Sub-radian-accuracy gravitational waveforms of coalescing binary neutron stars in numerical relativity
扩展我们以前的研究，我们进行高分辨率的数值相对论的螺旋双中子星的模拟。在中子星半径为10.9- 13.7公里的情况下，采用最小网格间距为$\approx 63$ -86米的计算资源，对中子星的收敛性进行了深入的研究.在最后的$\sim 15$-16个螺旋轨道中，对$\gtrsim 210$，rad的引力波相位估计的总误差为0.1~rad。然后，我们比较的波形（无分辨率外推）与最新的有效单体形式主义（潮汐SEOBv 2模型称为TEOB模型）计算的。我们发现，对于我们的任何一个双中子星的模型，由TEOB形式主义计算的波形符合数值相对论波形达到$\approx 3$ \，ms之前的引力波振幅的峰值达到：对于这个后期的螺旋阶段，总的相位误差是$\lesssim 0.1$ \，rad。虽然重力波形在最后一个$\sim 3$ \，ms有一个inspiral型的特征，但这个阶段不能很好地用目前的TEOB形式再现，特别是对于具有大潮汐变形能力的中子星（即，较大半径）。其原因是描述。
2017-08-29 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Dynamical mass ejection from the merger of asymmetric binary neutron stars: Radiation-hydrodynamics study in general relativity
在数值相对论中，我们对非对称双中子星合并进行了中微子辐射-流体动力学模拟。中子星是由软和适度刚性有限温度状态方程（EOS）。我们发现，动态喷出物的总质量，中子丰度分布，和特定的熵分布等属性依赖于一个独特的方式在一个给定的EOS的二元系统的质量比。对于软物态方程（SFHo），质量比对喷出物总质量的影响很小，但喷出物的平均每重子电子数（$Y_e$）和比熵（$s$）随质量不对称程度的增加而显著减小.对于刚性状态方程（DD 2），随着质量不对称程度的增加，喷出物总质量显著增加，而$Y_e$和$s$的平均值则适度减小。我们再次发现，只有软EOS（SFHo），总喷出物质量超过$0.01M_\odot$的质量比在本文中选择无关。喷出物具有各种不同的电子数，其平均值约在$Y_e \sim 0.2$和$\sim 0.3$之间，与所采用的状态方程无关，这非常适合r过程重元素（第二和第三峰）的产生，尽管其平均值随着质量不对称程度的增加而减小。
2016-03-07 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
A New Class of Analytical Solutions Describing Anisotropic Neutron Stars in General Relativity
在广义相对论的原则下，发展了一类描述致密恒星结构的解析解。考虑致密星固有的各向异性，利用广义相对论得到了一个稳定的各向异性中子星的因果模型。假设一个度量势和径向压力的物理上可接受的非奇异形式包含曲率参数$R$、常数$k$和半径$r$，得到了各向异性物质分布的爱因斯坦场方程的解析解.取$k$值为-0.44，发现所提出的模型满足所有必要的物理条件，具有潜在的稳定性和现实性。该模型还表现出一个线性状态方程，可以应用于描述致密星。
2021-07-31 gr-qc
Binary Neutron Stars in General Relativity: Quasi-Equilibrium Models
我们对准平衡圆轨道上的双星中子星进行了完全相对论计算。本文将爱因斯坦方程与相对论性流体静力平衡方程结合起来，求解任意间距等质量双星的初值问题。我们构造了定常静止质量序列，并确定了最内层的稳定圆轨道及其角速度。我们发现，一个中子星的准平衡最大允许质量在一个紧密的双星略大于孤立。
1997-04-08 astro-ph gr-qc
The Current Status of Binary Black Hole Simulations in Numerical Relativity
自2005年数值相对论中的双黑洞问题获得长期稳定解以来，数值相对论研究取得了很大进展。我在这里提出了一个简短的总结的领域，包括数值相对论代码的能力，从模拟中获得的最新物理结果，以及改进的方法来发展和分析二元黑洞时空。
2010-06-29 gr-qc
Accuracy of numerical relativity waveforms from binary neutron star mergers and their comparison with post-Newtonian waveforms
本文对九轨道等质量双星中子星进行了相对论数值模拟，包括准圆星的晚期旋进和合并。分析了提取的重力波形的收敛性和精度。二阶收敛观察到接触，即约3-4个周期合并;误差估计可以达到这一点。的相位和幅度的不确定性占主导地位的截断误差，可以最小化到0.13拉德和小于1%，分别通过使用几个模拟和外推的分辨率。在后一种情况下，有限半径提取的不确定性成为同一阶的误差源，必须加以考虑。根据数据分析的准确度标准测试波形。波形的不确定性使得与检测相关的信噪比一般不符合准确度标准，除了使用从几次运行中外推的一些最佳情况。因此，详细的误差分析是必不可少的使用的数值相对论波形从双中子星的定量研究。的波形进行了比较后牛顿泰勒T4近似点粒子，包括分析已知的潮汐校正。T4近似值在接触时积累了2 rad的显著相位差，在合并时积累了4 rad的显著相位差，低估了有限尺寸效应的影响。因此，至少在合并过程的最后六个轨道期间，波形中的潮汐特征是重要的。
2012-05-22 astro-ph.CO gr-qc
Black Hole-Neutron Star Binaries in General Relativity: Quasiequilibrium Formulation
本文提出了一种新的数值方法来构造黑洞-中子星双星的准平衡模型。我们解决了广义相对论的约束方程，共形薄三明治形式主义分解，连同中子星物质的欧拉方程。我们采取的系统是固定在一个共转框架，从而假设存在一个螺旋Killing矢量。我们解决这些耦合方程的背景度量的克尔-Schild黑洞，这占中子星的黑洞的同伴。在本文中，我们采用多方状态方程的中子星物质，并假设大的黑洞--中子星的质量比。这些简化使我们能够专注于强场，黑洞同伴的存在下的准平衡中子星模型的建设。我们总结了几个代码测试的结果，与牛顿模型进行比较，并在一个完全相对论的框架中定位潮汐扰动的发生。
2004-07-20 astro-ph gr-qc
Neutron stars in general relativity and scalar-tensor theory of gravity
在广义相对论和标量-张量引力理论中讨论了中子星的质量和半径，并将其与相对论平均场框架下的核物质状态方程所产生的不确定性进行了比较。结果表明，天体物理和引力波观测的中子星半径与质量$M \lesssim 1.4 M_{\odot}$约束的核物质状态方程，特别是密度依赖的核对称能。未来对大质量中子星的观测可能会限制标量-张量理论的耦合参数，前提是对致密核物质状态方程达成普遍共识。
2019-07-14 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
A waveform model for eccentric binary black hole based on effective-one-body-numerical-relativity (EOBNR) formalism
双黑洞系统是探测引力波的重要源之一。它们也是广义相对论理论研究的好对象。重力波形模板对数据分析有重要意义。连续单体数值相对论（EOBNR）模型在LIGO数据分析中起着重要的作用。对于未来的天基引力波探测，许多双星系统将承认一定的轨道偏心率。同时，偏心双星也是广义相对论理论研究的一个有趣课题。本文在有效单体数值相对论框架下构造了第一个偏心二元波形模型。我们在模型构建中的基本假设是所涉及的偏心率很小。我们比较了偏心EOBNR模型和LIGO数据分析中使用的圆形模型。我们还测试了我们的偏心EOBNR模型对另一个最近提出的偏心二进制波形模型，对数值相对论模拟结果，并对极端质量比二进制系统的微扰近似结果。与偏心率约为0.2的数值相对论模拟相比，我们的偏心EOBNR模型的重叠因子优于0.98的所有测试的情况下，包括无自旋的二进制和自旋二进制，等质量的二进制和不等质量的二进制。希望我们的偏心模型可以成为未来天基引力波探测器的起点。
2017-08-01 gr-qc
Numerical relativity confronts compact neutron star binaries: a review and status report
我们回顾了目前的状态，试图数值模拟合并的中子星-中子星（NSNS）和黑洞-中子星（BHNS）的二元系统，我们描述了这样的事件，是从这些计算的理解。准确地模拟NSNS和BHNS合并的物理过程是一项艰巨的任务。它需要求解包含黑洞的动态时空的爱因斯坦方程。它还需要演化出高温、超核密度的中子星物质，以及能够影响合并后动力学的磁场和辐射场。早期的研究集中在这些挑战中的一个或另一个，但现在正在努力将相对论和微观物理学精确地结合起来。这些NSNS和BHNS模拟，然后用于表征这些事件的引力波信号，并解决其产生短持续时间的伽马射线暴的潜力。
2010-02-17 astro-ph.HE gr-qc
Tests of General Relativity with GW230529: a neutron star merging with a lower mass-gap compact object
该研究通过两种参数化框架检验引力波事件GW230529_181500，确认其与广义相对论一致，并对偶极辐射及爱因斯坦-标量-高斯-博内引力给出迄今最紧约束。
2025-05-24 gr-qc
Binary Neutron Stars with Arbitrary Spins in Numerical Relativity
我们提出了一个代码来构建初始数据的双中子星系统中的恒星旋转。我们的代码，基于Tichy开发的形式主义，允许任意旋转轴的中子星，并能够实现旋转分裂附近的旋转速率。通过准定域角动量积分计算了中子星的角动量。在构造无旋中子星时，我们发现$\sim 2\times 10^{-4}$有一个很小的剩余无量纲自旋。旋转中子星双星的演化表明，恒星角动量的大小是守恒的，恒星的自旋和轨道进动可以用后牛顿近似很好地描述。我们证明了中子星的轨道偏心率可以控制在$\sim 0.1\%$。中子星表现出准正模振荡，其振幅随恒星自转速率的增加而增大。
2015-08-27 gr-qc
Effectively universal behavior of rotating neutron stars in general relativity makes them even simpler than their Newtonian counterparts
最近的研究表明，缓慢旋转的中子星在它们的转动惯量$I$、四极矩$Q$和潮汐形变勒夫数$λ$（I-Love-Q关系）之间表现出一种有趣的相关性，与致密天体的状态方程无关。在目前的工作中，一个类似的，更普遍的，普遍性被证明适用于所有旋转的中子星在广义相对论;中子星的前四个多极矩是相关的方式独立于我们假设的核物质状态方程。利用这个关系，即使我们不知道精确的状态方程，我们也可以用更少的参数相当精确地描述中子星周围的几何形状。此外，中子星所表现出的这种普遍行为，可以将它们提升为更有希望的候选者（仅次于黑洞），以检验引力理论。
2014-03-05 astro-ph.HE gr-qc
Collapse of magnetized hypermassive neutron stars in general relativity
超大质量中子星（HMNSs）--由快速差速旋转支撑的平衡构型--可能是双中子星合并的瞬态残留物。使用新开发的代码在动态时空的磁流体动力学模拟，我们能够跟踪的磁化HMNS在充分的广义相对论的演变。我们发现由于磁制动和磁旋转不稳定性引起的长期角动量输运导致HMNS坍缩成旋转黑洞，并伴随着引力波爆发。初生黑洞被一个正在准静态吸积的炽热大质量环面和一个准直磁场所包围。这种情况表明，HMNS坍缩可能是短伽马射线暴的中心引擎。
2005-12-09 astro-ph gr-qc
Quasi-universality of the magnetic deformation of neutron stars in general relativity and beyond
众所周知，中子星拥有极其强大的磁场。在其他效应中，拥有这样的场的后果之一是中子星结构的变形，连同旋转一起导致连续引力波的发射。一方面，它们内部磁场的细节大多是未知的。同样，它们的内部结构，由状态方程编码，是高度不确定的。在这里，我们提出了一个孤立的磁化中子星的轴对称模型的研究，各种现实的状态方程被认为是可行的观测和核物理约束。我们表明，它是可能的，找到简单的关系之间的磁变形的中子星，它的科马尔质量和它的圆周半径。这样的关系是准普适的，意味着它们基本上不依赖于中子星的状态方程，而只稍微依赖于磁场的组态。正如我们所讨论的，我们的结果可以帮助约束中子星内部的磁性，并更好地评估孤立的中子星的连续引力波的可探测性，而不知道它们的状态方程。我们的结果来自于广义相对论和标量张量理论--广义相对论最有希望的扩展之一--在这种情况下也考虑了标量电荷。我们表明，即使在这种情况下，广义关系仍然可以解释与广义相对论的偏差，这可能被用来对引力理论设置约束。
2021-10-11 astro-ph.HE gr-qc
Quasiequilibrium sequences of black-hole--neutron-star binaries in general relativity
通过求解广义相对论的约束方程，采用共形薄三明治分解方法，构造了任意质量比的黑洞-中子星双星的准平衡序列.我们将中子星模拟为一个满足相对论流体力学方程的定常多变体，并通过在切离球表面（视视界）施加平衡边界条件来解释黑洞。在本文中，我们专注于无旋配置，这意味着中子星和黑洞都是近似非旋转的惯性系。本文给出了多方指数n=1，质量比M_{irr} ^{BH}/ M_{B} ^{NS}=5，中子星致密化M_{ADM,0} ^{NS}/R_0=0.0879的双星系统的结果，其中M_{irr} ^{BH}是黑洞的不可约质量，M_{B} ^{NS}是中子星的重子静止质量，M_{ADM,0} ^{NS}和R_0分别是孤立的中子星Arnowitt-Deser-Misner质量和面积半径。我们的模型代表了爱因斯坦约束方程的有效解，因此可以作为黑洞-中子星双星动力学模拟的初始数据。
2006-09-15 astro-ph gr-qc
Black holes in General Relativity and beyond
最近从黑洞双星系统中探测到的引力波与广义相对论的预言惊人地一致。在这篇教学性的迷你评论中，我将通过黑洞双星系统演化的不同阶段的物理学，对它们中的每一个提供定性的物理解释。我还将简要地描述，如果引力是用一个扩展或变形了广义相对论的理论来描述的，或者如果双星的组成部分被证明是比黑洞更奇特的致密物体，这些相位将如何被修改。
2019-06-14 astro-ph.CO gr-qc
Exploring tidal effects of coalescing binary neutron stars in numerical relativity
通过对数值相对论模拟得到的引力波波形的分析，研究了双中子星在螺旋上升阶段晚期发射的引力波。为了从数值结果中得到物理引力波形，分辨率外推对我们的模拟起着至关重要的作用。外推的引力波相位进行了比较，在后牛顿（PN）和有效的一体（EOB）形式主义，包括潮汐效应的校正计算。我们发现，外推的重力波的相位在数值相对论同意与PN和EOB计算的大部分的inspiral阶段，除了潮汐为主，最后inspiral阶段，其中PN和EOB结果低估了潮汐效应。然而，在过去的15个周期中，我们的外推结果和PN/EOB计算结果之间的累积相位差至多为1- 3弧度。
2013-03-07 astro-ph.HE gr-qc
Closed-form tidal approximants for binary neutron star gravitational waveforms constructed from high-resolution numerical relativity simulations
我们构造了含潮汐效应的双中子星并合引力波形。该方法依赖于一组新的偏心减少和高分辨率数值相对论（NR）模拟，并由三个步骤组成。首先，从时域NR数据中提取对GW阶段的潮汐贡献。其次，这些贡献被用来固定高阶系数的有效和图解后牛顿表达式。第三，利用定相近似建立频域潮汐近似。我们的潮汐近似是有效的，从低频率到强场制度和合并。它们可以被解析地添加到任何二元黑洞GW模型中，以获得二元中子星波形，无论是在时域还是在频域。这项工作提供了简单，灵活，准确的模型准备用于搜索和参数估计的二元中子星事件。
2018-07-05 astro-ph.HE gr-qc
Various features of quasiequilibrium sequences of binary neutron stars in general relativity
在广义相对论的Isenberg-Wilson-Mathews（IWM）近似下，数值计算了中子星双星的准平衡序列.结果同步自旋和无旋运动的旋转状态，后者被认为是现实的一个二元中子星合并之前。我们假设一个多方状态方程和计算几个演化序列的二元系统组成的不同质量的恒星，以及相同质量的恒星绝热指数γ =2.5，2.25，2，和1.8。根据我们的结果，我们提出了一个猜想：如果在牛顿引力中，绝热指数γ_0的某一值能找到位于最内层稳定圆轨道（ISCO）的结合能（和总角动量）的转折点，那么在广义相对论的IWM近似中，绝热指数γ_0的值也能找到ADM质量（和总角动量）的转折点.
2003-10-13 astro-ph gr-qc
Gravitational waveforms from binary neutron star mergers with high-order WENO schemes in numerical relativity
双中子星合并引力波形的理论模拟需要精确的相对论数值模拟。由于广义相对论流体动力学方案的精度较低以及$(3+1)$维模拟中可采用的网格分辨率，评估数值数据的收敛性和建立误差预算目前具有挑战性。在这项工作中，我们探讨了使用高阶加权基本无振荡（WENO）格式在中子星合并模拟和调查的准确性与这种方法得到的波形。我们发现，高阶WENO计划可以稳健地用于模拟吸气合并阶段，它们显着提高了评估的波形的误差预算相对于有限体积法。因此，高阶WENO格式可以有效地用于高质量的波形生产，也在未来的大规模调查的二进制参数空间。
2016-09-19 astro-ph.HE gr-qc
Modelling neutron star mountains in relativity
本文研究相对论引力下中子星地壳断裂前能形成的最大山脉，通过微扰计算考察三种形变示例及手征有效场理论模型，发现最大山脉高度对源机制和核物质状态方程高度敏感。
2021-07-14 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Point Particle Binary System with Components of Different Masses in the Linear Regime of the Characteristic Formulation of General Relativity
本文研究了在闵可夫斯基背景下，在广义相对论特征方程的线性区域中，由两个不同质量的点粒子组成的二元系统。本文总结了以往的研究发现在文献中。当度规变量被分解为自旋加权球谐函数时，讨论了粒子轨道产生的世界管的边界条件。由发射的引力波的功率损失计算使用新闻邦迪的功能。所发现的功率只不过是Peters和Mathews在不同方法中获得的功率的众所周知的结果。这种一致性表明了这里所考虑的方法的一致性。还显示了几个多极项对引力辐射的贡献。
2016-04-19 astro-ph.SR gr-qc
Evolution of neutron stars with toroidal magnetic fields: Axisymmetric simulation in full general relativity
在完全广义相对论中，在轴对称假设下，利用磁流体动力学模拟方法研究了具有环形磁场的中子星的稳定性。非旋转和刚性旋转的中子星准备了各种磁场位形。为了简化对中子星的模拟，采用了多方状态方程和绝热指数$Γ=2$。研究发现，当环向磁场强度$\propto \varpi^{2k-1}$随$k\geq 2$（这里$\varpi$是圆柱半径）变化时，不旋转的中子星是动力学不稳定的，而对于$k=1$，中子星是稳定的.在不稳定性开始后，不稳定模式近似在阿尔文时间尺度上增长，因此，对流运动被激发以改变磁场分布，直到达到一个新的状态，该状态对轴对称扰动是稳定的。我们还发现，旋转起着稳定的作用，虽然不稳定性仍然设置在阿尔文时间尺度时，磁能旋转动能的比率大于一个临界值$\sim 0.2$。磁化质子中子星的演化的含义进行了讨论。
2008-05-18 astro-ph gr-qc
General relativity and the spiral of compact binary stars
广义相对论是当今天体物理学的基本工具之一，它已被太阳系中的经典实验以及脉冲双星的辐射很好地证实。它可以用来计算黑洞和中子星组成的双星系统在螺旋相时发射的引力波。基于所谓的后牛顿近似（发展到高阶），广义相对论的预测被用作搜索和分析引力波探测器VIRGO/LIGO网络中信号的"模板"。
2005-07-26 gr-qc
Slowly Rotating Anisotropic Neutron Stars in General Relativity and Scalar-Tensor Theory
一些模型（如Skyrme模型，QCD的低能有效场论）认为中子星内部的高密度物质可能是显著的各向异性。在广义相对论中，各向异性会影响非旋转中子星的整体性质。本文在广义相对论中研究了慢转恒星的各向异性效应。我们还考虑了爱因斯坦理论最流行的扩展之一，即标量张量理论允许自发标量化（类似于铁磁材料中的自发磁化的相变）。在这两种理论中，各向异性都会影响中子星的转动惯量（一个可能在脉冲双星系统中测量到的量）。我们发现，标量化的影响增加（减少）时，切向压力大于（小于）比径向压力，我们提出了一个简单的标准来确定标量场方程线性化的开始。我们的计算表明，双脉冲星观测可能会限制各向异性的程度，甚至更乐观地说，提供中子星核心各向异性的证据。
2015-06-04 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Merger and Mass Ejection of Neutron-Star Binaries
中子星双星和黑洞-中子星双星的合并是地基引力波探测器最有希望的观测源之一，也是一种高能天体物理现象，在GW 170817事件中观测到的引力波和电磁波就说明了这一点。这些中子星双星的合并也是r-过程核合成最有希望的地点。完全广义相对论（数值相对论）的数值模拟是一种独特的方法，理论预测的合并过程，GWs发射，质量喷射过程，并导致EM发射。本文基于最新的数值相对论模拟结果，总结了我们目前对中子星合并和随后的物质抛射过程的认识。我们强调，数值相对论模拟的预测与GW 170817的光学和红外观测基本一致。
2019-08-06 astro-ph.HE gr-qc
Characteristic numerical relativity applied to hydrodynamic studies of neutron stars
我们提出了一个新的轴对称，完全广义相对论代码能够解决耦合爱因斯坦物质系统的一个完美的流体物质场的测试和结果。我们的实现是基于Bondi度规，其中的时空是叶状的出射光锥的家庭。我们使用高分辨率的激波捕捉格式来求解流体方程。该代码可以准确地维持中子星球对称、相对论、多方平衡模型的长期稳定性。在轴对称中，我们证明了在紧致时空中受扰中子星的整体能量守恒，其中由引力波辐射的总能量对应于Bondi质量的一个重要部分。
2000-11-27 astro-ph gr-qc
Towards a Realistic Neutron Star Binary Inspiral: Initial Data and Multiple Orbit Evolution in Full General Relativity
本文报道了我们在广义相对论中模拟真实天体物理中子星双星的工作。我们分析在什么条件下的共形平坦准平衡（CFQE）的方法可以产生“天体物理相关”的初始数据，通过开发一个分析，确定违反CFQE近似的演化的二进制描述的完整的爱因斯坦理论。我们发现，CFQE的假设显着违反爱因斯坦场方程共转中子星的轨道分离的近两倍，最内层的稳定圆轨道（ISCO）分离，从而质疑的天体物理相关性的ISCO确定的CFQE方法。考虑到需要在大轨道间隔下开始数值模拟，我们推动了二元中子星系统的完整爱因斯坦方程的稳定和长期积分。我们证明了我们的数值处理的稳定性，并分析了严格的要求，精确模拟系统的分辨率和计算域的大小。
2003-12-04 astro-ph gr-qc
Stability and collapse of rapidly rotating, supramassive neutron stars: 3D simulations in general relativity
我们在完全广义相对论下进行了三维数值模拟，研究了快速旋转的超大质量中子星在质量脱落极限下的动力学坍缩稳定性。我们采用了绝热状态方程与$Γ= 2$和重点放在均匀旋转的恒星。我们发现，发病的动力学不稳定性沿质量脱落序列几乎与发病的长期不稳定性。不稳定的恒星在大约一个旋转周期内坍缩成旋转的黑洞。我们还研究了稳定的恒星，已不稳定的压力耗尽（例如，通过相变）或质量吸积的崩溃。在任何情况下，我们都没有发现在新形成的克尔黑洞周围形成大质量盘或任何喷出物的证据，即使祖先正在快速旋转。
1999-11-16 astro-ph gr-qc
In what sense a neutron star-black hole binary is the holy grail for testing gravity?
双星系统中的脉冲星已经非常成功地检验了强场区域中广义相对论的有效性。到目前为止，这类双星包括中子星-白矮星（NS-WD）和中子星-中子星（NS-NS）系统。通常认为，中子星-黑洞（NS-BH）双星系统在这方面会更优越。但在什么意义上这是真的呢？是否适用于所有可能的偏差？
2014-07-29 astro-ph.SR gr-qc
Interpreting Binary Neutron Star Mergers: Describing the Binary Neutron Star Dynamics, Modelling Gravitational Waveforms, and Analyzing Detections
由中子星双星合并而发出的引力波为探索物质和未探索的极端状态下的基础物理打开了一扇新的窗口。为了提取关于中子星内部超核物质和致密双星系统性质的信息，需要可靠的理论处方。本文综述了中子星并合过程中的动力学和引力波信号的一般特征。我们简要介绍了现有的分析和数值方法来调查的高度动态，强场区合并过程中。我们回顾现有的波形近似，并讨论个别波形模型的属性和可能的优点和缺点，以及它们在实际引力波数据分析中的应用。
2020-04-06 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Error quantification and comparison of binary neutron star gravitational waveforms from numerical relativity codes
本文直接比较FIL与SpEC两个数值相对论代码的双中子星并合波形，发现二者在现有分辨率下完全一致、成本相当，且误差主要来自流体动力学演化。
2025-09-27 gr-qc
Gravitational wave content and stability of uniformly, rotating, triaxial neutron stars in general relativity
地基引力波干涉仪的目标包括连续的准周期引力辐射源，如孤立的旋转中子星。在这项工作中，我们进行演化模拟均匀旋转，三轴变形的恒星，可压缩的类似物在广义相对论的不可压缩，牛顿雅可比椭球。我们研究了它们的稳定性和引力波发射。我们采用了五种模型，包括正常模型和超大质量模型，并使用不同的网格设置和分辨率以及两种不同的演化代码来跟踪它们的演化。我们发现，所有的模型是动态稳定的，并产生一个应变，约十分之一的合并二进制系统的平均值。我们跟踪它们的长期演化，发现我们所有的恒星都朝着轴对称的方向演化，保持它们的均匀旋转，动能和角动量分布，同时失去它们的三轴性。
2017-03-31 astro-ph.HE gr-qc
A radial limit on polar circumbinary orbits from general relativity
一个围绕偏心轨道双星运行的粒子，要么围绕双星的角动量矢量（循环轨道），要么围绕一个静止的倾角（振动轨道）进行节点进动。在没有广义相对论的情况下，定态倾角相对于双星角动量矢量（与双星偏心率矢量对齐）倾斜90度，并且不依赖于粒子半长轴。广义相对论导致双星轨道的拱点进动。接近双星时，粒子的行为不会受到显著影响，一个振动的粒子与双星一起进动。然而，我们发现，静态倾角和所需的最小倾角的天平动都增加与粒子半长轴。有一个临界半径，超过这个半径就没有振动轨道，只有循环轨道，因此对于一个静止的极地轨道物体来说，有一个最大的轨道半径。临界半径在半长轴<= 1 au的双星周围的行星形成区域内。这对寻找未对准的环双星行星和极环双星盘的径向范围有影响。
2022-03-29 astro-ph.EP astro-ph.SR gr-qc
Primordial black holes captured by neutron stars: simulations in general relativity
本研究开展广义相对论自洽数值模拟，开发新数值技术，探究不同质量原初黑洞被中子星捕获的过程，明确小质量黑洞下中子星的稳定性及大质量黑洞的吸积坍缩演化，补充了点质量近似下的相关研究。
2024-05-16 astro-ph.HE gr-qc
Modeling Compact Binary Merger Waveforms Beyond General Relativity
参数化的后爱因斯坦框架修改了螺旋波形模型，以纳入超越广义相对论的影响。我们将现有的模型扩展到合并振铃制度。这里介绍的修改增加了一个单一的自由度，对应于二元聚结时间的变化。其他合并属性仍然预测GR。我们讨论这个模型的参数估计，以及它如何可以用来提取信息超越GR波形。
2022-03-26 astro-ph.HE gr-qc
High-Order Numerical-Relativity Simulations of Binary Neutron Stars
我们报告了用\texttt{WhiskyTHC}进行的双中子星螺旋和合并的模拟，这是新一代数值相对论代码中的第一个，该代码采用了高于二阶的时空和流体动力学演化方法。我们发现，使用高阶计划大大提高了质量的重力波形提取的模拟相比，使用传统的二阶计划计算。减少的失相和更快的收敛速度，使我们能够估计相位演化的引力波发射，以及有限分辨率的影响，而不需要相位或时间对齐或重新缩放的波，有时在其他作品。此外，通过使用额外的未发表的模拟在非常高的分辨率，我们确认我们的高收敛阶的$3.2$的鲁棒性。
2015-02-02 astro-ph.HE gr-qc
Black hole-neutron star binaries in general relativity: effects of neutron star spin
我们提出了广义相对论，准平衡黑洞-中子星双星的新序列。我们解决了引力场的共形薄三明治分解的爱因斯坦场方程，耦合到相对论流体静力平衡方程的理想流体。我们通过在史瓦西黑洞的背景度规中求解这些方程来解释黑洞，史瓦西黑洞的质量比中子星的质量大得多。背景度量在Kerr-Schild以及各向同性坐标中处理。对于中子星，我们假设多方状态方程的绝热指数γ =2，并求解无旋和共旋组态。通过比较相同背景度规下的无旋位形和同步位形的结果，我们得出旋转对潮汐破裂位置的影响仅为百分之几的量级。背景中的不同选择也导致了几个百分点的差异，这可能是这些配置近似准平衡的水平的指示。
2007-10-24 astro-ph gr-qc
Evolving black hole-neutron star binaries in general relativity using pseudospectral and finite difference methods
我们提出了一个代码求解耦合爱因斯坦流体动力学方程发展相对论，自引力流体。爱因斯坦场方程在一个网格上用伪谱方法在广义调和坐标中求解，而流体在另一个网格上用激波捕捉有限差分或有限体积法求解。我们表明，代码准确地演变平衡恒星和吸积流。然后，我们模拟了一个等质量的非自旋黑洞-中子星双星系统，通过最后四个螺旋轨道，通过合并，最终稳定的黑洞。重力波形可以从模拟中可靠地提取。
2008-09-05 astro-ph gr-qc
Implementation of advanced Riemann solvers in a neutrino-radiation magnetohydrodynamics code in numerical relativity and its application to a binary neutron star merger
在数值相对论中微子辐射磁流体动力学程序中实现了先进的黎曼解HLLC和HLLD \cite{Mignone:2005ft,MUB:2009}以及先进的约束输运格式\cite{Gardiner:2007nc}。我们验证我们的实现进行了一系列的一维和多维测试问题的相对论流体力学和磁流体力学在闵可夫斯基时空和静态黑洞时空。我们发现，与先进的黎曼解的数值解是更准确的HLLE求解器\cite{DelZanna:2002rv}，这是最初实施在我们的代码。作为数值相对论的应用，我们模拟了不对称二元中子星合并，在有和没有磁场的情况下都会产生短暂的大质量中子星。我们发现，当我们使用扩散HLLE求解器时，合并后形成的旋转大质量中子星的寿命以及潮汐驱动的动力学喷出物的量被高估了。我们还发现，当我们采用HLLE求解器，因为求解器的大数值扩散的磁旋转不稳定性是解决较少。这导致了由大尺度极向磁场引起的磁绕组和由磁压力引起的流出能量的虚假增强。
2022-05-09 astro-ph.HE gr-qc
Numerical evolutions of a black hole-neutron star system in full General Relativity: I. Head-on collision
我们提出的第一个完整的广义相对论的正面碰撞之间的一个中子星和一个黑洞的质量相当的模拟。这些模拟是通过爱因斯坦方程的解决方案，通过高分辨率激波捕捉技术结合相对论流体动力学方程的精确解进行的。初始数据是通过以下的York-Lichnerowicz共形分解与时间对称的假设。与其他相对论研究不同的是，该研究对黑洞和中子星的质量比没有限制，对黑洞的位置也没有限制，黑洞的视视界完全包含在计算域中。后者延伸超过~ 400米，覆盖了六个级别的固定网格细化。通过对一个质量比约为6的典型双星系统的研究，我们发现尽管存在明显的潮汐形变，但中子星还是迅速地被吸积到黑洞中。虽然碰撞在~ 300 M之前完成，但演化一直持续到~ 1700 M，从而为提取产生的引力波信号提供了时间，并允许对这种类型过程的辐射效率进行初步估计。
2007-06-28 gr-qc
Gravitational radiation from corotating binary neutron stars of incompressible fluid in the first post-Newtonian approximation of general relativity
本文研究了由不可压缩均匀流体组成的圆轨道共转双中子星的引力辐射。能量和角动量的损失率推导出第一后牛顿（1PN）阶超越四极近似，包括有限大小的影响的每一个明星的二进制。结果表明，在1PN阶中，引力辐射中的有限尺寸效应的首项仅比牛顿阶中的首项小$O(GM_{\ast}/c^2 a_{\ast})$，其中$GM_{\ast}/c^2 a_{\ast}$是引力半径与双星平均半径的比值，1PN项的作用是减小引力辐射中的牛顿有限尺寸效应.
1998-07-02 gr-qc
Numerical relativity simulations of neutron star merger remnants using conservative mesh refinement
我们研究相等和不等质量的中子星合并通过新的数值相对论模拟，其中广义相对论流体动力学求解器采用的算法，保证质量守恒的计算网格的细化水平。我们考虑了八个具有总质量$M=2.7\,M_\odot$、质量比$q=1$和$q=1.16$、四个不同状态方程的二元组态，以及一个具有刚性状态方程的组态，$M=2.5M_\odot$和$q=1.5$ .我们着重于并合后的动力学，研究了并合残余物、动力学喷出物和并合后引力波谱。虽然大多数合并的残余物形成一个超大质量的中子星坍缩成一个黑洞+磁盘系统的动力学时标，刚性的EOS最终可以产生一个稳定的大质量中子星。喷出物主要在轨道平面周围发射;受到大质量比和较软EOS的青睐。合并后波谱的主要特征是残余物的非轴对称振荡。由$1.5M_\odot$和$1.0M_\odot$中子星组成的刚性物态方程组态显示出相当奇特的动力学。在合并过程中，伴星变形很大，约~ $\sim0.03M_\odot$的静止质量由于力矩而脱离潮汐尾，合并残余物形成稳定的中子星，周围是一个巨大的吸积盘$\sim0.3M_\odot$。类似的配置可能对电磁对应物特别感兴趣。比较有和没有保守的网格细化算法得到的结果，我们发现，合并后的模拟可能会受到系统误差的影响，如果没有强制执行的网格细化策略中的质量守恒。然而，质量守恒还取决于网格细节和人工大气设置。[删节]
2015-04-06 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Rotating Neutron Star Migrations as a Standardized Test for 3+1 Numerical Relativity
Universitat de València（瓦伦西亚大学）；Aristotle University of Thessaloniki（塞萨洛尼基亚里士多德大学）
本研究将中子星迁移测试扩展到三维旋转情形，用两种状态方程验证数值相对论代码，发现迁移后残骸近均匀旋转，并提出标准测试方法。
2026-09-21 gr-qc
Irrotational Binary Neutron Stars in Quasiequilibrium in General Relativity
双星轨道上的中子星发射出引力波，并缓慢地螺旋在一起。在这个螺旋上升过程中，预计它们的涡度很小。事实上，将系统视为具有零涡度是一个很好的近似，即，是无旋的由于轨道周期比辐射反应时间尺度短得多，因此将系统视为通过一系列平衡态演化，这也是一个很好的近似，在每个平衡态中，引力辐射被忽略。在牛顿引力理论中，通过引入速度势，可以大大简化平衡无旋双星的流体动力学方程。该方程简化为一个泊松方程的潜力，和一个伯努利型积分的密度。我们表明，类似的简化可以在广义相对论中进行。由此产生的方程比问题的其他公式更容易求解。
1998-05-04 astro-ph gr-qc
Numerical Relativity Simulations of Precessing Binary Neutron Star Mergers
我们提出了第一套数值相对论模拟的二进制中子合并，包括自旋旋进效应，并与多个分辨率的演变。我们的模拟采用了广义相对论中一致的初始数据，具有不同的自旋组态和无量纲自旋幅度$\sim 0.1$。它们以$\sim392$ ~Hz的引力波频率开始，并覆盖超过$1$的岁差周期和大约15个轨道，直到合并。我们讨论的自旋进动动力学分析坐标轨迹，准本地自旋测量，和能量，通过比较自旋对齐，反对齐，和无旋配置。通过计算旋进后期引力波形对的失配，比较了不同自旋组态的引力波形。我们发现，旋进效应是无法区分的nonprecessing配置对齐的自旋约面对双星，而后者是区分从nonspinning配置。相反，自旋进动效应对于近似边缘的双星是清晰可见的。对于这里考虑的参数，岁差不会显着影响特征合并后的引力波频率，也没有质量喷射。我们的研究结果为模拟双星中子星事件引力波形中的自旋进动效应铺平了道路。
2017-12-08 astro-ph.HE gr-qc
Quadrupole Moment of a Magnetically Confined Mountain on an Accreting Neutron Star in General Relativity
本文计算了吸积中子星磁约束山四极矩的广义相对论修正，发现其椭圆率与引力波应变比牛顿系统高达12%，并指出磁场对能动张量非轴对称分量的直接贡献可忽略。
2024-12-22 astro-ph.HE gr-qc
Numerical models of irrotational binary neutron stars in general relativity
本文报道用广义相对论方法计算了圆轨道上零涡度双中子星的准平衡位形。这些配置预计将代表现实情况，而不是共转配置。在共形平坦的空间三维度规假设下（Wilson-Mathews近似）求解了爱因斯坦方程。恒星内部的速度场通过求解速度标量势的椭圆方程来计算。结果是恒定重子数序列（进化序列）。虽然中心密度随双星分离的减小比共转情况下小得多，但它仍然减小。因此，没有发现恒星在合并前个别坍缩成黑洞的趋势。
1998-12-18 astro-ph gr-qc
Spectral methods in general relativity -- toward the simulation of 3D-gravitational collapse of neutron stars
介绍了谱方法在与致密天体的相对论天体物理学有关的问题中的几个应用。本文根据正则张量函数解析性质的适当定义，发展了一般类球坐标系中的谱方法。应用包括球对称中子星坍缩的研究以及磁化、快速旋转中子星的耦合二维爱因斯坦-麦克斯韦方程组的求解。在这两种情况下，所得到的代码是有效的，并给出结果通常比基于有限差分格式的等效代码精确几个数量级。我们进一步报告了一个针对非轴对称中子星坍缩的三维程序的现状，其中我们选择了一个基于张量的数值方案。
1996-04-12 astro-ph gr-qc
Kilohertz Gravitational Waves From Binary Neutron Star Mergers: Numerical-relativity Informed Postmerger Model
我们提出了${\tt NRPMw}$，一个分析模型的引力波从中子星合并残留物通知使用618数值相对论（NR）模拟。${\tt NRPMw}$在频域中使用复数高斯小波的组合来设计。小波的参数校准状态方程（EOS）不敏感的关系从NR数据。NR模拟计算21 EOS（其中7个是有限温度的微物理模型，其中3个包含夸克相变或超子自由度）和跨度总二进制质量$M\in[2.4,3.4]~{\rm M}_\odot$，质量比高达$q=2$，（非旋进）无量纲自旋幅度高达${0.2}$。EOS不敏感的关系的理论不确定性被纳入${\tt NRPMw}$使用重新校准参数，提高了模型的灵活性和准确性。${\tt NRPMw}$是NR-忠实的，拟合因子${\gtrsim}0.9$是在102个模拟的独立验证集上计算的。
2022-05-18 astro-ph.HE gr-qc
Upgraded waveform model of eccentric binary black hole based on effective-one-body-numerical-relativity for spin-aligned binary black holes
本研究将SEOBNRE模型更新为与SEOBNRv4一致的升级版，提高了高自旋黑洞的精度，在证实在特定参数范围内对数值相对论波形的拟合度优于98.2%。
2023-06-27 gr-qc
A Way to 3D Numerical Relativity --- Coalescing Binary Neutron Stars ---
最有希望的引力辐射源之一是双星中子星或黑洞的合并。为了研究合并中的中子星合并阶段的引力辐射，需要进行全面的广义相对论模拟。由于双星并合是一个完全非轴对称的三维空间事件，需要计算机的强大运算能力，因此我们必须发展一种基于矢量并行超级计算机的三维数值相对论方法。作为最终目标的第一步，我们从1989年开始使用后牛顿流体力学进行模拟，包括引力波的辐射反应。他们对聚结事件及其引力辐射给出了很多观点。接下来，我们开始攻击3D，完全相对论性的模拟。首先，给出了爱因斯坦方程的（3+1）形式的基本方程。关于规范条件，目前我们采用共形时间切片和伪最小畸变条件。对于这些条件，除了求解初值方程外，还需要求解一些椭圆型偏微分方程。它消耗了CPU的大部分时间。我们展示了最近对合并中的双星中子星的模拟试验结果。
1998-12-16 astro-ph gr-qc
A new numerical scheme to compute 3D configurations of quasiequilibrium compact stars in general relativity -- Application to synchronously rotating binary star systems --
我们发展了一种新的数值方法，在广义相对论中计算了非轴对称致密星（如中子星系统）及其周围时空的准平衡结构。关于广义相对论中二元系统的准平衡态，通过假设度规空间部分的共形平坦性，已经进行了一些研究。然而，除了轴对称构型外，共形平板处理的有效性还没有得到充分的分析。因此，发展与共形平坦格式完全不同的方法来求解准平衡态是可取的。在本文中，我们提出了一个新的数值方案，直接解决三维配置的爱因斯坦方程，而不假设共形平坦，虽然我们使用的简化度规的时空。这个新的公式是广义相对论中已成功应用于轴对称旋转致密星结构的方案的推广。它是基于爱因斯坦方程的积分表示，并考虑到无穷远处的边界条件。通过计算牛顿引力下的双星系统和广义相对论下的轴对称多变星系统的平衡序列，检验了我们的数值格式。我们将这个数值程序应用于广义相对论中的双星系统，成功地得到了多方指数N = 0.0，0.5和1.0的同步旋转双星系统的平衡序列。
1999-06-24 gr-qc
