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单圈引力制动辐射振幅与多极后闵可夫斯基波形的比较

广义相对论与量子宇宙学 2024-02-06 v3

摘要

我们将近期基于散射振幅的单圈阶经典部分引力制动辐射波形,与相应的多极后闵可夫斯基(Multipolar-Post-Minkowskian)波形的频域版本进行比较。当将单圈结果参照经典平均动量 pˉa=12(pa+pa)\bar p_a = \frac12 (p_a+p'_a) 时,发现两种波形在牛顿阶、第一后牛顿阶以及第一点五后牛顿阶(即主导阶四极尾)上一致。然而,我们发现它们在第二点五后牛顿阶 O(G2c5)O\left( \frac{G^2}{c^5} \right) 存在显著差异,即当涉及:(i) 线性四极尾的第一后牛顿修正;(ii) 更高多极性的牛顿阶线性尾(奇八极与偶十六极);(iii) 世界线上的辐射反作用效应;以及 (iv) 三次非线性起源的各种贡献(尤其与波区中四极×\times四极×\times四极耦合相关)。这些差异体现在软展开的次-次-次主导阶 ωlnω \sim \omega \ln \omega ,即时域中的 O(1t2)O\left(\frac{1}{t^2} \right)。最后,我们计算了多极后闵可夫斯基波形的前四项低频展开,并核查它们与相应的已有经典软引力子结果一致。

关键词

引用

@article{arxiv.2309.14925,
  title  = {Comparing One-loop Gravitational Bremsstrahlung Amplitudes to the Multipolar-Post-Minkowskian Waveform},
  author = {Donato Bini and Thibault Damour and Andrea Geralico},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2309.14925},
  year   = {2024}
}

备注

23 pages, 2 figures; V2: new Sec. 9 and new references added, minor text modifications; V3: corrected Eqs 8.11, 8.12, 8.13 (and consequently Eq. 9.14), one reference added