面向 Pulsar Timing Array 的非圆形超大质量黑洞二元的 Effective-one-body 模型
广义相对论与量子宇宙学
2025-11-26 v1 高能天体物理现象
摘要
Pulsar Timing Array (PTA) 观测将检测来自超大质量黑洞二元(SMBHB)早期轨道相位的引力波( GW)，其轨道周期为数周至数年。当前 PTA 分析通常假设二元为圆形轨道；然而，与周围环境的动力学相互作用可防止完全圆化，使 SMBHB 保持显著的离心率。在本工作中，我们提出一种基于 Effective-One-Body (EOB) 形式alism 的非圆形二元引力波模型，旨在用于 PTA 数据中的连续 GW 搜索。该模型在保守动力学上达到第二后牛顿(2PN)阶，在辐射-反应项上达到后主导阶。我们提供了既数值精确又计算高效的近似实现，并在广泛的离心率和初始轨道频率范围内评估后者与完整模型的精度。我们的结果表明，参数空间的显著区域展现出显著的轨道演化，这在圆形情况要强得多。我们展示了由非圆形 GW 引起的计时残差所具有的丰富谐波结构。正确地表征非圆形二元是检测 PTA 数据中的 GW 以及解释结果的关键步骤，从而提高我们对局部宇宙中超大质量黑洞 Population 理解。
引用
@article{arxiv.2511.19611,
title = {Effective-one-body modelling of eccentric supermassive black hole binaries for Pulsar Timing Array},
author = {Sara Manzini and Stanislav Babak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2511.19611},
year = {2025}
}