二元黑洞并合诱导的BMS变换建模

理解二元黑洞并合中产生的残余黑洞的特性对于开展引力波天文学至关重要。通常，残余黑洞的模型提供关于其质量、自旋和反冲速度的信息。然而，与BMS群的超平移对称性相关的其他信息，如记忆效应，对于表征系统的最终状态同样重要。在本工作中，我们构建了一个BMS变换模型，将二元黑洞的旋近参考系映射到残余黑洞的典范静止参考系。该模型的训练数据来自对质量比 $q \le 8$ 且自旋平行于轨道角动量、大小为 $\chi_{1}, \chi_{2} \le 0.8$ 的准圆系统的高精度数值相对论模拟。我们使用高斯过程回归在三维参数空间 $\left(q, \chi_{1}^{z}, \chi_{2}^{z}\right)$ 上对BMS变换进行建模。该模型所捕捉的物理过程严格为非微扰的，仅凭后牛顿近似无法获得，因为它需要了解并合过程中源起的强非线性效应。除提供首个二元黑洞并合诱导的超平移模型外，我们还发现利用柯西特征演化波形预测的反冲速度平均比利用外推波形获得的反冲速度大约大5%。我们的工作对改进引力波模型和研究记忆效应的大尺度影响（如对宇宙学背景的影响）具有广泛意义。本工作中产生的拟合结果可通过Python软件包 $\texttt{surfinBH}$ 以 $\texttt{NRSur3dq8BMSRemnant}$ 的名称获取。