引力扰动渐近波形的快速评估
广义相对论与量子宇宙学
2015-06-11 v1
摘要
在黑洞微扰理论的背景下，我们描述了从有限径向位置记录的时间序列中精确评估渐近波形及其数值近似的方法。从用户的角度来看，我们的技术易于实现，具有高精度，并适用于轴向 (Regge-Wheeler) 和极向 (Zerilli) 部分。我们的重点是利用公开可用的数值表轻松实现，无论是作为现有演化代码的一部分还是作为后处理步骤。尽管如此，我们也对渐近波形评估和辐射边界条件进行了全面的理论讨论，而使用我们方法的用户无需理解这些内容。特别是，我们确定了（在时域和频域中）解析渐近波形评估核，并描述了通过 Alpert、Greengard 和 Hagstrom 开发的技术对其进行近似的方法。本文还提出了关于普通（声学）波动方程远场信号评估的新结果。我们将该方法应用于研究零无穷远处的晚期衰减尾、两个有限径向值之间的信号“遥传”以及极端质量比双星的亮度。通过外边界近至 r = 30M 的数值模拟，我们计算了具有晚期 t^{-4} 衰减的渐近波形（l = 2 扰动），以及来自圆形和偏心粒子轨道的亮度，其分别与频域结果匹配，相对误差优于 10^{-12} 和 10^{-9}。此外，我们发现渐近波形特别容易受到虚假杂散辐射的污染。
引用
@article{arxiv.1210.1565,
title = {Fast evaluation of asymptotic waveforms from gravitational perturbations},
author = {Alex G. Benedict and Scott E. Field and Stephen R. Lau},
journal= {arXiv preprint arXiv:1210.1565},
year = {2015}
}
备注
41 pages, 12 figures, 5 tables, uses revtex4.1