一种改进的自旋黑洞双星有效单体哈密顿量
广义相对论与量子宇宙学
2010-05-12 v2 宇宙学与河外天体物理
星系天体物理
摘要
基于我们最近一篇关于弯曲时空中自旋测试粒子在粒子自旋线性阶的典范哈密顿量的论文，我们推导出一种改进的自旋黑洞双星有效单体（EOB）哈密顿量。与先前的描述一样，我们赋予有效粒子不仅具有质量m，还具有自旋S*。因此，有效粒子通过测地线型相互作用和与S*成正比的额外自旋相关相互作用与有效克尔背景（具有自旋S_Kerr）相互作用。当按后牛顿（PN）阶展开时，该EOB哈密顿量对于任意质量比，都能重现领头阶的自旋-自旋耦合以及直至2.5PN阶的自旋-轨道耦合。同时，它也能重现测试粒子极限下的所有自旋-轨道耦合。与测试粒子极限情况类似，当我们将EOB动力学限制在自旋与轨道角动量平行或反平行（此时存在圆形轨道）时，EOB动力学具有几个有趣的特征，例如存在最内稳定圆形轨道、光子圆形轨道以及在旋进后并合过程中轨道频率达到最大值。这些性质对于重现数值相对论模拟中计算的自旋黑洞双星的动力学和引力波发射至关重要。
引用
@article{arxiv.0912.3517,
title = {An improved effective-one-body Hamiltonian for spinning black-hole binaries},
author = {Enrico Barausse and Alessandra Buonanno},
journal= {arXiv preprint arXiv:0912.3517},
year = {2010}
}
备注
22 pages, 9 figures. Minor changes to match version accepted for publication in PRD