偏心性黑洞二体在后牛顿理论下的非绝热动力学

偏心性黑洞二体是最受期待的引力波源之一，但其动力学缺乏提供详细且物理稳健演化描述的一致框架 due to gauge 问题。我们提出了一套新的非轨道平均方程，摆脱辐射反应 gauge 模糊，准确描述偏心性、非旋转黑洞二体的轨道元素演化。我们通过将 Kepler 轨道元素映射到新的特征参数集合（结合能量和角动量定义），并采用接近恒等变换来推导这些方程。该框架适用于任意偏心性，包括抛物线和双曲线极限。利用该框架，我们展示了偏心二体特有的非绝热引力波辐射对轨道参数的严格可观测效应。此外，我们评估了最常用的轨道平均方程（由 Peters 于 1964 年首次推导）的有效性范围。重要的是，在首次近地点穿越时，这些方程的失效现象显现出来，表明不能仅凭二体初始条件即可推断轨道平均近似的有效性。我们引入的该体系精度达到 2.5 级后牛顿，旨在为可靠的天体物理预测和准确解释当前及未来引力波数据提供稳健工具，为深入理解偏心性黑洞二体动力学铺平道路。