构建极端质量比旋近近似波形的新拼凑方案

我们引入一种新的拼凑方案，用于模拟一般极端质量比旋近（恒星致密天体旋入旋转超大质量黑洞）的动力学，并生成描述这些系统引力波辐射的引力波形。该方案结合了广义相对论中不同技术的工具：采用多极后闵可夫斯基（MPM）展开处理远区度规扰动（提供引力波形，此处取至质量十六极矩和流八极矩阶）以及自力的局部描述（因为我们缺乏其一般描述）；采用后牛顿展开根据轨迹计算多极矩；并在将轨迹视为一系列自调节克尔测地线时采用黑洞微扰论展开。因此，轨道演化等价于求解具有时变轨道根数的测地线方程，这些轨道根数由MPM辐射反作用描述决定。为使方案完整，轨道演化和波生成均需将轨道的博耶-林奎斯特坐标映射到导出不同MPM量的调和坐标，我们在本文中明确给出了这一映射。因此，这一新拼凑方案是多种近似的组合，可用于模拟从极端质量比到较中等质量比系统的一般旋近过程，从而为未来天基引力波观测站（如LISA）乃至先进地面探测器提供宝贵信息。最后，由于我们MPM自力的时间局域特性，该方案可用于研究一般旋近中可能出现的瞬态共振现象。