不稳定双星黑洞自旋：后牛顿理论与数值相对论

在自旋与轨道角动量未对齐的双星黑洞中会发生自旋进动。否则，自旋构型保持不变，随后的双星动力学与引力波辐射要简单得多。我们总结了一系列工作，这些工作表明：虽然三种对齐构型是稳定平衡，但“上-下”构型（其中较重（较轻）的黑洞与轨道角动量（反）对齐）在受扰动时是不稳定的；在旋进过程中的一个临界点，随着进动占据主导，黑洞自旋开始剧烈倾斜。我们提出了两种基于多时间尺度后牛顿技术的等价方法来推导失稳起始，并指出该不稳定性具有可预测的终点。最后，我们通过对齐自旋双星在并合前持续约100个轨道的数值相对论模拟，证明了这种进动不稳定性在强场区域中的存在。上-下系统的自旋可倾斜约90°，在发出的引力波信号中留下显著印记，并为在天体物理环境中形成进动系统提供了一种可能机制，而这些环境中的源 preferentially 以（反）对齐自旋诞生。