渐近平坦时空中的（超）角动量定义：性质及其在致密双星并合中的应用

广义相对论中渐近平坦时空的对称性由 Bondi-Metzner-Sachs（BMS）群给出，尽管已有对其对称代数的推广提议。与每个对称性相关联的是一个荷与一个通量，这些荷的值及其变化可刻画时空。BMS 群的荷为相对论角动量与超动量（含 4-动量）；BMS 代数的扩展还包括称为“超角动量”的角动量推广。已有若干不同形式体系用于定义角动量，它们给出非等价的荷表达式。最近研究表明这些定义可归纳为一个两参数角动量族，本文对其予以研究。我们发现，要求角动量在平直时空中为零将两参数限制为相等。若不要求角动量与常见哈密顿量定义一致，则剩下一个单参数角动量族，其包含了来自若干不同形式体系的定义。我们随后还提出类似的两参数超角动量族。我们考察了自由参数对来自非进动双黑洞并合的角动量与超角动量值的影响。对于这些系统，角动量的定义在高阶后牛顿阶上出现差异，但仅当系统辐射引力波时如此。不同的超角动量定义出现在较低阶，且即便引力波通过后，超角动量变化仍存在差异，这源于引力波记忆效应。我们利用数值相对论替代波形估算这些效应的量级，发现其微小但可分辨。