揭示一般平面轨道中黑洞双星的并合结构

对一般平面轨道中双黑洞并合的精确建模，是通过引力波观测区分动力学与孤立双星形成通道的关键一步。此类并合的并合区相比准圆情况显著更复杂，且无法用偏心率和近点角等标准参数化简单描述。本着有效单体（Effective One Body）形式体系的精神，我们基于试验质量极限的研究，引入一种新的建模策略来描述一般轨道中两体系统的广义相对论动力学。这是通过双星能量与角动量的规范不变组合（如并合时的动力学“碰撞参数”）实现的。这些变量揭示了关键并合参数的简单“准普适”结构，从而能够对一般（束缚与动力学束缚）轨道构型建立精确的解析表示。我们利用来自 RIT 和 SXS 星表的 311 个束缚非圆双星数值模拟，以及使用 Einstein Toolkit 生成的动力学俘获自定义数据集和束缚轨道中的试验质量数据，证明了这些解析关系的有效性。我们的建模策略为任意轨道系统的精确完整波形模型奠定了基础，助力动力学形成场景的观测探索以及新型引力波源的发现。