Research on gravitational waves based on black hole perturbation theory

基于黑洞微扰理论的引力波研究

基本信息

项目摘要

In recent years, much attention has been paid to establishing the basis for gravitational wave astronomy, that is, to understand physics of gravitational wave sources accurately.In this project, adopting the black hole perturbation approach, we focused on the orbital evolution of a binary system with a supermassive black hole and a compact star that includes gravitational radiation force. In this approach, a compact star is approximated as a point. particle and this requires us to regularize the reaction force acting on it. To derive the regularized reaction force, it is necessary to solve a so-called gauge problem as well as to construct an accurate and efficient method of regularization.To solve the gauge problem, we proposed two methods: One is to regularize the reaction force in the harmonic gauge and the other is to do so in the Regge-Wheeler gauge. Through this research, we made clear how the gauge problem can be solved.As for constructing an efficient method of regularization, we developed an analytical method based on the post-Newton expansion. The advantage of this method is, though it needs the post-Newton expansion, once the calculation is done it can be applied to any orbit.At present, we are investigating the necessary post-Newton order for an actual computation of the orbital evolution, and it will be made clear in the near future.
近年来,人们非常重视建立引力波天文学的基础,即准确地理解引力波源的物理现象。在这个项目中,我们采用黑洞摄动的方法,重点研究了双星的轨道演化。具有超大质量黑洞和包含引力辐射力的致密恒星的系统。在这种方法中,致密恒星被近似为一个点。粒子,这需要我们规范作用在其上的反作用力。为了推导正则化反作用力,需要解决所谓的规范问题,并构建一种准确有效的正则化方法。为了解决规范问题,我们提出了两种方法:一是将反作用力正则化为谐波仪表,另一个是在 Regge-Wheeler 仪表中这样做。通过这项研究,我们明确了如何解决规范问题。对于构建有效的正则化方法,我们开发了一种基于后牛顿展开式的解析方法。这种方法的优点是,虽然需要后牛顿展开,但一旦计算完成,就可以适用于任何轨道。目前,我们正在研究轨道演化实际计算所需的后牛顿阶数,并将在不久的将来明确。

项目成果

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H Nakano, N.Sago, M.Sasaki: "Gauge problem in the gravitational self-force : First post Newtonian force under Regge-Wheeler gauge"Phys.Rev.. D68. 124003 (2003)
H Nakano、N.Sago、M.Sasaki:“引力自力中的规范问题:Regge-Wheeler 规范下的第一个后牛顿力”Phys.Rev..D68。
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Hideyuki TAGOSHI: "Gravitational field and equations of motion of spinning compact binaries to 2.5 post-Newtonian order"Physical Review D. 63. 044006-1-044006-14 (2001)
Hideyuki TAGOSHI:“将致密双星旋转至 2.5 后牛顿阶的引力场和运动方程”物理评论 D. 63. 044006-1-044006-14 (2001)
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    0
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Hiroyuki NAKANO: "The Gravitational Reaction Force on a Particle in the Schwarzschild Background"Progress of Theoretical Physics. 105. 197-218 (2001)
Hiroyuki NAKANO:“史瓦西背景中粒子的引力反作用力”理论物理进展。
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中野 寛之: "Gauge Problem in the Gravitational Self-Force : First Post-Newtonian Force in the Regge-Wheeler Gauge"Physical Review D. 68. 124003 (2003)
Hiroyuki Nakano:“引力自力中的规范问题:雷格-惠勒规范中的第一个后牛顿力”物理评论 D. 68. 124003 (2003)
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Hideyuki TAGOSHI: "First search for gravitational waves from inspiraling compact binaries using TAMA300 data"Physical Review D. 63. 062001-1-062001-5 (2001)
Hideyuki TAGOSHI:“使用 TAMA300 数据首次搜索来自吸气致密双星的引力波”物理评论 D. 63. 062001-1-062001-5 (2001)
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