面向物质环绕黑洞的相对论性原形成动力学
广义相对论与量子宇宙学
2025-12-22 v3
摘要
极大质比原形成，致密天体绕巨型黑洞螺旋运动，是未来太空基准引力波探测器(如LISA)的关键信号来源。这些原形成将发生于包含引力物质的丰富天体物理环境中。为此，我们构建完整的相对论框架，处理物质环境下的原形成动力学。我们的方法采用质比及环境参数的两参数扰动展开，得到包含Leading cross-order项的修正Teukolsky方程。随后我们通过轴对称环境通过薄物质壳的简单极化-偶极近似，并限制于非旋转黑洞。结果获得分段type D时空结构。此结构使Teukolsky方法得以适用，同时考虑联结物理。物质壳的存在导致Teukolsky标量处于实际不可分离的边界条件，引入相邻多极矩间的模式混合。此外，壳在原形成的波扰动下振荡，贡献于总能量通量。该框架为在潮汐环境中理解引力波全局动力学提供了新视角，同时为未来在本环境模型下计算原形成及波形提供了完整理论基础。
引用
@article{arxiv.2507.15720,
title = {Toward relativistic inspirals into black holes surrounded by matter},
author = {Lukáš Polcar and Vojtěch Witzany},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.15720},
year = {2025}
}