旋转黑洞周围吸积盘发出的引力波：全广义相对论下的数值模拟

我们给出了旋转黑洞周围自引力环（torus）的全广义相对论数值演化，其无量纲自旋 $a/M = 0.7$，且与吸积盘角动量平行或反平行。初始吸积盘对流体力学 Papaloizou-Pringle 不稳定性不稳定，该不稳定性导致它们产生持续的绕轨道物质团块。我们评估了黑洞自旋对该不稳定性增长和饱和的影响。我们发现该不稳定性的行为与先前非旋转黑洞的模拟相似，仅因自旋引起的吸积盘轨道周期变化而导致频率偏移。这些系统产生了大量的引力波，我们分析了当前和未来引力波观测台在很大质量范围内对它们的可探测性。我们发现，$10 M_\odot$ 的系统——与黑洞-中子星并合相关——可被 Cosmic Explorer 探测到约 $\sim300$ Mpc 的距离，而 DECIGO（LISA）将能够探测到 $1000 M_\odot$（$10^5M_\odot$）的系统——与坍缩超大质量恒星中形成的吸积盘相关——直至宇宙学红移 $z\sim5$（$z\sim 1$）。计算这些系统的吸积率，我们发现这些系统也可能成为相干电磁信号的潜在源。