非进动自旋并合黑洞双星的能量学与相位演化

我们给出了最近由 Damour 和 Nagar [Physical Review D 90, 044018 (2014)] 引入的并合非进动自旋黑洞双星新有效单体（EOB）模型的改进数值相对论（NR）校准。我们通过比较 EOB 预言与两组独立 NR 数据给出的相位和能量学，这些数据覆盖质量比 $1\leq q \leq 9.989$ 和无量纲自旋范围 $-0.95\leq \chi\leq +0.994$。其中一组数据是 Simulating eXtreme Spacetimes (SXS) 公开波形目录的子集；另一组由 Llama 代码加上柯西特征演化得到的新模拟组成。我们给出了针对大样本自旋对齐的 SXS 和 Llama 数据，束缚能与总角动量之间规范不变关系 $E_{b}(j)$ 的首次系统计算。此处 EOB 模型的动力学仅涉及两个自由函数参数，一个 ($a_6^c(\nu)$) 进入非自旋部分，作为对相互作用势的 5PN 有效修正，另一个 ($c_3(\tilde{a}_1,\tilde{a}_2,\nu)$) 在自旋部分，作为对自旋轨道耦合的有效次次次领头阶修正。这些参数（连同进入波形的第三个函数参数 $\Delta t_{\rm NQC}(\chi)$）通过比较 EOB 相位与 SXS 相位确定，之后检验能量学的一致性。通过分析目的评估解析模型的质量，通过计算 EOB/NR 保真度。在 NR 数据样本上，当总质量在 20 和 200~$M_\odot$ 间变化时，EOB/NR 不保真度（在 NR 频率范围内积分）被发现介于 $99.493\%$ 和 $99.984\%$ 之间，中位值为 $99.944\%$。