广义相对论与量子宇宙学
[提交于 2022年6月5日
]
标题: 艾里函数方法处理二元黑洞合并波形:折叠焦散衍射模型
标题: Airy-function approach to binary black hole merger waveforms: The fold-caustic diffraction model
摘要: 从爱因斯坦方程的数值模拟以及引力波观测来看,双黑洞合并产生的引力波信号被发现是简单且具有某些普遍特征的。 考虑到广义相对论的非线性在此过程中被认为起着重要作用,这种简单性显得有些出人意料。 这些普遍特征包括:随着我们接近合并点,振幅不断增加,在这里过渡到一个阻尼区域的模式似乎与初始条件无关。 我们提出了一种以Airy函数为基础的模式来模拟双黑洞(BBH)合并波形,重点在于解释其简单性和普遍性。 我们假设相关的普遍特征受以下物理机制控制:i) 在基本的“几何光学”近似下的焦散现象,ii) 在焦散上的衍射使其发散得到正则化。 焦散及其衍射图案的普遍性解释了所观察到的普遍特征,正如光学现象中的彩虹一样。 如果这一假设成立,那么我们可以借用奇点(灾变)理论的数学技巧,特别是Arnol'd-Thom定理,用折叠焦散来理解双黑洞合并。 对应于折叠焦散的衍射图案可以用Airy函数表示,这在“一致近似”的情况下导致了以参数化Airy函数形式写出的波形模型。 合并后的阶段并不具备相同的简单性和普遍性特征,必须单独加入。 然而,我们的提议允许通过已知的Airy函数渐近表达式实现旋进和合并后信号的平滑匹配。
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