Modeling the outcome of supernova explosions in binary population synthesis using the stellar compactness
在它们的核心坍缩之后，居住在我们宇宙中的一些大质量双星预计将形成由黑洞和中子星组成的合并双星。对由此产生的致密双星的引力波观测可以揭示超新星机制的内部运作和致密天体的后续形成的宝贵细节。在人口合成代码MOBSE的框架内，我们提出了一个新的超新星模型，依赖于塌缩恒星的紧凑性的实现。该模型有两个自由参数，即分离黑洞和中子星形成的致密性阈值，以及落回新形成的黑洞的包层分数。我们广泛地比较这个模型对其他处方，通常用于二进制人口合成。我们发现，超新星爆发前恒星致密性作用的最清晰的特征是：（i）不同类型致密双星的相对形成速率，这主要取决于致密性阈值参数;（ii）最轻黑洞和最重中子星之间质量隙上边缘的位置，这主要取决于回落分数.
2021-09-16 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
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
Search for Neutron Star Binaries in the Local Group Galaxies Using LISA
讨论了激光干涉散射在探测LMC和M31等本星系群中中子星双星中的应用前景。利用最近估计的星系合并率$ {\rm 1540 \, Gpc^{-3}yr^{-1}}$，并将基于$B$波段星系光度的传统参数逆推，我们估计了本星系中NSB的频率分布。我们发现，经过10年的观察，其目前的设计灵敏度，LISA可能会发现$\sim 5$ NSB在LMC和M31的信噪比大于10。一些NSB可能在LMC内三维定位良好。这些二进制文件将有助于研究各种主题，包括r-过程元素的起源。
2019-09-03 astro-ph.HE gr-qc
Reducing orbital eccentricity in initial data of black hole--neutron star binaries in the puncture framework
本文发展了一种在穿刺框架下计算黑洞-中子星双星低偏心率初始数据的方法，扩展了前人对其它类型致密双星的研究。除了调整双星的轨道角速度外，还通过修改用于推导流体静止平衡方程的螺旋Killing矢量来引入中子星的接近速度。接近速度的黑洞，然后诱导通过要求消失的总线性动量的系统，不同的情况下，二元黑洞的穿刺框架中的每个黑洞的线性动量是明确规定的。我们成功地降低轨道偏心率~0.001通过修改参数迭代使用模拟的~3轨道的非旋进和旋进的配置。我们发现，在切除框架中导出的双黑洞的经验公式不减少轨道偏心率~0.001黑洞-中子星双星的穿刺框架中，虽然他们的工作的双中子星。
2021-01-06 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waveforms from SpEC simulations : neutron star-neutron star and low-mass black hole-neutron star binaries
数值模拟得到的引力波形是测试和分析校准用于研究合并致密物体性质的波形模型的关键工具。在本文中，我们提出了一系列的高精度波形产生的SpEC代码系统涉及至少一个中子星。我们提供了第一次波形与亚弧度精度超过20个周期的低质量黑洞-中子星二进制文件，包括二进制文件与非旋转的对象，和二进制文件与快速旋转的中子星，最大限度地影响引力波信号的近共振增长的基本激发模式的中子星（f-模式）。我们还提供了第一次与SpEC高精度中子星-中子星波形。这些波形作为SxS目录的一部分公开提供。我们将我们的结果与目前在数据分析管道中实现的分析波形模型进行比较。对于大多数模拟，模型位于合并前最后几个轨道的预测数值误差之外，但没有显示出与数值结果的系统偏差：比较不同的模型似乎提供了合理的建模误差估计。唯一的例外是使用快速反向旋转的中子星的等质量模拟，以最大限度地提高f-模式的激发的影响，所有的模型表现不佳。然而，这是预期的，因为即使是考虑f-模式激发的单一模型也忽略了中子星自旋对f-模式激发频率的显著影响。
2018-12-17 astro-ph.HE gr-qc
Inverse Structure Problem for Neutron-Star Binaries
LIGO/Virgo频段的引力波探测器能够测量中子星双星系统的单个质量和复合潮汐形变率。本文论证了从双星系综中对这些量的高精度测量原则上可以用来精确地确定高密度中子星状态方程。该分析假设所有中子星具有相同的热稳定状态方程，但没有对复合潮汐变形性进行简化近似，也没有对高密度状态方程进行额外的假设。
2018-08-09 astro-ph.HE gr-qc
Distinguishing binary neutron star from neutron star-black hole mergers with gravitational waves
两颗中子星合并产生的引力波信号，很难与质量相当的中子星和黑洞混合双星产生的信号区分开来。事实上，这两种双星类型都可以解释引力波信号GW 170817，即使考虑到它的电磁对应辐射。我们提出了一种方法，{既不需要从后inspiral阶段的二进制或电磁对应的信息}，以确定混合双星合并的中子星与低质量黑洞单独使用引力波。这种方法是基于这样一个事实，即可以用引力波测量的某些中子星性质对所有中子星来说是共同的或相似的。例如，所有的中子星共享相同的状态方程，如果后者是强子的，则中子星具有相似的半径。如果一个混合双星被误认为是一个中子星双星，那么推断出的中子星的性质将被错误估计，并在一个低质量双星群体中表现为异常值。我们表明，只要$\sim 5$低质量的事件将允许识别的类型的一个事件在$80\%$的置信水平。我们模拟人口的低质量的二进制与分层混合模型，并表明，我们可以限制混合二进制的存在或测量其丰度相对于中子星二进制$\sim 0.1$在$68\%$可信水平与100个事件。
2020-04-22 astro-ph.HE 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
Constraining the Neutron Star Radius with Joint Gravitational-Wave and Short Gamma-Ray Burst Observations of Neutron Star-Black Hole Coalescing Binaries
合并中子星（NS）-黑洞（BH）双星是有希望的引力波（GW）源，将在未来几年内被现有的GW天文台检测到。如果NS在BH最内侧的稳定圆形轨道外被潮汐破坏，可能会形成一个吸积环，这最终可能会为短伽马射线暴（SGRB）提供动力。SGRB的观测与NS-BH合并的引力辐射相一致，这将证实这两种现象之间的联系，也给我们提供了新的见解NS物理。我们提出了一种新的方法来测量NS半径，从而约束NS状态方程使用联合SGRB和GW观察NS-BH合并。我们表明，在联合检测与现实GW的信噪比（S/N）为10的情况下，NS半径可以被约束到$\lesssim\,$ 20%的准确度在90%的置信度。
2020-03-01 astro-ph.HE gr-qc
Using gravitational-wave data to constrain dynamical tides in neutron star binaries
我们讨论的作用，动力学潮汐效应的吸入中子星双星，集中在功能，可能被认为是“未建模”的引力波搜索。为了覆盖可能性的范围，我们考虑i）个别振荡模式与潮汐共振，ii）椭圆不稳定性，其中一对惯性模式与潮汐呈现非线性共振，以及iii）非共振p-g不稳定性，其可能在星中的高阶p和g模式与潮汐非线性耦合时出现。在每种情况下，我们估计的额外的能量损失，需要与动态潮汐，以影响观察到的引力波信号的影响。我们探讨在何种程度上所涉及的中子星物理可以被认为是已知的，以及如何能够使用观测数据来约束理论。
2017-10-16 astro-ph.HE gr-qc
On the maximum compactness of neutron stars
Goethe Universität（歌德大学）；CERN（欧洲核子研究组织）；Trinity College, Dublin（都柏林三一学院）
研究通过统计方法分析中子星最大紧凑性，发现其上限为1/3，源于微扰QCD约束。
2025-12-31 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Black Hole - Neutron Star Binary Mergers: The Impact of Stellar Compactness
本研究通过数值模拟探究中子星致密性对黑洞-中子星双星并合的影响，发现致密性和质量比越高系统越接近双黑洞，瓦解会抑制反冲、轻微影响自旋，低致密性中子星会导致并合后准正常振铃不清晰。
2024-04-15 astro-ph.GA gr-qc
Probing the incompressibility of nuclear matter at ultra-high density through the prompt collapse of asymmetric neutron star binaries
利用250个中子星并合的微观物理模拟，我们首次探讨了核不可压缩性在不同质量比双星瞬发坍缩阈值中的作用。我们表明，即时崩溃阈值的观测，无论是从二进制与两个不同的质量比或与一个质量比，但结合知识的最大中子星质量或紧凑性，将限制在最大中子星密度，$K_{\rm max}$，在百分之几十的不可压缩性。这种用其他方法无法得到的对$K_{\rm max}$的测量可能揭示出中子星内部超子或夸克的存在。
2022-05-17 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Great Impostors: Extremely Compact, Merging Binary Neutron Stars in the Mass Gap Posing as Binary Black Holes
如果单个致密伴星的质量落在所谓的$3-5\ M_\odot$的质量隙内，那么我们能区分正在合并的双黑洞和双中子星吗？对于中子星，实现这样的质量通常需要极端的紧凑性，在这项工作中，我们提出的初始数据和演化的二进制中子星最初在quasiequilibrium圆形轨道具有紧凑性$C=0.336$。它们是迄今为止构造和演化的最紧凑、非真空、准平衡的双星，包括玻色子星。所达到的紧凑性仅略小于由因果关系所强加的最大可能性$C_{\rm max}=0.355$，它要求声速小于光速。通过比较从螺旋晚期到合并和合并后阶段的引力波形，我们确定了用于区分它们的具体测量结果。在这样的致密程度下，双中子星直到合并之前都不会出现潮汐分裂，因此在共同的核心形成之前就开始了迅速的坍缩。在我们的模拟的准确性，从这两个双星的黑洞残余物表现出振铃辐射，是无法区分的扰动克尔时空。然而，它们的螺旋导致相位差的数量级$\sim 5$拉德超过$\sim 81$公里的分离（1.7轨道），而典型的中子星表现出相位差的$\geq 20$拉德。虽然$\sim 5$ rad的差可以通过当前的引力波激光干涉仪（例如，aLIGO/Virgo），单个质量和自旋的不确定性可能会阻止区分这种紧凑的大质量中子星和黑洞。
2020-02-26 astro-ph.HE gr-qc
Black hole remnant of black hole-neutron star coalescing binaries with arbitrary black hole spin
建立了一个确定黑洞-中子星合并过程中黑洞残余物的无量纲自旋参数和质量的模型，该模型具有任意的初始黑洞自旋角动量、双星质量比、中子星质量和冷态方程.对数值相对论结果进行了检验，表明无量纲自旋参数和最终质量都准确地再现。对于第一次，这两个量的行为和l = 2，m = 2，n = 0的准正规模式频率检查整个参数空间。这个频率的预测可以用来指导引力波建模和探测工作，并从探测到的引力波信号中提取物理信息，这将有助于我们打破黑洞和黑洞-中子星系统之间的简并，提高我们对致密双星形成的理解，并约束中子星状态方程。
2014-03-10 astro-ph.HE 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
Electromagnetic precursor flares from the late inspiral of neutron star binaries
两颗中子星的合并伴随着引力波的发射，也可以具有由质量喷出物提供动力的电磁对应物，以及合并后形成的相对论性喷流。由于中子星可以具有强磁场，因此中子星磁层之间的非平凡相互作用可能会在合并之前引发潜在的强大电磁瞬变。为这些前兆瞬变提供动力的一个关键过程是在两颗恒星之间形成的强电流片中的相对论重联。在这项工作中，我们提供了一个详细的分析如何扭曲的共同磁层的二进制导致电磁耀斑的发射，类似于在太阳日冕中产生的。通过相对论性无力电动力学模拟，我们澄清了不同的磁场拓扑结构在这个过程中的作用。我们的结论是，耀斑总是会发生适当的磁场的路线，除非其中一个中子星有一个磁场明显弱于其他。
2022-05-19 astro-ph.HE gr-qc
Tidal Effects in Eccentric Coalescing Neutron Star Binaries
在LIGO/Virgo波段中，动态形成的致密天体双星可能仍然是偏心的。对于偏心双星中的中子星，其基模（f模）在近心处被激发，将轨道的能量转移到中子星的振荡中。我们这个系统的模型耦合的NS f-模式的演化的轨道演化的二进制，因为它循环和走向合并。NS f模式激发通常加速轨道衰减并提前来自系统的引力波信号的相位。我们计算了这种效应如何改变近心通道的时间，并研究了如何合并前的累积相移取决于系统的初始偏心率。这种相移可以是大得多的高偏心合并比圆形合并，并可用于探测NS状态方程。
2019-06-20 astro-ph.HE gr-qc
Neutrino transport in black hole-neutron star binaries: neutrino emission and dynamical mass ejection
本文采用广义相对论中微子辐射流体力学方法研究了黑洞-中子星双星的并合过程，特别关注了中微子辐射在动力学质量抛射中的作用。中微子输运被纳入一个近似的转移计划的基础上截断矩形式主义。当我们固定黑洞与中子星的质量比为4，黑洞的无量纲自旋参数为0.75时，有限温度中子星物质的状态方程是变化的。中子星潮汐破裂后形成的热吸积盘通过热对的产生和随后的电子/正电子捕获自由核子而释放出大量的中微子，其峰值总光度为~1- 3 × 10^53 erg·s^（-1）。然而，中微子辐照并没有显着修改的电子分数的动力学喷出物的初始中子星在零温度下的无中微子β平衡值。在我们的整个模拟中，直到合并开始后几十毫秒，对于本研究中考虑的模型，与非常富含中子的动力学分量相比，由中微子从残留盘驱动的风分量的质量可以忽略不计。这些事实表明，从黑洞-中子星双星喷出物是非常丰富的中子，并预计将容纳强r-过程核合成，除非磁性或粘性的过程作出重大贡献，从磁盘的质量喷射。我们还发现中微子的峰值亮度并不一定随着盘质量的增加而增加，因为致密中子星的潮汐破裂会导致一个质量小但温度高的残余盘。
2018-01-21 astro-ph.HE gr-qc
Relations Between Neutron-Star Parameters in the Hartle-Thorne Approximation
使用恒星结构计算的Hartle-Thorne近似，我们推导出解析表达式连接的椭圆形的恒星表面的紧凑性，自旋角动量，和时空的四极矩。我们还得到了紧度、自旋角动量和时空四极子之间的经验关系。我们的公式再现数值计算的结果，在百分之几，并帮助减少所需的参数的数量，以模拟适度旋转的中子星的观测外观。这足以将理论光谱和计时模型与旨在测量中子星质量和半径并确定其内部主导状态方程的观测进行比较。
2013-09-16 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational waves from spinning black hole-neutron star binaries: dependence on black hole spins and on neutron star equations of state
本文研究了黑洞（BH）-中子星（NS）双星的并合，其中BH自旋与轨道角动量成一直线或反直线，质量比在MBH/MNS = 2- 5之间，MBH和MNS分别为BH和NS的质量。我们用系统参数化的分段多方状态方程来模拟NS物质。初始条件是在穿刺框架中计算的，采用孤立层框架来估计BH自旋，并假设NS内部的流体为无旋速度场。动力学模拟是在完全广义相对论的自适应网格细化代码，SACRA。改进了流体动力学方程的处理方法和圆盘质量的估算方法。我们发现，当BH有一个中等大小的反旋时，无论质量比如何，NS都被潮汐扰动，而当BH为零或反旋时，只有质量比小于3或NS的紧致度小的双星才会引起潮汐扰动。因此，残留盘的质量大到>~ 0.1 Msun，这是短伽马射线暴的中心发动机所需要的，如果BH自旋被破坏的话。潮汐中断的信息反映在NS的紧凑性和适当定义的“截止频率”的引力波谱，在该频谱以上的指数衰减之间的明确关系。我们发现，潮汐中断的NS和激发的准正常模式的残留BH发生在一个兼容的方式在高质量比的二进制与BH自旋。在这种情况下，紧凑性和截止频率之间的相关性仍然成立。外推表明，极旋黑洞和无旋NS双星的合并不会导致超旋黑洞的形成。
2011-09-30 astro-ph.HE gr-qc
Numerical simulations of neutron star-black hole binaries in the near-equal-mass regime
对中子星-黑洞（NSBH）双星的模拟通常考虑质量在$(5-10)M_\odot$范围内的黑洞，我们期望在那里找到大多数恒星质量的黑洞。然而，理论上不能排除低质量黑洞的存在。与中子星伴星的双星系统中的低质量黑洞可以模仿中子星-中子（NSNS）双星，因为它们提供类似的引力波（GW）和电磁（EM）信号。为了了解NSNS合并和低质量NSBH合并之间的差异和相似之处，需要进行数值模拟。在这里，我们进行了一组模拟低质量NSBH合并，包括系统兼容的GW 170817。我们的模拟使用了成分和温度依赖的状态方程（DD 2）和近似的中微子输运，但没有磁场。我们发现，低质量的NSBH合并产生的残留磁盘显着小于以前预期的质量，并与合并后流出的质量推断从GW 170817适度不对称的质量比一致。与GW 170817相容的系统产生的动力学喷出物是可以忽略的，除非质量比和黑洞自旋在允许的参数空间的边缘。这种动态喷出物是冷的，富含中子，并且对于中子星：$v\sim (0.1-0.15)c$的潮汐破裂过程中产生的喷出物来说，速度出奇地慢。我们还发现，残余黑洞的最终质量与现有的分析预测是一致的，而最终自旋的黑洞是明显大于预期-高达$χ_{\rm BH}=0.84$为我们的质量相同的情况下。
2019-03-21 astro-ph.HE gr-qc
Numerical Simulations of Dark Matter Admixed Neutron Star Binaries
对致密双星合并的多信使观测提供了一种新的方法来限制可能在中子星内部和周围积聚的暗物质的性质。在这篇文章中，我们扩展了我们的数值相对论代码BAM的基础设施，使模拟的中子星，包含一个额外的镜像暗物质组件。我们进行单星测试，以验证我们的代码和第一个二元中子星这种模拟。我们发现，暗物质的存在减少了合并残余物的寿命，有利于迅速坍缩成黑洞。此外，我们发现在合并时间相同的总质量和质量比，但不同数量的暗物质的系统的差异。最后，我们发现，混合有暗物质的中子星合并产生的电磁信号不太可能像它们的暗物质自由对应物那样明亮。鉴于多信使设施的灵敏度越来越高，我们的分析为如何探测暗物质的存在提供了一个新的视角。
2022-06-22 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave signatures of phase transition from hadronic to quark matter in isolated neutron stars and binaries
在高温和高密度下物质的基本组成已经吸引了物理学家很长一段时间。最近重离子对撞机的研究结果丰富了高温低重子密度下的量子色动力学相图。然而，在低温和有限（主要是中间）重子密度的阶段仍然没有探索。理论量子色动力学计算预言了在这样的密度下从强子物质到夸克物质的相变。目前，探测这种密度的最佳实验室位于中子星的核心。如何利用引力波探测孤立中子星和双星中的中子星的这种相变特征的最新结果。孤立的中子星将探测极低温区，而双星中的中子星将探测中温区的有限重子密度。我们还将讨论这种相变的引力波信号是否是唯一的，以及探测这种信号所需的探测器规格。
2022-12-01 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Accurate evolutions of inspiralling neutron-star binaries: assessment of the truncation error
最近，我们提出了一个完整的广义相对论的研究，研究了双中子星的动力学和引力波发射，它们盘旋并合并，产生一个被环面包围的黑洞（见arXiv：0804.0594）。在这里，我们更详细地讨论arXiv：0804.0594中提出的结果的收敛特性，特别是，在合并和合并对象的生存期间，当强冲击形成和湍流发展时，收敛速率的恶化。我们还表明，物理上合理的和数值收敛的结果在低分辨率下获得的，但遭受大的截断误差，因此是很少的物理用途。我们总结了我们的研究结果中的“错误预算”，其中包括可能的不准确性，我们已经调查的不同来源，并提供了第一个定量评估的精度在紧凑的流体二进制的建模。
2009-05-21 astro-ph.HE gr-qc
Discovering neutron stars with LISA via measurements of orbital eccentricity in Galactic binaries
本文利用多谐波外差贝叶斯方法分析模拟的偏心LISA信号，研究LISA通过测量银河系双星轨道偏心率识别含中子星系统的能力，并探讨质量简并破除、源误识别与重新分类问题。
2024-06-08 astro-ph.HE gr-qc
Stability analysis of the spin evolution fix points in inspiraling compact binaries with black hole, neutron star, gravastar, or boson star components
基于黑洞、中子星、引力星或玻色子星在偏心轨道上进动的致密双星的长期自旋演化，我们确定了自旋和轨道角动量的对齐和更一般的共面配置作为固定点。通过动力系统分析，我们研究了它们的线性稳定性作为质量四极参数的函数。对于两个自旋都与轨道角动量反对齐的双星配置，对于两个自旋都与轨道角动量对齐的双星配置（除了中子星和玻色子星的某些四极参数范围），以及对于极端质量比，边际稳定性都成立。对于相同的质量，配置的自旋之一对齐和其他的反对齐是稳定的重力双星，中子星双星在高四极参数范围内，玻色子星双星。对于一些质量不等的引力星双星、黑洞双星或中子星双星，当其中一个自旋与轨道角动量成一条直线，而另一个自旋与轨道角动量成反直线时，在内旋过程中会发生从稳定到不稳定的转变。我们发现在某些重力星、中子星或玻色子双星的反旋过程中存在一个过渡不稳定区。对于共面组态，我们只发现引力星-引力星、玻色子星-玻色子星和黑洞-玻色子星双星的不稳定性。对于一个给定的自旋组态，边缘稳定性强烈依赖于四极参数的值。中子星双星的稳定性区域比黑洞双星大，而混合系统的稳定性参数区域有限。
2022-10-01 gr-qc
Merging neutron star binaries: equation of state and electrodynamics
合并的中子星（NS）双星可能会在这十年内被地基引力波（GW）干涉仪（例如LIGO/VIRGO）探测到，也可能产生电磁辐射，被即将上线的宽视场快速成像望远镜探测到。GWs可以对NS状态方程提供新的约束（包括质量-半径关系和通过共振g模得到的相关核对称能）。本文综述了各种流体动力学（包括平衡和动力/共振潮汐）和电动力学过程中合并NS双星，重点是合并前的阶段。
2012-12-25 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Binary Neutron Stars with Generic Spin, Eccentricity, Mass ratio, and Compactness - Quasi-equilibrium Sequences and First Evolutions
从准平衡位形和动力学演化中可以提取出关于中子星涡卷最后阶段和最终合并的信息。在这篇文章中，我们构造了不同自旋、偏心率、质量比、紧度和状态方程的准平衡组态。为此，我们采用SGRID代码，它允许我们在以前无法访问的参数空间区域中构建这样的数据。特别是，我们考虑自旋中子星在隔离和二进制系统中，我们采用新的方法来产生高度偏心和偏心率减少的数据，我们提出了计算数据的可能性显着不等质量的二进制文件，我们创建等质量的二进制文件与个人的紧凑性高达0.23。作为一个原则的证明，我们探讨了三个新的配置的动力学演化。首先，我们模拟了一个$q=2.06$质量比，这是迄今为止在数值相对论中演化的二元中子星的最高质量比。我们发现，从伴星的质量转移集在合并前的几个革命和$\sim10^{-2}M_\odot$的静止质量之间转移的两颗星。在合并过程中，这种结构也会蒸发大量的物质，对残余物产生很大的反冲。其次，我们模拟了进动双星中子星的第一次合并。我们给出了用于进动模拟的引力波的主导模式，其中在（2，1）模式中可以看到明显的进动印记。最后，我们量化的偏心减少程序的重力波形的影响。该程序提高了波形质量，并应在未来的精度研究中使用，但也需要减少其他误差，特别是截断误差，以使偏心率降低所带来的改善有效。[删节]
2015-07-25 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Gravitational-wave-driven tidal secular instability in neutron star binaries
我们报道了在中子星双星中存在引力波驱动的长期不稳定性，作用于平衡潮汐。这种不稳定性类似于经典的简正模不稳定性，当主星的自旋超过伴星的轨道频率时，这种不稳定性就会活跃。将中子星建模为牛顿n=1的多面体，我们计算了不稳定的时间尺度，在小的轨道间隔下可以低至几秒，但仍然大于螺旋时间尺度。对轨道和自旋演化的影响也进行了简要的探讨，发现不稳定性减缓了内旋，降低了恒星的自旋。
2019-09-06 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Distinguishing types of compact-object binaries using the gravitational-wave signatures of their mergers
我们分析了合并的二进制中子星，中子星黑洞双星，和二进制黑洞，其引力波签名的人口的可测量性预计将被观察到的先进网络的地面干涉仪LIGO和处女座。我们认为人口合成预测合理合并二进制分布在质量空间，随着测量精度估计的主要引力波参数估计管道。我们发现，对于我们的模型致密天体双星质量分布，我们总是可以区分二进制中子星和黑洞-中子星双星，但不一定是黑洞-中子星双星和二进制黑洞;然而，几十个检测，我们可以准确地识别三个子群，并测量各自的速率。
2015-05-04 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Electromagnetic extraction of energy from black hole-neutron star binaries
黑洞-中子星双星的合并有望成为下一代探测器Advanced LIGO和Advanced Virgo的主要引力波源。理想情况下，这些和其他引力波源将有一个不同的电磁对应物，因为通过两个单独的通道可以获得更多的信息。此外，由于这些探测器将探测具有不可忽略的红移的距离，因此对引力波信号的电磁对应物的同步观测将有助于对暗能量的新测量[1]。对于质量不比中子星大多少的黑洞，黑洞对中子星的潮汐破裂和随后的吸积提供了产生电磁对应物的一种途径[2]。然而，在这项工作中，我们证明，对于所有的黑洞，中子星双星观测先进的LIGO/处女座，黑洞与磁场的中子星的相互作用将驱动坡印亭通量。当中子星磁层中的电子-正电子等离子体加速时，这种坡印亭通量产生同步辐射/曲率辐射，当等离子体聚焦到中子星磁极上时，产生热辐射，在中子星表面上产生“热点”。这种新效应将产生丰富的亮度，与超新星和活动星系核相当，因此高级LIGO/Virgo用引力波探测到的黑洞-中子星合并也可能被电磁探测到。
2011-01-10 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Accurate and realistic initial data for black hole-neutron star binaries
本文研究由一个黑洞和一个中子星组成的致密双星的计算。这些物体被假定在精确的圆形轨道上。对Einstein方程进行了标准的3+1分解，并采用共形平坦近似.得到的椭圆型方程组的多域谱方法求解。结果与以前的工作进行了比较，无论是在高质量比的限制和一个中子星与非常低的紧凑性参数。本代码的准确性被证明是大于与以前的代码。此外，首次提出并讨论了包含一颗实紧中子星的序列。
2007-05-22 astro-ph gr-qc
Comment on a relativistic model for coalescing neutron star binaries
比较了Wilson近似动力学和Einstein动力学对二元系统的影响。在第二后牛顿近似下，发现真正的两体方面的差异高达114%。在正式的最内层稳定圆轨道（ISCO）的制度，这两个动力学相差高达7%。
1996-03-25 gr-qc
Merger of white dwarf-neutron star binaries: Prelude to hydrodynamic simulations in general relativity
白矮星-中子星双星产生可探测的引力辐射。建立了圆轨道上共转白矮星-中子星（WDNS）双星的牛顿平衡模型，发现这些模型在Roche极限处终止。在这一点上，二进制将经历稳定的质量转移（SMT）和长期的时间尺度上的发展，或不稳定的质量转移（UMT），这将导致在WD的潮汐中断。给定的双星将遵循的路径主要取决于它的质量比。我们分析了已知的WDNS双星的命运，并使用人口合成的结果来估计将进行SMT或UMT的LISA解决银河双星的数量。我们通过求解一组简单的常微分方程来模拟准平稳SMT历元，并计算相应的重力波形。最后，我们讨论了一般条款的可能的命运，二进制进行UMT和建设近似牛顿平衡配置合并WDNS残留物。我们使用这些配置来评估我们未来的合理结果，这些系统的完全相对论模拟。如果有足够的WD碎片落在NS上，残骸可能会坍缩，因此来自螺旋、合并和坍缩阶段的引力波将从LISA扫过LIGO频段。如果碎片在NS周围形成一个圆盘，它可能会分裂并形成行星。
2009-10-29 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Initial data for black hole-neutron star binaries, with rotating stars
中子星与黑洞的合并是地面引力波探测器的主要科学目标。直接从引力波观测中约束或测量中子星的自旋，需要了解这些系统的发射特性对中子星自旋的依赖性。本文通过发展一种数值方法来构造中子星上任意自旋的黑洞-中子星双星的初始数据，为这一任务奠定了基础。我们通过在参数空间的大区域中构造初始数据集来证明代码的鲁棒性。除了改变中子星的自旋大小和自旋方向外，我们还研究了中子星的致密性、质量比、黑洞的自旋和黑洞的自旋方向。具体来说，我们能够构建初始数据集与中子星旋转离心分裂附近，与黑洞自旋大$S_{\rm BH}/M_{\rm BH}^2=0.99$。
2016-07-27 gr-qc
A post-Newtonian diagnosis of quasiequilibrium configurations of neutron star-neutron star and neutron star-black hole binaries
我们使用后牛顿诊断工具来检验数值生成的非自旋双中子星和中子星-黑洞双星系统的准平衡初始数据集。PN方程包括潮汐相互作用的影响，由中子星的紧凑性和适当的“拱点”常数值来参数化，拱点常数测量恒星受到潮汐力的扭曲程度。我们发现，后牛顿诊断同意与双中子星的初始数据，通常超过百分之零点五，除非潮汐扭曲变得极端。我们表明，差异可以解释为代表小的剩余偏心率在初始轨道。在将诊断结果与中子星-黑洞双星的初步数值数据进行比较时，我们发现不太一致。
2007-09-17 astro-ph gr-qc
Detectability of Mode Resonances in Coalescing Neutron Star Binaries
中子星-中子星双星的灵感是像LIGO这样的引力波探测器的一个有希望的引力波源。在螺旋过程中，其中一颗恒星的潮汐引力场可以共振地激发另一颗恒星的内部模式，导致引力波信号的相移。我们计算使用费舍尔矩阵分析的相移必须是多大，以被检测到。对于$1.4 M_\odot, 1.4 M_\odot$二进制，结果为$\sim 8.1, 2.9$和1.8弧度，谐振频率为$16, 32$和64 Hz。其他二进制参数的测量精度降低包括模式谐振效应。
2007-01-15 gr-qc
Joint LIGO and TAMA300 Search for Gravitational Waves from Inspiralling Neutron Star Binaries
我们使用LIGO和TAMA 300在2003年初的数据，从吸入中子星双星的重合引力波信号搜索。使用一个简单的触发交换方法，我们进行了一个相互合作的符合搜索的时候，TAMA 300和只有一个LIGO网站的操作。我们没有发现任何引力波信号的证据。在90%的置信水平下，我们对质量在1 ~ 3 M太阳之间的双星中子星合并速率的观测上限为每个银河系等效星系每年49颗中子星。在此搜索过程中开发的方法将在未来的网络螺旋分析中找到应用。
2006-10-06 gr-qc
Bowen-York Type Initial Data for Binaries with Neutron Stars
介绍了一种构造含有中子星成分的双星系统初始数据的新方法。该方法是基于动量约束的Bowen-York解的二元黑洞穿刺初始数据方法的推广。与二元黑洞一样，该方法允许直接从后牛顿近似输入来设置轨道配置，并且只涉及求解哈密顿约束。以双中子星和黑洞-中子星双星在准圆轨道上的演化为例，验证了该方法的有效性。
2016-06-15 astro-ph.CO gr-qc
Gravitational Wave Signatures of Highly Compact Boson Star Binaries
孤立玻色子星是由复杂标量场组成的稳定物体，其紧凑性可以达到与中子星相当的值。最近一项关于相同玻色子星碰撞的研究只产生了非旋转玻色子星或黑洞，这表明旋转玻色子星可能不是由双星合并形成的。在这里，我们扩展这项研究，包括分析的引力波辐射在这样一个二进制的合并，这是至关重要的区别于其他二进制与LIGO和处女座观测这些事件。我们的研究表明，残骸的引力波信号主要由其基频决定，因为它沉降到一个非旋转的玻色子星，在合并后的状态下发出显著的引力辐射。我们计算波形和合并后的频率如何依赖于初始玻色子星的紧凑性，并分析估计合并后辐射的能量。
2017-10-25 gr-qc
New code for quasiequilibrium initial data of binary neutron stars: Corotating, irrotational and slowly spinning systems
我们提出了我们的\cocal ~-紧凑对象计算程序的扩展，以计算一般的相对论性的初始数据的二进制紧凑星系统。特别是，我们构造准平衡的初始数据，自旋是对齐或反对对齐的轨道角动量的等质量的二进制文件。采用Isenberg-Wilson-Mathews形式，并使用适当选择的格林函数的表示公式求解约束方程。我们验证了新的代码与解决方案的等质量的二进制文件，并探讨其能力的广泛的紧凑性，从白矮星二进制紧凑性$\sim 10^{-4}$，高度相对论性的中子星二进制紧凑性$\sim 0.22$。我们还提出了一个比较与共转和无旋拟平衡序列的频谱代码\lorene [Taniguchi和Gourgoulhon，物理修订D { \bf 66}，104019（2002）]和不同的紧凑性，表明从两个代码的结果同意的顺序的$0.05\%$的精度。最后，我们提出了平衡的自旋配置与核物理状态方程中的分段多方表示。
2015-06-03 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
Revised Relativistic Hydrodynamical Model for Neutron-Star Binaries
我们报告的数值结果，从一个修订的流体动力学模拟的双中子星轨道附近合并。我们发现，最近确定的修正弗拉纳根显着减少，但不消除中子星压缩效应。虽然修正后的模拟结果表明，对于给定的总轨道角动量，压缩减小了，但最内侧最稳定的圆形轨道移动到更近的分离距离。在这些较近的轨道上，对于足够软的EOS来说，在合并之前仍然可能有显著的压缩甚至坍缩。在校正的模拟减少压缩是一致的，与其他最近的研究刚性无旋双星在准平衡，其中的压缩效果被观察到是小的。这种修正的另一个重要影响是，推导出的双星轨道频率现在与后牛顿理论的预期更加一致。
1999-11-11 gr-qc
Constructing Binary Neutron Star Initial Data with High Spins, High Compactness, and High Mass-Ratios
对于致密双星合并的数值相对论模拟来说，构造精确一致的初始数据是一个关键因素。在这篇文章中，我们提出了一个升级的伪谱SGRID代码，这使我们能够访问更大的区域的二进制中子星参数空间。作为一个原则的证明，我们提出了一个选定的一组第一次模拟的基础上计算的初始配置与新的代码版本。特别是，我们模拟了两个毫秒的恒星接近他们的分裂自旋，高度紧凑的中子星的质量约$98\%$的最大支持质量的状态方程，和一个不等的质量系统的质量比，甚至超出人口合成模型（$q = 2.03$）预测的范围。讨论的代码扩展将帮助我们模拟以前未探索的二进制配置。这是构造和检验新的引力波近似和解释即将到来的双星中子星合并观测的必要步骤。当我们构建初始数据时，必须指定各种参数，例如每个恒星的旋转参数。其中一些参数没有直接的物理意义，这使得与其他方法或模型进行比较变得困难。为了方便这一点，我们介绍了简单的估计初始自旋，动量，质量和质心的每一个单独的明星。
2019-10-21 gr-qc
Comment on "Instabilities in Close Neutron Star Binaries"
在最近的《物理评论快报》中，威尔逊和马修斯对两颗质量相等的中子星在强引力场中的系统进行了一些有趣的数值计算。特别是，他们估计了他们系统中最内层的稳定圆轨道。在这里，我们指出了他们的结果的一个可能重要的后果：他们计算的配置有总角动量$J$和总质量$M$太大，形成任何克尔黑洞：$J>M^2$，在以前的计算的最里面的稳定的圆形轨道。
1996-01-11 gr-qc
Evolution of Close Neutron Star Binaries
计算了引力辐射驱动下中子星双星向并合的演化。流体动力学效应和广义相对论效应在最后阶段是重要的。轨道运动中包含了所有的修正，直到后$^{2.5}$ -牛顿阶和潮汐效应。该恒星近似于一个简单的牛顿恒星模型，称为仿射星模型。假设恒星的自转和角动量是一致的。我们已经展示了恒星内部结构如何影响恒星形变、自旋变化和双星在接触前的轨道运动。引力波的形成从最后几个革命显着依赖于恒星的结构。
1996-10-17 gr-qc
Prospects for gravitational-wave observations of neutron-star tidal disruption in neutron-star/black-hole binaries
对于一个吸气的中子星/黑洞双星（NS/BH），我们估计了NS潮汐破裂开始时的引力波频率f_td。我们的NS模型作为一个潮汐扭曲的，均匀的，牛顿椭球体上的圆形，赤道测地线周围的克尔BH。我们发现f_td强烈地依赖于NS半径R，并估计LIGO-II（ca. 2006-2008年）可能在140 Mpc（根据目前的估计，大约每年1次事件）测量R到15%的精度。这表明LIGO-II可能从潮汐破裂波中提取有关NS状态方程的有价值的信息。
2000-04-19 astro-ph gr-qc
Innermost Stable Circular Orbit of Inspiraling Neutron-Star Binaries: Tidal Effects, Post-Newtonian Effects and the Neutron-Star Equation of State
我们研究了中子星状态方程如何影响合并附近的吸入中子星双星的运动方程的动力学不稳定性的发病。相对论效应和牛顿潮汐效应的结合导致恒星开始它们最后的、快速的、动力学不稳定的合并，此时恒星仍然很好地分离，轨道频率为$\approx$ 500周/秒（即引力波频率约为1000赫兹）。动力学不稳定性发生的轨道频率（即最内侧稳定圆轨道的轨道频率）对中子星状态方程（特别是恒星的质量半径比$M/R_o$）表现出适度的敏感性。这表明，关于核物质状态方程的信息被编码在合并前发射的引力波中。
1996-09-05 astro-ph gr-qc
Initial data for black hole-neutron star binaries: a flexible, high-accuracy spectral method
提出了一种新的数值方法来求解黑洞-中子星双星系统的初值问题。该方法利用了初始数据的多域谱表示的灵活性和快速收敛性，以相对较低的计算成本构建高精度的解决方案。我们提供的方法的收敛性测试孤立中子星和无旋双星。在第二种情况下，我们表明，我们可以解决小的不一致，是准平衡制定的一部分，这些不一致是显着小于在以前的作品中观察到的。产生各种各样的初始数据的可能性也表明，通过两个新的配置的启发，从二进制黑洞的结果。首先，我们表明，选择一个修改后的克尔-Schild共形度规，而不是一个平坦的共形度规允许建设的准平衡双星与旋转黑洞。其次，我们在低偏心率轨道上构造双星，这比准平衡系统更接近天体物理学双星。
2008-06-30 astro-ph gr-qc
A relativistic formalism to compute quasi-equilibrium configurations of non-synchronized neutron star binaries
本文将理想流体动力学的广义相对论欧拉方程应用于两颗相互绕轨道运行的中子星系统。在该系统演化的准平衡阶段，对于中子星流体的某些速度场，包括相对于轨道运动共转（同步双星）的（学术）情况和相对于轨道运动反转的实际情况，可以导出运动的第一积分。导致后一种配置的速度场可以通过求解三维矢量和标量泊松方程来计算。
1997-10-06 astro-ph 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 Hole and Neutron Star Binaries: Theoretical Challenges
综述了用广义相对论描述致密天体（中子星或黑洞）双星系统所面临的一些理论挑战。我们回想一下，人们可以用双星的运动和计时理论来检验广义相对论的强场和/或辐射方面的各种方法。本文讨论了双黑洞运动和辐射理论的最新进展。一个强调有效的一体化方法的有用性，在提供一个准分析描述的波形所发射的合并的二元黑洞。
2007-05-22 gr-qc
Are Post-Newtonian templates faithful and effectual in detecting gravitational signals from neutron star binaries?
计算了由一个中子星和一个质点组成的双星系统的引力信号与后牛顿模板的重叠函数。对不同的恒星模型和不同的探测器进行了计算，以估计PN模板的有效性和可靠性，并确定匹配滤波技术是否可能提取与中子星内部结构有关的效应。
2002-08-05 astro-ph gr-qc
