Axial Gravitational Perturbations of Slowly-Rotating Compact Objects in General Relativity and Beyond
本文研究各向异性流体支撑的缓慢旋转致密天体的轴向引力微扰,证明其与物质微扰解耦,并导出由度规函数完全确定的主波方程,从而极大简化特定背景下旋转致密天体引力QNM的计算。
2024-12-05 gr-qc hep-th
Quantum gravitational states of ultracold neutrons as a tool for probing of beyond-Riemann gravity
我们分析了一种探测超越黎曼引力(BRG)贡献的可能性,该贡献是由Kostelecky和Li(参见Phys. Rev. D 103,024059(2021)和Phys. Rev. D 104,044054(2021))在Kostelecky Phys. Rev. D 69,105009(2004)的有效场论(EFT)的基础上提出的。我们通过计算BRG对超冷中子量子引力态跃迁频率的贡献来进行这样的分析。在qBOUNCE实验中,这些状态被用于测试标准模型(SM)和广义相对论(GR)之外的相互作用。我们通过数量级改进了Kostelecky和Li(2106.11293 [gr-qc])得到的一些约束。
2021-09-21 gr-qc hep-ph hep-th
How extreme are extreme black holes?
我们研究了由引力坍缩产生的近极值黑洞的性质。它表明,一个观察者谁跨越黑洞视界在晚些时候迅速遇到一个奇点。
2011-05-12 gr-qc hep-th
Detecting fundamental fields with LISA observations of gravitational waves from extreme mass-ratio inspirals
激光干涉仪空间天线LISA将探测来自极端质量比Inspirals的引力波信号,在极端质量比Inspirals中,一个恒星质量的致密物体围绕一个超大质量黑洞运行,并最终坠入其中。在这里,我们报告了LISA探测极端质量比Inspirals中较小的致密物体是否被赋予标量场的能力,并测量它的标量电荷--一个无量纲的量,用来测量物体携带了多少标量场。通过信号的直接比较,我们表明,LISA将能够检测和测量的标量电荷的精度的百分比,这是一个前所未有的精度水平。这一结果是独立的起源的标量场的结构和其他属性的小型紧凑的对象,所以它可以被看作是一个通用的评估LISA的能力,以检测新的基本领域。
2022-02-10 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Beyond-eikonal diffraction integral in gravitational lensing
Institut d’Astrophysique de Paris, UMR-7095 du CNRS et de Sorbonne Université(巴黎天体物理学研究所);Université de Genève(日内瓦大学)
该研究重新审视引力透镜中衍射积分推导,提出在超越程函展开内评估基尔霍夫积分的系统方法,恢复了通常衍射积分及修正项,还表明其评估等同于波传播的超越程函展开,阐明了衍射物理起源及与超越程函修正的关系。
2026-07-28 gr-qc hep-th
Extreme Gravity Tests with Gravitational Waves from Compact Binary Coalescences: (II) Ringdown
LIGO/Virgo探测到的双黑洞合并标志着天文学的分水岭时刻,开启了精确测试克尔动力学的时代。我们回顾了理论和实验上的挑战,必须克服黑洞光谱与现在和未来的引力波探测器。在其他主题中,我们讨论准正规模式激发二进制合并,天体物理事件率,黑洞动力学的测试在修改后的引力理论,参数化的“后克尔”振铃测试,外来紧凑的对象,并提出了数据分析方法,以提高光谱测试克尔动力学叠加多个事件。
2018-04-10 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Gravitational waves from extreme mass-ratio inspirals in Dynamical Chern-Simons gravity
动力学陈-西蒙斯引力是广义相对论的一个有趣的扩展,它在许多不同的背景下找到了自己的方式,包括弦论,宇宙学设置和环量子引力。在这个理论中,引力场通过宇称违反项耦合到标量场,这产生了特征信号。在这里,我们研究陈-西蒙斯引力将如何影响一个小的,恒星质量的物体进入一个大的非旋转的超大质量黑洞的准圆形螺旋,以及伴随的引力波和标量波的发射。我们找到了描述小物体引起的扰动的相关方程,并通过使用格林函数技术来求解它们。我们的结果表明,对于很大范围的耦合参数,陈-西蒙斯耦合会导致总能通量的增加,这意味着在一定带宽内引力波周期的数量减少。对于LISA等天基引力波探测器,这种效应可以用来有效地约束耦合参数。
2011-04-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Connecting Gravitational Perturbations: from Bertotti-Robinson to Extreme Reissner-Nordstrom
本文研究极端 Reissner-Nordstrom 黑洞的中性标量球对称微扰,通过一般规范求解并建立其与 Bertotti-Robinson 时空微扰在近视界极限下的匹配条件。
2024-12-02 gr-qc hep-th
Quantum corrected gravitational potential beyond monopole-monopole interactions
我们调查自旋和速度依赖的贡献的引力粒子间的潜力。这里所采用的方法是基于有效作用的形状因子编码量子校正方面的扩展。限制我们自己的引力子传播子的水平的修正,我们计算,在一般的形状因子,非相对论引力势与自旋0和-1/2粒子的散射。我们讨论比较方面不同类型的散射粒子,我们也建立了一些比较的情况下,电磁势。此外,我们应用我们的结果明确的例子的形状因子的基础上的非微扰方法的量子引力。最后,牛顿奇点的取消进行了分析,在存在的条款超出了牛顿扇形。
2020-10-08 gr-qc hep-th
Making the gravitational path integral more Lorentzian, or: Life beyond Liouville gravity
在两个时空维度中,有一种洛伦兹量子引力理论,它可以由严格的、非微扰的路径积分定义,并且与著名的(欧几里得)量子刘维尔引力理论不等价。它有许多吸引人的特征:i)它的量子几何是非分形的,ii)它在耦合到物质时保持一致,甚至超过c=1的障碍,iii)它比以前的路径积分公式更接近正则量子化方法,iv)它的构造推广到更高的维度。
1999-10-28 gr-qc hep-th
Beyond freeze-in: Dark Matter via inverse phase transition and gravitational wave signal
我们提出了一个新的方案,暗物质的生产自然与引力波的产生。暗物质被模拟为一个真实的标量,它通过一个耦合到另一个标量场的入口与热的原始等离子体相互作用。对于耦合的特定符号,该系统表现出逆二阶相变。后者导致了大量的暗物质产生,即使门户相互作用是如此之弱,冻结机制是低效的。该模型预测畴壁的形成在宇宙中,很长一段时间之前的逆相变。这些畴壁具有随时间减小的张力,并且在逆相变时完全消失,从而避免了过度封闭宇宙的问题。畴壁网络发出的引力波具有暗物质的特征。特别地,引力波的峰值频率由入口耦合常数决定,并且落在当前计划的引力波探测器的可观测范围内。
2022-03-28 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Probing new physics with multi-vacua quantum tunnelings beyond standard model through gravitational waves
我们报道了一种新的粒子宇宙学现象,它的特点是特定的宇宙相变通过量子隧穿通过多个真空。后者的灵感来自于轴向宇宙的想法,使我们能够通过对随机引力波背景中特定模式的潜在观察来探索相关的新物理模型。多个真空可以在相变时期诱导共存气泡的成核,从而增强气泡成核的整体过程。我们对三真空情形下路径积分的反弹方程的半解析解和数值解进行了详细的分析,从而确定了三个瞬子解的存在性。这种新的宇宙学相变机制清楚地预言了一个可能相当大的新的引力波源,其能谱具有特定的模式,可以由未来的引力波干涉仪探测。
2020-12-31 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Extreme Gravity Tests with Gravitational Waves from Compact Binary Coalescences: (I) Inspiral-Merger
LIGO/Virgo合作对紧凑双星的螺旋和合并的观测开创了强场引力研究的新时代。我们回顾了当前和未来对强引力和使用引力波干涉仪的克尔范式的测试,无论是在理论不可知的框架(参数化的后爱因斯坦形式主义)还是在特定的修改引力理论(标量张量、爱因斯坦膨胀子-高斯-博内特、动力学陈-西蒙斯、洛伦兹破坏和额外维度理论)的背景下。在这方面的贡献,我们集中在(i)所携带的信息的inspiral辐射,和(ii)最近的进展,在修改后的引力的数值模拟紧凑的二元合并。
2018-04-04 astro-ph.HE gr-qc hep-th
On gravitational dressing of renormalization group beta-functions beyond lowest order of perturbation theory
基于共形规范的考虑,本文导出了二维可重整化场论中β函数系数与引力耦合前后的关系式。这一结果暗示了两个β函数的比值对耦合常数的耦合常数的依赖性。
1994-10-12 hep-th
Imprints of extra dimensions in eccentric extreme-mass-ratio inspirals gravitational waveforms
本文研究了赤道偏心EMRI背景下旋转膜世界黑洞的潮汐荷参数,通过引力波能流估算与失配计算发现,偏心率和潮汐荷增加会显著提高失配度,表明偏心EMRI有望借助LISA探测额外维度。
2025-06-04 gr-qc hep-th
Effects of the interaction of dark matter and neutron-star matter on extreme and intermediate mass-ratio inspirals
University of Virginia(弗吉尼亚大学)
本文研究暗物质与中子星物质的相互作用对极端和中等质量比旋进引力波的影响,发现其存在独特特征,或可被天基探测器观测区分,为暗物质研究提供新途径。
2026-08-28 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Master field equations for spherically symmetric gravitational fields beyond general relativity
Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)(安达卢西亚天体物理研究所);Niels Bohr Institute(尼尔斯·玻尔研究所)
本文提出超越广义相对论的球对称引力场主场方程,探讨黑洞内部动力学及与物质相互作用的几何动力学。
2026-02-23 gr-qc hep-th
Gravitational lensing beyond geometric optics: II. Metric independence
引力透镜的典型应用是利用电磁波或引力波的性质来推断这些波传播的几何形状。然而,光场本身--与它们与物质体的相互作用相反--对这种几何的编码非常少:这里表明,任何给定的构型都与非常多的时空度规相容。对于几何光学中的标量场,或者对电磁波或引力波的详细偏振内容不敏感的可观测量,十个度规分量中有七个基本上是不相关的。对于极化,五个分量是无关紧要的。在前一种情况下,这一结果与同形不变性一起,基本上允许任何与特定时空相关联的几何光学组态嵌入任何其他时空,至少在有限区域内。超越几何光学近似会打破这种简并性,尽管即使在那时仍有很多东西存在。总体而言,高频波的传播被证明是不敏感的组合物的某些共形,克尔-Schild,和相关的变换的背景度量。一个应用是标量波、电磁波和引力波的新解可以从旧解中产生。在这里描述的一个例子中,平面波被质点的高频散射通过在平坦时空中变换平面波来计算。
2019-12-08 gr-qc hep-th
Measuring stochastic gravitational-wave energy beyond general relativity
超越广义相对论(GR)的引力理论可以改变引力波的性质:它们的偏振、色散、速度,以及重要的能量含量都严重依赖于理论。所有这些修正都可以通过测量随机引力波背景来探测.然而,大多数现有的处理这一背景下超越GR忽视修改的能量所携带的引力波,或依赖于GR假设是无效的,在其他理论。这可能会导致探测器输出的可观测互相关和引力波能量密度之间的误译,从而导致理论上推导观测约束时的错误。在这篇文章中,我们列出了一个通用的形式主义随机引力波搜索,适用于一个大家庭的理论以外的GR。我们明确指出(往往是默许)的假设,进入这些搜索,评估其通用的适用性,或缺乏。有问题的假设的例子是:线性偏振振幅的统计独立性;哪些偏振满足均分;以及哪些偏振具有明确定义的相速度。我们还展示了如何正确地推断的随机能量密度在任何给定的理论的背景下的值。我们证明了一些传统的假设打破了具体的理论:陈-西蒙斯引力,标量张量理论,和Fierz-Pauli大质量引力。在每一个理论中,我们展示了如何正确地包括超越GR校正,以及如何解释观测结果。
2018-07-05 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
The gravitational field of a laser beam beyond the short wavelength approximation
光携带能量,因此,它是引力场的来源。在短波长近似下,光束的引力场已被几位作者研究过。在这篇文章中,我们考虑有限波长的光,通过描述激光束作为麦克斯韦方程组的解,并考虑衍射。然后,新的特点的引力场的激光束变得明显,如由于其自旋角动量和平行的共同传播的测试光束与源光束重叠的偏转的框架拖曳。尽管这些效应太小,无法用现有技术检测到,但它们具有概念上的意义,揭示了光的引力特性。
2019-02-25 gr-qc hep-th physics.optics
Probing astrophysical environment with eccentric extreme mass-ratio inspirals
本文研究暗物质晕中黑洞的偏心极端质量比旋近系统,计算引力波通量与轨道参数演化,并估计相位偏移,揭示低频探测器在探测此类环境中的关键作用。
2023-06-26 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Kaniadakis entropy in extreme gravitational and cosmological environments: a review on the state-of-the-art and future prospects
本文综述了Kaniadakis(κ形变)统计的最新进展,重点讨论其在引力与宇宙学领域的应用,凸显该范式的通用性,为统计建模与理论物理的后续发展奠定基础。
2024-06-17 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational Dressing of N=2 Sigma-Models Beyond Leading Order
本文研究了N=2 σ模型与N=2诱导超引力耦合的β函数。我们计算的半经典极限,$c \to -\infty$,超过一个循环的物质领域的一阶修正。与相应的玻色子、度量σ模型计算相比,我们发现,一旦Kähler势与N=2的超引力耦合,就会自动地考虑到从介子耦合产生的新类型的贡献。
1997-02-06 hep-th
Chaotic Imprints in Gravitational Waves from Extreme-Mass-Ratio-Inspirals Embedded in Dark Matter Halo
University of Science and Technology of China(中国科学技术大学);Shanghai University(上海大学);Sogang University(西江大学)
研究极质量比 inspirals 在暗物质晕中混沌动态对引力波信号的影响,通过数值模拟和频谱分析揭示混沌特征,并探讨其在LISA等观测站中的可探测性。
2026-10-19 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Gravitational strings beyond quantum theory: Electron as a closed heterotic string
电子的可观测参数明确表明,它的引力背景应该是没有视界的克尔-纽曼解。这个背景不是平坦的,并且具有由克尔奇异环创建的非平凡拓扑。这个环被认为是一个封闭的引力弦。我们讨论了这种弦与低能弦论中的闭杂化弦的关系,指出在KN弦上的行波产生了电子的Dirac理论,引力弦是引力与量子理论之间的桥梁,为一致的量子引力提供了一条新的途径.我们解释了电子的点状实验表现,并认为预言的闭弦可以通过“非前向”康普顿散射的新实验方法观察到。
2012-03-12 gr-qc hep-th quant-ph
Log-periodic gravitational-wave background beyond Einstein gravity
本研究针对超越爱因斯坦引力场景下的对数周期引力波背景,证明其随机背景谱形状有独立起源的独特参数化形式,可由具离散标度不变性的场景产生,分析了暴胀模型起源及下一代引力波天文台的高信噪比探测前景。
2023-12-18 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Exploring gravitational theories beyond Horndeski
我们最近在arXiv:1404.6495中提出了一类新的没有Ostrogradski不稳定性的引力标量张量理论。由于它们推广了Horndeski理论,或“广义”伽利略,我们称它们为G $^3$。当时间超曲面与均匀标量场超曲面重合时,这些理论有一个简单的公式。我们确认,它们只包含三个传播自由度的哈密顿公式的细节。我们研究这些理论和物质之间的耦合。此外,我们调查他们如何转换下的非正式重新定义的度量。值得注意的是,这些理论被保留的非正式的转换,取决于标量场梯度,这也允许映射到Horndeski理论的G $^3$的子族。
2015-02-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Orbital Dynamics and Gravitational Wave Signatures of Extreme Mass Ratio Inspirals in Galactic Dark Matter Halos
Chongqing University of Technology(重庆理工大学);Sichuan University(四川大学)
研究暗物质晕对极端质量比 inspiral 系统轨道动力学和引力波信号的影响,揭示不同暗物质模型在长期演化中的差异。
2026-03-12 astro-ph.GA gr-qc hep-th
Gravitational Waves from Reheating beyond Instantaneous Thermalization
Theory Center, IPNS, KEK(高能加速器研究机构理论中心粒子核结构研究部);The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI)(综合研究大学院大学)
该研究突破瞬时热平衡假设,分析微扰再加热中引力波的产生机制,揭示非热硬粒子群及各向同性化对引力波谱的影响,修正了深红外区的引力波谱指数。
2026-09-02 astro-ph.CO hep-ph hep-th
Testing Chern-Simons Modified Gravity with Gravitational-Wave Detections of Extreme-Mass-Ratio Binaries
从极端质量比(EMRI)双星中探测引力波,包括围绕大质量黑洞运行的恒星质量致密物体,是空间低频引力波探测器的主要目标之一,如激光干涉仪空间天线(LISA或eLISA/NGO)。这种系统发出的长持续时间引力波形编码了大质量黑洞的强场区域的结构,内旋发生在该区域。因此,EMRI的探测和分析将使我们能够研究大质量黑洞的几何形状,并确定它们的性质是否与广义相对论所预测的一样,甚至可以测试广义相对论是否是描述这些系统动力学的正确理论。为了实现这一点,需要在其他引力理论中建立EMRI模型来描述引力波的产生。在本文中,我们探讨在何种程度上EMRI观测与LISA或eLISA/NGO可能能够区分广义相对论和一个特定的修改,它被称为动态陈-西蒙斯修改重力。我们的分析是基于一个参数估计的研究,使用近似的重力波形通过辐射绝热方法获得的,并限制在一个五维子空间的EMRI配置空间。这包括一个陈-西蒙斯参数,它控制着引力偏离广义相对论的强度。我们发现,如果动力学陈-西蒙斯修正引力理论是正确的,像LISA甚至eLISA/NGO这样的天文台应该能够测量陈-西蒙斯参数,误差小于5%。如果广义相对论是真正的理论,这些天文台应该把这个参数的界限定在xi^(1/4)< 10^4 km的水平上,这比目前太阳系的界限好四个数量级。
2012-08-07 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Divergences in gravitational-wave emission and absorption from extreme mass ratio binaries
计算双星系统引力辐射的一种强有力的方法是微扰展开:如果两个天体的质量相差很大,那么“小”天体被视为质量为$m_p$的点粒子,在大质量的$M$产生的引力场运动,并且在小质量比$m_p/M$中只保留线性项。这种技术通常会产生有限的答案,这往往是在完全非线性数值相对论的结果很好的协议,即使外推到几乎可比的质量比。在这里,我们研究了两种情况下,点粒子近似产生的发散结果:一个小的身体,因为它的轨道的光环黑洞发射的瞬时流量,和总能量吸收的视界时,一个小的身体陷入黑洞。通过整合Teukolsky(或Zerilli/Regge-Wheeler)方程在频域和时域,我们表明,这两个量发散。我们发现,这些分歧是一个工件的点粒子的理想化,并能够解释和正则化这种行为通过引入一个有限的大小为点粒子。这些发散在黑洞成像中不起作用,例如事件视界望远镜。
2021-09-13 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Gravitational-wave Echoes Beyond the Hubble Time from Quantum Black Holes
RIKEN iTHEMS(理化学研究所 iTHEMS);Department of Physics, Kindai University(近畿大学物理系);School of Engineering Science, Kochi University of Technology(高知工科大学工程科学学部)
该研究在无视界致密天体模型中分析引力波回波,发现奇宇称引力波因强红移被困且回波延迟超过宇宙年龄,导致回波不可观测,并探讨了量子黑洞与经典黑洞的观测区分。
2026-10-06 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Emerging Hawking-like Radiation from Gravitational Bremsstrahlung Beyond the Planck Scale
我们认为,由于引力子的自旋为2,它的韧致辐射的trans-planckian-energy($E\gg M_P$)的引力散射在小的偏转角可以很好地表示在螺旋度转换阶段和它们的转移在散射过程中。由此产生的光谱表现出深刻的次普朗克特征能量的顺序$M_P^2/E \ll M_P$(让人联想到霍金辐射),一个受抑制的碎裂区,并减少快度高原,在广泛的协议与最近的经典估计。
2015-11-02 hep-th
Testing Effective Quantum Gravity with Gravitational Waves from Extreme-Mass-Ratio Inspirals
空间引力波观测站{ \emph{Laser Interferometer Space Antenna} }的主要目标之一是检验重力波的偏差。这是第一次,我们一贯计算产生的引力波极端质量比inspirals(恒星致密物体到超大质量黑洞)在一个动机良好的替代引力理论,迄今为止仍然弱约束双脉冲星观测。我们集中讨论的理论是Chern-Simons(CS)修正引力,这是一个四维的有效理论,它是由弦论和圈量子引力激发的,通过增加一个动力学标量场和宇称违反的庞特里亚金密度来增强Einstein-Hilbert作用量。我们表明,虽然点粒子继续遵循测地线在修改后的理论,他们的背景是一个修改的克尔度规,这印CS校正的引力波发射。CS修正的引力波与广义相对论的预期有很大的不同,即它们在3周的演化后会导致显著的失相,但这种失相可能不会阻止对这些信号的检测,而是会导致参数确定中的系统误差。最后,我们研究了辐射反应的修正理论,并表明,领先的顺序,能量动量发射没有CS修改,除了可能的标量场发射的次优势效应。包括辐射反应将允许测试CS修改重力与星载探测器,可能是两个数量级大于目前的双脉冲星的界限。
2009-10-07 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Gravitational wave propagation beyond General Relativity: geometric optic expansion and lens-induced dispersion
本文提出了短波展开下广义相对论之外的引力波传播理论,首次计算了首阶振幅和相位修正,并以Brans-Dicke理论为例分析了透镜诱导的色散,为检验暗能量和屏蔽机制等引力理论提供了新途径。
2025-01-31 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc