任意偏心率、自旋与质量下双黑洞在 1.5 阶后牛顿阶的作用量-角度变量
广义相对论与量子宇宙学
2026-04-07 v4 高能天体物理现象
摘要
对双黑洞（BBHs）动力学准确且高效的建模，对于通过 LIGO/Virgo/KAGRA 及未来的 LISA 进行引力波（GWs）探测至关重要。在不作简化（如轨道或进动平均）的情况下以封闭形式求解具有任意参数的 BBH 系统动力学，是 GW 界最具挑战性的问题之一。一种潜在方法是使用正则微扰理论，其从可积哈密顿系统的未微扰作用量-角度变量构造微扰后的变量。因此，拥有可积 1.5 阶后牛顿（PN）BBH 系统的作用量-角度变量是必要的。在本文中，我们延续了我们在 arXiv:2012.06586 中开启的工作，其中我们给出了任意偏心率、质量和自旋的 BBH 系统在 1.5PN 阶的五个作用量中的四个。此处我们利用引入不可测相空间坐标以扩展相空间的新方法，计算出剩余的第五个作用量。我们详述了如何计算所有频率，并概述了如何从作用量-角度变量显式变换到通常的位置与动量。这在解析上求解了 1.5PN 下的动力学。这为利用正则微扰理论在更高 PN 阶解析求解具有任意质量、自旋和偏心率的 BBH 系统保守动力学奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2110.15351,
title = {Action-angle variables of a binary black hole with arbitrary eccentricity, spins, and masses at 1.5 post-Newtonian order},
author = {Sashwat Tanay and Leo C. Stein and Gihyuk Cho},
journal= {arXiv preprint arXiv:2110.15351},
year = {2026}
}
备注
28 pages, 6 figures. Includes Erratum: Phys. Rev. D 113, 089901 (2026), DOI: 10.1103/q488-83rh. The original article follows the erratum