进动双星引力波波形的双谐波近似

当黑洞自旋与双星轨道角动量不对齐时，双黑洞轨道发生进动。看似复杂的动力学在多数情况下可描述为轨道角动量绕近似固定的总角动量的简单进动。然而，进动在观测引力波信号上的印记更为复杂，其对黑洞动力学、双星取向和探测器偏振具有非平凡的时变依赖。因此，难以预测在何种条件下进动效应可在引力波观测中被测量，及其对信号探测与源刻画的影响。我们证明观测波形可通过按新的进动参数 $b = \tan(\beta/2)$ 的幂级数分解而简化，其中 $\beta$ 为轨道角动量与总角动量间的张角。该幂级数由五个谐波组成，其频率相差双星的进动频率，且各自不展现振幅与相位调制。在许多情况下，波形可由前两个主导谐波很好地近似。在此近似中，我们能将进动理解为频率相近的两个波形拍频所致这一简单图像。这使我们能识别参数空间中进动可能对波形有可观测效应的区域，并基于双谐波近似提出搜索进动双星信号的新方法。