旋进与并合黑洞双星系统的精确有效单体波形

有效单体（EOB）形式包含多个灵活性参数，特别是 $a_5$、$\vp$ 和 $\a$。本文展示了如何通过将 EOB 波形同时最佳拟合两个独立的数值相对论（NR）模拟（分别针对旋进和/或并合的黑洞双星系统），来联合约束这些参数的取值：一方面是利用已发表的 Caltech-Cornell 旋进数据（考虑引力波频率 $M\omega\leq 0.1$），另一方面是利用新计算的并合数据。所得的近似唯一的“最佳拟合”EOB 波形被证明与多个质量比下的 NR 并合数据具有极好的一致性。该最佳拟合 EOB 波形与已发表的 Caltech-Cornell 旋进数据之间的相位差，在长达 $\sim 2464M$ 的时间跨度内（直至引力波频率 $M\omega= 0.1$）介于 -0.0014 到 +0.0008 弧度之间，而在 $M\omega=0.1$ 之后长达 96M 的时间跨度内（直至 $M\omega=0.1565$）介于 +0.0013 到 -0.0185 弧度之间。EOB 与新并合数据之间的相位差被证明小于：(i) 在等质量情况下，合并前长达 730M（11 个周期）的时间跨度内为 $\pm 0.025$ 弧度；(ii) 在 2:1 质量比情况下，合并前长达约 950M（17 个周期）的时间跨度内为 $\pm 0.05$ 弧度。这些新结果证实了 EOB 形式能够提供广义相对论波形的精确表示，这对于当前运行的引力波探测器至关重要。