Fast frequency-domain algorithm for gravitational self-force: Circular orbits in Schwarzschild spacetime
Fast frequency-domain algorithm for gravitational self-force: Circular orbits in Schwarzschild spacetime
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引力自力的快速频域算法：史瓦西时空中的圆形轨道
DOI：
10.1103/physrevd.83.124026
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发表时间：
2011
影响因子：
5
通讯作者：
Akcay S
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Akcay S
大质量黑洞周围致密物体的快速、可靠的轨道演变将需要作为计划中的激光干涉仪空间天线（丽莎）产生的数据流中引力波搜索算法的输入。目前，现有技术是由[Phys.Rev.D81，084021（2010）PRVDAQ 1550 -799810.1103/PhysRevD.81.084021]提供的时域代码，其计算围绕史瓦西黑洞的偏心轨道中的点粒子上的引力自作用力。现有的时域代码需要几天时间来计算参数空间中的一个点。在一系列文章中，我们提倡使用频域方法来解决引力自作用力（GSF）问题，并牢记轨道演化的最终目标。在这里，我们计算粒子在史瓦西时空中的圆形轨道上的GSF。我们求解了洛伦兹规范中度规微扰的线性化爱因斯坦方程。我们的频域代码再现了GSF的时域结果，对于小轨道半径，快了倍。在即将发表的相关论文中，我们将推广GSF的频域计算，以包括史瓦西时空中的束缚（偏心）轨道，其中我们将采用扩展齐次解的方法[Phys. Rev. D 78，084021（2008）PRVDAQ 1550 -799810.1103/PhysRevD.78.084021]。我们最终将扩展我们的方法，试图在克尔时空的GSF的频域计算。
Fast, reliable orbital evolutions of compact objects around massive black holes will be needed as input for gravitational wave search algorithms in the data stream generated by the planned Laser Interferometer Space Antenna (LISA). Currently, the state of the art is a time domain code by [Phys. Rev. D 81, 084021 (2010)PRVDAQ1550-799810.1103/PhysRevD.81.084021] that computes the gravitational self-force on a point particle in an eccentric orbit around a Schwarzschild black hole. Existing time domain codes take up to a few days to compute just one point in parameter space. In a series of articles, we advocate the use of a frequency domain approach to the problem of gravitational self-force (GSF) with the ultimate goal of orbital evolution in mind. Here, we compute the GSF for a particle in a circular orbit in Schwarzschild spacetime. We solve the linearized Einstein equations for the metric perturbation in Lorenz gauge. Our frequency domain code reproduces the time-domain results for the GSF up totimes faster for small orbital radii. In forthcoming companion papers, we will generalize our frequency domain computations of the GSF to include bound (eccentric) orbits in Schwarzschild spacetimes, where we will employ the method of extended homogeneous solutions [Phys. Rev. D 78, 084021 (2008)PRVDAQ1550-799810.1103/PhysRevD.78.084021]. We will eventually extend our methods to attempt a frequency domain computation of the GSF in Kerr spacetime.
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