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包含自转对齐中子星并合双星引力波中的 f 模印记

广义相对论与量子宇宙学 2022-10-12 v2 高能天体物理现象

摘要

并合双星中中子星成员的 f 模激发会加速并合过程,从而在引力波波形中引入相位偏移。着眼于自转对齐恒星的潮汐相位偏移,我们提供了一种准确且经济的方法,利用某些可行状态方程的真实自旋调制 f 模频率来生成涉及 f 模的并合前波形。我们发现,对于慢转恒星,动力学潮汐的退相效应可由直接观测量(啁啾质量 M{\cal M}、对称比 η\eta 和互潮汐形变率 Λ~{\tilde \Lambda})唯一且状态方程无关地确定,而这一普适性随自转增大逐渐丧失。对于含快转成员(800 Hz\gtrsim800\text{ Hz})的双星,在合理信噪比(ρ=25\rho=25)和截止频率 400 Hz\gtrsim400\text{ Hz} 下,由 f 模引起的相位偏移将超过波形相位的不确定性。假设高截止频率 103 Hz10^3\text{ Hz} 与快转(800 Hz\gtrsim800\text{ Hz})成员,发现了 100\gtrsim100 弧度的显著相位偏移。对于涉及快速自转恒星(可能是 GW190814 的次星)的系统,因此在波形模板中忽略 f 模效应会导致相关分析中可观的系统性误差。特别地,f 模引起的退相是平衡潮汐所致退相的约 5 倍,若不考虑动力学潮汐贡献,可能严重高估潮汐形变率。文中也讨论了由 f 模激发伴随前驱耀斑的可能性。

关键词

引用

@article{arxiv.2205.01705,
  title  = {$f$-mode Imprints in Gravitational Waves from Coalescing Binaries involving Aligned Spinning Neutron Stars},
  author = {Hao-Jui Kuan and Kostas D. Kokkotas},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2205.01705},
  year   = {2022}
}

备注

16 pages, 9 figures, 2 tables. Accepted for publication in PRD