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用于任意离心率二元体轨道内引力波模式的建模

广义相对论与量子宇宙学 2025-10-09 v2 高能天体物理现象

摘要

离心二元体是当前及未来引力波探测器的关键目标,因其能提供关于致密二元体形成及其环境的独特洞见。然而,对离心波形的精确且高效建模仍具挑战性,这在部分原因为其复杂的谐波结构。本文中,我们发展了后牛顿(PN)框架以计算离心二元体轨道内引力波(GW)的傅里叶振幅,推导出在1PN阶数下适用于任意离心率的所有相关(l,m)(l, m)多极矩的简洁表达式。随后,我们通过分析每个(l,m)(l, m)模式对应变、其平均频率、频率展宽以及高频渐近行为的贡献来表征GW辐射。此外,我们引入一种方法以确定重构给定精度所需的最小傅里叶模式集合。最后,我们讨论本框架可如何推广至更高的PN阶数,获得领先阶尾及自旋贡献的闭式表达式,并阐述纳入更高阶修正的步骤。我们的结果既为离心GW辐射提供更深的理论理解,也为开发更精确且更高效的波形模型提供实用工具。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.00169,
  title  = {Modeling Gravitational Wave Modes from the Inspiral of Binaries with Arbitrary Eccentricity},
  author = {Gonzalo Morras},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.00169},
  year   = {2025}
}

备注

12 pages of main text, 7 figures, 14 pages of appendices