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有效单体框架中有界类时测地线轨道的解析解

广义相对论与量子宇宙学 2025-11-11 v1

摘要

我们推导了在极端质量比极限下有效单体(EOB)框架中有界类时测地线轨道的近似解析解。这些解析解使用Mino时间λ\lambda作为自变量,以椭圆积分的形式表示。由于Mino时间解耦了rrθ\theta运动,我们还利用傅里叶级数展开给出了三个轨道频率Ωr, Ωθ, Ωϕ\Omega_r, ~\Omega_\theta, ~\Omega_\phi的显式表达式。有了这些解析表达式,我们可以对任何用坐标(r,θ,ϕ)(r,\theta,\phi)表示的函数在Mino时间λ\lambda中进行傅里叶展开。特别地,观测者时间tt被分解为Mino时间λ\lambda,并且频域描述由λ\lambda-傅里叶展开和tt的展开构建。这些解析表达式实现起来相当简单,并且可以应用于使用频域Teukolsky方程计算极端质量比旋进(EMRIs)的引力波(GWs)。

关键词

引用

@article{arxiv.2511.06684,
  title  = {Analytical solutions of bound timelike geodesic orbits in effective-one-body frame},
  author = {Chen Zhang and Wen-Biao Han},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2511.06684},
  year   = {2025}
}