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偏心轨道双黑洞的视界通量

广义相对论与量子宇宙学 2024-05-07 v5 高能天体物理现象 数学物理 math.MP

摘要

我们计算黑洞在偏心轨道中质量和角动量的变化率,即潮汐加热,该变化由轨道伴星的潮汐场引起。我们对旋转与非旋转黑洞均在平均运动的领头阶(即 ξ\xi)给出结果。我们证明该变化率对非零偏心率显著增强。由于双星偏心率随时间演化,我们也用初始偏心率和方位角频率 ξϕ\xi_{\phi} 表达结果。在此过程中,我们发展了一种可用于将所有物理量按初始偏心率 e0e_0 做级数展开的方法。这些结果计入了双星组分的自旋。该方法可用于计算初始偏心率的非常高阶修正。我们用它求得旋转双星中偏心率至 O(e05)\mathcal{O}(e_0^5) 的贡献。我们还给出 O(e0n)\mathcal{O}(e_0^n) 的近似表达式,其中 nn 为任意奇数。据此,我们计算出非旋转双星中 O(e07)\mathcal{O}(e_0^7)O(e09)\mathcal{O}(e_0^9) 的近似表达式。利用算得的偏心率表达式,我们推导出旋转与非旋转黑洞的质量和角动量变化率,用初始偏心率与方位角频率表示至 O(e06)\mathcal{O}(e_0^6)。我们还解析计算两种情形下领头阶的相位偏移至 O(e06)\mathcal{O}(e_0^6) 并研究其影响。

关键词

引用

@article{arxiv.2305.03771,
  title  = {Horizon fluxes of binary black holes in eccentric orbits},
  author = {Sayak Datta},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2305.03771},
  year   = {2024}
}

备注

arXiv admin note: text overlap with arXiv:1605.00304 by other authors