精确解析偏心致密双星波形与辐射通量的新途径

我们提出了一种构建偏心致密双星精确解析波形(及通量)的新范式。我们的方法基于标准后牛顿(PN)方法,但(i)在非圆波形的瞬时部分保留相空间变量的隐式时间导数,然后(ii)使用有效单体(EOB)程序对该部分PN隐式波形进行适当因式分解和重整化。我们针对通过求解Teukolsky方程获得的精确结果检验了我们的方案,其中源为绕Kerr黑洞运动的质量检验粒子,并比较了使用精确与PN运动方程计算时间导数的差异。仅关注四极矩贡献,我们发现使用精确运动方程使(平均)角动量通量的解析/数值一致性较先前工作提高了$40\%$,在偏心率$e=0.9$、黑洞无量纲自旋$-0.9\leq \hat{a}\leq +0.9$时分数差异为$4.5\%$。我们还发现了牛顿、1PN和2PN结果之间显著的收敛趋势。我们的方法可利用重整化EOB运动方程推广到质量可比情形,并为当前及未来引力波探测器中长旋进偏心双星基于EOB的可靠波形模型铺平了道路。