双黑洞晚期旋进：引力波观测的模拟
广义相对论与量子宇宙学
2008-11-26 v2
摘要
并合中的双黑洞并合预期是地面干涉仪（如 LIGO、VIRGO 和 GEO600）以及空间干涉仪 LISA 最强的引力波源。直到最近，可靠推导强场区最后并合阶段的广义相对论预言仍不可能。然而，数值相对论模拟的最新进展正彻底改变我们对这些系统的理解。我们在此详细考察等质量 Schwarzschild 黑洞并合的特定情形，给出新的模拟：黑洞始于低偏心率轨道上的晚期旋进阶段，并在并合前通过约 7 圈轨道演化约 1200M。我们研究模拟及其所得引力波形的精度与一致性，波形在并合前涵盖约 14 个周期，并强调在比较模型时使用频率（而非时间）来设定物理参考的重要性。将我们的结果与旋进早期部分的 PN 计算匹配，得到在整个并合过程中累积相位误差小于半周期的联合波形。利用该波形，我们计算了 iLIGO、adLIGO 和 LISA 的信噪比（SNR），突出了现可数值模拟的晚期旋进与并合-铃宕波形部分的贡献。SNR 随 z 和 M 变化的等高线图显示，adLIGO 对一些中等质量双黑洞（IMBBH）在 z ~ 1 以内可达到 SNR >~ 10，而 LISA 可在 z > 15 最早结构形成期以 SNR > 100 看到质量范围为 3x10^4 <~ M/M_Sun <~ 10^7 的大质量双黑洞（MBBH）。
引用
@article{arxiv.gr-qc/0612117,
title = {Binary black hole late inspiral: Simulations for gravitational wave observations},
author = {John G. Baker and Sean T. McWilliams and James R. van Meter and Joan Centrella and Dae-Il Choi and Bernard J. Kelly and Michael Koppitz},
journal= {arXiv preprint arXiv:gr-qc/0612117},
year = {2008}
}
备注
17 pages, 20 figures. Final published version