Comparing Effective-One-Body gravitational waveforms to accurate numerical data
我们继续在连续一体（EOB）方法，高精度，忠实的解析波形描述的引力波信号所发出的吸入和合并的二元黑洞（BH）的建设，内的程序。我们提出了一个新的，图形化的3 PN-准确的EOB四极波形最近推出的小质量比限制的比较质量的版本。我们比较了这个波形的相位和振幅最近发表的结果的高精度数值相对论（NR）模拟的15个轨道的吸气等质量的二进制BH系统由加州理工学院-康奈尔大学集团进行。我们发现一个显着的协议，无论是在相位和振幅，新的EOB波形和公布的数值数据之间。更准确地说：（i）在引力波（GW）频域$Mω<0.08$中，其中一个非线性"泰勒近似“（T4）波形的相位与数值相对论波形的相位匹配良好，我们发现EOB相位也很好，而（ii）对于更高的GW频率，$0.08<Mω\lesssim 0.14$，其中泰勒T4近似开始明显偏离NR相位，我们表明，EOB阶段继续匹配以及NR的。我们进一步提出了各种方法调整的两个inspiral的灵活性参数，$a_5$和$v_{\rm pole}$，EOB波形，以便“最适合”的EOB预测数值数据。我们发现，EOB和NR之间的最大失相，然后可以减少到低于$10^{-3}$ GW周期在整个跨度（30 GW周期）的模拟。我们的图解EOB振幅同意更好地与NR一个比任何以前考虑的非图解，后牛顿。
2007-12-19 gr-qc
Do floating orbits in extreme mass ratio binary black holes exist?
本文研究了极端质量比双黑洞的浮动或非衰变轨道的可能性。在绝热近似中，在极端质量比的情况下是有效的，如果由于引力辐射反应而损失的轨道通量被通过超辐射散射（或者，等价地，潮汐加速）从黑洞的自旋获得的轨道通量补偿，则轨道衰变将停止，导致双星“漂浮”。我们证明，对于具有圆形赤道轨道的极端质量比二元黑洞来说，这种通量平衡在实践中是不可能的;此外，向轨道添加偏心率和倾斜度不会显着改变这种零结果，从而排除了极端质量比二元黑洞浮动轨道的可能性。我们还认为，由密度和质量足以产生任何类型的引力波探测器可探测到的引力波的物质体组成的双星也不太可能漂浮。利用多极分析，我们证明了能够产生浮动轨道的非克尔时空（给定与克尔黑洞相同的潮汐加速度）必须是快速旋转的长椭球体，这将是一个真正的奇异物体。
2013-02-05 gr-qc
Gravity Waves from Extreme-Mass-Ratio Plunges into Kerr Black Holes
围绕着接近极端的克尔黑洞运行的大质量物体在通过最内侧的稳定圆形轨道后迅速坠入视界。的暴跌轨迹示出相关的共形映射到一个圆形轨道。近视界区域的共形对称性，然后用来计算在暴跌阶段产生的引力辐射。
2014-03-12 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
Horizon-absorbed energy flux in circularized, nonspinning black-hole binaries and its effective-one-body representation
我们提出，在有效的一个机构（EOB）的方法，一个新的，图解，解析表示的引力波能量通量吸收的系统的两个圆形（nonspinning）黑洞。这个表达式在强场、快速运动状态下表现良好，特别是在EOB定义的最后一个不稳定轨道。建立概念上的多极渐近能量通量的恢复所采用的程序，我们引入了一个{ \it乘法}分解的多极吸收通量由三个因素：（i）的领先阶的贡献，（ii）一个“有效的源”和（iii）一个新的剩余振幅校正$(\tildeρ_\lm^H)^{2\ell}$。在试验质量的限制，我们使用频域微扰的方法来精确地计算沿一系列的稳定和不稳定的圆形轨道的视界吸收通量，我们从中提取的功能$\tildeρ_\lm^H$。然后通过有理函数拟合这些量。然后将所得的分析表示的测试质量知识与对任何质量比有效的低阶分析信息适当地{ \it杂交}。这产生了一个通用的，圆形的，非自旋的黑洞双星的吸收通量的图形表示。我们的结果为分数5后牛顿阶吸收通量的最新计算提供了新的信息[S。Taylor和E. Poisson，Phys. Rev. D { \bf 78} 084016（2008）]，其通过构造在弱场极限近似中恢复。
2011-12-13 gr-qc
Photon Boomerang in a Nearly Extreme Kerr Metric
克尔旋转黑洞度规具有不稳定的光子轨道，这些光子轨道以固定的波耶-林奎斯特坐标$r$值围绕黑洞运行，该坐标值取决于轨道的轴向角动量以及黑洞的参数。对于零轨道轴向角动量，这些轨道以固定值$r$穿过旋转轴，该值取决于黑洞的质量$M$和角动量$J$。黑洞的非零角动量使光子轨道旋转，当光子轨道穿过北极轴时，它的方向从一个交叉点到下一个交叉点改变一个角度，我称之为$Δϕ$，这个角度取决于黑洞无量纲旋转参数$a/M = cJ/(GM^2)$，它由一个包含第一类完全椭圆积分的方程决定。当黑洞有$a/M \approx 0.994\,341\,179\,923\,26$时，它几乎是最大旋转的，一个光子从北极轴$r \approx 2.423\,776\,210\,035\,73\, GM/c^2$以恒定的- $r$方向发射出去，正好以相反的方向返回北极轴（在相对于遥远恒星不旋转的框架中），这是一个光子回旋镖。
2021-06-24 gr-qc hep-th
Spin-orbit precession along eccentric orbits for extreme mass ratio black hole binaries and its effective-one-body transcription
在这项工作中，我们提出了一个分析的引力自作用力计算的自旋轨道进动沿偏心轨道周围的史瓦西黑洞，密切以下最近的处方Akcay，Dempsey，和Dolan。然后，我们转录此数量内的连续一体化（EOB）形式主义，从而确定几个新的，线性的质量比，贡献后牛顿展开的自旋轨道耦合进入EOB哈密顿量。也就是说，我们确定的第二个陀螺重磁比$g_{S_*}(r,p_r,p_ϕ)$的顺序$p_r^2/r^4$包括。
2017-06-01 gr-qc
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
Constants of motion and fundamental frequencies for elliptic orbits at fourth post-Newtonian order
School of Mathematical Sciences and STAG Research Centre, University of Southampton（南安普顿大学数学与统计学院及STAG研究中心）
本文在四阶后牛顿级数中，通过动作-角度公式推导了非自转紧凑二体系统准椭圆轨道的守恒量与基本频率之间的保守映射，并考虑了瞬时和尾贡献，恢复了圆轨道已知结果。
2026-08-28 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
Circular orbits in the extreme Reissner-Nordstrøm dihole metric
我们研究了中性测试粒子在两个带电黑洞引力场的运动，黑洞的质量和电荷被选择为使得引力吸引力被静电排斥力补偿，这两个黑洞由极端Reissner-Nordstrøm双洞度规描述。我们研究了两个质量相等的黑洞在赤道平面上的圆形轨道以及在此对称平面外的圆形轨道的情况。我们表明，第一种情况下减少到一个有效的两体问题的行为类似于一个系统所描述的Reissner-Nordstrøm时空。主要的焦点是针对第二种情况下，与赤道平面外的圆形轨道。
2013-01-31 gr-qc
Orbital evolution for extreme mass-ratio binaries: conservative self forces
研究了极端质量比进气道的引力自作用力的守恒退相效应。长期和非长期的保守效应可能有一个显着的影响LISA波形是独立的系统的质量比。这种效应需要包括在生成的波形中，以允许精确的引力波天文学，这需要长达一年的积分时间。
2007-01-02 gr-qc
Constraint on Brans-Dicke theory from intermediate/extreme mass ratio inspirals
中间/极端质量比螺旋系统（I/EMRI）为强场引力性质的检验提供了一个很好的工具。基于密切轨道方法，计算了Einstein广义相对论和Brans-Dicke理论中I/EMRI在准椭圆轨道上的轨道演化. Brans-Dicke理论中的额外单极和偶极通道加速了轨道衰减，因此考虑单极和偶极发射对波形的影响是重要的。借助精确的轨道运动，我们生成的波形模板，其中包括单极和偶极的贡献，在偏心轨道上的Brans-Dicke理论的I/EMRI。利用LISA对I/EMRIs发射的引力波进行了两年的观测，得到了对Brans-Dicke耦合参数$ω_0>10^6$的最严格约束。
2022-12-21 astro-ph.CO gr-qc hep-th
A note on circular geodesics in the equatorial plane of an extreme Kerr-Newman black hole
我们研究的行为圆形测地线描述轨道的中性测试粒子周围的极端克尔-纽曼黑洞。众所周知，极端Kerr黑洞的外光子轨道$r=r_{\rm ph}$、边缘束缚轨道$r=r_{\rm mb}$和最内稳定轨道$r=r_{\rm ms}$的径向Boyer-Lindquist坐标都与事件视界值$r=r_+$相吻合。我们发现，对于质量为$M$，角动量为$J$，电荷为$Q=\pm\sqrt{M^2-J^2/M^2}$的极端Kerr-Newman黑洞（$|J|\le M^2$），坐标等式$r_{\rm ph}=r_+$，$r_{\rm mb}=r_+$和$r_{\rm ms}=r_+$成立当且仅当$|J|$分别大于或等于$M^2/2$，$M^2/\sqrt{3}$和$M^2/\sqrt{2}$.
2015-05-05 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Computational Efficiency of Frequency-- and Time--Domain Calculations of Extreme Mass--Ratio Binaries: Equatorial Orbits
重力波形和通量从极端的质量比inspirals可以计算使用时域方法的精度是快速接近频域方法。我们详细研究了这些方法的计算效率的赤道轨道的快速自旋克尔黑洞，并找到在任何一种方法所需的模式的数量-作为轨道参数的函数-为了达到所需的精度水平。然后，我们估计总的计算时间，并认为高偏心率轨道的时域方法是更有效的计算。我们建议，在实践中，低- $m$模式计算使用频域的方法，和高- $m$模式计算使用时域的方法，其中$m$是方位角模式数。
2008-04-07 gr-qc
Effective one body approach to the dynamics of two spinning black holes with next-to-leading order spin-orbit coupling
利用最近提出的自旋双星引力相互作用的新哈密顿公式，将自旋黑洞的有效单体动力学描述扩展到自旋轨道相互作用的次领先阶（NLO）.自旋相关的EOB汉密尔顿由四个主要成分构成：（i）“有效”哈密顿量和“真实”哈密顿量之间的变换，（ii）包含动量的高次幂的广义有效哈密顿-雅可比方程，（iii）克尔型有效度规（具有Padé-积分系数），其取决于某些基本"有效自旋矢量“$\bf{S}_{\rm eff}$的选择，并且其通过可比较的质量效应而变形，以及（iv）涉及另一自旋矢量$\bsigma$的附加有效自旋-轨道相互作用项。作为第一个应用程序的新的，非线性光学自旋相关的EOB哈密顿量，我们计算的结合能的圆形轨道（平行自旋）的轨道频率的函数，和自旋参数。我们还研究了最后稳定圆轨道的特征：结合能，轨道频率，以及相应的无量纲自旋参数$\hat{a}_{\rm LSO}\equiv c J_{\rm LSO}/\boldsymbol(G(H_{\rm LSO}/c^2)^2\boldsymbol)$。我们发现，包括非线性光学自旋-轨道项有一个显着的“缓和”的影响的动力学特性的圆形轨道的大和平行的自旋。
2008-03-06 gr-qc
Regularized-Renormalized-Resummed loop corrected power spectrum of non-singular bounce with Primordial Black Hole formation
针对收缩-非奇异反弹-暴胀（含SR到USR转变）生成PBHs的模型，通过EFT方法研究各阶段量子圈修正，消除紫外发散、软化红外发散，生成太阳质量PBHs并规避禁则，分析质量范围与约束，为PBH研究提供支持。
2024-10-07 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
A Multipolar Effective One Body Model for Non-Spinning Black Hole Binaries
我们介绍\TEOBiResumSM{}，一个nonspinning吸气合并振铃波形模型建立在有效的一个机构（EOB）的框架，其中包括重力波形模式以外的主导四极$(\ell,|m|) = (2,2)$。该模式包括：（i）进入EOB-图解波形的因式分解波形幅度$ρ_{\ell m}^{\rm orb}$的改进的Padé图解，其中对于包括的大多数直到$\ell=6$的多极，3 PN、质量比相关项与测试质量极限项杂交，直到6PN相对阶;（ii）使用最新的、误差控制的，nonspinning数值相对论（NR）波形从模拟极端时空（SXS）合作;（iii）NR通知的多极衰荡的现象学描述。这样的表示源于质量比高达$m_1/m_2=18$的19个NR波形以及测试质量波形数据，尽管它不包括模式混合效应。这里考虑的通过合并和振铃的NR-完备高阶模是：$(\ell,|m|) = \lbrace (2,1), (3,3), (3,2),(3,1),(4,4), (4,3),(4,2), (4,1),(5,5)\rbrace$。为简单起见，其他次主导模式，直到PDMATHAMT，近似由相应的，纯分析，因式分解和图解EOB波形。为了尝试估计模型的（一些）潜在分析不确定性，我们还将6 PN混合Padé-$ρ_{\ell m}$ $ρ_{\ell m}$与标准$3^{+2}$ PN（泰勒扩展）的效果进行了对比，这些…
2019-11-04 gr-qc
Self-force gravitational waveforms for extreme and intermediate mass ratio inspirals. III: Spin-orbit coupling revisited
将一阶、二阶耗散自力和一阶保守自力与自旋轨道耦合作用一起应用于史瓦西黑洞时空中测试质量的准圆运动，得到了极端或中等质量比的结果.由于自作用力的引力波形的部分移相（在该顺序是独立的系统的质量比）进行了比较与自旋轨道耦合。我们发现，准确的波形参数估计需要包括这两个影响。具体地说，我们找到一个特定的值的自旋参数，使自旋轨道效应抵消了自作用力的影响的波形。因此，排除与质量比无关的失相效应可能导致系统参数估计中的非微扰误差。
2015-04-30 gr-qc
Analytical effective-one-body formalism for extreme-mass-ratio inspirals: eccentric orbits
极质量比螺旋源（EMRI）是未来星载引力波探测器的重要源之一。在这类系统中，致密天体通常以复杂的轨道围绕中心超大质量黑洞运行。通常将实验粒子的轨道近似为Kerr时空中的测地线，并利用绝热近似来模拟轨道演化。然而，这忽略了紧凑对象对背景的影响。本文利用有效单体理论，解析计算了致密天体在赤道偏心轨道上围绕大质量Kerr黑洞运动的轨道，并给出了基本轨道频率的显式表达式。我们的形式包括保守轨道运动的质量比的一阶修正。此外，我们插入的质量比相关的条款中的第一后牛顿的能量通量。通过从Teukolsky方程计算引力波，定量地揭示了致密天体质量对数据分析的影响。我们发现，收缩的测地线运动的小物体作为测试粒子可能不适合EMRI的检测。
2020-01-19 gr-qc
Non-minimally coupled Einstein-Yang-Mills black holes: periodic orbits and gravitational wave radiation in extreme mass ratio systems
College of Physics,Guizhou University（贵州大学物理学院）
本研究探讨了非最小耦合爱因斯坦-杨-米尔斯黑洞中极端质量比系统的周期轨道和引力波辐射特性，发现磁荷和非最小耦合参数影响轨道半径及引力波特征。
2026-03-08 gr-qc
Gravitational wave fluxes on generic orbits in near-extreme Kerr spacetime: higher spin and large eccentricity
本文扩展了基于合流Heun函数的方法，计算了近极端Kerr黑洞周围一般轨道上粒子的渐近引力波通量，并在大偏心率、高自旋和高谐波模等复杂情况下显著优于传统数值积分方法。
2024-07-24 gr-qc
Assessment of Effective-One-Body Radiation Reactions for Generic Planar Orbits
在本文中，我们评估了不同的分析处方的性能的有效单体（EOB）辐射反应沿一般的平面轨道使用精确的数值结果在测试质量的限制。我们考虑了最近文献中提出的三个处方：（i）准圆处方（QC），（ii）具有二阶后牛顿（2 PN）阶非圆校正的QC（QC 2 PN），以及（iii）由非圆牛顿前因子（NCN）校正的QC。分析通量，然后与精确的通量，通过求解Teukolsky方程与测地运动中的测试质量源计算比较。我们发现，NCN处方是最准确的偏心和双曲轨道，它是在强大的协议也为大的偏心率值。这个结果延续到可比质量，正如我们讨论的数值相对论（NR）的情况下研究。我们还表明，虽然EOB/NR波形不忠实是一个必要的检查EOB模型的精度，EOB/NR通量的直接比较是一个更严格的和翔实的测试，以选择最好的处方。最后，我们提出了一个改进的辐射反应，NCN 2 PN，其中包括非圆形的2 PN修正，在图解的形式，作为进一步的乘法贡献，这是有效的任何质量比。
2022-05-19 gr-qc
Detecting gravitational waves from test-mass bodies orbiting a Kerr black hole with P-approximant templates
在这项研究中，我们应用后牛顿（T-近似）和简化后牛顿（P-近似）的情况下，一个测试粒子在赤道轨道上围绕克尔黑洞。我们通过测量它们的有效性（即与精确信号的较大重叠）和忠实性（即在测量信号参数时的较小偏差）与精确（数值）波形来比较两个近似值。我们发现，在自旋q < 0.75的情况下，T-近似模板的有效性为~0.99。对于0.75 < q < 0.95，有效性下降至约0.82。P-近似对于q = 0.95的所有自旋实现> 0.99的有效性。在P-近似的情况下，参数估计的偏差比T-近似的低得多。我们发现，P-近似是有效的和忠实的，应该是更有效的比T-近似作为一个检测模板家庭时，q > 0。对于q < 0，T-和P-近似函数表现同样好，因此它们中的任何一个都可以用作检测模板族。然而，对于参数估计，P-近似模板仍然优于T-近似。
2005-08-09 gr-qc
Geometrized effective-one-body formalism for extreme-mass-ratio limits: Generic orbits
被称为极端质量比螺旋的小型物体螺旋进入超大质量黑洞，是未来星载引力波探测器的重要来源。在构造波形模板时，通常采用绝热近似，将致密物体作为短时间内的测试粒子，辐射反应反映在运动常数的变化上。然而，致密物体的质量应该对背景有贡献。本文利用有效单体理论，解析计算了致密天体围绕大质量Kerr黑洞运动的三维轨道，并给出了基本轨道频率的显式表达式.此外，通过构造一个近似的“常数”类似的卡特常数，我们转移的动力学量，如能量，角动量，和“卡特常数”的半规管，偏心率，轨道倾角与质量比的修正。形式主义中的线性质量比项可能不足以获得精确的波形，但我们用于求解运动方程的分析方法可以用于构建波形模型的各种方法。
2021-07-28 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
A note on the conversion of orbital angles for extreme mass ratio inspirals
本文提出一种在准开普勒角、Mino时间与Boyer-Lindquist时间作用量角间转换的实用方案，结合数值求根法解决反向转换难题，为绝热旋近构建源参考系，并在Kerr时空中验证了有效性。
2025-08-14 gr-qc
Extreme-Mass-Ratio Inspirals Embedded in Dark Matter Halo: Existence of Homoclinic Orbit and Horizon-Induced Chaos
University of Science and Technology of China（中国科学技术大学）；CAS Key Laboratory for Researches in Galaxies and Cosmology, School of Astronomy and Space Science, University of Science and Technology of China（中国科学院星系与宇宙学重点实验室，中国科学技术大学天文与空间科学学院）；Shanghai University（上海大学）；Sogang University（西江大学）；Center for Quantum Spacetime, Sogang University（西江大学量子时空中心）
研究在极端质量比极限下，围绕嵌入Dehnen-(1,4,5/2)型暗物质晕的类史瓦西黑洞运动的粒子是否存在同宿轨道及混沌运动，发现增加晕密度、标度半径和能量会增强非线性效应并导致混沌，且不违反混沌的普遍表面引力界。
2026-05-28 gr-qc hep-th nlin.CD
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
Post-Newtonian expansion of the spin-precession invariant for eccentric-orbit non-spinning extreme-mass-ratio inspirals to 9PN and $e^{16}$
我们计算了偏心轨道极端质量比的旋进不变量$ψ$的高阶后牛顿（PN）展开的偏心率依赖与史瓦西小学。该系列计算在一阶黑洞微扰理论通过直接解析展开的解决方案在Regge-Wheeler-Zerilli形式主义，使用的代码写在\textsc{Mathematica}。通过Mano-Suzuki-Takasugi（MST）解析函数展开形式主义的Regge-Wheeler方程的解决方案，找到了具有小值$l$的模式。通过对Regge-Wheeler方程进行PN展开，得到了大的$l$解.先前的工作已经给出了$ψ$到9.5PN阶和到$e^2$阶（即，近圆形轨道极限）。我们计算了偏心率对9 PN的膨胀，但对$e^{16}$的膨胀。它证明了有可能找到几项具有封闭形式的表达式，所有这些都与PN展开中的对数项相关联。我们还比较了我们的PN扩展到以前的数值计算$ψ$在近轨道的数值评估，以评估其收敛半径。我们发现，该系列是不是迅速收敛的一个红移不变的$r \simeq 10M$，但仍然产生$\sim 1\%$的精度偏心$e \lesssim 0.25$。
2022-06-08 gr-qc
Dissipation in extreme-mass ratio binaries with a spinning secondary
本文给出了具有自旋次级星系的极端质量比双星的引力波通量平衡定律。这个定律将辐射到零无穷远并穿过事件视界的能量（角动量）通量与克尔时空中一般（非共振）束缚轨道的次级轨道能量（角动量）的局部变化联系起来。作为一个明确的例子，我们计算这些量的自旋对齐的身体周围的史瓦西黑洞的圆形轨道上移动。我们执行此计算分析，通过高阶后牛顿展开，并在两个不同的计量数值。利用这些结果，我们明确证明了我们的新平衡定律成立。
2020-02-25 gr-qc
Binary black hole merger in the extreme mass ratio limit: a multipolar analysis of the inclined orbit case
本文在极端质量比极限下，通过时域求解Teukolsky方程系统研究了倾斜轨道双黑洞并合的多极引力波形，分析了自旋和倾斜角对波形及能量角动量损失的影响，并量化了由自旋对齐波形经时变旋转近似倾斜轨道波形的精度。
2025-09-22 gr-qc
Accurate time-domain gravitational waveforms for extreme-mass-ratio binaries
该方法大大提高了非齐次Teukolsky方程时域解的精度。将引力波中的能量通量与史瓦西和克尔中圆形赤道轨道的高精度频域结果进行比较，我们发现一致性在1%或更好的范围内，我们相信这可以进一步提高。我们将我们的方法应用于频域计算相对不利的轨道，特别是高偏心率（椭圆和抛物线）的“变焦旋转”轨道，并找到引力波的能量通量，波形和特征应变。
2007-02-07 gr-qc
Periodic Orbits and Gravitational Radiation from Extreme Mass-Ratio Inspirals as Probes of Black Hole Quantum Hair
College of Physics,Guizhou University,Guiyang,550025,China
研究量子毛参数对极端质量比 inspirals 周期轨道和引力波辐射的影响，揭示其在区分量子修正黑洞与经典黑洞中的动态特征。
2026-03-07 gr-qc
Effective one-body model for extreme-mass-ratio spinning binaries on eccentric equatorial orbits: testing radiation reaction and waveform
我们提供了一个系统的多极引力波形分析，能量和角动量通量发射的非自旋测试粒子轨道克尔黑洞沿赤道，偏心轨道。这些量通过在时域中数值求解Teukolsky方程来计算，然后用于测试和改进有效单体（EOB）模型的辐射反应（和波形）。偏心率被纳入EOB取代准圆牛顿（或领先的顺序）前置因子的EOB因式分解的多极波形（和通量）与它们的通用对应物。数值和分析量之间的比较进行了很大一部分的参数空间，特别是接近分界线和高偏心率的轨道。分析模型同意$\sim 1\%$与轨道的数值数据与中等偏心率（$e\lesssim 0.3$）和中等自旋（$\hat{a}\lesssim 0.5$），虽然这增加到$\sim 33\%$的大，正，黑洞自旋（$\sim 0.9$）和大偏心率（$\sim 0.9$）。对于中等偏心率，新的EOB通量可以用来驱动动力学通过非绝热过渡从偏心螺旋暴跌，合并和衰荡，从而提供了一个准确的描述合并。我们还表明，同样的技术可以应用于双曲相遇。在一般情况下，我们的方法辐射反应偏心吸气应被视为第一步EOB建模的极端质量比吸气波形的LISA。
2022-03-30 gr-qc
Understanding the importance of transient resonances in extreme mass ratio inspirals
当一个紧凑的物体围绕一个大得多的物体运行时，就会发生极端质量比螺旋（EMRI），比如一个太阳质量的黑洞围绕一个超大质量黑洞运行。轨道有3个频率，通过螺旋演变。如果轨道径向频率和极频率变得相称，则系统通过瞬态共振。通过共振的演化导致轨道参数演化的跳跃。我们研究这些跳跃和它们对EMRI引力波探测的影响。对于较低偏心率的轨道，跳跃较小;由于大多数EMRI在通过共振时具有较小的偏心率，我们预计对检测的影响将很小。忽略瞬态共振的影响会导致天体物理学激发的EMRI人群的可检测信号损失约4%。
2017-02-17 astro-ph.HE gr-qc
Extreme Mass-Ratio Inspirals in the Effective-One-Body Approach: Quasi-Circular, Equatorial Orbits around a Spinning Black Hole
我们构建了适用于数据分析的有效单体波形模型与LISA的极端质量比inspirals准圆形，赤道轨道的旋转超大质量黑洞。我们的模型的准确性是通过比较频域，Teukolsky为基础的波形在辐射近似。在能量通量中的八个高阶后牛顿参数的校准足以在2个月和6个月之间的时间内分别获得优于1弧度和1%的相位和分数振幅一致性，这取决于所考虑的系统。根据系统的不同，该协议在4到9个月的时间内转化为高于97%的匹配率。如果包括更多的校准参数，则可以获得更好的一致性。有效单体哈密顿量和辐射反应中的高阶质量比项在一年的演化中引入了至多30弧度的相位修正。这些修正通常比小天体在一年演化中的自旋所引起的修正大一个数量级。这些结果表明，极端质量比吸气的有效单体方法是一个很好的折衷精度和计算成本LISA数据分析的目的。
2010-09-29 gr-qc
Osculating orbits in Schwarzschild spacetime, with an application to extreme mass-ratio inspirals
我们提出了一种方法来整合的运动方程，约束，加速史瓦西时空中的轨道。在每一个瞬间，真实的世界线被假设为与参考测地线相切，称为密切轨道，使得世界线从一个这样的测地线平滑地演变到下一个。因为测地线是由一组不变的轨道元素唯一标识的，密切轨道之间的过渡对应于元素的演化。在本文中，我们推导出一组方便的轨道根数的演化方程，假设力只作用在轨道平面内;这是我们对形式主义施加的唯一限制，我们不假设力一定很小。作为我们方法的一个应用，我们分析了两个大质量物体的相对运动，假设一个物体比另一个小得多。使用混合史瓦西/后牛顿运动方程制定的基德尔，威尔，和怀斯曼，我们把未扰动的运动作为测地线在史瓦西时空的质量参数等于系统的总质量。力由依赖于系统折合质量的项组成。我们强调了保守的条款，在这种力量，这会导致显着的长期变化的时间依赖性和相对轨道的相位的重要性。从我们的结果中，我们推断出辐射近似的引力自作用力，它只使用耗散项的一些一般性的限制。
2007-12-18 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
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
Detectability of Gravitational Waves from Extreme-Mass-Ratio Inspirals on Periodic Orbits around Bardeen Black Holes
School of Physics and Electronic Information, Yunnan Normal University（云南师范大学物理与电子信息学院）；School of Mathematics and Physics, Shangrao Normal University（上饶师范学院数学与物理学院）
该研究探究巴丁黑洞周围极端质量比旋近的引力波可探测性，通过分类周期轨道、计算波形并与多探测器灵敏度曲线比较，发现其可探测性由光度距离主导，为强场引力探测提供新途径。
2026-10-15 gr-qc
High-order post-Newtonian expansion of the redshift invariant for eccentric-orbit non-spinning extreme-mass-ratio inspirals
计算了Schwarzschild背景下偏心轨道极端质量比吸气的广义红移不变量$\langle u^t \rangle_τ$的高阶后牛顿（PN）级数对偏心率的依赖性。这些结果是在一阶黑洞微扰理论（BHPT）下，使用Regge-Wheeler-Zerilli（RWZ）规范计算的。我们的\textsc{Mathematica}代码是基于一个熟悉的程序，使用PN扩展的Mano-Suzuki-Takasugi（MST）解析函数形式主义的$l$模式达到一定的最大值，然后使用一个直接的一般- $l$ PN扩展的RWZ方程任意高的$l$。我们计算了PN阶和偏心率幂的对偶展开式，达到10 PN相对阶和$e^{20}$。详细的知识，在每个PN阶的偏心率膨胀，使我们能够找到偏心率依赖众多的封闭形式的表达式和多个无穷级数与已知的系数。我们发现领先的对数序列的PN扩展的红移不变量，反映了类似的行为，在PN扩展的能流到无穷大。一组通量项和特殊的功能，出现在能量通量，如Peters-Mathews通量本身，被证明是重新出现在红移PN扩展。
2022-03-25 gr-qc
A generalization of Ryan's theorem: probing tidal coupling with gravitational waves from nearly circular, nearly equatorial, extreme-mass-ratio inspirals
极端质量比螺旋（EMRI）和中等质量比螺旋（IMRI）-恒星质量物体螺旋进入大质量黑洞或其他大质量致密体的双星-分别是LISA和LIGO的引力波的重要来源。索恩推测，EMRI和IMRI的波原则上编码了（i）中心体的时空几何（度规），（ii）中心体和轨道物体之间的潮汐耦合（能量和角动量交换），以及（iii）演化的轨道要素的所有细节。芬坦·赖安（Fintan Ryan）给出了第一个部分证明，证明了这个推测是正确的：赖安将自己限制在接近圆形、接近赤道的轨道上，忽略潮汐耦合，证明了中心体的度量是在波中编码的。本文推广了Ryan定理。保留瑞安的限制，近圆形和近赤道轨道，并放弃假设没有潮汐耦合，我们证明索恩的猜想几乎是完全正确的：波编码不仅中心体的度量，但也不断发展的轨道要素和（在某种意义上略有不同索恩的猜想）不断发展的潮汐耦合。
2007-02-28 gr-qc
Conditions for Sustained Orbital Resonances in Extreme Mass Ratio Inspirals
我们研究了极端质量比吸气中持续轨道共振的可能性。使用近单位平均变换，我们减少了一个粒子的运动方程的Kerr时空中移动的自作用力修正附近的共振测地线到一个一维方程的粒子移动的有效潜力。从这个有效的方程，我们得到的必要条件和充分条件，需要满足的自我力，使吸气轨道被捕获在持续的共振。一路上，我们还获得了完整的非线性表达式的跳跃绝热常数的运动引起的inspiral瞬态演变通过一个强共振的质量比的一阶。最后，我们发现，如果共振足够强，以允许在持续的共振捕获，只有一小部分（质量比的平方根的顺序）的所有吸气将确实被捕获。这使得在EMRI中观察到持续的共振-如果它们存在的话-对于像eLisa这样的太空天文台来说是非常不可能的。
2021-07-06 astro-ph.HE gr-qc
On the determination of the last stable orbit for circular general relativistic binaries at the third post-Newtonian approximation
本文讨论两点质量广义相对论圆轨道中末稳定轨道位置的解析确定。基于规范不变函数的考虑，我们使用了几种不同的"再确认方法“（包括新方法），并比较了它们在广义相对论第三次后牛顿近似下的结果。我们的处理是基于Jaranowski和Schäfer的3 PN哈密顿量。我们介绍的新方法之一是基于考虑（不变）函数连接的角动量和角频率。我们还推广了“有效的一体”的方法Buonanno和Damour通过引入一个非最小的（即“非geodeed”）有效的动态在3 PN水平。我们发现，LSO的位置敏感地依赖于（目前未知的）无量纲量$\oms$的值，它参数化了一定的正则化模糊的3 PN动态。然而，我们发现，如果这个参数的值是$\oms\simeq-9$，我们使用的所有分析方法在数值上彼此一致。这表明$\oms$的正确值接近-9（精确值$\oms^*\equiv-{47/3}+{41/64}π^2=-9.3439...$似乎起着特殊的作用）。如果是这种情况下，我们将展示如何进一步提高各种LSO数量的分析测定，通过使用“柄”变换来加速连续（已经计算）PN估计的收敛。
2000-05-10 gr-qc
Chaotic Imprints in Gravitational Waves from Conformal-Anomaly-Corrected Extreme-Mass-Ratio Inspirals
Nanjing University of Aeronautics and Astronautics（南京航空航天大学）；MIIT Key Laboratory of Aerospace Information Materials and Physics, Nanjing University of Aeronautics and Astronautics（南京航空航天大学工业和信息化部航空航天信息材料与物理重点实验室）
该研究探究共形反常修正极端质量比旋近引力波中的混沌印记，采用数值拼凑法分析发现混沌轨道的引力波信号与规则轨道差异显著，未来空间引力波探测器可探测该信号，为探测共形反常修正提供潜在途径。
2026-07-30 gr-qc
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
Repeated faint quasinormal bursts in extreme-mass-ratio inspiral waveforms: Evidence from frequency-domain scalar self-force calculations on generic Kerr orbits
我们报告的代码来计算标量带电粒子上的克尔时空中的一般束缚轨道运动的标量自作用力的发展。标量自作用力模型允许快速发展的计算技术相关的通用引力极值质量比的inspirals（EMRI）。我们的频域计算是用\textsc{Mathematica}编写的任意数值精度代码进行的。我们扩展光谱源集成技术的克尔时空，提高计算效率。我们模拟轨道几乎任意倾角$0\leqι<π/2$和偏心率高达$e \lesssim 0.8$。这一努力扩展了沃伯顿和巴拉克早期的工作，其中运动被限制在赤道平面或倾斜的球形轨道。与Thornburg和Wardell \cite{ThorWard17}在时域计算中的最新发现相一致，我们观察到在围绕快速旋转的黑洞的高偏心轨道的径向向外部分期间的自作用力振荡。如前所述，这些振荡反映了在近心通过期间激发的准正规模式耦合到自作用力中。我们的研究结果证实了频域代码的效果。\emph{More importantly, we find that quasinormal bursts (QNBs) appear directly in the waveform following each periastron passage.}这些微弱的猝发被示出为最小阻尼泛音的叠加（即，基本）的至少四个（$l=m \le 4$）准正规模。我们的研究结果表明，QNB应该出现在引力波形，从而提供规范不变…
2019-09-16 gr-qc
Analytic post-Newtonian expansion of the energy and angular momentum radiated to infinity by eccentric-orbit non-spinning extreme-mass-ratio inspirals to 19PN
我们开发了新的高阶结果后牛顿（PN）展开的能量和角动量通量在无穷远的偏心轨道极端质量比吸气（EMRI）的史瓦西背景。该系列是通过直接展开的MST解决方案内的RWZ形式的一阶黑洞微扰理论（BHPT）。通过利用因式分解和一些计算简化，我们能够计算19 PN的通量，每个PN项计算为$e^{10}$（达尔文）偏心率的幂级数。这与以前的工作中使用的数值拟合方法相比毫不逊色。我们还计算了从$e^{20}$到10 PN的PN项。然后，我们分析的复合能流膨胀的收敛特性，通过检查几个轨道的数值数据，无论是全通量，也为个人220模式，与各种remation计划尝试每个。高阶级数和数值计算之间的匹配通常很强，保持相对误差优于$10^{-5}$，除了当$p$（直肠半侧）很小而$e$很大时。然而，全通量展开展示了优异的保真度（特别是在高$e$下），因为它能够结合来自PN理论的附加信息。对于轨道$(p=10, e=1/2)$，全通量在$10^{-5}$附近达到最佳误差，而220模式表现出比$1\%$更差的误差。最后，我们描述了一个程序，通过分析史瓦西测地运动在调和坐标变换这些扩展到PN理论的调和规范。这将有助于未来BHPT和PN理论之间的比较。
2020-08-24 gr-qc
Extreme resonant eccentricity excitation of stars around merging black-hole binary
本文研究共面三体系统中恒星绕并合黑洞双星的动力学，发现共振平流可导致恒星轨道极端偏心率增长，并影响BHB硬化速率及产生可观测特征。
2024-06-07 astro-ph.HE gr-qc
Spin the black circle II: tidal heating and torquing of a rotating black hole by a test mass on generic orbits
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Universitá degli Studi di Torino（都灵大学）；INFN sezione di Torino（意大利国家核物理研究所都灵分部）；Friedrich-Schiller-Universität Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）
研究通过数值方法分析 Kerr 黑洞等位面能量和角动量通量，揭示了偏心和双曲轨道中复杂的超辐射与非超辐射相互作用，提出了一种因子化和重组成分的表达式，提高了对超辐射起始频率的预测精度。
2026-10-26 gr-qc
Two-timescale evolution of extreme-mass-ratio inspirals: waveform generation scheme for quasicircular orbits in Schwarzschild spacetime
极端质量比的螺旋，即一个恒星质量的致密物体螺旋进入星系核心的超大质量黑洞，预计是LISA的关键来源。要为LISA科学建立足够精确的模型，需要在引力自作用力理论中达到二阶（或{ \em后绝热}）。在这里，我们提出了一个实用的两个时间尺度的框架，实现这一点，并产生后绝热波形。该框架包括一组频域场方程，适用于快速，轨道的时间尺度，以及一组常微分方程，确定的演变缓慢，inspiral的时间尺度。我们的分析仅限于史瓦西黑洞周围的准圆轨道的特殊情况，但它的一般结构延续到克尔时空中的一般（倾斜和偏心）轨道的现实情况。在我们的限制范围内，我们还开发了一种工具，将在所有情况下是有用的：使用双曲面切片，显着提高了边界附近的源的行为的频域场方程的配方。我们特别注意的缓慢演变的中央黑洞，研究其影响的两个时间尺度的演变和早期的自洽的演变计划。
2021-02-24 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic effects in extreme-mass-ratio inspirals within scalar clouds: Eccentric and inclined orbits
CENTRA, Departamento de Física, Instituto Superior Técnico – IST, Universidade de Lisboa – UL（里斯本大学高级技术学院物理系中心）；Gravitation Astroparticle Physics Amsterdam (GRAPPA), University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学引力天体粒子物理学中心）
采用完全相对论性微扰框架，研究偏心与倾斜轨道上极端质量比旋进在标量云环境中的演化，发现轨道偏心率可在最后稳定轨道附近引发密集共振谱，轨道倾角显著改变能量角动量损失，并存在临界倾角导致能量从标量云转移到轨道。
2026-06-23 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Periodic orbits and gravitational wave radiation in short hair black hole spacetimes for an extreme mass ratio system
本文研究极端质量比系统中短发黑洞的发参数和结构参数对粒子周期轨道及引力波辐射的影响，发现参数变化会改变轨道特性并显著增强引力波信号，为区分短发黑洞与经典黑洞提供新观测依据。
2025-01-31 gr-qc
