克尔时空中圆形与非圆形近掠视界轨道

我们对近极端克尔黑洞附近的轨道运动进行了详细分析。对于快速旋转的黑洞（自旋 a=J/M>0.9524M），我们发现了一类强场偏心轨道，其角动量 L_z 随轨道相对于赤道面的倾角增加而增加，同时保持正焦弦和偏心率不变。这种行为与牛顿直觉相反，实际上与黑洞轨道的“正常”行为相反。这种行为先前在圆形轨道中被注意到；由于它仅适用于非常接近黑洞的轨道，因此被称为“近掠视界轨道”。我们的分析推广了这一结果，描绘了完整的通用（倾斜和偏心）近掠视界轨道族。先前关于圆形轨道的工作报告称，在引力辐射发射下，近掠视界轨道倾向于演化到更小的轨道倾角，朝向顺行赤道构型。相比之下，正常轨道总是表现出缓慢增长的轨道倾角（轨道向逆行赤道构型演化）。利用最新的Teukolsky通量，我们得出结论，先前的结果是不正确的：所有圆形轨道，包括近掠视界轨道，都表现出增长的轨道倾角。使用基于后牛顿展开并用圆形和赤道Teukolsky通量拟合修正的拼凑通量，我们认为对于偏心近掠视界轨道，倾角也会增长。我们还发现，倾角变化在任何情况下都非常小。因此，我们得出结论，这些轨道不太可能在预期由空间探测器LISA测量的引力波波形上留下清晰而特殊的印记。