非圆形预旋动力学二体的后牛顿轨道波形模型：包含高阶模式与物质效应

我们介绍了 pyEFPEHM，这是一个后牛顿 (PN) 非圆形和自旋预旋紧凑二体的轨道波形模型，包含高阶模式和物质效应。捕捉这些效应的准确且高效的波形模型对于探索紧凑二体形成通道和利用当前及未来的引力波 (GW) 观测至关重要。pyEFPEHM 扩展了 pyEFPE，显著提高了其物理内容和准确性。特别是，我们表明在 2.5PN 阶以上，轨道相位的准圆形贡献在每个 PN 阶都占主导地位，并将所有可用的准圆形 PN 相位修正纳入，其中包括绝热潮汐效应。我们推广了自旋预旋方程的多尺度分析解，扩展到更高的 PN 阶，并包含所有可用的准圆形修正。最后，我们添加了高达 1PN 阶的非圆形修正，包含 GW 多极 $(l,|m|)=(2,2),(2,1),(2,0),(3,3),(3,2),(3,1),(3,0),(4,4),(4,2),(4,0)$。我们将 pyEFPEHM 验证为分析波形模型和数值相对论模拟，表明它为非圆形预旋二体的轨道提供了稳健且计算高效的描述，在广泛的参数空间内以及接近合并处都表现良好。在非常不平等的质量比 ($m_2/m_1 \lesssim 0.1$)、与轨道角动量对齐的显著自旋 ($|\chi_\mathrm{eff}| \gtrsim 0.5$) 以及高偏心率 ($e \gtrsim 0.6$) 的系统中，精度会下降，这时预期 PN 展开会在晚期轨道处失效。pyEFPEHM 表示了对非圆形预旋二体进行物理完整且高效波形建模的重要进展，为包括更高阶修正、校准数值相对论以及合并-环路建模的未来扩展奠定了基础。