嵌入物质环境的慢速旋转黑洞的几何性质

天体物理黑洞嵌入在周围的暗物质和重子物质中，这些物质可以可测量地扰动时空。我们构建了一个自洽的时空，描述嵌入在外部物质分布中的慢速旋转黑洞，将周围的暗物质晕建模为各向异性流体。在慢速旋转近似下，我们捕获了自旋和参考系拖拽的领先阶效应，同时保持了分析的透明性。我们表明，晕的存在和旋转会引起与真空黑洞几何的显著偏差，修改惯性参考系拖拽、赤道圆测地线、光环、最内稳定圆轨道以及径向和垂直的拱心频率。这些效应导致轨道运动常数和拱心共振位置的系统性偏移。特别是，拱心频率比发展出非单调行为，例如局部最小值。我们进一步证明，这些特征取决于周围流体的角速度，反映了环境引力与参考系拖拽之间的相互作用。我们的结果表明，环境和旋转效应可以在精确强场探测中留下可观测的印记，特别是在极端质量比旋进中，小的修正会在许多轨道周期内累积。这项工作为未来天基引力波探测器在强场引力测试中纳入现实天体物理环境提供了一个最小且可扩展的框架。