旋转双星中子星并合过程中的 f 模激发
广义相对论与量子宇宙学
2020-06-19 v2 高能天体物理现象
摘要
潮汐效应在涉及中子星（NSs）的双星并合最后阶段所发射的引力波（GWs）上留有重要印记。当 NS 振荡与轨道运动发生共振时，动力学潮汐可能变得显著；理解该过程对于精确建模这些双星发出的 GW 以及从 GW 数据中提取 NS 信息十分重要。在本文中，我们对并合双星中旋转 NS 基模的潮汐激发进行了系统研究，聚焦于 NS 自旋与轨道角动量反平行的情况——此处潮汐共振最可能发生。我们首先将 NS 振荡展开为恒星本征模，然后得到一个支配潮汐耦合的轨道-模演化的哈密顿量。接下来，我们找到一个新近似，它能以高精度给出潮汐激发的解析表达式，且在双星演化的所有区间——绝热、共振与共振后——均成立。利用密切轨道方法，我们得到轨道演化与 GW 发射的半解析近似；其与数值结果的一致使我们对系统动力学的理解充满信心。特别地，我们既恢复了平均的共振后演化（其在轨道能量与角动量上相对于共振前点粒子轨道存在偏移），也恢复了由潮汐运动驱动的瞬时扰动。最后，我们使用 Fisher 矩阵技术研究动力学潮汐对参数估计的影响。我们发现，动力学潮汐可能提供研究 NS 物理的潜在额外渠道。本文提出的方法具有通用性，不限于 f 模；它也可应用于其他类型的潮汐。
引用
@article{arxiv.2003.02373,
title = {Excitation of f-modes during mergers of spinning binary neutron star},
author = {Sizheng Ma and Hang Yu and Yanbei Chen},
journal= {arXiv preprint arXiv:2003.02373},
year = {2020}
}