Gravitational Wave Recoil and Kick Processes in the Merger of Two Colliding Black Holes: The Non Head-on Case
本文在Robinson-Trautman时空范围内，数值研究了两个黑洞在非迎头碰撞条件下并合的引力波反冲过程。构造了系统的特征初始数据，演化过程涵盖了合并后的阶段，直到最终的残余黑洞的配置。由引力波和相关的脉冲进行的净动量通量的评估。我们的分析是基于系统的能量动量的Bondi-Sachs守恒定律。还评估了由总引力波冲量赋予合并系统的净反冲速度$V_{k}$。通常对于非正面碰撞，引力波携带的净动量通量对于质量相等的碰撞黑洞是非零的。分布的$V_{k}$作为对称质量比$η$的函数是很好的拟合由修改Fitchett $η$ -标度律，额外的参数修改的法律是一个措施的非零引力波动量通量的初始质量相等的黑洞。对于碰撞黑洞的初始下落速度$v/c \simeq 0.462$和碰撞入射角$ρ_0=21^{o}$，我们得到了最大值$V_{k} \sim 121 {\rm km/s}$位于$η\simeq 0.226$ .对于初始等质量黑洞（$η=0.25$），我们得到了$V_{k} \sim 107 {\rm km/s}$ .基于集成的Bondi-Sachs动量守恒定律，我们讨论了一个可能的定义的质量中心的速度的二进制合并系统，并表明-在适当的惯性系-它的渐近接近净踢速度，这是在这个惯性系中的剩余黑洞的速度。对于较大的$v/c$值，我们获得了大得多的净井涌速度值，例如，对于$v/c \simeq 0…
2012-02-14 gr-qc
Binary neutron star mergers using a discontinuous Galerkin-finite difference hybrid method
本文提出间断伽辽金-有限差分混合方法，实现动态时空广义相对论磁流体力学的双中子星并合模拟，并首次计算未来零无穷远处引力波波形。
2024-09-30 gr-qc
Massive boson stars: Stability and GW emission in head-on mergers
University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）；King’s College London（伦敦国王学院）
通过构建平衡序列和动力学演化，研究四阶自相互作用大质量玻色子星的稳定性，并分析头对头并合中三种结局及其引力波能量特征。
2026-05-28 astro-ph.HE gr-qc
Hybrid waveforms for generic precessing binaries for gravitational-wave data analysis
我们构建混合二元黑洞合并波形使用分析模型波形的早期inspiral阶段和数值相对论波形的后期inspiral合并和合并后的阶段。为了混合分析和数值波形，我们首先执行三维旋转以在某个基准频率下对齐与两个波形相关联的瞬时轨道平面，然后找到适当的相位和时间平移，以最大化混合间隔中两个波形的重叠。我们讨论的准确性和限制，通过这种方法构建的混合动力的背景下，LIGO-Virgo-KAGRA观测。我们的目标是杂交波形更通用的进动二进制和构造更长的波形，足够准确的参数估计技术即将到来的LIGO观测。
2020-07-07 gr-qc
Hybrid equation of state approach in binary neutron-star merger simulations
我们研究了在完全广义相对论中使用混合状态方程模拟二元中子星，其中热效应通过绝热指数$Γ_{\rm{th}}$以近似的方式包括在内。我们采用一个新开发的有限温度状态方程推导出的Brueckner-Hartree-Fock方法和进行比较与相应的混合版本的相同的状态方程，调查如何不同的选择$Γ_{\rm{th}}$影响引力波信号和流体力学性质的残留物。我们还与广泛使用的SFHo状态方程进行了比较，详细说明了这两种情况之间的差异。总体而言，我们确定，当使用混合状态方程在二进制中子星模拟，热绝热指数$Γ_{\rm{th}} \approx 1.7$的值最好的近似使用完整的，有限温度状态方程计算的物质的动力学和化学行为。
2020-07-29 gr-qc
Hybrid model for inspiral-merger-ringdown gravitational waveforms from comparable-mass, nonspinning binary black holes
针对可比质量无自旋双黑洞引力波旋近-并合-铃宕建模问题，提出改进混合近似方法，通过有效单体方法、修正势及优化边界数据，匹配NR波形的相对误差达10⁻³量级，解决了此前旋近晚期误差与铃宕频率不一致问题。
2025-11-12 gr-qc
Relaxation of structures resulting from head-on mergers of ultralight bosonic dark matter cores
在这项工作中，我们研究的Gross-Pitaevskii-Poisson系统，规则的超轻玻色子暗物质模型的动力学平衡解的迎头合并的一些功能。平衡解的重要性在于它们在结构形成模拟中扮演晕核的角色。我们考虑一个给定的初始条件范围内，以采样的参数空间的质量比和迎面动量。在每种情况下，我们分析了在高和低动量制度的引力冷却引起的弛豫过程，并估计在每种情况下的弛豫时间尺度。我们检测到一个低频模式在整个参数空间，它被发现，由此产生的配置振荡在此模式下的振幅取决于质量比和迎面动量。在某些情况下，所产生的配置振荡的密度变化的两个数量级，并与物质分布是远离各向同性。这些结果可能有助于收集可能的质量分布考虑在结构形成模拟中获得的质量分布的重建。
2019-03-12 astro-ph.CO astro-ph.GA gr-qc
Eccentric binary neutron star mergers
中子星双星提供了丰富的引力波和合并残留物方面的现象。然而，大多数广义相对论研究都是针对近圆双星进行的，除了正面碰撞。我们提出了第一个数值相对论调查的合并偏心等质量中子星双星探测之间的制度头和圆形。除了由轨道运动产生的引力波，我们发现，该信号还包含一个强大的组成部分，由于恒星振荡（f-模式）引起的潮汐力，扩展了经典的结果为牛顿双星。合并可以导致相当大的磁盘的数量级的10%的总初始质量。
2013-01-08 astro-ph.HE gr-qc
Recoiling from a kick in the head-on collision of spinning black holes
在黑洞的螺旋和合并过程中，引力辐射会引起反冲“反冲”。最近，数值相对论界已经开始测量当考虑不相等的质量和自旋时发现的显著反冲。因为理解这种反冲的每个分量的原因和幅度可能在螺旋模拟中是复杂的，所以我们在一个简单的测试问题的背景下考虑这些影响。我们研究反冲从最初的头上的轨迹的二进制文件的碰撞，从最简单的情况下，没有自旋，然后添加自旋和不同的质量比，分别和共同的质量相等。我们发现自旋诱导的反冲是显着的相对不等质量的反冲，即使在头上的配置。此外，似乎横向反冲与自旋的标度与后牛顿理论是一致的，即使反冲是在非线性合并相互作用中产生的，后牛顿理论不应该适用。这表明，一个简单的启发式描述可能是有效的自旋踢的估计。
2007-11-19 gr-qc
Hybrid method for understanding black-hole mergers: Inspiralling case
我们适应的方法匹配后牛顿和黑洞微扰理论的类时表面（这被证明是有用的理解迎面黑洞二进制碰撞）处理等质量，吸气黑洞二进制。我们首先引入辐射反应势到这种方法中，我们表明，它导致一组自洽的方程，描述的波形和类时匹配表面的同时演变。这使我们能够产生一个完整的inspiral-merge-ringdown波形的l=2，m=2，-2模式的引力波形的等质量黑洞-二进制inspiral。这些模式与数值相对论模拟的模式在相位上匹配得很好，但在振幅上不太匹配。作为该方法的第二个应用，我们研究了自旋在轨道平面上反向排列的黑洞的合并（“超级反冲”配置）。在超级反冲的衰荡过程中，质量和电流四极辐射的相位被锁定在一起，因为它们以相同的准正规模式频率演化。我们认为，这种锁定在合并过程中开始，我们表明，如果黑洞的自旋通过我们的模型的扰动黑洞时空中的测地岁差演变，然后在合并过程中的轨道频率旋进。反过来，这会导致辐射的正确行为，并产生类似于数值模拟中观察到的反冲。
2012-02-21 gr-qc
Numerical relativity surrogate models for exotic compact objects: the case of head-on mergers of equal-mass Proca stars
本文提出了等质量Proca星正面并合引力波信号的高精度代理模型，分为两阶段和整体两类，失配度低于$10^{-3}$，并成功应用于贝叶斯参数推断和GW190521分析。
2024-07-29 astro-ph.HE gr-qc hep-th
A first survey of spinning eccentric black hole mergers: Numerical relativity simulations, hybrid waveforms, and parameter estimation
我们分析了一个新的数值相对论数据集的自旋，但nonprecessing二进制黑洞偏心轨道，偏心率从约$0.1$ $0.5$，与无量纲自旋$0.75$包括在质量比$q=m_1/m_2 = (1, 2)$，并进一步nonspinning二进制质量比$q = (1.5, 3, 4)$。这些模拟的最终质量和自旋与noneccentric数据的比较扩展了以前的结果在文献中的旋转情况下的偏心双星的圆化。对于$(l,m)=(2,2)$自旋加权球谐模，我们构建偏心混合波形连接的数值相对论数据后牛顿描述的inspiral，我们讨论了在当前知识的局限性后牛顿理论复杂的偏心混合波形的产生。我们还进行了贝叶斯参数估计研究，量化参数偏差时，使用三种不同的准圆形波形模型来估计高偏心二进制系统的参数。我们发现，所使用的对齐自旋准圆模型包括高阶模式产生较低的偏置在某些参数比非旋进准圆模型没有高阶模式和准圆旋进模型。
2020-04-12 gr-qc
Revisiting Event Horizon Finders
事件视界是黑洞时空的定义性物理特征，在黑洞动力学研究中具有重要意义。在这里，我们重新考虑三种技术，本地化事件视界在数值时空：集成测地线，集成表面，并集成一个水平集的表面上的体积。我们实现了前两种技术，并发现直接集成的测地线向后的时间是最强大的。我们发现零曲面向旋转黑洞的事件视界的指数趋近率等于黑洞的表面引力。在迎头合并中，我们能够通过7次振荡跟踪合并后的黑洞的准正常振铃，覆盖的动态范围约为10^5。无论是在晚期（当最后一个黑洞稳定下来时）还是在早期（在合并之前），视视界都被发现是事件视界的一个极好的近似。在对向双黑洞合并中，视界的未来零发生器中只有{ \em some}是从过去的零无穷大开始的;其他的在合并之前很久的时候接近单个黑洞的事件视界。
2009-02-14 gr-qc
Black hole head-on collisions and gravitational waves with fixed mesh-refinement and dynamic singularity excision
我们提出了长期稳定的和收敛的头对黑洞碰撞和提取的合并和随后的衰荡过程中产生的引力波的演变。在这项工作中的新成分是使用固定网格细化和动态奇异切除技术。我们能够进行头上的碰撞与大的初始分离，并证明我们的切除基础设施是能够容纳的个别黑洞的运动在整个计算域，以及他们的合并。我们提取引力波从这些模拟使用Zerilli-Moncrief形式主义和发现的衰荡辐射，如预期的那样，占主导地位的l=2，m=0的准正常模式。总辐射能量约为系统总ADM质量的0.1%。
2005-06-20 astro-ph gr-qc
Accurate inspiral-merger-ringdown gravitational waveforms for non-spinning black-hole binaries including the effect of subdominant modes
本文给出了一个解析波形族，它描述了非自旋黑洞双星的涡卷、合并和衰荡过程中的引力波，包括几种非四极模[（$\ell = 2, m = \pm 1), (\ell = 3, m = \pm 3), (\ell = 4, m = \pm 4)$和$(\ell = 2, m=\pm2)$除外）]的影响.我们首先构建自旋加权球谐模的混合波形匹配的数值相对论模拟（与质量比$1-10$）描述后期inspiral，合并和衰荡的二进制后牛顿/有效的一体波形描述早期inspiral。通过对混合波形的傅里叶变换进行建模，利用微扰计算得到的解析函数，在频域中构造解析波形族。由此产生的高精度，即用型波形是高度忠实（不忠实$\simeq 10^{-4} - 10^{-2}$）的观察GW从非旋转黑洞二进制和非常便宜的生成。
2017-08-11 gr-qc
Revisiting Thermodynamics of the Hayward Black Holes and Exploring Binary Merger Bounds
School of Science, Walailak University（瓦拉柴大学理学院）
本文重新审视Hayward黑洞的热力学，推导出双等质量黑洞碰撞后最终质量的界限，并讨论Hayward参数对热力学和并合性质的影响。
2026-04-15 gr-qc
The interior of a binary black hole merger
我们发现了强有力的数值证据的一个新的现象，在一个二元黑洞时空，即合并的边际外捕获面（MOTS）。通过模拟两个非自旋不等质量黑洞的迎头碰撞，我们观察到与最后一个黑洞相关联的MOTS与两个初始黑洞相对应的两个初始不相交表面合并.这就产生了一个连接的序列MOTS之间的初始和最终状态之间的插值所有的方式通过非线性二元黑洞合并过程。此外，我们还发现了一个MOTS的存在与自我交叉合并后立即形成。这种情况现在允许我们跟踪合并过程中的物理量（如质量、角动量、更高的多极子和通量），这些物理量可以与波区的引力波信号进行比较，也可以与引力波探测器的观测结果进行比较。这也表明了一种可能性，证明彭罗斯不等式数学上的一般天体物理二元背孔配置。
2019-10-22 gr-qc
Horizons in a binary black hole merger I: Geometry and area increase
数值相对论的最新进展揭示了当黑洞合并时，边缘捕获表面的行为。现在我们知道，在合并过程中会出现有趣的拓扑特征，并且边缘捕获的曲面可以有自相交。本文介绍了最详细的研究，但这种情况下的物理和几何方面。对于非自旋黑洞的迎头碰撞，我们详细研究了由边缘捕获面演化形成的世界管。在这两部分研究的第一部分中，我们专注于动力学视界的几何性质，即由边缘外捕获表面的时间演化追踪出的世界管。我们表明，即使是简单的情况下，一个正面碰撞的非自旋黑洞包含了丰富的几何和拓扑性质，一般比以前在文献中考虑的更复杂。动力学的地平线被证明有混合签名，并不是未来边际被困无处不在。我们分析了沿连接两个最初不相交的地平线与最终的共同地平线的序列的边缘表面的面积增加。虽然该区域确实沿着该序列整体增加，但它不是单调的。我们发现短时间的异常面积变化，鉴于面积与熵的联系，可能会有有趣的物理后果。我们调查这种效果的可能原因，并表明，这是与现有的面积增加法的证据是一致的。
2020-06-06 gr-qc
Ultimate fate of apparent horizons during a binary black hole merger II: Horizons weaving back and forth in time
在这篇两部分论文的第二部分中，我们讨论了两个非旋转黑洞迎头合并的数值模拟。我们解决了原来的两个明显的地平线的命运，表明相交后，他们的世界管“转身”，并继续向后的时间。使用第一篇论文中提出的方法来定位这些表面，我们解决了几个这样的世界管通过各种分歧和零化的发展和连接。这也画出了一个一致的图片完全合并的视地平线，或更一般地说，边际外捕获表面（MOTS）。MOTS稳定性算子提供了一个自然的机制来识别MOTS，应该被认为是黑洞边界。这是两个最初的和最后的残余。所有其他MOTS都位于内部，既不稳定也不被内部捕获。
2021-04-22 gr-qc
Hybrid algorithm combining matched filtering and convolutional neural networks for searching gravitational waves from binary black hole mergers
本文提出了一种结合匹配滤波和卷积神经网络的混合算法，用于高效检测二黑洞并合产生的引力波。
2025-12-13 astro-ph.IM gr-qc
Geometric horizons in binary black hole mergers
数值研究了两个非自旋黑洞合并过程中外尔张量的代数性质。我们特别感兴趣的猜想，对于这样一个真空时空，这是零阶代数一般，几何视界（GH），其上的时空是代数特殊的，并确定为消失的复标量不变量（${\mathcal{D}}$），表征一个光滑的叶理无关表面（视界）与BH。在第一个模拟中，我们研究了两个质量不等的黑洞迎头碰撞中$\text{Re}({\mathcal{D}})$（自$\text{Im}({\mathcal{D}})= 0$）的水平$0$集。在第二个模拟中，我们将通过两个非旋转的等质量黑洞的准圆形合并来研究$|{\mathcal{D}}|$的水平$\varepsilon$集。数值结果，如图所示，提供的证据表明，一个（独特的）光滑GH可以确定在整个阶段的二进制BH合并。
2021-08-09 gr-qc
What Happens to Apparent Horizons in a Binary Black Hole Merger?
我们解决了两个非旋转黑洞迎头合并过程中两个原始视视界的命运。我们表明，在外部共同的地平线和随后的相互渗透的原始视野的外观，他们继续存在一个有限的时间内，他们被个别湮灭不稳定的MOTS之前。内部共同视界以类似的方式消失，尽管是独立的。这就完成了对事件视界的“裤子”图与视视界的类比的理解。我们的研究结果是促进了一种新的方法定位边缘外捕获表面（MOTS）的基础上广义射击方法。我们还讨论了MOTS稳定性运营商在辨别众多的MOTS中应被视为黑洞边界所发挥的作用。
2021-11-16 gr-qc
Hybrid waveforms for precessing quasi-circular binary systems
本文提出了一种构建预cession准圆形二体系统混合波形的方法，通过四极矩对齐框架减少模式混合，提高引力波数据分析的灵活性和准确性。
2025-10-01 gr-qc
Length requirements for numerical-relativity waveforms
从黑洞双星系统中产生完整的吸气合并振铃引力波形的一种方法是将后牛顿（PN）和数值相对论（NR）的结果结合起来，产生“混合”波形。混合波形是GW搜索模板的一些现象学模型的构建和GW搜索管道的测试的核心。混合波形中的主要误差源来自PN贡献，并且可以通过增加混合波形中包括的NR GW周期的数量来减少。如果混合波形的失配误差低于3%（即，拟合因子约为0.97）。考虑到q = M_2/M_1 \in [1，4]的非自旋双星和x = S_i/M_i^2 \in [-0.5，0.5]的等质量双星，我们解决了NR波形的长度要求问题，以使最终的混合波形满足这一要求。我们的结论是，对于我们所研究的情况，在合并之前，模拟必须包含3个（在等质量非自旋情况下）到10个（χ= 0.5的情况下）轨道，但也有证据表明，这些是参数空间的区域，需要的周期数最少。
2010-09-15 gr-qc
Extreme mass ratio head-on collisions of black holes in Einstein-scalar-Gauss-Bonnet theory
SISSA, International School for Advanced Studies（国际高等研究院）；INFN, Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究所的里雅斯特分部）；Universidad de Alcalá（阿尔卡拉大学）；University of Hertfordshire（赫特福德大学）；ISCTE – Instituto Universitário de Lisboa（里斯本大学学院）；Universidade de Lisboa - UL（里斯本大学）；Instituto de Telecomunicações–IUL（电信研究所）
研究极端质量比下非旋转毛发黑洞在爱因斯坦-标量-高斯-博内引力中的正面碰撞，发现合并持续时间受耦合常数影响，指数耦合导致非单调变化。
2026-03-09 gr-qc hep-th
A hybrid approach to long-term binary neutron-star simulations
本文提出耦合完整GRMHD与CFC GRMHD代码的混合框架，以较低成本实现双中子星并合后秒级长期演化，并通过多场景测试验证其准确性。
2024-04-09 gr-qc
Searching for vector boson-star mergers within LIGO-Virgo intermediate-mass black-hole merger candidates
本文首次系统搜寻Advanced LIGO-Virgo事件中的奇异致密并合，通过比较四个引力波信号与759个Proca星并合模拟，发现GW190521和S200114f弱支持Proca星假说，并估计其并合比例，为奇异致密天体族群研究奠基。
2023-10-16 gr-qc
Dynamical descalarization in binary black hole mergers
耦合到Gauss-Bonnet不变量的标量场可以经历快子不稳定性，导致黑洞的自发标量化。迄今为止，对这种效应的研究仅限于单个黑洞时空。本文首次用相对论数值模拟方法研究了黑洞双星的迎头碰撞和准圆吸气中的动力学标量化。我们发现，黑洞二进制文件可以形成一个标量残留或动态dumerarized脱落其最初的标量头发。这些研究结果的观察意义进行了讨论。
2021-07-15 gr-qc hep-th
Properties of Quasi-local mass in binary black hole mergers
Radboud University（拉德堡德大学）；Albert-Einstein-Institut, Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik（阿尔伯特·爱因斯坦研究所，马克斯·普朗克引力物理研究所）；Leibniz Universität Hannover（汉诺威莱布尼茨大学）；Beijing Institute of Mathematical Sciences and Applications（北京国际数学研究中心）；Yau Mathematical Sciences Center, Tsinghua University（清华大学丘成桐数学科学中心）
本文研究了双黑洞并合过程中Wang-Yau准局部质量的性质，通过高精度数值模拟分析其行为，并探讨了其与不可约质量的差异及定义中的数学问题。
2023-08-19 gr-qc
Frequency-domain gravitational waves from non-precessing black-hole binaries. II. A phenomenological model for the advanced detector era
我们提出了一个新的频域唯象模型，描述非旋进（对准自旋）黑洞双星的旋进、合并和衰荡过程中的引力波信号。该模型被校准到19个混合有效单体-数值相对论波形的质量比为1：18和黑洞自旋的$|a/m| \sim 0.85$（$0.98$等质量系统）。该模型的inspiral部分由频域后牛顿表达式的扩展组成，使用适合混合动力车的高阶项。合并振铃是基于一个现象学的分析，已显着改善了以前的模型。该模型表现出通常小于1%的失配对所有19个校准混合，和额外的29个验证混合，这提供了强有力的证据表明，在校准区域，该模型是足够准确的所有相关的引力波天文学应用与先进的LIGO和处女座探测器。在校准区域之外，模型产生物理上合理的结果，尽管我们建议在假设\emph{any}合并振铃波形模型在其校准区域之外是准确的时要谨慎。作为一个例子，我们注意到，一个替代的非旋进模型，SEOBNRv 2（校准到只有0.5的自旋不等质量的系统），表现出高达10%的失配误差的高自旋以外的校准区域。我们得出的结论是，波形模型将从大量高排列自旋不等质量二元系的数值相对论模拟中受益最大。
2015-09-25 gr-qc
Large mass-ratio ($3< q \leq 10$) inspiral-merger-ringdown model for eccentric binary black holes
University of Warsaw（华沙大学）；Indian Institute of Technology Madras（马德拉斯理工学院）；University of Wisconsin Milwaukee（威斯康星大学密尔沃基分校）
该研究提出了针对22模的全解析偏心混合旋进-并合-铃宕模型EccHybIMR22，在91个混合波形上训练后，可较好恢复SXS模拟，对大质量比偏心双黑洞系统表现良好。
2026-10-14 gr-qc
Accretion Disks Around Binary Black Holes: A Simple GR-Hybrid Evolution Model
我们考虑一个几何薄的开普勒盘在一个双黑洞（BHBH）的轨道平面上，由旋转的主黑洞和低质量的次级黑洞（质量比q < 1）组成。为了解释广义相对论（GR）的主要影响，我们提出了一个修改的标准牛顿演化方程的（轨道平均）随时间变化的磁盘表面密度。在我们的修正方程中，盘中的粘性力矩被处理在全GR中，而潮汐力矩被处理在牛顿极限中。我们的GR-混合处理是合理的，因为潮汐扭矩是集中在附近的轨道半径的次级和最重要的二进制磁盘去耦之前，当轨道分离是大的，并驻留在弱场制度。盘上的潮汐力矩在合并后期减小，合并后完全消失。相比之下，粘性扭矩驱动的流量进入强场区，并在所有时期的主要。在双星合并之后，粘性力矩单独控制着残留物上随时间变化的吸积，以及来自盘的后续电磁辐射的时间行为、强度和光谱。我们解决我们的GR-混合方程的一个代表性的BHBH盘系统，确定几个可观察到的EM签名的合并，并比较得到的结果与牛顿处方的气体和EM辐射。
2013-06-17 astro-ph.HE gr-qc
A multi-domain hybrid method for head-on collision of black holes in particle limit
基于谱方法和有限差分方法，提出了一种求解时域非齐次Zerilli方程的混合方法。开发的混合方法分解域的频谱和有限差分域。奇异源项位于谱域中，而无奇异项区域的解由高阶有限差分法近似。将谱域分解为多个域，并将有限差分域作为边界域。由于谱方法的全局性质，仅由谱域组成的多域方法不会产生适当的幂律衰减，除非计算域的范围很大。有限差分域有助于减少由于计算域的截断而引起的边界效应。多域方法与有限差分边界域方法大大降低了计算成本，也产生适当的幂律衰减。稳定和准确的有限差分和谱域之间的接口条件和频谱和频谱域。对于奇异源项，我们使用具有各种半峰全宽值的高斯模型和局部离散$δ$函数。将离散的$δ$ -函数推广到谱域的Gauss-Lobatto配点。测量了重力波形。数值结果表明，该方法可以精确地得到准简正模和幂律衰减曲线。数值结果还表明，幂律衰减轮廓是不太敏感的形状的正则化$δ$ -函数的高斯模型比预期的。高斯模型也比局部离散$δ$ -函数产生更好的结果。
2011-05-10 gr-qc physics.comp-ph
On the treatment of thermal effects in the equation of state on neutron star merger remnants
Universitat de Valéncia（瓦伦西亚大学）；University of Parma（帕尔马大学）；Universitat de Barcelona（巴塞罗那大学）
研究通过数值模拟探讨双中子星并合中热效应处理对引力波信号和残骸稳定性的影响，揭示了热建模对后期惯性模激发的重要性。
2026-03-02 astro-ph.HE gr-qc
The merger of binary white dwarf-neutron stars: Simulations in full general relativity
利用广义相对论方法对白矮星-中子星双星系统的旋进和并合过程进行了数值模拟。最初的双星是在一个圆形轨道在罗氏临界分离。我们的目标是确定这些系统的最终命运。我们专注于二进制的总质量超过最大质量（Mmax）的冷，简并状态方程可以支持对引力坍缩。时间和长度尺度跨越许多数量级，使得完全广义相对论流体动力学（GRHD）模拟计算上是不允许的。出于这个原因，我们将WD建模为“伪白矮星“（pWD），如我们的二元WDNS正面碰撞研究[PRD 83：064002，2011]。我们的GRHD模拟的pWDNS系统与0.98太阳质量的WD和1.4太阳质量的NS显示，合并残留物是一个旋转的索恩Zytkow的对象（TZlO）包围的一个巨大的磁盘。最后的总静止质量超过了Mmax，但残骸不会立即坍缩。为了评估物体在冷却后是否会最终坍缩，我们引入了辐射热冷却。我们首先将我们的冷却算法应用于WDNS迎面碰撞中形成的TZlO，并表明这些物体在冷却时间尺度上坍缩并形成黑洞，正如预期的那样。然而，当我们冷却在圆形轨道WDNS双星合并中形成的旋转TZ 10时，残余物不会坍缩，这表明差分旋转支持足以防止坍缩。鉴于最终总质量超过Mmax，磁场和/或粘性可能会重新分配角动量，并最终导致延迟坍缩为BH。我们推断，现实的大质量WDNS双星的合并可能会导致形成旋转的TZ 10，经历延迟崩溃。
2012-01-13 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Gravitational Waves from Holographic Neutron Star Mergers
我们模拟了中子星并合过程，分析了它们引力波形的光谱特性。对于恒星，我们构建混合状态方程（EoS）与标准的核物质EoS在低密度，过渡到一个国家的最先进的全息EoS在其他棘手的高密度制度。根据跃迁密度，与纯核物质EoS相比，混合EoS产生的光谱中的特征频率被移动到显著更低的值。在可能的黑洞视界外达到的最高静止质量密度大约是$1.1 \cdot 10^{15}$ g/cm $^3$，对于全息模型来说，它低于去限制夸克物质相的密度。
2019-08-08 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Hybrid Stars with Post-Merger Rotation Profiles
Sofia University “St. Kliment Ohridski”（索非亚大学）；University of Southampton（南安普顿大学）；Università dell’Aquila（拉奎拉大学）；INFN, Laboratori Nazionali del Gran Sasso（意大利国家核物理研究所大萨索国家实验室）；Universitat de València（瓦伦西亚大学）；Eberhard Karls University of Tübingen（蒂宾根大学）；Institute of Mathematics and Informatics, Bulgarian Academy of Sciences（保加利亚科学院数学与计算机科学研究所）
研究微分旋转对从强子到色超导夸克物质的一级退禁闭相变混合星的影响，发现准环形混合星构型中退禁闭夸克物质形成环状结构，并揭示角动量增加时相变区域缩小，以及不同状态方程下旋转轮廓的简并性。
2026-06-17 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
High accuracy post-Newtonian and numerical relativity comparisons involving higher modes for eccentric binary black holes and a dominant mode eccentric inspiral-merger-ringdown model
比较了精确到后牛顿三阶的后牛顿（PN）理论计算的离心轨道上螺旋形致密双星引力波的球谐模与数值相对论（NR）模拟计算的双黑洞（BBH）引力波的球谐模。我们结合两种方法（PN和NR）的结果，构建时域混合波形，描述了完整的演变BBH合并通过吸气合并振铃（IMR）阶段。这些杂交，然后用于构建一个完全解析的主导模式（$\ell$ =2，$|m|$ =2）偏心IMR模型。一个简单的扩展到多模式模型的基础上，这个主导模式模型。与准圆形IMR波形模型的重叠，包括更高模式的影响，在时间和相移上最大化，暗示了在分析比$\sim 80 M_{\odot}$轻的BBH时，在引力波形中包括偏心率的重要性（不匹配$>1\%$），而不管二进制的偏心率（当它进入LIGO波段时）或质量比。偏心率和更高的模式的综合影响似乎变得更加明显，通过较小的重叠与倾斜角和质量比的增加。此外，我们表明，国家的最先进的准圆形模型，包括更高的模式的效果将不足以提取源的初始偏心率$e_0$ $\gtrsim0.1$的信号属性。
2022-12-06 astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic Counterparts to Massive Black Hole Mergers
在未来的二十年里，预计将打开大门的电磁（EM）和引力波（GW）的签名与大质量黑洞（MBH）的双星走向合并的第一次重合检测。这些探测将通过将这一不断增长的领域扩展到低频GW区域来启动多信使天体物理学的新时代，并将提供对MBH和星系演化的前所未有的理解。它们还将构成宇宙学的全新探测器，并将使独特的引力测试成为可能。这篇生活评论的目的是通过总结在撰写本文时已知的与MBH合并的EM对应方有关的关键发现、物理过程和想法来介绍这一研究主题。我们审查目前的观测证据密切MBH二进制文件，讨论相关的物理过程和时间尺度，并总结可能的EM对应GW的前体，合并，余辉阶段的MBH合并。我们还描述了开放的问题，并讨论在这个充满活力和快节奏的研究领域的未来前景。
2022-05-13 astro-ph.HE gr-qc
Dynamical descalarization with a jump during black hole merger
标量-高斯-邦纳引力中的黑洞倾向于标量化，即当时空曲率足够强时，黑洞会自发地产生标量头发，而该理论的弱场区域与广义相对论一致。由于大的时空曲率与较小的黑洞质量相关联，因此黑洞的合并可以导致动力学双曲化。这是新形成的黑洞在质量超过标量化阈值时的标量毛发的自发释放。根据高斯-博内耦合函数的精确形式，稳定的标量化解可以连续地连接到史瓦西黑洞，或者两者之间的转换可以发生跳跃。通过模拟容易发生动力学跳跃的标量-高斯-邦尼特引力场中的黑洞对撞，我们证明了在不同质量的多个并合事件的累积引力波数据中可以清楚地观察到这种跳跃.引力波信号中的独特特征将与在中子星双星合并期间发生的一阶物质相变预期的效应共享相似性。
2022-04-11 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Probing neutron stars with the full pre-merger and post-merger gravitational wave signal from binary coalescences
两颗中子星合并时发出的引力波信号携带着恒星内部结构的信息。在漫长的螺旋上升阶段，观测到的主要物质是二进制组件之间的潮汐相互作用，这种效应可以用广义相对论的紧凑二进制解决方案进行参数化建模。在双星合并之后，主要的观测对象是残余物的频率模式，最常见的是产生一个只有通过数值模拟才能获得的短持续时间信号。复杂的形态和相关频率中检测器灵敏度的降低目前阻碍了合并后信号的检测，并促使对合并前和合并后数据进行单独分析。然而，计划和正在进行的探测器改进可能很快就会使合并后的信号触手可及。在这项研究中，我们的目标是整个合并前和合并后的信号，而无需在二进制合并的人工分离。我们构建了一个混合分析模型的inspiral与模板的基础上分析计算和校准的数值相关性和合并后的信号与灵活的形态独立的分析。将这种分析应用于GW 170817，我们发现，正如预期的那样，合并后的信号仍然未被检测到。我们进一步研究模拟信号，发现我们可以重建完整的信号，同时估计合并前的潮汐变形和合并后的信号频率内容。我们的分析使我们能够使用所有可用的数据来研究中子星物理，并直接测试合并前和合并后信号的一致性，从而探测强子-夸克相变的发生等效应。
2022-05-11 astro-ph.HE gr-qc
A Toy Model for the Electromagnetic Output of Neutron-star Merger Prompt Collapse to a Black Hole: Magnetized Neutron-star Collisions
本文系统地研究了磁化中子星的迎头碰撞。我们研究了两颗中子星合并时产生的磁场几何。此外，我们还分析了这些碰撞产生的光度，并监测了从合并到随后产生黑洞的磁场演化。在黑洞形成的时候，随着电磁场的衰减，亮度达到峰值并逐渐衰减。比较了三种不同的情况下，一个在两个中子星的初始磁场是对齐的，一个在那里他们是反对齐的，也有一种情况下，他们最初有不相等的磁场强度。我们确定区域和设置限制，使对创建和磁重联将发生在这种情况下，并进一步讨论辐射能量的限制和差异。这项研究应该被看作是一个玩具模型的情况下，残余物，一个双中子星合并，经历了一个即时崩溃的黑洞与周围的磁盘可以忽略不计。我们注意到产生的电磁脉冲类似于快速射电暴现象。我们认为，高质量的合并，导致快速迅速崩溃的黑洞和预期的流量将被观察到的距离类似的二元中子星引力波检测GW 190425的影响。
2020-04-18 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Wave Emission from Collisions of Compact Scalar Solitons
数值研究了等质量、自引力、实标量场孤子（孤子）迎头碰撞产生的引力波随其紧度$\mathcal{C}$的变化。结果表明，这种碰撞存在三种不同的可能结果：（1）低$\mathcal{C}$的激发态稳定双重子，（2）中等$\mathcal{C}$的黑洞合并形成，（3）大$\mathcal{C}$的双重子合并前坍缩成单个黑洞.对于（1），受激的非球面引力子继续发射引力波。对于（2），发射的引力波的总能量随紧度的增加而增加，并有一个极大值，大于一对质量相等的黑洞合并产生的能量。在这种情况下，合并后衰荡中准正常模式的初始振幅大于相应质量黑洞的初始振幅-这可能是区分黑洞合并与标量模拟的关键观测点。对于（3），引力波的输出与类似质量的黑洞-黑洞合并是不可区分的。
2019-03-25 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Resolving the fastest ejecta from binary Neutron Star mergers: implications for electromagnetic counterparts
我们研究了在基于网格的流体动力学模拟中，空间分辨率对中子星合并初始质量喷射的影响。具有大于$\sim 0.6$ c的速度的动态喷出物的子集可以在$\sim$ hr时间尺度上产生千诺瓦的紫外前体，并且有助于长达数年的非热余辉。先前的工作发现，当使用基于粒子或基于网格的流体动力学方法时，这种快速喷出物的数量不同，数量级为一到两个数量级。在这里，我们进行了一个数值实验，模型合并作为一个轴对称碰撞在一个共同旋转的框架，占牛顿自引力，惯性力，和引力波损失。较低的计算成本使我们能够达到高达$4$ m或恒星半径的$\sim 3\times 10^{-4}$的空间分辨率。我们发现，快速喷出物生产收敛到$10\%$内的细胞大小为$20$ m。这表明，在现有的网格合并模拟中发现的快速喷出物数量不太可能增加到所需的水平，以匹配基于粒子的结果后，进一步提高分辨率。由此产生的中子动力前体原则上可探测到距离$\lesssim 200$ Mpc与即将到来的设施。我们还发现，在自由落体的速度，偏心合并相关的迎面碰撞，产生快速和缓慢的喷出物数量的顺序$10^{-2}M_\odot$，与kilonova签名不同的准圆形合并。
2021-08-18 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
GW190521 as a merger of Proca stars: a potential new vector boson of $8.7 \times 10^{-13}$ eV
先进的LIGO-Virgo报告了一个短的引力波信号（GW 190521），解释为黑洞的准圆形合并，其中一个填充了对不稳定的超新星间隙，形成了一个亮度距离为$d_L \sim 5.3$ Gpc的残留黑洞$M_f\sim 142 M_\odot$。然而，GW 190521几乎没有可见的合并前排放，值得进一步研究合并前的动力学，甚至是碰撞物体的性质。我们发现，GW 190521与两个（等质量和自旋）水平矢量玻色子星（又名Proca星）迎头碰撞的数值模拟信号是一致的，形成了一个最终的黑洞与$M_f = 231^{+13}_{-17}\,M_\odot$，位于$d_L = 571^{+348}_{-181}$ Mpc的距离。Proca星的超轻矢量玻色子成分的有利质量是$μ_{\rm V}= 8.72^{+0.73}_{-0.82}\times10^{-13}$ eV。这提供了第一个证明这两个理论模型之间的密切简并，一个真正的引力波事件。普罗卡星解释的证实，我们发现统计上稍微倾向于，将提供长期寻找的暗物质粒子的第一个证据。
2021-01-27 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Simulating Binary Neutron Stars with Hybrid Equation of States: Gravitational Waves, Electromagnetic Signatures, and Challenges for Numerical Relativity
与两颗中子星合并有关的引力波和电磁信号使我们能够测试超核密度物质的性质。由于控制中子星内部的物态方程只是松散的约束，甚至有可能在中子星的核心内存在奇异的夸克物质。通过数值相对论模拟研究了奇异夸克物质核对双中子星合并的影响。有趣的是，如果数值分辨率不够高，强相变会导致数值格式的收敛阶降低到一阶。因此，在产生用于具有强相变的状态方程的高质量引力波模板方面增加了额外的挑战。针对一个与GW 170817一致的等质量组态，我们计算并讨论了相关的引力波信号和一些与两颗恒星合并有关的电磁对应物。我们发现，现有的波形近似用于分析GW 170817允许描述这种系统的数值不确定性，其中，然而，是几倍大于纯强子状态方程，这意味着更高的分辨率已被用于准确的引力波模型比较。我们还表明，对于所选择的状态方程，描述合并时刻后的引力波发射的准普适关系似乎是成立的，并且与我们选择的设置相关联的电磁特征不足以解释与GW 170817相关的千诺瓦。
2019-08-08 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
