等质量双黑洞并合的反冲速度：自旋 - 轨道对齐构型的系统研究

自旋与轨道角动量对齐的双黑洞系统具有特殊意义，因为研究表明这种构型在自然界中是首选的。如果两个天体的自旋不同，在晚期俯冲阶段可能会产生显著的引力辐射束流，导致最终并合的黑洞发生反冲。我们对一系列等质量黑洞的反冲速度进行了准确且系统的研究，这些黑洞的自旋与轨道角动量对齐，且各自自旋范围从 a = +0.584 到 -0.584。通过这种方式，我们扩展并完善了先前研究的结果，得出了反对齐模型一致的最大反冲速度为 448 +- 5 km/s，以及反冲速度作为自旋比函数的现象学表达式。该关系突显了后牛顿（PN）估计未预测到的非线性行为，可直接应用于关于大质量星系中双黑洞演化的天体物理研究。我们分析的一个基本结果是识别了波形中的不同阶段，包括由于初始数据中缺乏初始线性动量而产生的瞬态效应。此外，我们能够识别出一对主要负责反冲的项，表明直到 l=3 的模态即可获得准确的计算结果。最后，我们提供了辐射能量和角动量的准确测量值，发现它们随自旋比线性增加，并推导了最终自旋和辐射角动量的简单表达式，这些表达式可轻松应用于致密恒星系统的 N 体模拟中。我们的代码经过严格的收敛性测试校准，并在可能的情况下使用多种独立方法验证了测量的正确性。