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基于有效一体框架对非圆形静止质点进入Kerr黑洞的合并-环响建模

广义相对论与量子宇宙学 2026-03-30 v2

摘要

我们对由小型致密物体从等面积非圆形轨道进入Kerr黑洞并与之合并产生的引力波合并-环响进行特征化和现象学建模。采用时域Teukolsky代码生成波形,轨迹则使用有效一体框架计算。我们遍历Kerr自旋a[0.9,0.9]a\in[-0.9, 0.9],最后稳定轨道(LSO)处的偏心率eLSO[0,0.9]e_{\rm LSO} \in [0,0.9],以及LSO处的相对论异常ξLSO[0,2π]\xi_{\rm LSO} \in [0 , 2 \pi]。我们在参数空间中特征化波形的最后峰值和环响特征,发现偏心率主要影响最后峰值的特征,而对环响信号影响较小。相反,LSO处测量的相对论异常在参数空间的局部区域影响最后峰的形态,但对环响部分没有影响。我们针对通常包含在SEOBNR\texttt{SEOBNR}系列模型中的所有自旋加权球面谐波模态,(,m){(2,2),(3,3),(4,4),(5,5),(2,1),(3,2),(4,3)}(\ell,m)\in\{ (2,2), (3,3), (4,4), (5,5), (2,1), (3,2), (4,3)\}进行分析。最后,我们引入了用于SEOB-TMLE\texttt{SEOB-TMLE}的合并-环响模型,即一种即将推出的针对测试质量极限下偏心自旋对齐二体黑洞的合并-环响波形模型,其特征可推广到可比质量 regime。该模型还考虑了环响期间的准规范模混合。它为将剩余偏心率在接近合并时对自旋对齐的有效一体二体黑洞合并-环响模型的影响提供了第一步。

关键词

引用

@article{arxiv.2603.19913,
  title  = {Modeling the merger-ringdown of an eccentric test-mass inspiral into a Kerr black hole using the effective-one-body framework},
  author = {Guglielmo Faggioli and Alessandra Buonanno and Maarten van de Meent and Gaurav Khanna},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2603.19913},
  year   = {2026}
}

备注

39 pages, 19 figures, 3 ancillary files