黑洞吸积盘中的共转共振与过稳定振荡：广义相对论计算

我们研究黑洞周围相对论性旋转盘中的螺旋波和振荡模式的动力学。推广牛顿理论，我们证明波吸收可以发生在共转共振处，即波的模式频率与背景盘旋转速率匹配。我们推导了盘涡度（涡量除以面密度）的广义相对论表达式，它控制着共转附近密度扰动的行为。根据广义盘涡度的梯度，共转波吸收可以导致螺旋波的放大或阻尼。我们应用相对论性波动力学的广义理论来计算被困在黑洞吸积盘最内区域的非轴对称惯性声学模（也称为p模）。由于广义相对论改变了靠近黑洞的内盘边缘附近的径向epicyclic频率和盘涡度的轮廓，这些p模在适当条件下可以变得过稳定。我们给出了不同黑洞自旋和模型盘参数（面密度轮廓和声速）下p模的频率和增长率的数值结果，并讨论了它们对理解黑洞X射线双星中观测到的神秘高频准周期振荡的意义。