相对论吸积盘中的极端质量比旋近
广义相对论与量子宇宙学
2025-10-22 v2 高能天体物理现象
摘要
我们计算了嵌入相对论薄吸积盘（包括旋转黑洞构型）中的圆形、赤道面极端质量比旋近（EMRIs）的相对论 Lindblad 力矩。我们发现，在强场区域，相对论效应可将这些力矩的幅度放大数个数量级，并且随着 EMRI 接近最内稳定圆轨道（ISCO），力矩甚至可能反向。然而，我们表明这种反向的位置高度依赖于自旋，随着中心黑洞自旋的增加，反向位置逐渐向引力波辐射完全主导旋近的 ISCO 处移动。自旋还改变了 Lindblad 力矩的径向依赖性。我们研究了 Lindblad 力矩是否可以用形式为 T_LR = A(r_s / 10M)^n_r 的参数化幂律（或其组合）来近似，并发现斜率参数 n_r 存在显著依赖于自旋和吸积盘的变化。例如，对于自旋 a/M = 0.9，我们发现在强场区域 n_r = 3.6，而牛顿力学值为 n_r = 4.5。鉴于当前对吸积盘中“黄金”大信噪比 EMRIs 的参数恢复预测（），我们预测 LISA 可以通过其相对论 Lindblad 力矩特征区分不同的吸积盘构型，从而提供对吸积盘内部区域中平面结构的首次直接探测，而该结构是电磁观测无法触及的。
引用
@article{arxiv.2510.02433,
title = {Extreme-mass-ratio inspirals in relativistic accretion discs},
author = {Francisco Duque and Laura Sberna and Andrew Spiers and Rodrigo Vicente},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.02433},
year = {2025}
}
备注
12 pages, 6 figures