自旋黑洞双星中的近星点进动：比较有效单体方法与数值相对论

我们使用有效单体（effective-one-body）形式体系计算了沿准圆轨道运动且自旋与轨道角动量共线的黑洞双星的近星点进动。我们将预测结果与最近在精确数值相对论模拟中计算的近星点进动进行了比较，发现在广泛的自旋和质量比范围内具有显著的一致性。这些结果未使用任何数值相对论对有效单体模型的校准，而是源于有效单体哈密顿量中的两个关键要素：(i) 将自旋粒子的二体动力学映射到（变形的）Kerr 时空中有效自旋粒子的动力学，并关于二体质量和自旋完全对称化；(ii) 在测试粒子极限下，对粒子自旋线性的所有后牛顿（PN）修正进行重求和。事实上，即使仅在有效单体自旋哈密顿量中包含主导的自旋 PN 修正，但对粒子自旋线性的所有测试粒子修正进行重求和，我们仍发现与数值结果非常吻合（在等质量双星的数值误差范围内，对于更大质量比的偏差最多为 1%）。此外，我们专门研究了极端质量比极限，并利用引力骨架方法中的运动方程，推导了近星点进动、子午线 Lense-Thirring 进动以及自旋进动频率的解析表达式，适用于 Kerr 时空中近乎圆形的赤道轨道上的自旋粒子，其中包括自旋的二次项。