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致密双星的准5.5PN TaylorF2近似波形:点质量相位演化及对潮汐极化率推断的影响

广义相对论与量子宇宙学 2019-07-03 v1

摘要

我们推导了用于旋进致密双星引力波的准5.5后牛顿(PN)精度的点质量(无自旋)频域TaylorF2相位近似波形。该新近似波形通过对有效单体(EOB)重求和能量和角动量流沿圆轨道进行泰勒展开得到,其中包含了所有已知的至5.5PN的检验粒子信息。尚未计算的4PN及以上阶项同时出现在能量流和能量中,我们将其作为自由参数处理并设为零。我们使用规范不变相位诊断量Qω=ω^2/ω^˙Q_\omega=\hat\omega^2/\dot{\hat\omega}(其中ω^\hat\omega为无量纲引力波频率)将准5.5PN与3.5PN近似波形与完整EOB波形进行比较。发现准5.5PN相位系统性地比3.5PN更接近EOB相位。值得注意的是,对于一个基准双中子星系统,准5.5PN(3.5PN)近似波形在频率ω^0.06\hat\omega \simeq 0.06(距并合6圈)、ω^0.086\hat\omega \simeq 0.086(距并合2圈)之前累积的EOB-PN相位偏差为ΔΨEOBPN103\Delta\Psi^{\rm EOBPN}\sim10^{-3}rad (0.130.13rad)。我们利用与数值相对论并合波形混合的EOB波形注入,探究了准5.5PN近似波形在测量潮汐极化率参数Λ~\tilde\Lambda上的表现。我们证明,加入6PN精度潮汐项的准5.5PN点质量近似波形能够减小(且在许多情况下甚至消除)使用标准3.5PN点质量基线时所发现的Λ~\tilde\Lambda测量偏差。在方法上,我们展示了QωQ_\omega分析与贝叶斯参数估计的结合为研究系统误差对引力波推断的影响提供了一种新工具。

关键词

引用

@article{arxiv.1904.09558,
  title  = {Quasi-5.5PN TaylorF2 approximant for compact binaries: point-mass phasing and impact on the tidal polarizability inference},
  author = {Francesco Messina and Reetika Dudi and Alessandro Nagar and Sebastiano Bernuzzi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1904.09558},
  year   = {2019}
}

备注

13 pages, 7 figures, submitted to Phys. Rev. D