《引力輻射計算和自引力密度擾動場理論》是依託中國科學技術大學，由張楊擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：引力輻射計算和自引力密度擾動場理論
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張楊
- 依託單位：中國科學技術大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
近期在研究巨黑洞雙星OJ287的軌道和引力輻射中，我們發現引力輻射的能流和角動量流的1階後牛頓修正為負值。這個結果將對引力波探測、緻密雙星的研究具有很大影響。我們將系統、細緻地計算研究OJ287、脈衝雙星PSR1913+16等其他緻密雙星系統，將軌道運動計算到後牛頓3.5階，給出半長軸、橢率、周期等軌道參數，計算耗散力到4.5階，以及對應的引力輻射能流和角動量流修正到2階，引力波波形到後牛頓2階，及其相應的軌道周期減小率。進而研究緻密星具有自旋的一系列效應，包括對軌道、能流、角動量流、波形等影響。利用後牛頓高階計算結果，重新檢查PSR1913+16的周期減小率。另外，我們借鑑凝聚態相變理論的場論方法，建立和完善均勻各向同性宇宙中密度擾動場論，考慮到擾動三階效應，推導擾動的2-點關聯函式，3-點關聯函式的非線性場方程，求解，套用於大尺度結構，與巡天觀測結果進行比較，從新視角來認識大尺度結構。
結題摘要
主要研究了以下方面內容：一，引力波方面，雙黑洞軌道的後牛頓和引力輻射計算，雙星質心漂移，用後牛頓近似，計算了黑洞雙星OJ287的軌道和輻射波形,給出3.5階的次黑洞軌道解, 比他人2.5階的工作高了一階。發現了一個新性質，耗散項後牛頓2.5階和3.5階的係數有相反的符號。該結果對於精確估計雙星引力輻射具有重要意義。給出主黑洞有自旋情況下軌道和和引力波輻射，計算了由此影響的毫秒級脈衝星時間殘差，得到自旋的積累效應。該工作對毫秒級脈衝星時間殘差方法探測黑洞自旋有重要意義。我們研究了殘餘引力波譜的高頻發散問題，採用Parker - Fulling絕熱規則化方法，首次得到殘餘引力波規則化的高頻段解析物理譜(f＞10-11 Hz)以及相應的能量和壓強的高頻段物理譜，還進而推高到標量型度規擾動、暴漲擾動標量場，解決了長期存在的高頻發散問題。這為高斯偏振雷射束探測器提供了科學目標，這對高頻引力波探測、宇宙早期研究具有重要影響。雷射干涉方面，我們修正了殘餘引力波譜的歸一化幅度，採用地面雷射干涉LIGO觀測S6數據，計算探測器交叉關聯下探測殘餘引力波的信噪比SNR，首次給出了對於跑動譜指數的限制，這是其他類型的探測所不能給出的。二，在密度擾動場理論方面，我們從第一原理出發，通過Schwinger變分方法，首次推導獲得了2點關聯函式的到擾動二次的非線性場方程，其解與星系關聯函式及功率譜、星系團關聯函式，等一系列主要巡天觀測都符合很好，自然地解釋了關聯強度正比於質量、星系團關聯長度的scaling等長期存在的困難問題。這個非線性場方程為認識宇宙大尺度結構提供了新視角和解析工具，具有重要學術意義。三，暗能量方面，我們建立的Yang-Mills暗能量模型，自然的解決了巧合性困難，物態可平滑的越過-1，而且我們發現，在微擾無窮多圈的量子階次的非微擾情況，Yang-Mills場都給出穩定的暗能量性質，表明這是宇宙暗能量的一種重要的候選者。我們還給出了宇宙再減速膨脹的四類唯象模型，其圖像是，早期階段減速，現階段加速，未來將是再減速膨脹，這與ΛCDM模型同樣好地解釋已有觀測。
