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从绝热脱轨到坠落的过渡:离心性二体问题

广义相对论与量子宇宙学 2025-02-27 v4 高能天体物理现象

摘要

具有小质量比的黑洞二体将是即将到来的激光干涉空间天文台(LISA)任务中的关键目标。它们也作为理解一般质量比下二体性质的有用工具。在其早期阶段,此类二体的引力波驱动脱轨可建模为较小质量的天体穿过较大黑洞时空中一系列测地轨道的序列。这种运动通过背反作用改变轨道积分量 EELzL_zQQ 的速率来决定。使运动在任意时刻都接近测地的关键在于,背反作用的效应要小于支配测地运动的势能所产生的“恢复力”。这种恢复力在背反作用导致测地缓慢演化时,将较小天体保持在测地轨迹上。随着脱轨天体接近最后稳定轨道(LSO),恢复力变得更弱,而背反作用变得更强。一旦较小天体演化超出 LSO,其轨迹将收敛于坠落测地。本文旨在平滑地连接这两个截然不同的制度:缓慢演化的绝热脱轨与最终的坠落。过去的工作聚焦于圆形系统的坠落过渡。本文研究具有离心性的二体的过渡。一种明确定义的离心性过渡将使我们能够发展能够以物理上合理方式终止的二体波形模型,而不是像仅基于脱轨的模型那样突然终止。一种可能用于理解离心性二体在较不极端质量比下最终几个脉冲的模型,也可能对地面探测器可能观察到的系统有所帮助。

关键词

引用

@article{arxiv.2410.09160,
  title  = {Transition from adiabatic inspiral to plunge for eccentric binaries},
  author = {Devin R. Becker and Scott A. Hughes},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2410.09160},
  year   = {2025}
}

备注

21 pages, 7 figures, updated in response to referee feedback; final version accepted to Physical Review D. Updated to correct typos found while reviewing page proofs