旋转中子星中的非线性流体动力学：理论普适关系与平衡解

我们研究了双中子星（BNS）系统旋近过程中的潮汐，包括非线性流体动力学相互作用。使用将受扰动的NS视为椭球体的仿射近似，我们在哈密顿量中解析推导了f模和径向模到四波阶（即次次领头阶）的耦合系数，允许背景星任意旋转。我们的模型从第一性原理论证中揭示了一系列普适关系。除了众所周知的关系外，我们表明三波（次领头阶）相互作用系数完全由线性潮汐的性质决定。因此，它们不探测NS的新物理。然而，不考虑三波非线性潮汐可能导致引力波形的显著系统误差。我们通过一种混合方法支持这一说法，该方法同时捕捉牛顿流体动力学中预期的模式共振，并与低频展开中的相对论计算一致。与线性潮汐模型相比，单个NS中的非线性潮汐可导致累积到并合时的约1.7弧度的相位移动；对于质量相似的双星，相位移动大约加倍。我们的计算扩展到四波相互作用，对于缓慢旋转的NS，它只提供小的修正，并且与轨道上的潮汐反作用相比是次主导的。对于快速旋转的NS，f模的非线性离心驱动和四波非谐性提供了一个窗口来研究与内部浮力相关的绝热指数，这在缓慢旋转系统中无法通过线性和三波潮汐探测。非谐性不能导致f模的共振锁定。