进动双黑洞中上下不稳定性的终点
广义相对论与量子宇宙学
2020-06-22 v2 星系天体物理
高能天体物理现象
摘要
两个自旋均与双星轨道角动量对齐的双黑洞不发生进动。然而，重(轻)黑洞自旋与轨道角动量对齐(反对齐)的上下构型，在小轨道间距下对自旋进动不稳定。我们首先将自旋进动问题表述为简谐振子，并给出更清晰的失稳起始推导。令人惊讶的是，我们发现失稳后，上下双星并未在可用参数空间中弥散，而是演化至精确的终点。我们随后提出一种解析方案来定位这些最终构型，并用数值积分予以确认。即，不稳定的上下双星在并合时两自旋彼此共对齐且与轨道角动量等倾角错开。若失稳起始发生于探测器灵敏度阈值之前，与 LIGO/Virgo 和 LISA 相关的并合上下双星可能以这些终点构型被探测到。作为副产物，我们获得了关于双黑洞自旋—轨道共振在 2 阶后牛顿阶的新的普适结果。我们最终将这些发现应用于双黑洞的简单天体物理种群，其中某种形成机制在无共或反对齐偏好下对齐自旋，正如嵌入超大质量黑洞吸积盘中的恒星级黑洞可能的情况。
引用
@article{arxiv.2003.02281,
title = {Endpoint of the up-down instability in precessing binary black holes},
author = {Matthew Mould and Davide Gerosa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.02281},
year = {2020}
}
备注
Animated versions of Figs. 2, 7 and 13 are available at https://davidegerosa.com/spinprecession