数值相对论并合中偏心率与平近点角的影响

对双黑洞的精确建模对于实现引力波探测器的科学目标至关重要。对此类构型的建模在很大程度上依赖于数值相对论(NR)仿真的校准。准圆轨道上的双星在NR中已被广泛探索，然而，包括轨道偏心率在内的更广泛的9维参数空间的覆盖仍然稀疏。本文开发了一种控制双黑洞仿真轨道偏心率的新程序，能够选择初始数据参数，从而精确控制后续演化的偏心率和平近点角以及并合时间。随后，我们计算了几组NR仿真序列，这些序列几乎均匀覆盖了等质量、非自旋双黑洞的二维偏心率-平近点角空间。我们证明，在固定偏心率下，与双黑洞并合动力学相关的许多量对平近点角表现出振荡依赖关系。这些振荡的振幅与系统的偏心率几乎呈线性比例关系。我们发现，对于本文所探索的偏心率，并合振幅和峰值光度等各种量的偏差幅度可接近其准圆值的 $\sim5\%$。我们利用这些发现来解释其他研究中报告的偏心现象。我们还表明，有效单体方法中采用的估计剩余质量的方法表现出类似的偏差，其幅度大致与我们在NR仿真中发现的振荡幅度相匹配。这项工作是迈向偏心双黑洞并合完整描述的重要一步，并证明了考虑与偏心率相关的整个二维参数子空间的重要性。