Kerr 时空极端质量比旋进的作用量-角度形式体系
广义相对论与量子宇宙学
2023-08-04 v2 高能天体物理现象
摘要
我们利用正则微扰理论，为 Kerr 黑洞时空中的有界测地线运动引入一种作用量-角度形式体系。具体而言，我们采用 Lie 级数技术，对以 Boyer-Lindquist 坐标写出的描述 Kerr 背景中测地线运动的哈密顿函数施加一系列正则变换，将其变为以作用量-角度变量写出的哈密顿系统。该技术使我们能够给出 Boyer-Lindquist 变量与作用量-角度变量之间可逆的闭式关系，同时以解析闭式生成该系统的所有特征函数。所写出作用量-角度变量的哈密顿系统被用于建模极端质量比旋进（EMRI），即一个恒星致密天体因引力辐射反作用旋入超大质量黑洞的双星系统。我们考虑 EMRI 的绝热演化，其中能量与角动量流通过频域求解 Teukolsky 方程得到。为此，我们开发了一个新的 Teukolsky 方程求解器代码。
引用
@article{arxiv.2301.08150,
title = {Action-Angle formalism for extreme mass ratio inspirals in Kerr spacetime},
author = {Morteza Kerachian and Lukáš Polcar and Viktor Skoupý and Christos Efthymiopoulos and Georgios Lukes-Gerakopoulos},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.08150},
year = {2023}
}
备注
22 pages, 9 figures, 7 tables, includes CPKerrGeodesics (a Mathematica package) as supplemental material