含黑洞、中子星、引力星或玻色星组分的进动致密双星长期演化中的自旋与四极矩效应

我们讨论了具有引力星、黑洞、中子星或玻色星组分、处于偏心轨道上的进动致密双星。我们推导了至二阶后牛顿精度的长期演化方程，包含领先阶的自旋-轨道、自旋-自旋以及质量四极-单极贡献。所得到的封闭一阶微分方程组演化了自旋与轨道角动量矢量的极角和方位角以及近星点角。该长期动力学是自治的。我们通过数值确认，在辐射反作用可忽略的时间尺度上，长期演化看起来像是平滑后的瞬时演化。自旋极角及其方位角之差的长期演化构成了一个封闭子系统。我们解析研究了该子系统在一种自旋主导另一种以及等质量黑洞-玻色星双星等特例下的情况。在第一种情形中，当较大自旋几乎与轨道共面时，我们重现了已知的小自旋大幅翻转(flip-flop)。我们还发现了新的、由四极矩诱导的翻转，发生在具有主导自旋且四极参数为 $w_1\approx 3$ 的中子星情形。最后，我们通过数值分析自旋角的演化，比较了黑洞伴星分别为引力星、另一个黑洞或等质量玻色星的情况。我们发现，当伴星为黑洞时，翻转的振幅与周期均为最大。在玻色星伴星情形下，翻转频率显著增加。此外，在引力星与黑洞情形中出现摆动型方位演化，即组分的自旋周期性地相互超越，而当伴星为玻色星时，它们的顺序得以保持。