无自旋双星系统演化动力学的有效单体理论

《Science China-Physics Mechanics & Astronomy》：Effective one-body theory of spinless binary evolution dynamics

有效一维体（EOB）理论为双系统动力学分析提供了创新框架，基于哈密顿方程构建了分离变量的类Teukolsky方程，求解了自旋无黑洞系统的能量通量、辐射阻尼力及“+”和“×”模波形，并与数值相对论（NR）的SXS数据对比，发现质量比越大，EOB与NR的绑定能-角动量关系差异越小（小于5‰）。

　　

摘要

有效单体（EOB）理论为分析双星系统的动力学提供了一个创新的框架，这一框架基于哈密顿方程的表述。本文研究了一种专门针对此类系统动力学特点的自洽EOB理论。我们的方法首先强调了如何在分析双黑洞合并时有效利用由散射角导出的度量参数。随后，我们构建了一个有效的哈密顿量，并为ψB₄制定了一个解耦的、变量分离的类Teukolsky方程。此外，我们提出了该方程的正式解，详细说明了能量通量、辐射反应力（RRF）以及无自旋双星系统产生的“正”模式和“交叉”模式的波形。最后，我们利用EOB理论进行了数值计算，并将结果与SXS合作组织的数值相对论（NR）数据进行了比较。结果表明，在最内稳定圆轨道处，结合能-角动量关系与NR结果的差异小于5‰，且质量比越大，两者的一致性越好。