr-qc
Curved accretion disks around rotating black holes without reflection symmetry
在基本量子引力的有效低能理论中，特别是在引入宇称违反相互作用时，自然会出现没有赤道反射对称性的旋转黑洞。采用理论不可知的方法，考虑最近提出的类Kerr-like黑洞模型，研究了无反射对称旋转黑洞周围吸积盘的结构和性质.在没有反射对称性的情况下，吸积盘通常是曲面形状，而不是位于赤道面上的平盘。此外，控制反射不对称性的参数$ε$将缩小最内层稳定圆轨道的尺寸，并提高黑洞在吸积过程中将静止质量能量转换为辐射的效率。逆行最内侧的稳定圆形轨道被拉伸，但其影响基本上被抑制。此外，我们发现，自旋测量的基础上的引力红移观测的磁盘，假设一个克尔几何，可能高估了真实的自旋值，如果中心对象实际上是一个克尔类黑洞与明显的赤道反射不对称性。当反射不对称性较小时，吸积盘弯曲，最内层稳定圆轨道收缩的定性结果在我们的模型中是普遍的。
2022-03-27 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Thin Disk Theory with a Non-Zero Torque Boundary Condition and Comparisons with Simulations
我们提出了一个解析解薄盘吸积到克尔黑洞，扩展标准诺维科夫-索恩α-磁盘在三个方面：（i）它采用非零应力在磁盘的内边缘，（ii）它延伸到暴跌区域，（iii）它使用一个校正的垂直重力公式。模型的自由参数不变。非零边界应力包括通过替换Novikov-Thorne无扭矩边界条件与不太严格的要求，流体速度在最内部的稳定的圆形轨道是声速，数值模型显示是正确的行为的光度低于~30%爱丁顿。我们假设圆盘很薄，所以我们可以忽略平流。边界应力的尺度为α *h，平流项的尺度为h^2（其中h是圆盘张开角（h=H/r）），因此当h <α时，模型是自洽的。我们比较我们的解决方案与细长盘模型和广义相对论磁流体动力学磁盘模拟。该模型可以提高黑洞自旋测量的精度。
2011-10-29 astro-ph.HE
Observability of the innermost stable circular orbit in a near-extremal Kerr black hole
研究了快速旋转黑洞最内层稳定圆轨道（ISCO）光子的逃逸概率。当圆形轨道上的各向同性发射光源减小其轨道半径时，从其发射的光子的逃逸概率单调减小。在ISCO计算的逃逸概率也随着黑洞自旋的增加而单调下降。当无量纲克尔参数$a$处于索恩极限$a=0.998$时，从ISCO的逃逸概率为$58.8\%$。在$a=1$的极端情况下，即使光源的轨道半径任意接近与视界半径一致的ISCO半径，逃逸概率也保持在$54.6\%$。我们还表明，这样的光子已经逃离了附近的视界达到无穷大，有足够的能量，潜在的观察，因为多普勒蓝移由于相对论光束可以克服引力红移。我们的发现表明，在一个快速旋转的黑洞的阴影边缘，可以检测到它的近视界物理学的迹象。
2020-04-07 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Extremal energy shifts of radiation from a ring near a rotating black hole
来自窄圆环的辐射示出了由具有在允许范围的最大值或最小值附近（即，接近能量偏移的极值）的能量的光子主导的特征性双喇叭轮廓。谱线的能量跨度是环半径、黑洞自旋和观察者视角的函数。我们描述了一个有用的方法来计算极端的能量转移制度的强引力。然后，我们考虑了Kerr黑洞赤道面上最内层稳定圆轨道（ISCO）上方的一个吸积盘。我们建议，可以重建的径向结构的磁盘发射使用的极端能量移动的个别环推导出的相对论谱线的宽翼。
2010-10-27 astro-ph.HE
Collision of an innermost stable circular orbit particle around a Kerr black hole
导出了两个静止质量相同的粒子在Kerr黑洞赤道面上近视界碰撞的质心能量的一般公式。然后，我们将这个公式应用于一个从最内层稳定圆轨道（ISCO）坠落并与视界附近的另一个粒子碰撞的粒子。发现对于一个近最大旋转的黑洞，CM能量$E_{\rm cm}$的最大值由$E_{\rm cm}/(2m_{0})\simeq 1.40/\sqrt[4]{1-a_{*}^{2}}$给出，其中$m_{0}$是每个粒子的静止质量，$a_{*}$是无量纲Kerr参数.这与已知的粒子的上限相一致，该粒子在无穷远处开始静止，其系数为2。此外，我们还考虑了一个粒子与另一个粒子在ISCO上的碰撞，发现最大CM能量由$E_{\rm cm}/(2m_{0})\simeq 1.77/\sqrt[6]{1-a_{*}^{2}}$给出。鉴于ISCO的天体物理意义，这一结果意味着，如果我们可以采取黑洞自旋或$a_{*}\to 1$的最大极限，粒子可以碰撞周围的旋转黑洞具有任意高的CM能量，没有任何人为的微调在天体物理学的背景下。另一方面，即使我们考虑到索恩对自旋参数的限制，高度或中度相对论性碰撞预计会很自然地发生，因为$E_{\rm cm}/(2m_{0})$在视界附近需要6.95（最大）和3.86（一般），而在ISCO上$a_{*}=0.998$需要4.11（最大）和2.43（一般）。这意味着，在快速旋转的超大质量黑洞周围，紧…
2011-01-05 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Dynamics of the Innermost Accretion Flows Around Compact Objects: Magnetosphere-Disc Interface, Global Oscillations and Instabilities
我们研究了磁层-盘系统中的全局非轴对称振荡模式和不稳定性，正如在中子星X射线双星中所预期的那样，也可能在吸积黑洞系统中。我们的二维磁层-圆盘模型由一个开普勒圆盘与一个均匀旋转的低等离子体密度磁层接触组成。在这种系统中存在两种类型的全局超稳模式，界面模式和盘惯性声学模式。我们研究了各种物理效应和参数，影响这些振荡模式的属性，特别是它们的增长率，包括磁层场的配置，速度和密度的对比，整个磁层磁盘接口，旋转配置文件（牛顿或广义相对论势），声速和磁场的磁盘。界面模式由瑞利-泰勒和开尔文-亥姆霍兹不稳定性驱动不稳定，但可以由环向场（通过磁张力）和圆盘微分旋转（通过有限涡度）稳定。广义相对论通过改变磁层边界外的圆盘涡度来增加它们的增长率。界面模式也可能受到与椎间盘中的共转共振相关联的波吸收的影响。在磁层的存在下，惯性声学模式被有效地捕获在最里面的区域的相对论光盘外的接口。它们在共转共振时被波吸收而不稳定，但可以通过适度的圆盘磁场来稳定。本文所研究的超稳定振荡模式的特征性质，使它们可能的候选人的准周期振荡中观察到的X射线双星。
2012-03-13 astro-ph.HE
The Extreme Ultraviolet Deficit and Magnetically Arrested Accretion in Radio Loud Quasars
哈勃太空望远镜的复合类星体光谱在Telfer等人的研究中显示，与类星体群体的射电宁静成分（RQQs）相比，类星体群体的射电大声成分（RLQs）在极紫外（EUV）中的发射显着不足。在1100 μ\和$\sim$ 580 μ\之间的复合类星体连续辐射，通常被认为与中心黑洞吸积流的最内部区域有关。RLQs中1100 Ω\和580 Ω\之间的赤字可以直接解释为吸积流中局部能量耗散的缺失或抑制的最内部区域。有人提出，这可能是RLQ中的大规模磁通量岛的结果，这些岛位于靠近中心黑洞的位置，从吸积流中移除能量作为坡印廷通量（有时称为磁制动吸积）。这些磁岛是发射相对论喷流的天然场所。根据Telfer等人的数据和Penna等人对吸积流的数值模拟，磁岛集中在事件视界和用于快速旋转黑洞的$<2.8 M$（以几何单位）和用于适度旋转黑洞的$< 5.5M$的外边界之间。
2014-12-01 astro-ph.HE
Image of Kerr-Melvin black hole with thin accretion disk
本文研究了在吸积盘照射下Kerr-Melvin黑洞的观测现象。假设吸积盘位于赤道面上，在几何和光学上都很薄。考虑到在最内层稳定圆轨道（ISCO）外，吸积流沿正向或逆向圆轨道运动，在ISCO内沿倾伏轨道落向视界，我们发展了数值后向射线追踪方法，得到了不同黑洞自旋、磁场强度和观测者倾角时，伴随吸积盘的KMBH像.我们提出了水平和纵向的强度分布，并显示了直接和透镜图像的红移的轮廓。我们的研究表明，内阴影和临界曲线可以用来估计无退化黑洞周围的磁场。
2022-10-04 astro-ph.HE gr-qc
Motion of Charged Particles around a Weakly Magnetized Rotating Black Hole
研究了带电粒子围绕弱磁化旋转黑洞的运动。我们对从最内层稳定圆形轨道被踢出的带电粒子的命运进行分类。我们发现带电粒子的最终命运主要取决于粒子的能量和轨道半径。能量和半径又取决于初速度、黑洞自旋和磁场的大小。我们还发现了可能的证据，在赤道平面附近的束缚运动的存在。
2014-11-17 astro-ph.HE gr-qc
Energy extraction from a rotating black hole via magnetic reconnection: parameters in reconnection models
本文将磁重联模型中的几何指数与引导场比例视为自由参数，研究其对旋转黑洞能量提取的影响，并提出重联率加权的平均覆盖因子。
2024-12-04 astro-ph.HE gr-qc physics.plasm-ph
The spin dependence of the Blandford-Znajek effect
大尺度磁场与旋转黑洞的事件视界的相互作用（Blandford-Znajek [1977]机制）形成了大多数相对论性喷流的某些模型的基础。我们探讨了吸积流中心向内的“俯冲”区域增强了大尺度极向场对黑洞的捕获的情形。这项研究是在克尔时空中使用完全相对论性处理进行的，重点是确定布兰德福德-兹纳杰克效应的自旋依赖性。我们发现，大规模的磁场增强的黑洞相比，内部吸积流，并容易发生这种情况下较低的反式黑洞自旋，产生自旋依赖的布兰德福德-Znajek效应，有吸引力的应用程序，最近的观察。其中之一是艾伦等人（2006年）在X射线发光椭圆星系中观测到的推断吸积率和核喷流功率之间的相关性。如果这些椭圆星系中的黑洞旋转与内吸积盘中的黑洞旋转相比是在反方向上，我们证明了隐含的喷流产生效率的绝对值和均匀性都可以用通量捕获模型来解释。从这项研究中出现的基本情况是，一系列中等值的黑洞自旋可能为这些活动星系核提供动力。我们还认为，在最具活力的射电星系的喷流可能是由吸积到{ \it逆行}快速旋转的黑洞。
2009-04-22 astro-ph.HE
Detection of a quasi-periodic oscillation in gamma-ray light curve of the high redshift blazar B2 1520+31
在高红移平谱射电类星体B2 1520+31的0.1 - 300 GeV γ射线Fermi-LAT光变曲线中，我们探测到了一个可能的约71天的准周期振荡（QPO）。通过Lomb Scargle周期图（LSP）和加权小波z变换（WWZ）分析，我们识别并确认了准周期。利用这个QPO周期，并假设它起源于最内侧稳定圆形轨道上的吸积盘波动，我们估计中心超大质量黑洞的质量范围在非旋转黑洞的~ 5.4 * 10 $^{9}$ M $_{\odot}$和最大旋转黑洞的~ 6.0 * 10 $^{10}$ M $_{\odot}$之间。我们简要地讨论了其他可能的射电大声活动星系核的排放模型能够产生这样一个时期的耀变体的伽马射线QPO。
2018-10-30 astro-ph.HE
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
Innermost stable circular orbit near dirty black holes in magnetic field and ultra-high energy particle collisions
本文研究了轴对称黑洞在“脏”（被物质包围）附近磁场中的最内层稳定圆轨道（ISCO）的行为。分析了近极值、极值和非极值黑洞的情形。对于非旋转黑洞，在强磁场中，ISCO接近视界（当忽略磁场对几何的反作用时）。旋转破坏了这种现象。在主近似下，ISCO的角动量和半径看起来与模型无关。我们还研究了在质心系中两粒子碰撞产生的超高能量$E_{c.m.}$。两种情况被认为是-当一个粒子移动的近地平线ISCO或碰撞发生在地平线上，一个粒子的能量和角动量典型的ISCO。如果磁场足够强，黑洞旋转缓慢，那么$E_{c.m.}$可以变得任意大。讨论了高能碰撞的动力学。作为一个例子，我们考虑磁化史瓦西黑洞的任意强度的字段（恩斯特解决方案）。结果表明，磁场对几何结构的反作用可以约束$E_{c.m.}$的生长。
2015-09-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Particle motion and collisions around rotating regular black hole
研究了在前一篇论文[Phys. Rev. D 89，104017，（2014）]中利用Newman-Janis算法从Ayón-Beato-García黑洞解导出的中性粒子绕旋转规则黑洞的运动.给出了旋转规则黑洞的沿测地线的最内层稳定圆轨道和不稳定轨道与黑洞电荷值的关系。研究了旋转规则黑洞通过各种过程的能量提取。基于BSW（Bettencesados-Silk-West）机制，我们得到了来自无穷远的中性粒子碰撞的质心能量表达式。旋转规则黑洞的电荷$Q$降低了引力场的势，粒子在圆测地线上需要的束缚能也减少了。这使得在存在来自旋转规则黑洞的电荷$Q$的情况下，通过BSW过程的能量提取效率增加。结果表明，旋转规则黑洞通过Penrose过程提取能量的效率随着电荷$Q$的增加而降低，与具有特定角动量$a=1$的极端Kerr黑洞的20.7%相比，效率更小.
2014-07-14 astro-ph.HE gr-qc
Exploring higher order images with Fe K_α-lines from relativistic disks: black hole spin determination and bias
研究了位于Kerr黑洞最内层稳定圆轨道（ISCO）半径和视界之间的盘的强偏转射线穿过俯冲区产生的高阶像（HOI）对相对论Fe $K_α$线轮廓的贡献.我们研究了不同黑洞自旋、盘发射率定律和倾角下，HOI在谱线轮廓上留下的特征。我们发现，他们从红色翼的轮廓的能量略低于蓝色峰，增加$\sim 0.4 - 1.3$ \%的总线通量。对比通量的贡献通常在$\sim 1$到7的范围内，对于被中间倾角（$i\sim40^{\circ}$）盘包围的低自旋和负自旋（$a\lesssim 0.3$）黑洞，可以获得最高值。利用X射线天文学计划\emph{enhanced X-ray Timing and Polarimetry Mission}（eXTP）的大面积探测器模拟了未来对黑洞X射线双星系统的观测，发现在一定参数范围内，以$\lesssim 1 $ \%爱丁顿速率吸积的系统的\fekal \ %受HOI特征的影响.这将为HOI射线的极端引力透镜效应提供证据。我们的模拟还表明，不占HOI贡献的Fe $K_α$线轮廓可能会系统地偏置测量的黑洞自旋参数对值高出高达$\sim 0.3$比输入的。
2021-04-15 astro-ph.HE
Evidence of the Dynamics of Relativistic Jet Launching in Quasars
哈勃太空望远镜（HST）的极紫外（EUV）光谱，从最里面的吸积流到中心超大质量黑洞的光学厚发射，表明RLQ与射电宁静类星体（RQS）相比，EUV往往很弱;然而，光学厚的热连续谱的其余部分是无法区分的。RLQs中EUV辐射的不足有一个简单的解释，即吸积流中局部能量耗散的最内层区域缺失或被抑制。这篇文章是一个磁通量管的分布在最里面的吸积流的结果在磁制动吸积（MAA），并创建EUV赤字的证据检查。这些相同的通量管以及它们所环绕的内部磁通量也是喷射动力的来源。在MAA方案中，大尺度垂直磁通量的岛屿覆盖着RLQ最里面的吸积流。HST数据支持的理论的第一个预测是，在MAA区域的（大尺度极向磁场）喷流的强度是由类星体环境中的吸积流的冲压压力调节。由HST数据支持的第二个预测是，旋转的磁岛从吸积流中移除能量，作为坡印廷通量主导的射流，与由这些岛置换的EUV发射气体的分数的平方成比例。
2015-04-01 astro-ph.GA astro-ph.HE
Slowly rotating black holes in alternative theories of gravity
我们提出，在封闭的分析形式，一般静止的，缓慢旋转的黑洞，这是解决一大类替代理论的引力在四维空间。在这些理论中，爱因斯坦-希尔伯特作用量被所有可能的二次代数曲率不变量补充到一个标量场。这个解是作为广义相对论中史瓦西度规的变形而得到的。我们显式地推导出最内层稳定圆轨道和光环处轨道频率的变化。这些结果在将广义相对论与其他理论进行比较时可能很有用，比如通过测量吸积盘中的X射线发射，或者通过恒星围绕超大质量黑洞的运动。当引力波天文学开始生效时，原则上可以对耦合参数进行严格的约束。
2011-10-26 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Imaging a non-singular rotating black hole at the center of the Galaxy
我们表明，以前在文献中研究的海沃德的非奇异黑洞的旋转推广是测地线不完整的，它的直接扩展导致一个奇异的时空。我们提出了另一种扩展，这是没有任何曲率奇异性。所获得的度量取决于三个参数，并且取决于它们的值，产生事件视界或不产生事件视界。这两个区域，分别命名为规则旋转海沃德黑洞和裸旋转虫孔，数值和解析研究。为了为事件视界望远镜即将获得的结果做准备，计算了银河系中心超大质量物体Sgr A* 周围吸积环的图像。即使在没有视界的情况下，这些图像也包含一个中心昏暗区域，该区域与克尔黑洞的阴影相似，并强调了从强场图像的分析中声称存在事件视界的困难。在这种几何形状的最里面的稳定圆轨道（ISCO）的同向和反向旋转轨道的频率也进行了计算，希望准周期振荡可能允许比较这个模型与克尔的黑洞的观测理由。
2018-05-12 astro-ph.HE gr-qc
Effect of a Weak Electromagnetic Field on Particle Acceleration by a Rotating Black Hole
研究了旋转黑洞周围电磁场中视界附近的高能带电粒子碰撞，揭示了获得任意大质心能量的微调条件.我们证明了当一个带电粒子从最内层稳定圆轨道（ISCO）坠落并在视界附近与另一个粒子碰撞时，当均匀磁化旋转的黑洞任意接近最大旋转时，CM能量可以任意大.最近，Frolov [Phys. Rev. D 85，024020（2012）]提出，如果磁场任意强，当粒子与在均匀磁化的史瓦西黑洞的视界附近以有限能量绕ISCO轨道运行的带电粒子碰撞时，CM能量可以任意高。我们表明，带电粒子轨道ISCO周围的旋转黑洞需要任意高的能量在强场限制。这表明弗罗洛夫的过程对黑洞的旋转是不稳定的。尽管如此，我们看到磁场可能会大大提高旋转黑洞在天体物理学情况下作为粒子加速器的能力。
2012-02-22 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Characteristic precessions of spherical orbit around a rotating braneworld black hole
本研究在Randall-Sundrum框架下分析旋转膜世界黑洞球形轨道的进动，发现潮汐电荷显著改变节点与近星点进动及Lense-Thirring效应，为强场引力测试提供新途径。
2025-05-27 astro-ph.HE gr-qc
Radiation from an emitter revolving around a magnetized non-rotating black hole
天体物理学中研究黑洞的方法之一是基于电离铁原子辐射光谱的加宽。与6.4 keV处的铁发射相关联的线K $α$非常窄。如果这样的离子围绕着黑洞旋转，由于多普勒效应和引力红移效应，这条谱线实际上被加宽了。展宽谱的轮廓包含了关于黑洞引力场的信息。在黑洞附近存在规则磁场的情况下，带电离子的运动特性被改变。特别是，它们最内层的稳定圆形轨道变得更接近视界。这项工作的目的是研究这种效应如何修改由这样的离子发射的谱线的光谱展宽。我们的最终目标是分析光谱轮廓的变化是否能给我们提供关于黑洞附近磁场的信息。
2014-05-19 astro-ph.HE gr-qc
Slowly rotating Black Holes in DHOST Theories
LUX, Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS（卢克斯，巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，法国国家科学研究中心）；Université Paris-Saclay, CNRS/IN2P3, IJCLab（巴黎萨克雷大学，法国国家科学研究中心/法国国家粒子物理研究所，IJCLab）；Université Paris Cité, CNRS, Astroparticule et Cosmologie（巴黎西岱大学，法国国家科学研究中心，亚原子粒子与宇宙学）
本文研究了DHOST理论中缓慢旋转黑洞的解，通过Hartle-Thorne ansatz方法分析了框架拖拽函数的可积性，并探讨了旋转对ISCO和光轨迹的影响。
2026-10-01 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Strong Gravity Effects of Rotating Black Holes: Quasiperiodic Oscillations
我们在广义相对论和膜世界引力中探讨了旋转黑洞时空中测地线运动的强引力效应。我们集中在三个基频方面的运动的描述：轨道频率，径向和垂直周转频率。对于Kerr黑洞，我们对最内层稳定圆轨道及其外的径向周转频率以及径向周转频率达到最高值的特征稳定轨道上的这些频率进行了详细的数值分析。我们发现一类稳定轨道的周转频率值与某些黑洞双星双峰准周期振荡（QPO）的观测频率值有很好的定性一致性。我们还发现，在特征稳定的圆形轨道，径向（或垂直）周转频率有最大值，垂直和径向周转频率表现出约2：1的比例，即使在近极端旋转的黑洞的情况下。接下来，我们对旋转膜世界黑洞的基频进行了类似的分析，并论证了这种角动量超过广义相对论中Kerr界的负潮汐荷黑洞的存在并不与高频QPO的观测相矛盾。
2013-02-02 astro-ph.HE gr-qc
Particle motion and accretion disk around rotating accelerating black holes
该研究针对带非零宇宙学常数的旋转加速黑洞，推导其时空测地线方程分析粒子轨道特性，探究吸积盘热谱，发现加速度影响轨道参数、降低吸积盘光度，为黑洞与吸积盘相互作用研究提供新见解。
2024-08-14 astro-ph.HE gr-qc
Circular orbits and observational features of the rotating Simpson-Visser black hole surrounded by a thin accretion disk
South China Normal University（华南师范大学）
研究旋转Simpson-Visser黑洞的辐射特性与光学外观，分析正则化参数对观测结果的影响，发现其辐射效率与Kerr黑洞相同，但其他观测特征受$g$影响。
2026-02-16 astro-ph.HE gr-qc
Impact of Perfect Fluid Dark Matter on the Appearance of Rotating Black Hole
Guangxi University（广西大学）；Chongqing Normal University（重庆师范大学）；Universidade Federal de Campina Grande（坎皮纳大联邦大学）
本研究探讨了完美流体暗物质对旋转黑洞视界尺度图像的影响，通过模拟和观测对比，发现PFDM能提高对观测到的阴影和亮度分布的一致性。
2026-01-17 astro-ph.HE gr-qc
On the high-frequency quasi-periodic oscillations from black holes
我们应用全球模式分析，这是最近开发的kHz准周期振荡（QPOs）从中子星的建模，一个旋转黑洞周围的吸积盘的内部区域。在一个伪牛顿的方法，保持比的径向周转频率$κ$的轨道频率$Ω$相同的克尔黑洞的相应比率，我们确定的最里面的磁盘区域的流体动力学模式的振幅增长。我们发现，从内盘出现的辐射通量具有最高值在同一区域内。使用在这个区域上的频带的通量加权平均值，我们确定具有最高频率分支的增长模式$Ω+κ$和$Ω$是在黑洞系统中观察到的高频QPO对的可能候选者。因此，观察到的频率比约为1.5，可以自然地理解为在黑洞周围的粘性吸积盘的最内部区域中的全局自由振荡，而不引起产生黑洞QPO的特定共振。虽然发现频率比$<Ω+κ>/<Ω>$对黑洞的自旋不敏感，这有利于解释高频QPO，但它可以作为自旋参数的有限诊断，以区分具有非常大自旋的黑洞和缓慢旋转的黑洞。在我们的模型中，我们估计一个高频QPO对的频率比大于1.5，如果黑洞是一个缓慢的旋转。对于快速旋转的黑洞，我们期望相同的比率小于1. 5。
2012-02-06 astro-ph.HE gr-qc physics.flu-dyn
Weakly magnetized black holes as particle accelerators
研究了弱磁化非旋转黑洞视界附近的粒子碰撞。在存在磁场的情况下，带电粒子的最内层稳定圆轨道（ISCO）可以位于接近视界的位置。我们证明了对于两个粒子的碰撞，其中一个是带电的，并在ISCO旋转，另一个是中性的，并从无穷远下降，最大碰撞能量可以在强磁场的限制。这种效应与最近讨论的极端旋转黑洞中粒子碰撞的高质心能量效应有一些相似之处。我们还表明，“现实的”天体物理黑洞，他们的能力，发挥“加速器”的作用，实际上是相当有限的。
2011-12-07 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Mass and spin coevolution during the alignment of a black hole in a warped accretion disc
本文研究了黑洞与未对准吸积盘的重磁相互作用，并在假设吸积盘的外部区域不断地被角动量固定的物质馈送的条件下，研究了黑洞自旋的进动和对准以及黑洞质量和自旋参数的演化.我们发展了一个基于绝热近似的迭代方案来研究BH-盘的协同演化：在这种方法中，吸积盘通过一系列准定态翘曲态（Bardeen-Petterson效应）与BH相互作用，直到BH自旋与外角动量方向对齐.对于与同向旋转盘对准的BH，质量的分数增加通常小于百分之几，而自旋模量可以增加高达百分之几十。最大旋转黑洞以爱丁顿速率吸积的时间尺度在10万年到100万年之间。由于克尔度规中的不对称性，与镜面同向旋转的情况相比，从最初反向旋转的盘对准BH盘往往更有效：反向旋转的物质在穿过最内部的稳定轨道时携带更大和相反的角动量，因此自旋模量下降得更快，相对倾角也更快。
2009-07-21 astro-ph.CO astro-ph.HE
Optical quasi-periodic oscillation of the BL Lacertae object S5 0716+714 during the faint state
为了寻找耀变体准周期振荡（QPO）的证据，从2005年到2012年对BL Lacertae天体S5 0716+714进行了连续光学观测。对于2010年3月19日的低变率振幅和低通量水平的$I$带，用ZDCF方法、Lomb-Scargle方法、REDFIT和拟合正弦曲线证实了相同的准周期振荡$\simeq50$分钟，显著性水平为99%。观察到的QPO可能是由吸积盘的变化来解释。如果观测到的QPO表明吸积盘的最内侧稳定轨道周期，则QPO $\simeq50$ min对应于非旋转史瓦西黑洞的黑洞质量$5.03\times10^6 M_\odot$和最大旋转克尔黑洞的黑洞质量$3.2\times10^7 M_\odot$。
2017-11-23 astro-ph.GA astro-ph.HE
Circular orbits and acceleration of particles by near-extremal dirty rotating black holes: general approach
研究了超高能粒子在黑洞视界附近碰撞的两种情形：（i）粒子在圆形轨道上运动或（ii）粒子从圆形轨道向视界坠落.结果表明，这种圆形的近视界轨道只能存在于近极值黑洞。这包括最内层稳定轨道（ISCO），边缘束缚轨道（MBO）和光子一（PhO）。我们考虑一般的“脏”旋转黑洞不指定的度量和表明，在质心框架的能量具有普遍的缩放依赖于表面重力$κ$。也就是说，$E_{c.m.}\sim κ^{-n}$在情况（i）中用于ISCO $n=1/3$或在情况（ii）中用于$n=1/2$。对于MBO和PhCO $n=1/2$，在这两种情况下，同意最近的计算原田和木村的克尔度量。我们还推广了Grib和Pavlov对Kerr度规的观测。BSW对碰撞位置的影响的大小有一个有点矛盾的特征：当接近视界时，它正在减小。
2012-08-13 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Constraining the Cardoso-Pani-Rico metric with future observations of SgrA$^*$
SgrA $^*$是位于银河系中心的超大质量黑洞候选者，是检验Kerr黑洞假说的最有希望的天体之一。在几年内，人们有望测量出围绕这个天体的一些相对论效应，并且不同观测的组合可以用来限制可能偏离克尔解的情况。在本文中，我讨论了在Cardoso-Pani-Rico参数化的框架下，三种有前途的技术的组合：观测等离子体在最内侧稳定圆形轨道附近的斑点，探测黑洞阴影，以及在紧凑轨道上的射电脉冲星的定时观测。等离子体团和阴影的观测可以探测SgrA $^*$周围的强引力场，而射电脉冲星则对较大半径的弱场区域敏感。在快速旋转物体的情况下，三个测量的组合可以对SgrA $^*$的实际性质提供强有力的约束。对于非旋转或缓慢旋转的物体，边界将是弱的。
2015-01-19 astro-ph.HE gr-qc
Marginally bound (critical) geodesics of rapidly rotating black holes
黑洞时空中最重要的测地线之一是边缘束缚球轨道。这条临界测地线代表了束缚在中心黑洞上的最里面的球形轨道。旋转Kerr黑洞的边缘约束{ \it赤道}圆测地线的半径$r_{\text{mb}}({\bar a})$是Barnesi { \it et. al.}（这里的$\bar a\equiv J/M^2$是黑洞的无量纲角动量）。另一方面，在文献中没有关于旋转克尔时空的一般（{ \it非}赤道）边缘束缚测地线半径的封闭公式。在本研究中，我们分析了临界（边际约束）轨道的快速旋转克尔黑洞。特别地，我们导出了边缘束缚球轨道半径$r_{\text{mb}}(\bar a\simeq 1;\cos i)$的一个简单的{ \it解析}公式，其中$\cos i$是测地线的有效倾角（相对于黑洞赤道面）.我们发现，快速旋转的黑洞的边缘束缚球轨道具有一个临界倾角$\cos i=\sqrt{2/3}$，超过这个倾角，测地线的坐标半径在极端$\bar a\to1$极限下接近黑洞半径.它示出，这个临界倾角信号的轨道的物理性质的过渡：特别是，它分离边缘约束球测地线位于一个有限的适当距离从黑洞视界边缘约束测地线位于一个无限的适当距离从视界。
2017-07-17 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Acceleration of particles by black hole with gravitomagnetic charge immersed in magnetic field
研究了弱磁化非旋转黑洞事件视界附近的带电粒子与重磁荷的碰撞。外部磁场的存在减小了带电粒子的最内层稳定圆轨道（ISCO）半径。当重力磁荷不为零时，则会出现相反的机制。对于以ISCO速度运动的带电粒子与从无穷远落下的中性粒子的碰撞，当外加渐近均匀磁场存在时，重力磁荷可以降低最大碰撞能量。
2013-12-27 astro-ph.HE gr-qc
