极端质量比双星引力波发射与吸收中的发散
广义相对论与量子宇宙学
2021-09-22 v2 高能天体物理现象
高能物理 - 理论
摘要
计算双星系统引力辐射的一种强有力技术涉及微扰展开：若两天体质量差异极大，则将“小”天体视为质量为m_p的点粒子，在由大质量M产生的引力场中运动，并仅保留小质量比m_p/M的线性项。该技术通常给出有限的结果，且往往与完全非线性的数值相对论结果吻合良好，即便外推至近乎相等质量比时亦然。本文研究点粒子近似给出发散结果的两类情形：小天体绕黑洞光环轨道运动时所发射的瞬时通量，以及小天体 plunge 入黑洞时被视界吸收的总能量。通过在频域和时域对Teukolsky（或Zerilli/Regge-Wheeler）方程进行积分，我们证明这两个量均发散。我们发现这些发散是点粒子理想化的产物，并能够通过引入点粒子的有限尺寸来解释并正则化此行为。这些发散在黑洞成像（例如事件视界望远镜）中不起作用。
引用
@article{arxiv.2106.09721,
title = {Divergences in gravitational-wave emission and absorption from extreme mass ratio binaries},
author = {Enrico Barausse and Emanuele Berti and Vitor Cardoso and Scott A. Hughes and Gaurav Khanna},
journal= {arXiv preprint arXiv:2106.09721},
year = {2021}
}
备注
11 pages, 6 figures, matches version published in Physical Review D