双中子星并合的有效单体模型：纳入潮汐自旋与动力学潮汐的增强辐射
广义相对论与量子宇宙学
2025-03-11 v2
摘要
由引力波 (GW) 辐射驱动的双中子星 (BNS) 或中子星-黑洞 (NSBH) 并合系统中的潮汐相互作用，包含了关于极端密度和高度相对论状态下物理学的宝贵信息。在晚期旋近阶段，潮汐效应最强，潮汐响应的动力学修正变得显著。先前的分析通过有效 Love 数方法对有限频率修正进行建模，该方法仅考虑了径向相互作用的修正，而忽略了由于轨道持续收缩导致的潮汐隆起相对于伴星的滞后。该滞后提供了一个力矩，导致恒星自旋随时间变化。我们将自旋的演化分量称为潮汐自旋，其无量纲值可达到 0.03-0.4，具体取决于背景星的旋转速度。我们提出了一个纳入潮汐自旋的 BNS 和 NSBH 有效单体 (EOB) 波形模型，特别是其由于牛顿潮汐力矩和相对论轨道悬停对轨道产生的反作用。除了保守动力学之外，我们还将有限频率效应导致的耗散辐射修正推导至第一后牛顿阶。根据恒星的背景自旋，忽略潮汐自旋导致的时域波形相位误差在波形峰值振幅处为 0.3 至 4 弧度。包含与不包含潮汐自旋的波形之间的差异，与先前有效 Love 数模型与数值相对论模拟之间的差异显著相似，突显了潮汐自旋在构建高保真模型中的重要性。我们的模型进一步将动力学描述扩展到了参数空间中尚未被数值模拟覆盖的高背景自旋区域。
引用
@article{arxiv.2501.13064,
title = {Effective-one-body model for coalescing binary neutron stars: Incorporating tidal spin and enhanced radiation from dynamical tides},
author = {Hang Yu and Shu Yan Lau},
journal= {arXiv preprint arXiv:2501.13064},
year = {2025}
}
备注
37 pages, 8 figures. Accepted by PRD