Extreme mass-ratio inspirals as probes of scalar fields: eccentric equatorial orbits around Kerr black holes
我们研究的双星系统中，一个恒星质量紧凑的对象螺旋到一个巨大的黑洞，被称为极端的质量比inspirals，在一个新的基本标量场的情况下。早期的工作已经表明，在最有趣的情况下，在质量比的领先顺序，大质量的黑洞可以充分近似的克尔度规和印记的标量场的波形是完全控制的恒星质量的对象的标量电荷。在这里，我们使用这种急剧简化的inspiral模型，并考虑偏心赤道轨道。我们研究了标量荷对不同偏心率和不同黑洞自旋的轨道演化的影响。然后，我们确定如何在轨道演变的变化得到印记的波形和评估LISA的能力，以检测或约束标量电荷。
2022-09-14 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Probing time-dependent scalar wigs with extreme mass ratio inspirals
本文研究了携带含时标量假发的极端质量比旋近的引力波辐射，发展了计算Schwarzschild和Kerr黑洞圆轨道标量扰动的方法，发现标量场的存在不会显著影响轨道运动和引力波形。
2024-12-19 astro-ph.HE gr-qc
Extreme mass ratio inspirals around topological stars
研究拓扑星周围极端质量比旋近，发现标量波通量与黑洞情况显著偏离，未来天基引力波探测器可能探测到这种偏差。
2025-07-11 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
Importance of transient resonances in extreme-mass-ratio inspirals
中子星或恒星质量黑洞等恒星质量致密物体螺旋进入超大质量黑洞，通过发射引力波提供了有关强引力场机制的丰富信息。为了检测和分析这些信号，需要精确的波形模板，其中包括紧凑物体的重力自作用力的影响。为了计算效率，通常使用绝热模板。这些精确地再现轨道平均轨迹所产生的第一阶自作用力，但忽略其他影响，如瞬态共振，径向和极向基频成为相称的。在这样的共振过程中，引力波的通量会减弱或增强，导致致密物体的轨迹和波形相位发生变化。我们提出了一个演化方案，研究瞬态共振的影响，并将其应用到一个天体物理学的动机人口。我们发现，很大比例的系统遇到低阶共振的后期阶段的inspiral的，然而，所产生的影响信号噪声恢复是小的，作为一个结果的inspirals的低偏心率。忽略瞬态共振的影响会导致4%的可检测信号损失。
2017-01-12 astro-ph.HE gr-qc
Post-ISCO Ringdown Amplitudes in Extreme Mass Ratio Inspiral
一个极端质量比的螺旋线包括两部分：绝热螺旋线和倾伏。从最内层稳定圆轨道（ISCO）开始的俯冲轨道是特殊的（在某种程度上与初始条件无关）。我们写一个表达式的解决方案，在封闭的形式和发射的波形。特别是，我们提取相关的黑洞衰荡振幅的表达式，并评估它们的数值。
2011-04-06 gr-qc
Cumulative effect of orbital resonances in extreme-mass-ratio inspirals
本研究使用包含辐射反作用通量解析修正的有效共振模型，分析了极端质量比旋进中低阶与高阶轨道共振的累积效应，发现多次共振穿越显著影响轨道演化，需在模板建模中予以考虑。
2025-04-24 astro-ph.HE gr-qc
Testing gravity with Extreme-Mass-Ratio Inspirals
本综述介绍了由质量差悬殊的致密天体构成、动力学由引力波主导的极端质量比旋近系统，及其在检验黑洞性质、时空几何、引力非线性效应、宇宙学等广义相对论相关方向的多样机遇。
2024-05-13 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
A census of transient orbital resonances encountered during binary inspiral
瞬时轨道共振最近被认为对小天体进入大黑洞的螺旋具有潜在的重要性。这些共振发生在内旋通过两个基本轨道频率$Ω_θ$和$Ω_r$彼此成小整数比的时刻演变时。先前的工作已经证明，每当螺旋通过共振时，双星的参数就会被“踢”，相对于忽略共振效应的模型，改变轨道的特征。在本文中，我们使用精确的克尔测地线耦合到一个准确的，但近似的模型inspiral调查轨道参数空间，并估计如何常见的一个遇到长寿的轨道共振。我们发现，最重要的共振持续了几百个轨道周期的质量比$10^{-6}$，共振几乎肯定会发生在一个大质量比的二进制将是一个目标的引力波观测的时间。共振似乎是无处不在的大质量比inspiral，并持续足够长的时间，他们可能会影响双演化的观测重要的方式。
2014-02-26 astro-ph.CO gr-qc
Detecting electric charge with Extreme Mass Ratio Inspirals
我们考虑极端的质量比吸气，在此期间，一个带电的紧凑的对象与质量$m_p$和电荷质量比$q$吸气围绕质量$M$的史瓦西黑洞。本文利用Teukolsky和广义Sasaki-Nakamura公式计算了Schwarzschild黑洞周围的引力和电磁扰动，数值计算了带电粒子在圆轨道上运动时产生的引力波和电磁波的能流.通过对这些极端质量比的观测，我们发现空间引力波探测器如激光干涉仪空间天线可以探测到小到$q\sim 10^{-3}$的荷质比。
2022-04-25 gr-qc
Gravitational wave templates from Extreme Mass Ratio Inspirals
当一个致密的恒星天体由于引力辐射反应而螺旋进入一个超大质量黑洞时，会发生一个极端的质量比螺旋。该系统的引力波（GW）可以用Teukolsky方程（TE）计算。在我们的例子中，我们通过在时域和频域中数值求解TE来计算自旋体绕Kerr黑洞的渐近GW通量。我们的最终目标是为LISA等天基探测器制作GW模板。
2021-01-12 gr-qc
Eccentric extreme mass-ratio inspirals: A gateway to probe quantum gravity effects
本研究将圈量子引力启发的旋转黑洞作为极端质量比旋近系统的中心天体，推导轨道演化与引力波形，发现LISA可分辨极小参数的量子引力修正效应并实现高精度参数约束。
2025-05-18 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Multimessenger Astronomy with Black Holes: Extreme mass ratio inspirals
本文概述了极端质量比旋近（EMRIs）的天体物理学与引力波辐射，涵盖其形成通道、动力学与引力辐射基础，以及对天体物理学和基础物理学的科学潜力。
2023-10-25 astro-ph.HE gr-qc
Adiabatic and post-adiabatic approaches to extreme mass ratio inspiral
极端质量比螺旋（EMRI）显示出强烈的时间尺度分离，螺旋的特征时间$T_{\rm i}$比任何表征轨道运动的时间$T_{\rm o}$都要长得多。这些时间尺度的比率（本质上是EMRI的质量比）可以被视为控制微扰膨胀的参数。在这里，我们描述的价值和限制的“绝热”描述这些二进制文件，它只使用领先的条款所产生的这样一个两个时标的膨胀。当轨道通过共振演化时，绝热方法就失效了，这带来了重要的动力学和观测后果。我们描述了一种方法，只包括绝热贡献的EMRI演变的不足，并概述了必须做些什么来发展这些系统，通过共振，并提高我们的能力，更普遍地模拟EMRI系统。
2016-01-08 astro-ph.HE gr-qc
Null infinity waveforms from extreme-mass-ratio inspirals in Kerr spacetime
描述了Kerr时空中Teukolsky方程的双曲紧化。我们包括零无限的数值网格附加双曲面层的旋转黑洞和一个螺旋点粒子的轨道周围的紧凑的域。这种技术使我们能够研究，第一次，从大的和极端的质量比吸入克尔时空中提取的零无穷大的引力波形。我们的结果与以前的计算的测试和比较建立的双曲面层方法的准确性和效率。
2011-12-12 gr-qc
Gravitational waves from extreme mass ratio inspirals around bumpy black holes
空间干涉仪LISA将能够探测恒星质量的黑洞或中子星发射的引力波，这些引力波缓慢地螺旋进入在大多数星系中心发现的超大质量黑洞。来自这种极端质量比螺旋（EMRI）事件的引力波信号将提供一个独特的机会来测试中心黑洞周围的时空度规是否被克尔解很好地描述。本文将Kerr黑洞周围的EMRI模型推广到一族参数变形的凹凸黑洞，使之保持Kerr度规的基本对称性。然后，新的EMRI模型被用来量化的约束，LISA观测EMRI可能能够放置在克尔度量的偏差，或颠簸。
2017-09-13 astro-ph.HE gr-qc
Probing Formation Channels of Extreme Mass-Ratio Inspirals
本文提出通过测量偏心率、倾角和组件质量来区分极端质量比旋近的不同形成通道，建立了干型和湿型通道的理论预期，并探讨了这些可观测量分布对探究活动星系核盘、超大质量黑洞吸积及核星团性质的意义。
2025-09-18 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave glitches in chaotic extreme-mass-ratio inspirals
克尔几何承认卡特对称性，这保证了测地线方程是可积的。它表明，引力波形与极端质量比的inspirals涉及一个不可积的紧凑的对象显示“毛刺”的现象，引力波的频率突然增加，当轨道穿过某些时空区域称为伯克霍夫岛。因此，在即将到来的空间探测器的数据中，这些特征的存在或不存在不仅可以检验广义相对论，而且可以检验基本的时空对称性。
2021-04-08 astro-ph.HE gr-qc nlin.CD
Imprint of Accretion Disk-Induced Migration on Gravitational Waves from Extreme Mass Ratio Inspirals
研究了薄的气体吸积盘对恒星质量黑洞向超大质量黑洞内旋的影响。我们构建了一个唯象的角动量输运方程，再现已知的磁盘效应。盘扭矩修改引力波相位演化与合理的磁盘参数的LISA可检测的水平。圆盘修正波形的傅里叶变换获得了与后牛顿真空项不同的频率趋势的校正。这种吸气可用于LISA探测吸积盘和探测其物理参数。
2011-03-23 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Tidal resonance in extreme mass-ratio inspirals
我们描述了一类新的共振极端质量比inspirals（EMRI）：潮汐共振，引起附近的恒星或恒星质量的黑洞的潮汐场。潮汐共振可以被看作是牛顿系统中Kozai-Lidov共振的广义相对论性扩展，并且与EMRI系统中已知的瞬态共振不同。潮汐共振一般会发生EMRI。通过探测它们对EMRI波形相位的影响，我们可以了解EMRI系统的潮汐环境，尽管代价是更复杂的波形模型。因此，EMRI系统的LISA观测有可能提供有关银河系中心黑洞附近恒星质量物体分布的信息。
2019-09-20 gr-qc
Probing scalar field with generic extreme mass-ratio inspirals around Kerr black holes
Nanchang University（南昌大学）；Indian Institute of Technology, Gandhinagar（印度理工学院甘地纳加尔分校）
研究通过分析EMRIs中标量电荷的影响，探讨其对引力波信号的修改，并展示轨道倾角如何增强标量场效应的探测能力。
2026-02-23 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Extreme mass-ratio inspirals in ultra-light dark matter
本文利用相对论微扰理论在球对称性下研究超轻暗物质中的极端质量比旋进，计算标量粒子通量与能量耗散率，表明LISA可通过相位追踪探测银河系中的此类暗物质结构。
2024-09-20 astro-ph.HE gr-qc
Non-local parameter degeneracy in the intrinsic space of gravitational-wave signals from extreme-mass-ratio inspirals
对于即将建立的空间引力波观测站LISA来说，极端质量比的灵感将是宝贵的来源。寻找这些是困扰着许多开放的理论和计算问题，在源模型和数据分析。在这里，我们提请注意一个最不了解：在极端质量比inspiral信号的空间中的非局部相关性的现象。这种相关性在可能信号的连续体中普遍存在（简并性），并且严重阻碍了在LISA数据中搜索实际信号。然而，它们不太可能表现为一组现实的假定信号（混淆）。我们开发了一个新的分析工具，以进行广泛的定性研究简并-其性质，原因和影响。根据我们的研究结果，以前提出的搜索策略的极端质量比的灵感进行审查，并提出了额外的指导方针，这些来源的科学分析。
2022-12-31 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Inspiralling eccentric binary neutron stars: orbital motion and tidal resonance
我们研究了偏心双星中子星的轨道演化。该轨道被描述为一个准开普勒轨道的摄动，由于潮汐耦合。我们发现，除了后牛顿进动外，恒星之间的潮汐相互作用也对轨道进动有贡献。双星的角向运动和径向运动之间的耦合也激发了恒星振荡中的一系列谐波。在小的偏心率限制下，这种耦合主要引起附加的轨道共振，其中轨道频率是f模式频率的三分之一。对于初始偏心率为$\sim 0.2$、轨道频率为$50$ Hz的双星，由于中子星状态方程和双星质量分布的不确定性，这种潮汐共振的存在会在引力波形中引入$\sim 0.5$相移，直到合并。这种在螺旋后期阶段的相移很可能用第三代引力波探测器探测到。
2019-09-18 astro-ph.HE gr-qc
Resonances in Extreme Mass-Ratio Inspirals: Asymptotic and Hyperasymptotic Analysis
对于未来的太空探测器来说，引力波的一个预期来源是小型紧凑物体进入更大质量的黑洞的螺旋。这些来源有可能提供有关天文学和基础物理学的丰富信息。在短时间尺度上，小物体的轨道近似于测地线。克尔黑洞时空的一般测地线有一个完整的积分集，可以用运动的三个频率来表征。在螺旋上升的过程中，一个典型的系统将通过共振，其中两个频率变得相称。共振的效果将是在共振期间显著改变螺旋上升的速率。了解这些共振对引力波定相的影响对于探测和利用这些信号进行天体物理和基础物理研究非常重要。两个微分方程，可能会描述通过这样的共振的inspiral通道进行调查。这些不同取决于是运动的傅立叶展开的相位分量还是频率分量被认为是通过共振连续的。渐近分析和超渐近分析被用来找到一个系统，通过共振的解决方案的后期时间的分析行为。线性增长（弱共振）或线性衰减（强共振）的解决方案被发现取决于共振的强度。在弱共振的情况下，频率共振会在引力频率演化上留下印记（共振记忆）。弱共振和强共振之间的过渡以平方根奇点为特征，当人们从上面接近这种过渡时，频率共振方程的解以指数速度聚集成族。
2011-11-15 gr-qc
Detecting massive scalar fields with Extreme Mass-Ratio Inspirals
提出与理论无关的双参数框架刻画轻标量场对极端质量比旋进引力波的影响，并论证LISA可同时测量标量质量与次级天体标量荷以探测超轻标量场。
2022-12-07 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Gravitational waves for eccentric extreme mass ratio inspirals of self-dual spacetime
本文计算了自对偶时空偏心极端质量比旋进中圈量子参数对能流和角动量流的领头阶效应，利用改进的“解析-kludge”方法生成波形，并证明 LISA 探测器可将该参数约束提升1至2个数量级至 $10^{-8}$ 水平。
2024-04-12 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave emission under general parametrized metric from extreme mass ratio inspirals
未来的星载干涉仪将能够探测$10^{-3}$至$10^{-1}$ Hz的引力波。在这一波段，极质量比吸气（EMRI）可能是很有希望的引力波源。在本文中，我们研究的可能性，测试克尔假设对参数化的非克尔度量匹配EMRI信号。然而，无论是赤道轨道还是倾斜轨道的EMRI都存在“混淆问题”。我们的结果表明，在辐射通量起重要作用之前的时间尺度内，只有当自旋参数很高时，才能分辨出对Kerr时空（$|δ_i|<1$）的小的和中等的偏离。在大多数情况下，与非克尔度规相关的EMRI波形可以由克尔黑洞产生的波形模板来模拟。
2018-12-11 astro-ph.HE gr-qc
Extreme Dark Matter Tests with Extreme Mass Ratio Inspirals
未来的空间激光干涉测量实验，如LISA，预计将探测到$\cal O$（100- 1000）恒星质量的致密物体（例如，黑洞，中子星）落入星系中心的大质量黑洞，即所谓的极端质量比螺旋（EMRI）。如果暗物质由于大质量黑洞的增长而形成“尖峰”，它将对吸入的物体产生引力拖曳，改变其轨道和引力波信号。我们发现，即使是一个单一的暗物质尖峰从EMRI的检测将严重限制几个流行的暗物质的候选人，如超轻玻色子，千电子伏费米子，兆电子伏-TeV的自湮灭暗物质，亚太阳质量的原始黑洞，因为这些候选人将通过各种机制扁平的尖峰。因此，未来的空间引力波实验可能对暗物质的粒子识别产生重大影响。
2019-06-27 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Importance of tidal resonances in extreme-mass-ratio inspirals
极端质量比螺旋（EMRI）将是未来天基引力波探测器的重要来源。在最近的工作中，由附近恒星或黑洞的潮汐场引起的双星轨道演化中的潮汐共振已被确定为在极端质量比inspirals的背景下具有潜在的重要性。当描述轨道的三个轨道频率相当时，这些共振就会发生。在共振过程中，小天体的轨道参数经历一次跳跃，导致引力波形的相位发生变化。在本文中，我们把潮汐扰动作为固定的，并限制在赤道平面，并提出了第一个研究如何共同和重要的共振是在整个轨道参数空间。我们发现，很大一部分的inspirals遇到低阶共振的观测重要的制度。虽然潮汐共振的瞬时效应很小，但其对EMRI系统的重力波形的累积相位的影响可能是显着的，因为它在频带中的许多周期;我们估计，对于相当大一部分的源，这种影响是可以检测到的。对于几种低阶共振，我们还提供了潮汐共振引起的轨道运动常数变化的拟合公式。
2021-07-28 gr-qc
Searching for Mini Extreme Mass Ratio Inspirals with Gravitational-Wave Detectors
一个质量为$\mathcal{O}(1 \sim 1000) M_{\odot}$的致密天体，如恒星或原始起源的黑洞或中子星，以及一个质量在太阳下的轻得多的外来致密天体，可以形成一个非标准的迷你极端质量比螺旋（EMRI），并在地面引力波探测器的频带内发射引力波。这些系统非常有趣，因为探测它们将明确指出新的物理学。我们研究了使用LIGO/Virgo搜索迷你EMRI的能力，并发现一个大类的异国情调的紧凑型物体可以探测在当前和设计的灵敏度使用的方法的基础上的Hough变换，跟踪准幂律信号在inspiral阶段的迷你EMRI系统。
2022-05-19 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.IM
Extreme- and Intermediate-Mass Ratio Inspirals in Dynamical Chern-Simons Modified Gravity
Chern-Simons（CS）修正引力是一个四维有效理论，它起源于弦论和圈量子引力，通过加入标量场和宇称破坏的庞特里亚金密度的乘积来修正爱因斯坦-希尔伯特作用量。在这个理论中，自旋黑洞的引力场由修正的克尔几何描述，它的多极矩只在第四个多极子l = 4处偏离克尔矩。我们调查可能的签名，这一理论在引力波发射产生的恒星紧凑的对象到大质量的黑洞，无论是中间和极端的质量比的螺旋。我们使用半相对论近似，其中的轨迹是测地线的大规模黑洞的几何形状和重力波形从多极分解的辐射场。主要的CS修正波形产生的修改测地线的轨迹，由于大规模的黑洞的几何形状的变化，并表现为一个积累的退相相对于广义相对论的情况下。我们还讨论了该理论中引力波的传播和应力能量张量。我们发现，虽然这个张量具有相同的形式在广义相对论，能量和角动量平衡定律确实是通过CS标量场的应力-能量张量修改。这些平衡定律可以通过轨道参数的绝热变化来描述内旋，这反过来又会增强退相效应。用先进的地面探测器或激光干涉仪对中等或极端质量比的引力波进行观测，可以利用这种失相来测试动力学理论，达到前所未有的水平。
2009-04-29 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Environmental effects in extreme mass ratio inspirals: perturbations to the environment in Kerr
该研究针对极端质量比旋近系统的环境效应问题，在Kerr时空下首次完成次级天体引发的黑洞环境扰动的自洽相对论计算，发现标量场尾迹结构及与史瓦西情形的显著通量差异，为引力波环境研究提供新框架。
2025-01-16 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Gravitational-wave glitches: resonant islands and frequency jumps in non-integrable extreme-mass-ratio inspirals
即将到来的空间探测器探测到的极端质量比的引力波引力波将允许在强场区域对广义相对论进行前所未有的测试。除了评估黑洞是否被克尔度规明确描述之外，这种探测可能会对时空对称性的程度产生限制。特别是，根据一个假设偏离克尔度规的具体表现，卡特对称性，这意味着测地线方程的可积性，可能被打破。在这里，我们研究的引力波形与不可积的极端质量比inspirals涉及一个小质量的同伴和一个超大质量的紧凑的对象的广义相对论，即曼科-诺维科夫时空。我们表明，波形显示突然的频率跳跃，当同伴横穿共振岛。这些发现表明，这种突然的表现在引力波频率是通用的，有一个真正的天体物理学的起源和功能作为一个独特的签名的混乱现象在极端质量比双星。
2021-08-05 astro-ph.HE gr-qc nlin.CD
Extreme mass ratio inspirals into black holes surrounded by matter: Resonance crossings
Astronomical Institute of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院天文研究所）；Institute of Theoretical Physics, Faculty of Mathematics and Physics, Charles University（查理大学数学物理学院理论物理研究所）
研究通过比较三种方法揭示极端质量比 inspirals 中共振穿越的动力学影响，提升对轨道共振的理论理解与建模能力。
2025-11-11 astro-ph.HE gr-qc nlin.CD
Modeling Extreme Mass Ratio Inspirals within the Effective-One-Body Approach
我们提出了第一个模型的极端质量比的有效单体（EOB）的形式主义，专注于非旋转黑洞的准圆形轨道内的吸气。我们发现，经过2年的演化，解析EOB和基于Teukolsky的数值重力波形之间的相位差和（牛顿归一化）振幅差可以分别减小到小于10^（-1）rad和小于2 x 10^（-3）。在EOB方法中包含后牛顿自作用力项导致经过2年的演化后相位不一致约为6-27 rad。这样的包含物还可以允许来自中间质量比、准圆形吸气的波形的EOB建模。
2010-02-11 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
A nonlinear scalar model of extreme mass ratio inspirals in effective field theory I. Self force through third order
在模型非线性标量场理论的背景下研究了背景时空中紧致小天体的运动。这个模型被构造成具有类似于极端质量比螺旋（EMRI）的广义相对论描述的微扰结构。我们将有效场论方法应用于该模型，并通过紧凑物体的尺寸与背景的曲率尺度的比率的三阶计算小紧凑物体上的自作用力的有限部分（例如，黑洞）时空。我们使用著名的重整化方法，并证明了一致性的形式主义在呈现有限的自力在高阶内的小紧凑对象的点粒子处方。这个非线性标量模型应该是有用的，研究在EMRI的高阶自作用力效应的各个方面，但在一个相对简单的背景下比完整的引力的情况下。这些方面包括开发更高阶的自作用力数值计算的实用方案，量化瞬态共振对EMRI波形的影响，并准确地模拟小型紧凑对象的运动，以精确确定检测到的EMRI源的参数。
2010-12-20 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
Probing deviations to Kerr geometry with extreme mass-ratio inspirals
本研究旨在通过LISA任务探测Kerr几何偏离，分析了变形Kerr几何下EMRI系统的偏心赤道运动，通过首阶后牛顿分析评估引力波通量和相位偏离的可探测性。
2024-10-11 gr-qc hep-th
Note on Accuracy of the Post-Newtonian Approximation for Extreme-Mass Ratio Inspirals: Retrograde Orbits
后牛顿近似对讨论双星引力波形是有用的。本文利用黑洞微扰方法中数值和解析导出的引力能流，对赤道平面内的逆行圆轨道，讨论了后牛顿近似的有效区域。它被发现，允许区域的边缘表现得相当复杂，即使我们对待更高的后牛顿秩序，包括轨道。
2017-12-21 gr-qc
Extreme mass-ratio inspirals as probes of scalar fields: inclined circular orbits around Kerr black holes
本研究围绕 Kerr 黑洞周围倾斜圆轨道上的极端质量比旋进，评估 LISA 探测次级天体所携标量场的能力，发现其信号强度依赖轨道倾角且在顺行轨道上显著更大。
2024-01-17 gr-qc
Observing extreme-mass-ratio inspirals with eLISA/NGO
恒星质量致密物体进入星系中心大质量黑洞的极端质量比吸气（EMRI）是天基探测器低频引力波的重要来源。我们讨论了探测这些源的发展激光干涉仪空间天线（eLISA），最近提出的欧空局任务候选人的名称下非政府组织的前景。我们表明，非政府组织可以观察几十个EMRI在其两年的任务寿命在红移z < 0.5，并描述如何事件率的变化下可能的替代规格的eLISA设计。
2012-10-30 gr-qc
Parameter-estimation bias induced by transient orbital resonances in extreme-mass-ratio inspirals
Wake Forest University（维克森林大学）
研究极端质量比 inspiral 中瞬态轨道共振对参数估计的影响，发现忽略共振效应会导致信噪比下降和参数恢复偏差，强调需准确建模共振对运动积分的影响。
2026-07-10 astro-ph.HE gr-qc
Probing vector hair of black holes with extreme mass ratio inspirals
大黄蜂引力模型，具有与引力非最小耦合的矢量场，是爱因斯坦-麦克斯韦理论的自然延伸。在这个理论中，一个黑洞可以携带一个矢量头发，使度规偏离史瓦西度规。为了研究矢量头发的可探测性，我们考虑了一个极端质量比螺旋（EMRI）系统，其中一个恒星质量黑洞螺旋进入一个超大质量黑洞。我们发现，通过一个基于空间的引力波探测器对EMRI进行为期一年的观测，我们可以探测到大黄蜂引力模型中小到$Q\sim 10^{-3}$的矢量电荷，与目前的EHT观测相比，这是大约三个数量级的紧。
2023-02-06 gr-qc
2 Fast 2 Fiducial: Gaussian processes for the interpolation and marginalization of waveform error in extreme-mass-ratio-inspiral parameter estimation
一些悬而未决的问题阻碍了我们目前从不久的将来引力波任务LISA收集的数据中提取科学信息的能力。这些技术中的许多技术涉及对来自具有$\lesssim10^{-4}$的极端组分质量比的二元吸气的信号进行建模、检测和表征。在本文中，我们提请注意的问题，系统误差的参数估计，由于使用快速但近似的波形模型，这被发现是相关的极端质量比吸气，即使在波形的情况下与$\gtrsim90\%$重叠的准确性和中等（$\gtrsim30$）信噪比。一个计划，使用高斯过程来插值和边缘化波形误差的适应和研究作为一个可能的先驱解决这个问题。获得了一些新的方法的结果，并成功地证明了该技术的可行性的三个参数的例子中设置的LISA数据挑战。
2020-02-13 astro-ph.HE astro-ph.IM gr-qc
Research Update on Extreme-Mass-Ratio Inspirals
恒星质量的质量致密物体进入星系中心的大质量黑洞是LISA或eLISA等天基探测器最重要的引力辐射源之一。这些极端质量比的灵感（EMRI）将使一个雄心勃勃的研究计划与天体物理学，宇宙学和基础物理学的影响。这篇文章是第十届国际LISA研讨会上关于EMRI的全体会议上的演讲摘要。它包含以下主题的最新研究：EMRI的天体物理学; EMRI科学潜力;和EMRI建模。
2014-10-03 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Transition from inspiral to plunge into a highly spinning black hole
我们扩展了Ori-Thorne-Kesden方法，使之能够一致地描述ISCO附近从螺旋形到陷入任意自旋的黑洞的非准圆过渡，包括近极值.我们确定，对于中等或高自旋的过渡是由Painlevé超越方程的第一类，而对于极高的自旋，它是由一个自相似的解决方案Korteweg-de Vries方程。我们匹配的过渡解决方案，在领导级的高自旋限制与解析准圆内旋在近地平线区域。我们还表明，一个极端的质量比二进制的中心黑洞有一个近极值参数，规模至少作为质量比由于超辐射引力波发射，其中不包括极高的自旋。
2020-04-02 gr-qc hep-th
Extreme mass ratio inspirals: perspectives for their detection
在这篇文章中，我们考虑的前景，检测极端质量比inspirals（EMRI）使用引力波（GW）的观测，未来的空间载干涉天文台eLISA。我们从描述EMRI形成通道开始。不同的形成方案导致的变化，在预期的事件率和预测不同的分布的轨道参数时，GW信号进入eLISA灵敏度带。然后，我们将简要概述现有的理论模型，描述GW信号从EMRI和描述建议的方法，他们的检测。
2014-11-19 astro-ph.CO gr-qc
Resonantly enhanced kicks from equatorial small mass-ratio inspirals
我们计算了一个偏心的黑洞二进制inspiral，因为它通过一个共振的轨道配置，系统的进动暂时停止演变所产生的踢。因此，引力波的非对称发射效应在大量轨道上连贯地积累起来。我们的结果是用黑洞微扰理论在轨道物体质量比$ε=m/M$较小的极限下计算的。所得到的井涌速度按比例缩放为$ε^{3/2}$，比由最终合并产生的井涌的$ε^2$缩放快得多。对于一个非常偏心的（$e\sim 1$）螺旋围绕一个最大旋转黑洞的最极端的情况下，我们发现踢接近$30,000\;ε^{3/2}$ ~km/s，足以驱逐一个黑洞从它的主机集群，甚至星系。事实上，这种极端的灵感应该是非常罕见的。尽管如此，在不太极端的吸气中，踢的天体物理影响可能是天体物理学上重要的。
2014-08-19 astro-ph.HE gr-qc
Detecting extreme mass ratio inspirals with LISA using time-frequency methods
恒星质量致密天体对超大质量黑洞的吸入是LISA最重要的来源之一。基于完全相干匹配滤波的检测技术已被证明是计算上难以处理的。我们描述了一种有效的和强大的检测方法，利用这样的系统的时间-频率演化。我们表明，一个典型的极端质量比inspiral（EMRI）源可能被检测到的距离高达~2 Gpc，这将意味着~ 10 s的EMRI源可以检测到每年使用这种技术。我们讨论了使用这种方法作为第一步，在分层搜索的可行性。
2005-02-24 astro-ph gr-qc
Extreme Love in the SPA: constraining the tidal deformability of supermassive objects with extreme mass ratio inspirals and semi-analytical, frequency-domain waveforms
本文通过未来LISA任务对一个超大质量致密天体inspiral~（EMRI）的极端质量比的探测，对该天体的勒夫数潮汐测量精度进行了评估。非零的勒夫数将是偏离广义相对论经典黑洞预测的确凿证据。我们发现，一个EMRI检测LISA可以设置约束的潮汐勒夫数的旋转中心对象与无量纲自旋$\hat a=0.9$（$\hat a=0.99$），这是大约四（六）个数量级更严格的比目前的地面探测器的恒星质量的双星。我们的方法是基于固定相位近似，以获得近似的，但准确的半解析的EMRI波形在频域中，这大大加快了高精度的费舍尔信息矩阵的计算。这种方法可以很容易地扩展到其他几个重力与EMRI测试，并有效地考虑在同一时间的波形中的多个偏差。
2022-07-15 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Probing Quantum Gravity Effects with Eccentric Extreme Mass-Ratio Inspirals
本文研究圈量子引力对极端质量比旋进的影响，发现其加速轨道衰减，并用增强解析 Kludge 生成波形，通过 Fisher 信息矩阵估计参数，一年观测后 $r_0$ 不确定性约 $6.59\ imes 10^{-4}$。
2024-09-19 gr-qc hep-th
A Systematic Study of Resonance-Driven Flux Modifications in Extreme-Mass-Ratio Inspirals
Wake Forest University（维克森林大学）
本研究系统量化了极端质量比旋进中瞬态共振对能量、角动量及Carter常数通量的修正，利用pybhpt求解Teukolsky方程，解析推导选择规则，并给出迄今最大的共振系数集合，为未来研究提供关键输入。
2026-09-30 astro-ph.HE gr-qc
Detecting Gravitational-waves from Extreme Mass Ratio Inspirals using Convolutional Neural Networks
极质量比引力波（EMRI）是星载引力波（GW）探测器最感兴趣的源之一。然而，成功的GW数据分析仍然具有挑战性，由于许多问题，从建模准确的波形的困难，到传统的匹配滤波搜索方法所需的不切实际的大模板库。在这项工作中，我们介绍了一种基于卷积神经网络（CNN）的EMRI检测原理证明方法。我们证明了与模拟的EMRI信号埋在高斯噪声的性能。我们表明，在很宽的物理参数范围内，网络是有效的信噪比大于50的EMRI系统，和性能是最强烈相关的信噪比。该方法对不同的波形模型也表现出良好的泛化能力。我们的研究揭示了像CNN这样的机器学习技术对更现实的EMRI数据分析的潜在适用性。
2022-02-15 astro-ph.HE gr-qc
