非圆形自旋双黑洞合并中偏心和谐波的数据驱动提取与现象学

牛顿力学和后牛顿 (PN) 计算表明，偏心双黑洞 (BBH) 合并波形的现象学显著比其准圆形对手 counterparts 更为复杂。每个球面谐波模式的辐射可进一步分解为若干称为偏心谐波的 eccentricity-induced 组成部分。与（累积的）球面谐波模式不同，这些构成偏心谐波具有单调时间变化的振幅和频率。然而，这些偏心谐波在数值相对论 (NR) 模拟或当前偏心波形模型中不可直接获得。我们利用最近开发的数据驱动框架 gwMiner 组合奇异值分解、后牛顿理论输入和信号处理技术，从偏心、对齐自旋波形中提取六个不同球面谐波模式的偏心谐波：(2,1)、(2,2)、(3,2)、(3,3)、(4,3)、(4,4)。我们展示，每个偏心谐波的相位（频率）形式为 $j\phi_{\ell,m,\lambda} + \phi_{\ell,m,{\rm ecc}}$ ($j f_{\ell,m,\lambda} + f_{\ell,m,{\rm ecc}}$)，其中 $\phi_{\ell,m,\lambda}$ ($f_{\ell,m,\lambda}$）对应于secular轨道相位（频率），而 $\phi_{\ell,m,{\rm ecc}}$ ($f_{\ell,m,{\rm ecc}}$）是仅取决于偏心的额外贡献。我们进一步发现 $\phi_{\ell,m,\lambda}$ 在不同球面谐波模式 $(\ell, m)$ 之间相同，而偏心校正项 $\phi_{\ell,m,{\rm ecc}}$ 随 $\ell$ 而比例。我们利用有效一体动力学进一步表明 $\phi_{\ell,m,\lambda}$ 不过是相对论异常，而 $\phi_{\ell,m,{\rm ecc}}$ 与预进动有关。