Zusammenfassung - Tidale Effekte in gravitativen und skalaren Wellenformen und Strömen bis zu einer Post-Newton-Ordnung in masselosen skalaren-Tensor-Theorien

Tidale Effekte in gravitativen und skalaren Wellenformen und Strömen bis zu einer Post-Newton-Ordnung in masselosen skalaren-Tensor-Theorien

2025-07-10 11:57:15

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Diese Forschungsarbeit von Eve Dones und Laura Bernard untersucht die Auswirkungen von Gezeitendeformationen auf Neutronensterne in Binärsystemen im Rahmen der skalar-tensorialen (ST) Theorien der Gravitation. Diese Deformationen werden sowohl durch den Begleitstern als auch durch das im Rahmen dieser Theorien vorhandene Skalarfeld verursacht und sind eng mit der internen Struktur und Zusammensetzung des Sterns verbunden. Die Autoren verwenden den post-Newtonischen mehrpolaren-post-Minkowski-Formalismus (PN-MPM), der ein perturbativer Ansatz auf Basis von geringen Geschwindigkeiten und schwachen Gravitationsfelderweiterungen ist, um die Gezeitenkorrekturen für die gravitative und skalarische Energiedichte und die Wellenformphasen zu berechnen. Sie konzentrieren sich auf den ersten post-Newtonischen (PN) Ordnungsbereich jenseits der standardmäßigen Quadropolverstrahlung in der Allgemeinen Relativitätstheorie, was der 2PN-Ordnung jenseits der führenden dipolaren Gezeitenbeitrags entspricht. Drei unabhängige Arten der Gezeitendeformierbarkeit – skalar, tensoriell und gemischt skalar-tensoriell – tragen bei dieser Genauigkeit zum Signal bei. Zusätzlich leiten die Autoren die gravitativen und skalarischen Wellenformamplitudenmodi, einschließlich der Gedächtnismodi, mit derselben Genauigkeit ab. Die Arbeit ist in mehrere Abschnitte gegliedert, beginnend mit einer Einführung in den Kontext der Gravitationswellenastronomie und die Modellierung von Gravitationswellen in alternativen Theorien der Gravitation. Die Autoren geben dann eine Zusammenfassung der Gravitations- und Materieteile des Akts, der verwendet wird, um Gezeitenwirkungen innerhalb der ST-Theorien zu beschreiben und die resultierenden Feldgleichungen. Sie spezialisieren die in einer früheren Arbeit abgeleitete konservative Dynamik auf den Fall der kreisförmigen Bahnen und zeigen, wie der PN-MPM-Formalismus verwendet wird, um die Gesamtleistungsdichte und die Wellenformen zu berechnen. Das Papier beinhaltet auch detaillierte Zwischenrechnungen, die für die Ableitung dieser Größen erforderlich sind, und gibt die endgültigen Ausdrücke für die Ströme und Phasen sowie die gravitativen und skalarischen Wellenformamplitudenmodi in der standardmäßigen PN-ausgebreiteten Form an. Die Autoren betonen die Bedeutung der Berücksichtigung skalarer Gezeitenwirkungen bei der Interpretation von Gravitationswellendaten und der Gestaltung von Gravitationstests mit Gravitationswellendetektoren wie LISA und dem Einstein-Teleskop. Sie ermutigen zukünftige Forschungen, diese Arbeit auf rotierende Objekte auszudehnen und dynamische Gezeiten und Skalarisierung zu berücksichtigen.