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$f$ 模动力学潮汐对偏心双白矮星引力波的近星点进动效应

广义相对论与量子宇宙学 2024-05-24 v3 高能天体物理现象 太阳与恒星天体物理

摘要

动力学潮汐在密近偏心双白矮星双星轨道运动中可起重要作用。随着天基引力波探测器激光干涉空间天线(LISA)的发射临近,对此类系统引力波信号的探测指日可待。本文讨论动力学潮汐对偏心轨道的影响,聚焦于对轨道进动的作用。我们表明在高偏心率轨道中,当轨道频率的某谐波与恒星本征模的自然频率匹配时,共振可引起大幅进动。与圆轨道情形不同,每个模可遭遇与不同谐波的多次共振,这些共振区在密近分离轨道的频率空间中可覆盖约 10%。此时潮汐进动效应区别于其他贡献,若信噪比足够高,可由 LISA 识别。然而在极高偏心率-小分离区域内,动力学潮汐引发混沌运动,引力波信号变得不可预测。即便不在共振,对于接近洛希瓣充满分离且低偏心率的轨道,动力学潮汐可贡献高达 20% 的进动,且 LISA 能在参数空间的低偏心率-小轨道分离区域内分辨这些离共振动力学潮汐效应。对于较低质量系统,动力学潮汐效应会与偏心率的不确定性简并,仅由进动率无法测量。对于较高质量系统,辐射反作用效应显著到足以约束偏心率,从而允许对动力学潮汐进行测量。

关键词

引用

@article{arxiv.2209.07009,
  title  = {Periastron precession effect of $f$-mode dynamical tides on gravitational waves from eccentric double white dwarfs},
  author = {Shu Yan Lau and Kent Yagi and Phil Arras},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2209.07009},
  year   = {2024}
}

备注

13 pages. 9 figures