Modelo eficaz de um corpo para binários giratórios de razão de massa extrema em órbitas equatoriais excêntricas: Testando a reação de radiação e forma de onda

Fornecemos uma análise sistemática da forma de onda gravitacional multipolar, fluxos de energia e momento angular emitidos por uma partícula teste não giratória orbitando um buraco negro de Kerr ao longo de órbitas equatoriais excêntricas. Essas quantidades são calculadas resolvendo numericamente a equação de Teukolsky no domínio do tempo usando teukode e, em seguida, são usadas para estabelecer a confiabilidade de uma prescrição recentemente introduzida para lidar com efeitos induzidos pela excentricidade na reação de radiação (e forma de onda) do modelo de um corpo efetivo (EOB). A prescrição se baseia na ideia de incorporar esses efeitos substituindo os prefatores newtonianos quasicirculares (ou de ordem principal) na forma de onda multipolar fatorada em EOB (e fluxos) por seus equivalentes genéricos. Para levar em conta de forma confiável os regimes de campo forte, procedimentos padrão de fatorização e re-soma tiveram que ser implementados também para o setor circular dos multipolos de forma de onda =7 e =8. A comparação entre quantidades numéricas e analíticas é realizada em uma grande porção do espaço de parâmetros, notavelmente para órbitas próximas da separatriz e com altas excentricidades. Os fluxos analíticos concordam em 2% com os dados numéricos para órbitas com excentricidades moderadas (e0. 3) e giros moderados (^a0. 5), embora isso aumente até 33% para giros de buracos negros grandes e positivos (0. 9) e grandes excentricidades (0. 9). Um acordo semelhante também é encontrado para a forma de onda. Para excentricidades moderadas, os fluxos do EOB podem ser usados para conduzir a dinâmica da partícula teste através da transição não adiabática da espiral excêntrica ao mergulho, fusão e anel de queda. Ao longo dessa dinâmica, construímos uma forma de onda EOB completa, incluindo fusão e anel de queda, que mostra um excelente acordo de fase e amplitude com a numérica. Também mostramos que a mesma técnica pode ser aplicada a encontros hiperbólicos. Em geral, nossa abordagem à reação de radiação para espirais excêntricas deve ser vista como um primeiro passo em direção à modelização EOB das formas de onda de espirais de razão de massa extrema para a LISA.