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
Head-on collisions of binary white dwarf--neutron stars: Simulations in full general relativity
我们在完全广义相对论下模拟了白矮星-中子星（WDNSs）在大间距下的静止迎头碰撞。我们的研究作为一个前奏，我们的循环二进制WDNS问题的分析。我们专注于紧凑的双星，其总质量超过了最大质量的冷退化恒星可以支持，我们的目标是确定这样的系统的命运。一个完全广义相对论流体动力学计算一个现实的WDNS迎面碰撞是禁止的，由于大范围的动力学时间尺度和长度尺度的参与。为此，我们构建了一个状态方程（EOS），它捕获了NS的主要物理特征，同时，按比例缩小了WD的大小。我们称这些按比例缩小的WD模型为“伪WD（pWD）”。使用pWD，我们可以通过一系列模拟来研究这些系统，其中pWD的大小朝着现实情况逐渐增加。我们进行两组模拟;一组研究NS质量对最终结果的影响，当pWD保持固定。另一组研究当pWD质量和NS保持固定时，pWD压实对最终结果的影响。所有的模拟表明，14%-18%的初始总静止质量逃逸到无穷大。所有的残余质量仍然超过了我们的冷状态方程所能支持的最大静止质量（1.92太阳质量），但没有任何情况会导致迅速坍缩成黑洞。出现这种结果是因为最终的配置是热的。所有的情况下解决到球形，quasiequilibrium配置组成的冷NS核心包围着热地幔，类似索恩-Zytkow对象。将我们的结果外推到现实的WD压缩，我们预测，一个现实的，大规模的WDNS系统的正面碰撞的可能结果将是形成一个准平衡索恩-Zytkow-…
2011-03-03 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Premerger phenomena in neutron-star binary coalescences
本文综述双中子星并合前数秒的高能前兆现象，梳理潮汐共振、电动力学作用和激波等机制，并说明其对中子星状态方程及多信使观测的约束意义。
2024-12-08 astro-ph.HE gr-qc hep-ex
Type II critical phenomena of neutron star collapse
我们调查球对称，广义相对论系统的崩溃完美流体分布。我们考虑中子星模型，驱动崩溃的除了最初的“进入”的速度分布的名义上静态的恒星解决方案。我们所用的中子星模型是Tolman-Oppenheimer-Schmidoff解，其初始状态方程是等熵的，符合伽马定律。1）速度剖面的振幅和2）恒星中心密度的初始值跨越一个参数空间，我们只关注引起II型临界行为的区域，在这个区域中可以形成任意小质量的黑洞。与以前发表的工作相比，我们发现-对于特定值的绝热指数（伽马= 2）-所观察到的II型临界解具有近似相同的标度指数计算为相同的指数的超相对论流体。此外，我们发现，使用理想气体状态方程计算的临界解渐近线的超相对论临界解。
2007-09-21 astro-ph gr-qc
Properties of Neutron Star Critical Collapses
引力坍缩中的临界现象为广义相对论开辟了一个新的数学前景，并可能最终在观测中产生基本的物理意义。然而，目前，引力坍缩情景中临界现象的动力学在很大程度上仍然是未知的。本论文的目的是了解爱因斯坦场方程在黑洞相和中子星相之间的解空间中的阈值性质，了解中子星临界解的性质，并阐明这些结果在实际天体物理场景中的意义。我们发展了一组新的类中子星的初始数据，建立了中子星临界解的普适性，并通过相空间的研究分析了中子星的结构和类中子星的临界坍缩.通过比较中子星和中子星的初始数据，研究了中子星临界解所涉及的不同时间尺度，分析了临界指数的性质。最后，我们探讨了中子星临界解的吸引域边界及其向一组已知的非临界不动点的过渡。
2010-01-10 gr-qc
An effective action model of dynamically scalarizing binary neutron stars
引力波可以用来在强场的高度动态状态下检验广义相对论（GR）。标量-张量引力理论是GR的天然替代物，它可以证明中子星（NS）中的非微扰现象。其中一种现象称为动态标量化，发生在合并的二元NS系统中。地基引力波探测器可能对这种效应很敏感，因此可能进一步限制标量张量理论。这种类型的分析需要动态标量化系统的波形模型，在这项工作中，我们设计了一个分析模型的动态标量化使用有效的行动方法。第一次，我们计算牛顿阶哈密顿描述动态标量化二进制的自洽方式的动态。尽管只工作到前导阶，该模型准确地预测了动力学标量化发生的频率。结合朗道理论，我们的模型可以明确地建立动态标量化为二阶相变。我们还将动力学标量化与自发标量化和诱导标量化的相关现象联系起来;这些现象自然包含在我们的有效行动方法中。
2017-10-09 gr-qc
Nonlinear radial oscillations of neutron stars
致密恒星中的非线性振荡效应引起了人们的广泛兴趣。为了在完全非线性的广义相对论框架内研究这种现象，需要高精度的数值研究。我们提出了一个专门为研究量身定制的数值方案，根据制定的时间演变的偏离一个固定的平衡配置。利用这一技术，我们研究了与中子星径向振荡相关的非线性效应。特别是，我们讨论了模式耦合由于非线性相互作用，共振现象的发生，激波形成附近的恒星表面以及能力的非线性稳定微扰不稳定的中子星模型。
2009-09-23 astro-ph.SR gr-qc
The close-limit approximation to Neutron Star Collisions
我们发展了一个类似于用来处理合并的黑洞双星的两个中子星迎面碰撞的封闭极限近似。这种近似可以作为一个有用的基准测试，为未来的完全非线性研究。对于中子星双星，闭限近似法假设合并的天体在合并的衰荡阶段可以近似为一颗扰动的稳定的中子星。我们介绍了一个处方的建设初始数据集，讨论所涉及的各种假设的物理可验证性，并简要调查合并过程中产生的引力辐射的字符。数值结果表明，几个合并的对象流体脉动模式被激发到一个显着的水平。
1999-03-29 astro-ph gr-qc
Collision of 1.4 $M_{\odot}$ Neutron Stars: Dynamical or Quasi-Equilibrium?
夏皮罗提出了一个猜想，指出中子星在正面碰撞（从无穷远落下）中不会在中微子冷却之前坍缩成黑洞，这与中子星的质量无关。在以前的论文中，我们进行了数值模拟显示一个反例的基础上1.4 $M_{\odot}$中子星，并提供了一个分析解释为什么夏皮罗的论点是不适用于这种情况。夏皮罗最近的一篇论文提出了一个论点，认为1.4 $M_{\odot}$碰撞的数值模拟不能以目前所能达到的准确度来反驳这个猜想。本文证明了这一论点是不适用的，其原因与Shapiro猜想不适用于1.4 $M_{\odot}$中子星碰撞的原因相同，即碰撞是动态的，不能用准平衡论点来处理。
1999-10-06 astro-ph gr-qc
Driven neutron star collapse: Type~I critical phenomena and the initial black hole mass distribution
研究了球对称中子星（NS）模型的广义相对论坍缩。我们最初稳定的模型被两种东西中的一种所驱动而坍缩：一种是最初进入的速度分布，另一种是落在恒星上的最小耦合、无质量的标量场壳。Tolman-Oppenheimer-Schmidoff（TOV）的解决方案与初始等熵，伽马定律状态方程作为我们的NS模型。初始值的速度剖面的振幅和恒星的中心密度跨度的参数空间，我们已经广泛调查，我们发现提供了一个丰富的图片可能的NS崩溃的最终状态。这个参数空间调查阐明了在理想流体中的I型和II型临界行为之间的边界，在亚临界侧，与分散和束缚端态之间的边界相吻合。对于我们的特定模型，需要大于0.3c的初始速度振幅来探测任意小的黑洞可以形成的区域。此外，我们通过改变初始坍缩标量场的初始振幅来研究系统的I型行为。在这种情况下，我们发现第一类临界解类似于TOV解的1-模不稳定平衡分支，临界解的频率与不稳定平衡的基模频率吻合得很好。此外，临界解的标度指数被证明是很好的近似由初始恒星的中心密度的线性函数。
2015-12-09 astro-ph.HE gr-qc
Solving the 3+1 GRMHD equations in the eXtended Conformally Flat Condition: the XNS code for magnetized neutron stars
天体物理学中的高能现象通常涉及相对论运动和强引力的结合。因此，爱因斯坦方程和广义相对论MHD方程的同时解决方案是必要的模型与准确的现象。所谓的共形平坦条件（CFC）允许简化爱因斯坦方程的处理，这在引力波发射可以忽略不计的情况下特别有效，如核心坍缩或中子星的形成/演化。我们已经开发了一套代码来模拟轴对称MHD流，在广义相对论中，爱因斯坦方程的解是用半谱格式实现的。在这里，我们将展示这个框架是如何特别适合于调查中子星平衡模型中存在的强磁场，我们将提出的XNS代码，这是最近开发的，并在这里更新治疗极向和混合配置。
2014-01-15 astro-ph.HE gr-qc
From mergers to collapse: scalarisation dynamics in neutron star binaries
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；University of Hamburg（汉堡大学）；Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）
本文首次在爱因斯坦-标量-高斯-博内特引力中研究双中子星并合的非线性演化，揭示了标量化不稳定性导致的超质量中子星残骸坍缩增强现象。
2026-02-11 gr-qc
Probing neutron star interiors with pulsar glitches
脉冲星的故障被认为是对中子星超流体内部的探测。在许多超流星中观察到的频率突变通常被认为是超流涡旋运动在微观尺度上的宏观表现。然而，在中子星的尺度上解决和模拟这种现象是一个具有挑战性的问题，在发现中子星50年后，这个问题仍然没有解决。在这篇文章中，我将回顾最近的理论进展，无论是在微观层面上和宏观层面上，并讨论哪些约束模型可以提供的观测。
2017-12-05 astro-ph.HE gr-qc
Critical Phenomena Associated with Boson Stars
我们给出了一个相关工作（gr-qc/0007039）的简要概要，描述了一个自引力球对称的大质量复标量场的黑洞阈值现象的研究。我们构造I型临界解动态调整的一个参数家庭的初始数据组成的玻色子星和一个无质量的实标量场，并数值演变这个数据。由此产生的临界解似乎对应于玻色子星的不稳定分支，我们通过我们的模拟和微扰理论之间的比较。对于低质量的临界解，我们发现小的“晕”的解决方案的尾巴，这些扭曲的配置文件，否则同意不稳定的玻色子星。这些晕似乎是原始玻色子星和无质量场之间碰撞的产物，似乎不属于真正的临界解。从这项研究中，似乎不稳定的玻色子星除了黑洞形成外，还不稳定地分散（"爆炸“）。鉴于玻色子星和中子星在宏观稳定性上的相似性，我们认为类似的现象也可能发生在中子星的模型中。
2001-03-07 astro-ph gr-qc
Dissipation for Euler's Disk and a Desktop Demonstration of Coalescing Neutron Stars
我表明，最近的计算莫法特的关于粘性耗散的旋转硬币忽略了有限宽度的粘性边界层的重要性。我的新估计与观察到的情况更加一致。我还指出，特别设计的玩具“欧拉的啁啾”的频率类似于在两颗中子星合并的双星生命的最后几分钟预期的频率。因此，这个玩具是一个很好的桌面演示预期的现象。
2001-02-11 astro-ph gr-qc
Neutron Stars in f(R) Gravity with Perturbative Constraints
本文在f（R）引力理论中研究了具有微扰约束的中子星的结构。我们推导出修改后的Tolman-Oppenheimer-Volkov方程，并将其求解为多方状态方程。我们调查由此产生的修改的质量和半径的中子星，并表明，表面现象的观察本身不能打破简并之间的改变引力理论与选择不同的状态方程的中子星物质。另一方面，中子星冷却的观测结果取决于恒星内部物质的密度，这对理论的参数有很大的限制。
2010-09-08 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
General Relativistic Entropic Acceleration (GREA) gives a general framework in which to study multiple out-of-equilibrium phenomena in the context of general relativity, like the late accelerated expansion of the universe or the formation of galaxies and the large scale structure of the universe. Here we analyze the conditions for collapse of a star of degenerate neutrons in the presence of entropy production due to the gravitational collapse itself. We find that the final mass and radius of the neutron star differs from that obtained with the adiabatic Tolman-Oppenheimer-Volkoff equation by a…
2023-02-16 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
An Efficient Method for Fully Relativistic Simulations of Coalescing Binary Neutron Stars
两颗中子星的合并被认为是伽马射线暴、r过程元素和可探测到的引力波的来源。从这些现象的观测中提取信息需要完全的相对论模拟。不幸的是，稳定演化中子星的唯一方法需要在每个时间步长求解椭圆方程，大大增加了所需的计算资源。在本文中，我们提出了一个更简单，更有效的方法。关键在于我们如何应用数值扩散。我们进行了大量的测试，以验证该方法和我们的实现。我们还进行了一个非常粗略的模拟聚结和提取的引力波，以表明该方法是可行的，如果现实的初始数据提供。
2000-05-31 gr-qc
Lagrangian perturbation theory for a superfluid immersed in an elastic neutron star crust
成熟中子星的内壳，富中子核的弹性晶格与中子超流体共存，对一系列天体物理现象产生影响。超流体的存在是我们理解脉冲星故障的关键，预计会影响热导率，从而影响表面温度的演变。在研究中子星动力学、讨论全球振荡和相关的不稳定性时，也必须考虑地壳和超流体之间的耦合。在本文中，我们发展拉格朗日微扰理论，注意到关键问题，如超流卷吸，潜在的涡钉扎，耗散相互摩擦和恒星的磁场。我们还讨论了核壳界面的性质。这些结果为一系列有趣的天体物理应用提供了理论基础。
2011-05-06 astro-ph.SR gr-qc
Thermodynamic Description of Inelastic Collisions in General Relativity
我们讨论了中子星和尘埃盘（“星系”）的正面碰撞的平衡态热力学的思想，比较平衡态，避免了它们之间的动力学过渡过程的描述。引力发射作为一种始终存在的阻尼机制，导致碰撞后的最终平衡态。本文利用守恒定律和求解爱因斯坦方程，从碰撞恒星和盘的初始数据中计算了选定的最终构型。通过比较初始状态和最终状态，我们可以确定两颗碰撞的中子星（非旋转费米气体模型）在哪个初始参数下合并成一颗中子星，两个刚性旋转的圆盘再次形成最终的（差速旋转的）尘埃圆盘。对于中子星碰撞，我们发现一个最大的能量损失，由于外出的引力辐射的初始质量的2.3%，而相应的效率碰撞磁盘有更大的限制23.8%。
2007-04-03 gr-qc
Non-linear radial oscillations of neutron stars: Mode-coupling results
致密恒星中振荡模式的非线性行为是当前相当感兴趣的一个课题。对这种现象的精确数值研究可能需要强大的新方法来进行流体和时空计算。我们建议，这种方法的一个关键组成部分将是非线性演化的背景固定平衡星的偏差。我们研究了这种方法的可行性，将其应用到一个中子星的非线性径向振荡，并探讨了这个问题的各种数值非线性特征，为大范围的振幅。对二次模和高阶模的耦合和能量的非线性传递进行了详细的论证和分析。
2001-10-22 astro-ph gr-qc
Despite the fact that different particle species can diffuse with respect to each other in neutron star (NS) cores, the effect of particle diffusion on various phenomena associated with NS oscillations is usually ignored. Here we demonstrate that the diffusion can be extremely powerful dissipative mechanism in superconducting NSs. In particular, it can be much more efficient than the shear and bulk viscosities. This result has important implications for the damping times of NS oscillations, development and saturation of dynamical instabilities in NSs, and for the excitation and coupling of osc…
2021-07-08 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
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
Finite-Element Simulations of Rotating Neutron Stars with Anisotropic Crusts and Continuous Gravitational Waves
本文通过三维有限元模拟研究旋转中子星固态壳层各向异性引发的“山”形变，发现其产生的引力波可被现有探测器探测，且椭率上限与邻近快速自转脉冲星观测值相符。
2024-09-22 gr-qc nucl-th
Will black hole-neutron star binary inspirals tell us about the neutron star equation of state?
在黑洞-中子星双星系统生命的最后阶段产生的强大潮汐力可能会严重扭曲，甚至可能破坏恒星。这两种现象都将在发出的引力辐射中留下关于恒星结构的特征。然而，来自中断的信息仅限于非常高的频率，检测器不是很敏感。因此，我们评估是否缺乏潮汐畸变校正的数据分析管道将影响检测的inspiral部分的信号，以及这些是否可能产生信息的状态方程的物质在核密度。使用最近的后牛顿表达式和现实的状态方程来模拟这些情况下，我们发现，点粒子模板是足够的黑洞-中子星吸气双星的检测，与信号的损失低于1%的第二代和第三代探测器。这样的探测也许能够约束特别严格的状态方程，但将无法揭示一个中子星的存在与软状态方程。
2011-03-17 astro-ph.HE gr-qc
Probing the equation of state of neutron stars using neutrino oscillations
Indian Institute of Science Education and Research Kolkata（印度科学教育研究所加尔各答分校）
通过弯曲时空中的狄拉克方程研究中微子振荡，发现中微子味转换概率依赖于内部时空度规，从而可通过表面中微子味组成区分中子星的不同状态方程。
2026-06-08 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Neutron star heating constraints on wave-function collapse models
自发波函数坍缩模型，如连续自发局域化，被设计用来抑制宏观叠加，同时保留微观量子现象。坍缩模型的一个可观测的结果是大质量物体的自发加热。在这里，我们计算了天体的湍流加热率，以及相应的平衡温度。我们将这些结果应用于中子星，宇宙中重子物质的致密相。更强的塌缩模型参数意味着更大的加热，使我们能够获得竞争力的边界模型参数使用中子星观测数据，并提出投机边界的基础上，目前和未来的天文调查的能力。
2019-08-26 astro-ph.HE gr-qc quant-ph
