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面向对齐自旋二进制系统的后牛顿序 observable:基于引力自力与康托振幅

广义相对论与量子宇宙学 2024-11-28 v2 高能物理 - 理论

摘要

紧凑二体的精准建模是引力波探测与参数估计的关键,自旋效应是波形模型中不可或缺的组成部分。本文推导了新的后牛顿(PN)结果,针对对齐自旋系统的保守动力学,在自旋 3^3 与自旋 4^4 贡献的次下一领先阶(next-to-next-to-leading order, NNLO)以及自旋 5^5 与自旋 6^6 贡献的次领先阶(next-to-leading order, NLO)进行计算。我们遵循的一种方法是 Tutti Frutti 方法,通过利用散射角对称质量比的简单依赖性,将 PN 结果与引力自力结果联系起来,从而构建红移与自旋预cession 不变式。然而,在自旋 5^5 贡献的 NLO 阶级出现歧义,由于 Kerr 自旋的超越函数;这也是康托振幅计算受到伪奇点影响的阶段。因此,我们另辟蹈径确定自旋 5^5 与自旋 6^6 动力学:利用来自黑洞扰动理论的脱落康托振幅。本文中使用的康托振幅由 [Phys. Rev. D 109, 084071 (2024)] 中报道的无歧义树级远区部分组成,以及来自近区的完整、不与远区相互作用的 =2\ell=2 部分波贡献,后者负责捕捉 Kerr 有限尺寸效应。本文的其他结果包括:从参数化世界线作用量推导 Kerr 背景下旋转试验体的散射角,并在无偏心率展开的情况下计算红移与自旋预cession 不变式。

关键词

引用

@article{arxiv.2408.01871,
  title  = {Post-Newtonian observables for aligned-spin binaries to sixth order in spin from gravitational self-force and Compton amplitudes},
  author = {Yilber Fabian Bautista and Mohammed Khalil and Matteo Sergola and Chris Kavanagh and Justin Vines},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2408.01871},
  year   = {2024}
}

备注

35 pages, 1 figure, 3 ancillary files. v2: added comments on Love numbers, matches version accepted at PRD