包含四极矩 - 单极相互作用的二元黑洞系统自旋进动分析
广义相对论与量子宇宙学
2008-11-26 v3 天体物理学
摘要
我们详细分析了二元黑洞系统中的自旋进动方程，其中考虑了由四极矩 - 单极耦合引起的克尔黑洞潮汐力矩。我们表明，在进动方程中加入此项后，揭示出在轨道运动平均下存在一个 2PN 阶的守恒量。在忽略辐射反作用的情况下，该守恒量允许在质量相等且自旋任意的情况下精确求解（轨道平均）进动方程。对于质量不等的情况，虽然不存在封闭形式的精确解，但我们仍能推导出高精度的近似解析解。我们还展示了如何将辐射反作用效应绝热地纳入我们的解析解中，并将结果与数值解进行了比较。对于各种二元构型，使用我们的解析解与完整数值解计算得出的累积轨道相位相对差异，在扫过 20-300 Hz 轨道频率范围所累积的 80-140 个轨道周期内，变化范围约为 0.3% 至 1.8%。这通常对应于约 5-6 弧度的偏差。虽然这一精度可能不足以用于 LIGO 模板库的实现，但我们认为新的解对于比较 spinning 二元黑洞系统的数值相对论模拟与后牛顿理论仍然非常有用。它们也可用于更深入地理解进动效应，潜在应用于引力反冲问题，并为自旋进动二元系统提供半解析模板。
引用
@article{arxiv.0803.1820,
title = {Analysis of spin precession in binary black hole systems including quadrupole-monopole interaction},
author = {Etienne Racine},
journal= {arXiv preprint arXiv:0803.1820},
year = {2008}
}
备注
version published in Phys. Rev. D, with improved figures and more detailed discussion of cubic anharmonic oscillator