Post-Newtonian accurate parametric solution to the dynamics of spinning compact binaries in eccentric orbits: The leading order spin-orbit interaction
本文导出了在偏心轨道上运动的自旋紧双星的后牛顿（PN）精确保守动力学解的开普勒型参数化。我们考虑的PN精确动力学由第三类后牛顿精确保守轨道动力学组成，它们受首阶自旋效应的影响，即首阶自旋-轨道相互作用.该表示的轨道要素明确给出的保守轨道能量，角动量和一个数量，表征领先的顺序自旋轨道相互作用在Arnowitt，Deser和Misner型坐标。我们的参数解适用于以下两种不同的情况：（i）双星由质量相等的致密物体组成，具有两个任意自旋，（ii）双星由任意质量的致密物体组成，其中只有一个以任意自旋旋转。作为我们的参数化的一个应用，我们提出了引力波偏振，其振幅被限制在领先的四极阶，适合于描述引力辐射从旋转的紧密双星偏心轨道上移动。目前的参数化将需要建设“随时可用”的参考模板引力波从旋转致密双星在吸气偏心轨道。我们的参数解后牛顿精确的保守动力学的自旋紧密双星清楚地表明，考虑的情况下，在这些系统中没有混乱。最后，我们注意到，我们的参数化提供了第一步，在推导出一个完整的第二后牛顿准确的“定时公式”，这可能是有用的相对论性的双恒星J 0737 -3039的射电观测。
2005-01-05 gr-qc
Post-Newtonian gravitational radiation and equations of motion via direct integration of the relaxed Einstein equations. III. Radiation reaction for binary systems with spinning bodies
利用包含2.5和3.5后牛顿（PN）阶辐射反应项（超出牛顿阶的辐射反应项为O[（v/c）^5]和O[（v/c）^7]）的流体的后牛顿运动方程，我们导出了具有自旋体的二元系统的运动方程。特别是，我们确定的辐射反应耦合到自旋轨道效应的两体运动方程的影响，并对自旋的演变。对于自旋的一个合适的定义，我们再现的标准方程的运动和自旋旋进在第一后牛顿秩序。在3.5PN阶，我们确定了自旋-轨道诱导反应对轨道运动的影响，但我们发现辐射阻尼对自旋的大小和方向都没有影响。利用该运动方程，我们发现自旋-轨道效应引起的总能量和总角动量的损失精确地平衡了Kidder等人计算的这些量的辐射通量。该运动方程可能对发展紧密自旋双星的螺旋轨道是有用的。
2005-04-29 gr-qc
Gravitational field and equations of motion of spinning compact binaries to 2.5 post-Newtonian order
我们推导出自旋轨道耦合效应对引力场的影响以及在广义相对论的2.5后牛顿近似下紧双星的运动方程，自旋效应首次出现的地方超出了一个PN阶。我们的方法是基于Blanchet，Faye，和Ponsot，谁使用后牛顿度量有效的一般（连续）流体和代表点状紧凑的对象与δ函数应力能量张量，正则化发散项采取阿达玛有限的一部分。为了获得后牛顿自旋效应，我们使用了贝利和伊斯雷尔引入的不同的δ函数应力-能量张量。在未来的论文中，我们将使用2.5PN运动方程的自旋机构推导引力波光度和相位演化的双inspirals，这将是有用的，在构建匹配滤波器的信号分析。本文导出的引力场可为双黑洞合并的数值演化提供初始数据。
2000-10-04 gr-qc
Post-newtonian analysis of precessing convention for spinning compact binaries
利用牛顿轨道角动量${\bf L_{\rm N}}$构造的进动源坐标系可以用来模拟一般自旋致密双星的内旋引力波。这种旋进惯例的一个吸引人的特征是它能够从轨道相位演化中去除所有自旋旋进引起的调制。然而，这种约定通常采用后牛顿（PN）精确的岁差方程，适用于PN精确的轨道角动量${\bf L}$，以发展基于${\bf L_{\rm N}}$的岁差源框架。这影响了我们开发的inspiral波形自旋致密双星的进动公约，明确采用${\bf L}$来描述的二进制轨道。我们的方法介绍了某些额外的3PN阶项的轨道相位和频率的演化方程相对于通常的${\bf L_{\rm N}}$为基础的实施的旋进公约。我们检查这些额外的条款的实际影响，通过计算采用${\bf L}$和${\bf L_{\rm N}}$为基础的处理约定的inspiral波形之间的匹配。匹配估计被发现是小于最佳值，即$0.97$，为一个不可忽略的部分不等质量自旋致密双星。
2015-08-05 gr-qc
Second post-Newtonian radiative evolution of the relative orientations of angular momenta in spinning compact binaries
本文研究了偏心轨道上双星系统的自旋角动量矢量${\bf S}_{\bf 1}, {\bf S}_{\bf 2}$和轨道角动量矢量${\bf L}$的相对取向的辐射演化，直到第二后牛顿阶。作为一个中间的结果，所有伯克-索恩型的瞬时辐射变化的自旋示出平均超过径向周期。证明了自旋-轨道项和自旋-自旋项对辐射角演化方程有贡献，而牛顿项、后牛顿第一项和后牛顿第二项以及首阶尾项对辐射角演化方程无贡献。作为对前面给出的自旋-轨道贡献的补充，计算自旋-自旋贡献并将其分为两体和自相互作用部分。后者提供了对3/2阶Lense-Thirring描述的第二次后牛顿阶修正。
2000-03-09 gr-qc
Comparison between numerical relativity and a new class of post-Newtonian gravitational-wave phase evolutions: the non-spinning equal-mass case
我们比较了等质量非自旋黑洞二进制的相位演化的数值相对论（NR）模拟后牛顿（PN）的结果从三个PN近似：泰勒T1和T4近似，其中NR-PN比较已经在文献中进行，最近提出的近似泰勒Et。NR和PN之间的累积相位不一致导致在频率范围$Mω= 0.0455$至$Mω= 0.1$上对于TaylorEt大于T1或T4，但是具有随着PN阶数增加而单调减小的吸引人的特性。
2007-12-21 gr-qc
Actions of spinning compact binaries: Spinning particle in Kerr matched to dynamics at 1.5 post-Newtonian order
本文推导了Kerr时空中旋转测试粒子的规范不变作用量公式，并将其与1.5PN阶双星动力学匹配，建立了连接大质量比极限与有限质量比极限的规范不变字典。
2025-05-23 gr-qc
Gravitational waves from spinning compact object binaries: New post-Newtonian results
我们报告的最新结果，在后牛顿的框架中的建模的引力波发射的旋转致密物体（黑洞和/或中子星）的二元系统。这些新的结果是在自旋轨道（线性自旋）水平和迭代求解爱因斯坦场方程的调和坐标以及多极后牛顿形式主义。的二进制的动力学处理在下一个到下一个到领先的顺序，对应于3.5后牛顿（PN）的顺序为最大自旋的对象，结果被发现是一致的，与以前获得的约化哈密顿量的ADM方法。在3.5PN阶获得了双星发射的能通量的相应贡献，以及对该通量的次领先的4PN尾贡献，这是波传播中非线性的印记。这些新的术语可以用于为下一代引力波探测器构建更精确的PN模板。我们给出了一个说明性的估计的定量相关的新条款的轨道定相的二进制。
2013-12-19 gr-qc
Gravitational waves from spinning binary black holes at the leading post-Newtonian orders at all orders in spin
我们确定了一个快速旋转的黑洞双星系统的结合能、总引力波能流和引力波模，该系统工作在线性化引力和轨道速度的领先阶，但工作在黑洞的所有自旋阶。虽然自旋被非微扰地处理，令人惊讶的是，结合能和通量由简单的解析表达式给出，这些表达式是自旋中的有限（分别是三阶和五阶）多项式。我们的最终结果仅限于黑洞自旋与轨道角动量一致的准圆轨道的重要情况。
2018-06-21 gr-qc
Comparison between numerical-relativity and post-Newtonian waveforms from spinning binaries: the orbital hang-up case
我们比较的结果从数值模拟的自旋二进制的“轨道悬挂”的情况下，二进制完成至少9个轨道合并前，与后牛顿的结果使用近似泰勒T1，T4和Et。我们发现，在引力波频率达到$Mω= 0.1$之前的10个周期内，NR和2.5PN结果之间的累积相位差小于3弧度，当使用3.5PN结果时小于2.5弧度。随着黑洞自旋的增加，NR结果和限制PN结果之间的振幅不一致性增加，从等质量情况下的约6%增加到黑洞自旋为$S_i/M_i^2 = 0.85$时的12%。最后，我们的结果表明，合并波形将发挥重要作用，估计自旋从这样的inspiral波形。
2008-11-26 gr-qc
Analytical high-order post-Newtonian expansions for spinning extreme mass ratio binaries
本文给出了一个在Kerr黑洞圆轨道上的质点的Detweiler红移不变量的解析计算，在不对黑洞自旋大小作任何假设的情况下，给出了8.5后牛顿阶的结果.我们的计算是基于Mano，Suzuki和Takasugi的函数级数方法，并采用了严格的模式和正则化处方的基础上的Detweiler-Whiting奇异正则分解。在我们的方法中使用的近似是最小的，我们使用标准的自力膨胀的质量比的线性顺序，和标准的后牛顿膨胀的二进制分离。这种方法的一个关键优点是，它产生的表达式包括克尔黑洞自旋中所有阶次的贡献。虽然这项工作适用的方法的特定情况下，德特韦勒的红移不变，它可以很容易地扩展到其他规范不变量和更高的后牛顿订单。
2021-05-05 gr-qc
General-relativistic rotation laws in fluid tori around spinning black holes
我们得到了旋转黑洞周围的轴对称、自引力和静止流体的旋转定律。在牛顿极限下，它们简化为单项旋转曲线。对于无自旋黑洞，在第一后牛顿（1PN）近似下得到了迄今为止已知的结果，可以解释为几何拖曳和物质反拖曳.我们发现了新的1 PN效应，这是由于黑洞的旋转造成的。
2020-01-20 gr-qc
Post-Newtonian factorized multipolar waveforms for spinning, non-precessing black-hole binaries
本文将Damour、Iyer和Nagar提出的多极波形的因式分解再表示推广到自旋黑洞。对于非自旋的试验粒子在赤道平面内螺旋运动的Kerr黑洞，我们发现，当轨道速度v \leq为0.4时，将剩余相对论振幅f_{l m}用其l次方根ρ_{lm} = f_{l m} ^{1/l}代替的因式多极振幅与数值振幅在直到Kerr自旋值q \leq 0.95的范围内相当一致。数值振幅计算求解Teukolsky方程与频谱代码。在高速条件下，适当地扣除ρ l m中的低阶后牛顿贡献，可以进一步改善Kerr黑洞的大自旋和超快轨道的一致性.在一个更好的和系统的数值和分析振幅（和能量通量）之间的协议比标准的泰勒展开后牛顿近似的remation过程的结果。这对于高阶模尤其如此，例如（2，1）、（3，3）、（3，2）和（4，4），对于这些高阶模，已知较少的自旋后牛顿项。我们也将多极振幅的因式分解再确认推广到一般质量比、非旋进、自旋的黑洞。最后，在我们的研究中，我们采用新的，最近计算的，高阶后牛顿条款在几个次主导模式，并计算显式表达式的一半和一个半后牛顿贡献的奇宇称（电流）和偶宇称（奇）多极子，分别。这些结果可用于为地基和天基引力波探测器建立更准确的模板。
2013-05-09 gr-qc
Gravitational waves from a spinning particle in circular orbits around a rotating black hole
利用Teukolsky和Sasaki-Nakamura的Kerr黑洞扰动形式，计算了质量为$μ$，自旋为$S$的{ \it spinning}粒子在质量为$M (\gg μ)$，自旋为$Ma$的旋转黑洞赤道面附近的圆轨道上运动时所引起的引力波的能流.通过使用最近开发的后牛顿展开技术的Teukolsky方程的计算。为了计算{ \it自旋}粒子引起的扰动源项，我们使用了Papapetrou导出的自旋粒子的运动方程和Dixon导出的自旋粒子的能量动量张量。本文给出了后牛顿引力波光度公式，其量级可达$(v/c)^5$，超过了包含粒子自旋线性级的四极公式。所得结果对两个旋转紧密体内旋的后牛顿计算具有重要指导意义。
1996-02-19 gr-qc
Estimating effective higher order terms in the post-Newtonian binding energy and gravitational-wave flux: Non-spinning compact binary inspiral
在绝热后牛顿（PN）近似下，通过将束缚能的变化与引力波（引力波）通量等效，计算了准圆轨道上螺旋形致密双星的引力波相位演化.该能量平衡方程可以以不同的方式求解，这导致PN波形的多个近似。由于PN展开的收敛性差，这些近似值在螺旋后期往往彼此不同。这些近似应该被选择作为模板的GWs的检测和参数估计的吸入紧凑的二进制是不明显的。在本文中，我们提出了有效的高阶（超出目前可用的4PN和3.5PN）非自旋项的PN扩展的结合能和GW通量，最大限度地减少多个PN近似（泰勒T1，泰勒T2，泰勒T4，泰勒F2）与有效的一个身体波形校准到数值相对论（EOBNR）的差异的估计。我们发现，PN近似使用有效的高阶项构建显示出显着更好的协议（相比3.5PN）与螺旋部分的EOBNR。对于非自旋双星与组件质量$m_{1,2} \in [1.4 M_\odot, 15 M_\odot]$，大多数的近似有一个匹配（忠实度）的EOBNR和彼此超过99%。
2015-09-21 gr-qc
Analytic determination of high-order post-Newtonian self-force contributions to gravitational spin precession
继续我们的分析计算的一阶自作用力的贡献的“大地”自旋进动频率的一个小的自旋体绕一个大的（非自旋）的身体，我们提供的精确表达式的第十和第十和第一个半后牛顿条款。我们还介绍了一种新的方法来解析计算的自力正则化参数的基础上WKB分析的径向和角度方程满足的度量扰动。
2015-03-04 gr-qc
Parameter estimation of inspiralling compact binaries using 3.5 post-Newtonian gravitational wave phasing: The non-spinning case
（摘要）我们重新审视的引力波啁啾信号的参数估计的问题，从吸入的非自旋致密双星在最近扩展的后牛顿（PN）定相公式，以超过领先的牛顿秩序$(v/c)^7$。我们详细研究了从1 PN到3.5PN的更高的后牛顿阶数的影响，步长为0.5PN（$\sim v/c$），并研究了它们的收敛性。在初始和高级探测器中，啁啾质量（${\cal M}$）和对称质量比（$η$）的估计在较高PN阶下改善，但在每半个PN阶下振荡。我们比较参数估计在不同的检测器，并评估其相对性能在两种不同的方式：在{ \it固定SNR，}的目的是了解如何提高带宽参数估计，并为{ \it固定源}，以衡量灵敏度的重要性。在一个固定的SNR参数估计的误差是较小的VIRGO比初始和先进的LIGO。然而，对于固定距离的源，由于其更高的灵敏度，先进的LIGO实现了最低的误差。最后，我们计算的幅度校正由于“频率扫描”在傅立叶域表示的波形内的固定相位近似，并讨论其影响参数估计。
2005-07-30 gr-qc
Analytical determination of the periastron advance in spinning binaries from self-force computations
本文首次对旋转黑洞的近星点推进进行了（保守）引力自作用力修正的解析计算。我们的结果是精确到二阶的转动参数和通过9.5后牛顿水平。它已被获得作为修正的圆形极限的陀螺仪进动不变量沿轻微偏心赤道轨道的克尔时空。后一个结果也是新的，我们在这里只预测相应的后牛顿展开的前几项。
2019-07-23 gr-qc
Extended phase-space symplectic-like integrators for coherent post-Newtonian Euler-Lagrange equations
后牛顿拉格朗日形式的相干或精确运动方程是没有任何截断项的欧拉-拉格朗日方程。它们自然地保持能量和角动量守恒。将相干方程中的位置和动量相空间变量加倍，建立了具有中点置换的扩展相空间类辛积分器。在数值积分过程中，应该根据拉格朗日函数定义的动量代数方程迭代求解速度。数值结果表明，四阶扩展相空间类辛方法在能量和角动量方面具有良好的长期稳定误差行为，与三个二阶隐式中点规则的对称合成的四阶隐式辛方法或四阶Gauss-Runge-Kutta隐式辛格式一样.对于给定的时间步长和积分时间，前一种方法在计算效率上优于后一种方法。{The采用扩展相空间方法研究了后牛顿圆形限制性三体问题的相干Euler-Lagrange方程组中参数和初始条件对轨道动力学的影响.它也被应用到跟踪的初始自旋角，初始分离和初始轨道偏心率的影响上的相干后牛顿欧拉-拉格朗日方程的自旋致密双星的动力学。
2021-12-12 gr-qc
Spinning binary waveforms via PN expansion: Equal-mass case
通过后牛顿（PN）近似的旋转二元吸气的时域重力波形的完整表达式将需要确定相位，振幅，倾角，进动相位和自旋矢量以及PN展开项的阶系数的知识。这些量是通过同时求解自旋进动方程、牛顿角动量的演化方程和轨道频率的方程来确定的。对于质量相等的自旋双星，这些量的确定可以完全解析地完成，通过利用等质量对称性，因此通过简化这些方程来求解。我们提供了1.5PN阶的分析结果，其中包括自旋轨道相互作用。
2010-01-16 gr-qc
Spinning compact binary dynamics and chameleon orbits
我们分析了自旋致密双星的保守演化到第二后牛顿（2PN）阶精度，包括领先阶自旋轨道，自旋自旋和质量四极子的贡献。作为一个主要的结果，我们推导出一个封闭的系统的一阶微分方程在一个紧凑的形式，为一组无量纲变量，包括轨道元素和自旋角。这些演化受到2PN阶守恒律的约束。作为约束动力系统的一般理论所要求的，我们进行一致性检查，并证明了约束的进化被保存。我们应用的形式主义，以显示变色龙轨道的存在，其本地，轨道参数从椭圆形（在牛顿意义上）近近中点，在大的距离双曲演变。这种行为与广义相对论预言的短距离引力比牛顿理论更强的图景是一致的。
2014-12-20 gr-qc
Fokker action of non-spinning compact binaries at the fourth post-Newtonian approximation
本文在广义相对论的后牛顿第四近似（4PN）下，在调和坐标系中导出了无自旋紧致双星系统运动的Fokker作用量。维度正则化用于治疗与点粒子相关的局部紫外线（UV）发散，然后通过重整化的极点到一个重新定义的点质量的轨迹。与在无穷远传播的波尾相关的4PN阶的效应始终包括在动作的水平上。基于解析延拓的有限部分程序处理在空间无穷远的红外（IR）发散，这是完全一致的近区尾部的存在。我们的结果在4PN阶是洛伦兹不变的，并有正确的自力极限的圆形轨道的能量。然而，我们发现，它不同于最近发表的结果中的ADM哈密顿公式的广义相对论[T。Damour，P. Jaranowski，and G. Schäfer，Phys.Rev.D89，064058（2014）]。需要做更多的工作来理解这种差异。
2016-04-25 gr-qc
Compact binary coalescence parameter estimations for 2.5 post-Newtonian aligned spinning waveforms
我们研究的参数精度，可以实现先进的地面探测器的双螺旋黑洞和中子星。我们使用Arun等人（2009）的2.5 PN旋转波形。我们的主要结果是，错误是显着不同，从现有的2PN研究对齐自旋。虽然可以更准确地确定质量，但与较低PN阶的先前工作相比，测量单个自旋的准确度较低。我们还研究了几个区域的参数空间相关的预期来源和简单的先验的影响。旋转的组合可以测量到更高的精度，我们研究这可以告诉我们关于旋转系统的信息。
2012-05-09 astro-ph.CO gr-qc
Analytical Solution of Spinning, Eccentric Binary Black Hole Dynamics at the Second Post-Newtonian Order
Laboratoire d’étude de l’Univers et des phénomènes eXtrêmes (LUX), Observatoire de Paris, Université PSL, Sorbonne Université, CNRS（极端宇宙与现象实验室（LUX），巴黎天文台，巴黎文理研究大学，索邦大学，法国国家科学研究中心）；Universidad de Ingenieria y Tecnologia – UTEC（工程与技术大学 - UTEC）
本文基于广义相对论和后牛顿近似，提出二体黑洞在第二后牛顿阶的解析解，考虑自转和偏心性，改进了早期1.5后牛顿阶的解，尽管部分项精度受限，但仍显著提升。
2026-08-28 gr-qc
High-order post-Newtonian expansion of the redshift invariant for eccentric-orbit non-spinning extreme-mass-ratio inspirals
计算了Schwarzschild背景下偏心轨道极端质量比吸气的广义红移不变量$\langle u^t \rangle_τ$的高阶后牛顿（PN）级数对偏心率的依赖性。这些结果是在一阶黑洞微扰理论（BHPT）下，使用Regge-Wheeler-Zerilli（RWZ）规范计算的。我们的\textsc{Mathematica}代码是基于一个熟悉的程序，使用PN扩展的Mano-Suzuki-Takasugi（MST）解析函数形式主义的$l$模式达到一定的最大值，然后使用一个直接的一般- $l$ PN扩展的RWZ方程任意高的$l$。我们计算了PN阶和偏心率幂的对偶展开式，达到10 PN相对阶和$e^{20}$。详细的知识，在每个PN阶的偏心率膨胀，使我们能够找到偏心率依赖众多的封闭形式的表达式和多个无穷级数与已知的系数。我们发现领先的对数序列的PN扩展的红移不变量，反映了类似的行为，在PN扩展的能流到无穷大。一组通量项和特殊的功能，出现在能量通量，如Peters-Mathews通量本身，被证明是重新出现在红移PN扩展。
2022-03-25 gr-qc
Gravitational spin-orbit coupling through third-subleading post-Newtonian order: from first-order self-force to arbitrary mass ratios
利用相对论引力散射的简单而显着的性质，我们使用一阶自作用力（线性质量比）的结果，以获得任意质量比的结果，为完整的第三次主导后牛顿（4.5PN）的自旋轨道部门的自旋二进制保守动力学的修正，一般（绑定或未绑定）的轨道和自旋方向。因此，我们改进了旋转双星的引力波模型的重要成分，并通过与对齐自旋数值模拟的二进制黑洞进行比较，证明了精度的提高。
2020-06-19 gr-qc
Next-to-next-to-leading order gravitational spin-squared potential via the effective field theory for spinning objects in the post-Newtonian scheme
利用引力自旋体的有效场论，在后牛顿方案下，首次导出了一般致密双星的次次领头阶自旋平方相互作用势.自旋平方扇区是一个复杂的扇区，因为它需要考虑最小耦合之外的点粒子作用，并且主要涉及自旋平方世界线耦合，与作用的最小耦合部分的世界线耦合相比，这是相当复杂的。这个部分也涉及到自旋耦合的线性，当我们在相互作用的非线性中上升时，以及在循环顺序中。因此，费曼图的数量过度增加，其中更多的是更高的循环。我们提供所有的费曼图和它们的值。计算中采用了有益的非相对论性引力场。这种自旋平方修正，进入第四后牛顿阶快速旋转的紧凑型物体，完成保守部门的第四后牛顿精度。这里再次显示了引力自旋物体的有效场论的鲁棒性，正如作者最近的一系列论文所证明的那样，这些论文获得了所有自旋相关的扇区，要求达到第四个后牛顿精度。自旋物体的有效场论允许直接获得运动方程和哈密顿量，这些将在即将发表的论文中导出。
2020-04-20 gr-qc hep-th
Next-to-next-to-leading order gravitational spin-orbit coupling via the effective field theory for spinning objects in the post-Newtonian scheme
我们在次次领头阶的后牛顿方案中实现了引力自旋物体的有效场论，导出了快速旋转致密物体的三阶半后牛顿引力自旋轨道相互作用势.从这里首次得到的拉氏形式的次次领头阶相互作用势，我们直接导出了相应的哈密顿量。自旋轨道扇区构成了每个阶上最复杂的自旋相关扇区，因此我们遇到了相关费曼图的激增，以及计算复杂性的显着增加。我们提出的相互作用势的评价，去贡献费曼图。计算是在非相对论引力场的条件下进行的，同时考虑了自旋引力物体的有效场论中的各种规范选择，从而优化了计算。此外，我们自动化的有效场论的计算，并进行并行的自动计算。这种自动化的有效场论计算对于获得高阶后牛顿修正是最有用的。我们比较了我们的哈密顿量的ADM哈密顿量，并在ADM和有效场论的结果之间达成了完全一致。我们提供完整的规范不变的结合能之间的关系，角动量，和轨道频率的一个inspiralling二进制与通用紧密旋转组件到第三个半后牛顿秩序。这里提出的推导是必不可少的，以获得进一步的高阶后牛顿修正，并达到所需的精度水平，成功地探测引力辐射。
2020-04-20 gr-qc hep-th
Post-Newtonian expansion of the spin-precession invariant for eccentric-orbit non-spinning extreme-mass-ratio inspirals to 9PN and $e^{16}$
我们计算了偏心轨道极端质量比的旋进不变量$ψ$的高阶后牛顿（PN）展开的偏心率依赖与史瓦西小学。该系列计算在一阶黑洞微扰理论通过直接解析展开的解决方案在Regge-Wheeler-Zerilli形式主义，使用的代码写在\textsc{Mathematica}。通过Mano-Suzuki-Takasugi（MST）解析函数展开形式主义的Regge-Wheeler方程的解决方案，找到了具有小值$l$的模式。通过对Regge-Wheeler方程进行PN展开，得到了大的$l$解.先前的工作已经给出了$ψ$到9.5PN阶和到$e^2$阶（即，近圆形轨道极限）。我们计算了偏心率对9 PN的膨胀，但对$e^{16}$的膨胀。它证明了有可能找到几项具有封闭形式的表达式，所有这些都与PN展开中的对数项相关联。我们还比较了我们的PN扩展到以前的数值计算$ψ$在近轨道的数值评估，以评估其收敛半径。我们发现，该系列是不是迅速收敛的一个红移不变的$r \simeq 10M$，但仍然产生$\sim 1\%$的精度偏心$e \lesssim 0.25$。
2022-06-08 gr-qc
Effective Field Theory of Post-Newtonian Gravity Including Spins
我们详细介绍了一个有效场论（EFT）制定的基本情况下，旋转的对象作为组件的inspiralling紧凑的双星。我们审查其实施情况，进行了一系列的工作，在最近几年中，水平的高后牛顿（PN）的准确性，在纺纱部门，最近达到的非纺纱部门。我们注意到一个公共包，“EFTofPNG”，我们最近在PN重力的EFT中创建了高精度计算，它涵盖了所有部门，并包括一个可观测管道。
2018-09-26 gr-qc hep-th
Post-Newtonian corrections to the motion of spinning bodies in NRGR
在本文中，我们包括自旋和多极矩效应的形式主义，用于描述最近在hep-th/0409156中介绍的扩展对象的运动。发展了自旋体的适当描述，并在首阶得到了自旋-轨道、自旋-自旋和四极-自旋哈密顿量。潮汐的存在，以及自我诱导的有限尺寸的影响，并计算在后者的哈密顿量的贡献。结果表明，对于最大旋转的一般天体和紧致天体，潮汐形变分别从O（v^6）和O（v^10）开始，而自诱导效应则可以在首阶出现.协议的情况下，结果是已知的。
2006-04-20 astro-ph gr-qc
Radiation Reaction for Non-Spinning Bodies at 4.5PN in the Effective Field Theory Approach
本文利用有效场论方法计算非自旋双星辐射反作用加速度的4.5PN阶修正，详细处理质心修正并通过一致性检验及文献比对验证结果。
2023-02-21 gr-qc hep-th
Rough estimates of solar system gravitomagnetic effects in post-Newtonian gravity
本文构建麦克斯韦型引力方程预测太阳系质量磁场，发现质量磁GR力极小但非零，且除金星和天王星外方向与牛顿力反平行，并估算土星B环质量磁偶极矩与卡西尼数据相关。
2025-03-28 gr-qc
A note on spin rescalings in post-Newtonian theory
通常，约化质量$μ$被视为$μl$和$μh$中的下降因子，其中$l$和$h$是无量纲拉格朗日函数和哈密顿函数。然而，在一组标度自旋变换$\mathbf{S}_i=\mathbf{s}_iGM^{2}$下，它必须保留在自旋紧密双星的后牛顿系统中，因为$l$和$h$不保持轨道方程和自旋进动方程的一致性，而$(μ/M) l$和$(μ/M) h$保持。当采用另一组标度自旋变换$\mathbf{S}_i=\mathbf{s}_iGμM$时，轨道和自旋方程的一致性在$l$或$h$中保持，并且因子$μ$可以被消除。此外，还有一些其他有趣的结果如下。次领先阶自旋-轨道相互作用是在具有牛顿和领先阶自旋-轨道贡献的自旋紧密双星的简单拉格朗日量的加速度中诱导的，次领先阶自旋-自旋耦合存在于与拉格朗日形式完全等价的后牛顿哈密顿量中。如果在欧拉-拉格朗日方程或哈密顿量中发生任何截断，则拉格朗日和哈密顿量公式失去它们的等价性。事实上，拉格朗日量包括加速度与截断或不截断可以是混沌的两个机构的自旋，而没有自旋-自旋项的哈密顿量是可积的。
2018-04-13 gr-qc
Post-Newtonian Dynamics of Spinning Black Hole Binaries in Einstein-Scalar-Gauss-Bonnet Gravity
本文用EFT扩展Routhian形式，首次推导一般ESGB引力中自旋黑洞双星至3PN阶的有效两体势，并通过慢旋转解析解匹配得到黑洞敏感度。
2024-08-26 gr-qc hep-th
Comment on "Gravity Waves, Chaos, and Spinning Compact Binaries"
Levin（gr-qc/9910040）已经证明了自旋紧密双星在第二后牛顿阶可以是混沌的。然而，当高阶耗散效应被包括在内时，动力学将不再是混沌的，尽管在实际意义上演化仍然是不可预测的。我讨论了一些额外的工作，需要做的决定如何这种不可预测性可能会影响引力波探测器，如LIGO。
2001-01-10 gr-qc
High-order post-Newtonian expansion of the generalized redshift invariant for eccentric-orbit, equatorial extreme-mass-ratio inspirals with a spinning primary
本研究针对带自旋大质量Kerr黑洞的偏心赤道轨道极质量比旋近系统，推导广义红移不变量的高阶后牛顿展开新项，通过多种解析与半解析方法计算，得到不同偏心率与PN阶数的结果，并分析其收敛性及对引力波分析的意义。
2023-07-20 gr-qc
Analytic Keplerian-type parametrization for general spinning compact binaries with the leading order spin-orbit interaction
本文导出了ADM规范下自旋双星守恒运动的一个完全解析的开普勒型参数化解。该解能描述任意偏心率、质量比和自旋角动量初始组态的双星的三维运动，其数值精度可达后牛顿近似的首阶和自旋的线性阶。根据我们的结果波形可以快速计算高精度。
2019-08-08 gr-qc
Detweiler's redshift invariant for spinning particles along circular orbits on a Schwarzschild background
我们研究了经典自旋粒子在史瓦西背景下沿圆形轨道运动引起的度规扰动，将分析限制在自旋的一阶效应上。假设粒子在赤道平面上运动，其自旋与$z$轴对齐。通过使用两种不同的方法获得度量扰动，即，通过在两种不同的规范中工作：Regge-Wheeler规范（使用Regge-Wheeler-Zerilli形式）和辐射规范（使用Teukolsky形式）。然后，我们计算的线性自旋贡献的一阶自作用力的贡献德特韦勒的红移不变的8.5后牛顿秩序。我们检查，我们的结果是相同的，在这两个规范，适当的规范不变量，并同意目前已知的3.5后牛顿的结果。
2018-01-29 gr-qc
Integrability of eccentric, spinning black hole binaries up to second post-Newtonian order
利用LIGO/Virgo和LISA对双星黑洞进行引力波探测和参数估计的关键是对双星黑洞的动力学进行准确有效的建模。一般的BBH配置将有错位的自旋和偏心轨道，偏心率是特别相关的早期。对这些系统进行建模在分析和数值上都具有挑战性。尽管1.5后牛顿（PN）阶是刘维尔可积的，但数值计算工作已经证明了2 PN阶的混沌，这阻碍了解析解的存在。在这篇文章中，我们重新审视1.5PN和2 PN阶的可积性。在1.5PN处，我们构造了四个（五个中的四个）作用积分。在2 PN，我们表明，该系统确实是可积的-但在微扰的意义上-通过明确地构建五个相互交换的运动常数。由于KAM定理，这与过去混沌的数值证明是一致的。我们的方法扩展到更高的PN订单，打开大门，一个完全解析解决方案的通用偏心，旋转BBH问题。
2021-02-19 astro-ph.HE gr-qc
Complete gravitational-waveform amplitude modes for quasi-circular compact binaries to the 3.5PN order
我们完成了非自旋致密双星的引力波形振幅的计算，在准圆形的情况下，第三个半后牛顿（PN）的顺序。这是通过执行振幅的自旋加权球谐分解来完成的。该计算使用后牛顿-多极-后闵可夫斯基形式主义来实现。振幅模式以PN扩展的方式以及适合于EOB模板构建的因子分解形式写入。结合前人的工作，我们在补充材料中给出了3.5PN阶非旋进准圆双星的包含所有非旋进和旋进效应的模的表达式。
2022-11-29 gr-qc
Generalized flow-composed symplectic methods for post-Newtonian Hamiltonian systems
针对致密天体后牛顿哈密顿系统不可分离、缺乏显式辛方法的问题，提出带自由参数的广义流合成龙格-库塔方法，兼具辛性与对称性，数值实验验证其在弱PN效应下精度和效率更优。
2024-09-29 astro-ph.IM gr-qc
The deterministic nature of conservative post-Newtonian accurate dynamics of compact binaries with leading order spin-orbit interaction
我们正式证明了在偏心轨道上运动的自旋紧密双星的保守的第二后牛顿（PN）精确动力学，当自旋效应被限制在首阶自旋-轨道相互作用时，对于以下两种不同的情况不会是混沌的：（i）双星由任意质量的致密物体组成，其中只有一个是自旋与任意自旋和（ii）的二进制组成的质量相等的紧凑的对象，有两个任意的自旋。我们的论点基于最近对上述情况的PN精确Keplerian型参数解的确定，表明PN精确动力学在这两种情况下是可积的。我们比较我们的情况下（i）的预测与那些从一个等价的情况下，观察到相关的动力学混沌的数值研究。我们还提出了可能的原因差异。
2005-11-02 gr-qc
Analytic post-Newtonian expansion of the energy and angular momentum radiated to infinity by eccentric-orbit non-spinning extreme-mass-ratio inspirals to 19PN
我们开发了新的高阶结果后牛顿（PN）展开的能量和角动量通量在无穷远的偏心轨道极端质量比吸气（EMRI）的史瓦西背景。该系列是通过直接展开的MST解决方案内的RWZ形式的一阶黑洞微扰理论（BHPT）。通过利用因式分解和一些计算简化，我们能够计算19 PN的通量，每个PN项计算为$e^{10}$（达尔文）偏心率的幂级数。这与以前的工作中使用的数值拟合方法相比毫不逊色。我们还计算了从$e^{20}$到10 PN的PN项。然后，我们分析的复合能流膨胀的收敛特性，通过检查几个轨道的数值数据，无论是全通量，也为个人220模式，与各种remation计划尝试每个。高阶级数和数值计算之间的匹配通常很强，保持相对误差优于$10^{-5}$，除了当$p$（直肠半侧）很小而$e$很大时。然而，全通量展开展示了优异的保真度（特别是在高$e$下），因为它能够结合来自PN理论的附加信息。对于轨道$(p=10, e=1/2)$，全通量在$10^{-5}$附近达到最佳误差，而220模式表现出比$1\%$更差的误差。最后，我们描述了一个程序，通过分析史瓦西测地运动在调和坐标变换这些扩展到PN理论的调和规范。这将有助于未来BHPT和PN理论之间的比较。
2020-08-24 gr-qc
Hybrid waveform model for asymmetric spinning binaries: Self-force meets post-Newtonian theory
本文提出整合一阶自引力与后牛顿结果的 WaSABI-C 混合波形模型，无需数值相对论调参，即在中等至极端质量比自旋双星旋进中显著降低波形失配。
2025-10-17 astro-ph.HE gr-qc
Post-Newtonian Dynamics in Dense Star Clusters: Highly-Eccentric, Highly-Spinning, and Repeated Binary Black Hole Mergers
我们提出了现实的球状星团模型与后牛顿动力学的黑洞。通过模拟孤立双星中的相对论加速度和引力波发射，以及在三体和四体相遇过程中，我们发现近一半的双星黑洞合并发生在星团内部，其中约10%的合并进入LIGO/Virgo带，偏心率大于0.1。星系团内的合并导致了第二代黑洞的诞生，这些黑洞具有更大的质量和高自旋，根据黑洞的出生自旋，有时可以保留在星系团中并再次合并。因此，无论大质量恒星形成的黑洞的诞生自旋如何，球状星团都可以产生具有可检测自旋的合并双星。这些第二代黑洞也会填充由对不稳定超新星产生的任何上部质量间隙。
2018-03-14 astro-ph.HE gr-qc
Quadratic-in-spin interactions at fifth post-Newtonian order probe new physics
我们第一次获得了所有的二次自旋相互作用在自旋双星在第三次领先的顺序在后牛顿（PN）引力，并提供其可观测的结合能和规范不变的角动量的关系。我们的结果是有效的通用紧凑的对象，轨道和自旋方向，并进入第五PN阶最大旋转的对象，从而推动了国家的art.This是通过扩展的自旋引力对象的有效场论，其计算应用。我们还发现了自旋物体所特有的一种新的有限尺寸效应，并以一个新的“自旋Love数”作为其特征系数，这是对引力和QCD的一个新的探索。
2022-09-01 gr-qc hep-th
A 3PN Fourier Domain Waveform for Non-Spinning Binaries with Moderate Eccentricity
虽然目前地面探测器的引力波观测结果与准圆形轨道上的紧凑双星一致，但在不久的将来，地面和空间仪器可能会探测到偏心双星。偏心率显著地使引力波信号复杂化，并且我们目前缺乏在中等到大偏心率范围内有效的快速和准确的模型。在以前的论文中，我们建立了一个傅立叶域，偏心波形模型在领先的顺序在后牛顿近似，即作为一个扩展在小速度和弱场。在这里，我们将这个模型扩展到第三后牛顿秩序，将近星点进动和更高的后牛顿秩序的影响，定性地改变波形的行为。我们的3 PN模型结合了固定相位近似，截断的两个轨道频率（方位角和径向的）的组合的谐波和，以及在轨道分离和偏心率的双变量扩展。我们通过与完全数值的时域后牛顿模型的比较来验证该模型，并在大部分参数空间中找到了良好的一致性（$97\% - 99\%$之间的匹配）。我们估计在哪些区域的参数空间偏心效应是重要的，通过探索的信噪比偏心校正。我们还研究了更高的后牛顿阶项的波形振幅的影响，以及不同的PN一致的，数值的，时域模型之间的协议。在努力指导未来的改进模型，我们衡量我们的3 PN模型中所产生的不同的解析近似用于构建it. This模型是有用的初步数据分析调查，它可以允许一个现象学的混合，将偏心率到一个inspiral-merger-ringdown模型的错误。
2019-03-12 gr-qc
Inspiral waveforms for spinning compact binaries in a new precessing convention
通常使用基于牛顿轨道角动量${\bf L}_{\rm N}$的进动约定来模拟一般旋转致密双星的螺旋引力波。这种进动惯例的一个关键特征是它能够从轨道相位演化中去除所有自旋进动引起的调制。然而，这种约定通常采用后牛顿（PN）精确的岁差方程，适用于PN精确的轨道角动量${\bf L}$，以发展基于${\bf L}_{\rm N}$的岁差源框架。这促使我们在旋进惯例中开发出旋转致密双星的螺旋波形，该惯例明确使用${\bf L}$来描述双星轨道。我们的方法介绍了某些额外的3PN阶项的轨道相位和频率演化方程相对于通常的${\bf L}_{\rm N}$为基础的实现的旋进公约。通过计算采用${\bf L}$和基于${\bf L}_{\rm N}$的处理约定的螺旋波形之间的匹配来探索这些附加项的含义。我们发现，匹配估计是小于最佳值，即0.97，对于一个不可忽略的部分不等质量旋转致密双星。
2016-06-06 gr-qc
Third order post-Newtonian gravitational radiation from two-body scattering: Instantaneous energy and angular momentum radiation
本文计算了非自旋致密天体双曲通道辐射引力波能量和角动量的第三后牛顿（3 PN）精确瞬时贡献。目前的计算采用3 PN-精确的瞬时贡献的远区能量和角动量通量和3 PN-精确的开普勒型参数解的双曲轨道的紧凑双星。
2022-04-20 gr-qc
Gravitational waves from spinning eccentric binaries
本文介绍一个新的计算软件CBwaves，它提供了一个快速而精确的计算工具，用于确定一般自旋双星中子星和/或黑洞在偏心轨道上产生的引力波形。这是在后牛顿（PN）框架内通过整合的运动方程和自旋进动方程，而辐射场是由分析波形的同时评估确定的。在应用CBwaves各种物理上有趣的情况进行了研究。特别地，我们研究了绝热近似的适当性，并证明能量平衡关系确实对所应用的辐射反应项的具体形式不敏感。通过对偏心双星系统的研究，证明了即使它们具有微小的剩余轨道偏心率，圆形模板库在识别双星系统时也是非常无效的。此外，通过研究能量平衡关系的有效性，我们表明，与一般的预期相反，后牛顿近似不应该被应用，一旦后牛顿参数得到超过临界值$\sim 0.08-0.1$。最后，通过研究强偏心双星系统（例如在星系晕中的各种多体相互作用中可能形成的双星系统）发射的引力波的早期相位，我们发现它们具有非常特殊的特征，可以用来识别这类双星系统。
2012-06-29 gr-qc
Rotating Love: The dynamical tides of spinning Newtonian stars
本文在牛顿引力框架下建立了自转中子星的动态潮汐响应模型，推导出适用于任意自转率的有效Love数表达式，并揭示了动态潮汐与静态潮汐在自转修正阶数上的差异。
2024-01-04 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
High post-Newtonian order gravitational self-force analytical results for eccentric orbits around a Kerr black hole
本文首次解析计算了{ \it偏心}轨道上小质量粒子围绕{\it自旋}黑洞的Detweiler-Barack-Sago规范不变红移函数。我们的结果给出了混合偏心率和自旋效应的红移贡献，通过偏心率的二阶，自旋参数的二阶，和8.5后牛顿阶。
2016-02-26 gr-qc
Transition from inspiral to plunge in precessing binaries of spinning black holes
我们研究了自旋黑洞双星的非绝热动力学，通过使用一个完整的辐射-反作用力的分析哈密顿量，包含自旋耦合，这符合已知的准圆轨道上的能量和角动量损失率。我们考虑一个简单的后牛顿扩展的哈密顿量（包括自旋依赖项），和一个版本的有效的单体方法定义的图解后牛顿哈密顿量。我们重点讨论了自旋项对动力学和波形的影响。我们计算了在最后的螺旋和暴跌阶段释放的能量和角动量。对于等质量的双星，当使用更可靠的有效单体动力学时，发现在40 Hz和超过我们的分析处理变得不可靠的频率之间释放的能量为：反对齐的最大自旋黑洞为0.6% M，对齐的最大自旋黑洞为5% M，非自旋配置为1.8% M。为了证实以前的结果，我们发现，对于所考虑的所有双星，无量纲旋转参数J/E^2在螺旋的末端总是小于1，因此克尔黑洞可以在螺旋阶段之后立即形成。通过匹配准正常模式衰荡的最后一个可靠的阶段的暴跌，我们构建完整的波形近似描述的引力波信号发射的整个过程中的旋进双星的旋转黑洞。
2005-08-16 gr-qc
