Physics of radiation mediated shocks and its applications to GRBs, supernovae, and neutron star mergers
在不同类型的宇宙爆炸中观察到的第一个电磁信号是在爆炸中产生的冲击波从包围中心源的不透明外壳中出现时释放的。值得注意的例子是各种类型的超新星和低光度伽玛暴的早期辐射，长伽玛暴中的瞬发光球辐射，以及伴随着中子星合并中引力波信号的伽马射线辐射。在所有这些例子中，由爆炸驱动的冲击波是由被困在其中的辐射所介导的，它的速度和结构取决于环境条件，决定了早期观测到的电磁辐射的特征，也可能是它们的中微子发射。近年来，人们一直致力于发展一个详细的辐射介导冲击理论，试图预测上述系统中早期发射的性质。鉴于即将到来的瞬变工厂对冲击爆发候选者的预期检测率，以及对中子星合并（如GW 170817）中冲击爆发的伽马射线闪光的潜在检测，这些努力是及时的。本文从辐射介导休克的基本原理出发，对辐射介导休克的理论和应用进行了综述。激波解的分类取决于每一类物体的条件，并将说明用于求解不同状态下激波方程的方法，特别强调观测诊断。重点介绍了它在超新星、低光度伽玛暴、长伽玛暴、中子星合并和中微子发射等方面的应用。
2020-03-12 astro-ph.HE
On using the counting method to constrain the anisotropy of kilonova radiation
本文提出利用计数方法，即通过引力波和多波段电磁信号探测到的双中子星合并数量，结合贝叶斯分析，在统计上有效约束千新星辐射的各向异性及千新星模型。
2024-01-08 astro-ph.HE
Black Hole Mergers from Globular Clusters Observable by LISA and LIGO: Results from post-Newtonian Binary-Single Scatterings
在$N$ -体运动方程（EOM）中引入2.5后牛顿（PN）水平的引力波辐射，研究了球状星团中通过三体相互作用形成的双黑洞（BBH）合并的引力波频率和啁啾质量分布.通过基于“MOCCA-调查数据库I”项目的GC数据进行$\sim 2.5\times10^{6}$ PN二元-单相互作用，并通过使用分析方法，我们发现所有三体组装GC BBH合并的$5-10\%$在形成时的GW频率为$\gtrsim 10^{-1}$ Hz，这意味着它们进入LIGO波段而没有首先漂移通过LISA波段。如果PN项不包括在EOM中，人们会发现所有的BBH合并都漂移通过LISA和LIGO。由于仅在LIGO中出现的BBH合并部分预计将是标准场二元BBH合并的$\sim 0\%$，因此未来可以使用LISA和LIGO的联合测量来深入了解BBH合并的形成。
2018-02-23 astro-ph.HE
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
Properties of Kilonovae from Dynamical and Post-Merger Ejecta of Neutron Star Mergers
从中子星合并中喷出的物质会产生由r过程核的放射性衰变提供能量的电磁辐射，这就是所谓的kilonova或macronova。虽然发射的性质在很大程度上受到喷出物质中的不透明度的影响，但r过程元素的可用原子数据仍然有限。我们进行原子结构计算的r-过程元素：Se（Z=34），Ru（Z=44），Te（Z=52），Ba（Z=56），Nd（Z=60），和Er（Z=68）。我们证实，从束缚束缚跃迁的开放f-壳层，镧系元素（Nd和Er）的不透明度高于其他元素在一个宽的波长范围内。开s壳层元素（Ba）、开p壳层元素（Se和Te）和开d壳层元素（Ru）的不透明度低于开f壳层元素的不透明度，并且它们的跃迁集中在紫外波长。我们表明，光学亮度可以不同的>2 MAG取决于元素丰度的喷出物，使合并后，镧系元素的喷出物产生更明亮，更蓝的光发射。如果在这些区域中先前的动态喷出物的质量很小，则可以从极地方向观察到合并后喷出物的这种蓝色发射。对于质量为0.01 Msun的喷出物，在合并后的几天内，在g和r波段观测到的蓝色辐射将达到21.0 mag（100 Mpc）和22.5 mag（200 Mpc），这可以用1 m或2 m级望远镜探测到。
2017-08-30 astro-ph.HE
Constraints of the maximum mass of quark stars based on post-merger evolutions
本研究通过半解析分析双夸克星并合后的多机制能量耗散过程，结合GW170817事件给出冷态非旋转夸克星最大质量的观测约束，为夸克星性质研究提供了新的并合演化视角。
2024-07-11 astro-ph.HE
High-Density Sound Speed and Post-Merger Dynamics
Institute for Nuclear Theory, University of Washington（华盛顿大学核理论研究所）；Department of Physics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学物理系）
研究冷中子星物质声速密度依赖性，通过简化参数化方法结合模拟确定其与合并结果的相关性，发现声速导数与合并后引力波频率峰值有近似关系，揭示多信使观测对高密度物质行为敏感及解析高密度物理的困难。
2026-07-23 astro-ph.HE
A first-principle simulation of blast wave emergence at the photosphere of a neutron star merger
我们提出了第一个从头计算模拟辐射介导的冲击出现在光球的相对论外流。模拟使用我们的代码radshock耦合到随时间变化的辐射转移，用蒙特卡罗方法计算的流体动力学。利用该程序对中子星合并GW~170817产生的辐射冲击波进行了计算。先前有人提出，合并喷出了一个黑暗的，相对论膨胀的，同源的信封，然后信封内的爆炸产生了观察到的伽马射线暴GRB~ 170817 A。我们的模拟演示了冲击波如何产生辐射，因为它通过信封传播，接近光球，释放辐射，并崩溃，分裂成两个微观厚度的无碰撞冲击。我们发现产生的伽马射线暴的光变曲线和光谱演化与观测到的GRB~ 170817 A相似。
2020-12-03 astro-ph.HE
Pre/post-merger consistency test for gravitational signals from binary neutron star mergers
双星中子星（BNS）合并产生的引力波对预测中子星状态方程（EOS）的核物质模型具有约束作用。对吸气合并信号的物质影响被编码在多极潮汐极化率参数中，其前导阶组合足以高精度地捕获合并波形的关键特征（例如，合并频率）。类似的EOS不敏感的关系存在的合并后的信号，可以用来模拟从残留物的排放。有几项研究表明，通过观察违反这些对EOS不敏感的关系，可以推断出高密度合并后物质中新的自由度或相变的出现。在这里，我们展示了一个贝叶斯方法来测试这样的潮汐极化率参数（或任何其他等效参数）和占主导地位的合并后的频率之间的EOS不敏感的关系，使用信息或合并或合并后的信号。从技术上讲，这种方法类似于用双黑洞验证吸气合并振铃一致性的广义相对论测试。然而，与后者不同的是，BNS前/后合并一致性测试在概念上信息量较小，它们只解决假设的EOS不敏感关系的一致性（或破坏）。具体来说，我们讨论了如何这样的测试不能决定性地区分EOS不尊重这种关系和出现新的自由度（或相变）在高密度物质。
2023-01-23 astro-ph.HE gr-qc
The impact of r-process heating on the dynamics of neutron star merger accretion disc winds and their electromagnetic radiation
中子星合并吸积盘可以发射富含中子的$>10^{-2}\,\mathrm{M}_\odot$风。这个喷出物是r-过程核合成的主要场所，它将产生一系列放射性重核。这些原子核的衰变释放出足够的能量，使部分风加速约0.1 c。在这里，我们调查的r-过程加热盘风的动力学演化的效果。我们提取风从一个3D的广义相对论磁流体动力学模拟的磁盘合并后的系统。这用于为2D流体动力学模拟创建内部边界条件，以继续原始3D模拟。我们进行两个这样的模拟：一个包括r-过程加热，另一个不包括。我们遵循流体动力学模拟，直到风达到同源（60秒）。使用随时间变化的多频多维Monte Carlo辐射输运模拟，然后我们计算的kilonova光变曲线从风和没有动态r-过程加热。我们发现，r-过程加热可以大大改变风的速度分布，移动的质量加权的中值速度从0.06c到0.12c。动力学r过程加热的加入使得光变曲线在合并后约1 d时更亮更蓝。然而，喷出物分布的高速尾部和早期的光变曲线在很大程度上不受影响。
2021-08-09 astro-ph.HE
Post-Newtonian Dynamics in Dense Star Clusters: Formation, Masses, and Merger Rates of Highly-Eccentric Black Hole Binaries
使用国家的最先进的球状星团的动力学模拟，包括辐射反应在黑洞遇到和团簇形成的宇宙学模型，我们创建一个现实的人口动态形成的二元黑洞合并跨越宇宙空间和时间。我们发现，在本地宇宙中，这些双星的10%的形式作为在混沌共振遇到的结果之间的引力波发射的未绑定的黑洞，这些事件中大约有一半的偏心率检测到目前的地面引力波探测器。发生在星系团内部的合并通常比许多Gyrs前从星系团中喷出的双星质量要小。从球状星团捕获的引力波对本宇宙双星合并速率的贡献为1-2 Gpc^-3 yr^-1，在z~3处增加到~10 Gpc^-3 yr^-1。最后，我们讨论了一些技术上的困难与后牛顿散射遇到，以及如何小心必须采取测量的二进制参数在动态捕获。
2018-11-15 astro-ph.HE
The collimation of relativistic jets in post-neutron star binary merger simulations
研究通过中微子辐射-GR-MHD模拟探讨双中子星合并中坡印廷通量主导喷流的传播，发现极腔促使喷流突破且抛射物将其准直至4-7度，与GW170817观测一致。
2023-03-13 astro-ph.HE
Post-merger Mass Ejection of Low-mass Binary Neutron Stars
本文采用广义相对论中微子辐射粘性流体动力学方法，研究了系统质量为$2.5\, M_\odot$的低质量中子星合并后的质量抛射以及随后的核合成过程。我们发现，合并残留物是长寿的大规模的NS生存超过几秒钟，无论核状态方程（EOSs）通过。我们的基准模型的喷出物质量是$\sim 0.06$ - $0.1\, M_\odot$（取决于EOS），是初始盘质量的$\sim 30\%$（$\sim 0.15$ - $0.3\, M_\odot$）。后处理核合成计算表明，喷出物主要由轻$r$ -过程核与少量的镧系元素（质量分数$\sim 0.002$ - $0.004$）和较重的物种，由于适度的平均电子分数（$\sim 0.32$ - $0.34$）的粘性系数的合理值。这样的丰度分布与太阳$r$ -在所有测量的$r$ -过程增强的贫金属恒星中发现的类似过程的丰度模式不相容。因此，低质量的双星NS合并应该是罕见的。如果这种低质量的NS合并发生，它们的电磁对应物，kilonovae，将以早期明亮的蓝色发射为特征，因为大的喷出物质量以及小的镧系元素分数。然而，我们还表明，如果有效的湍流粘度是非常高的，或者有一个有效的质量喷射工作在合并后的早期阶段，喷射物的电子分数可能是足够低的太阳能$r$过程的丰度模式再现和镧系元素的分数变得如此之高，千诺瓦将其特征在于早期明亮的蓝色和后期明亮的红色排放。
2020-07-01 astro-ph.HE
Observational signature of a wind bubble environment for double neutron star mergers
在致密双星的内螺旋阶段，如果双星轨道运动产生的电磁辐射足够强，则可能在星际介质中形成风泡。因此，由双中子星合并引起的短伽马射线暴（SGRB）原则上会发生在风泡环境中，从而影响SGRB喷流的传播和余辉发射。通过对喷流驱动外激波的动力学和同步辐射的计算，揭示了SGRB的余辉光变曲线可能出现突变，且突变的观测时间与观测角度有关。这种光变曲线跳跃提供了一个观测信号，通过与引力波探测相结合，可以限制风泡的半径，然后限制双星电磁辐射的功率。
2019-05-23 astro-ph.HE
Binary neutron star mergers in massive scalar-tensor theory: Properties of post-merger remnants
本文通过数值相对论模拟研究大质量标量-张量引力理论下双中子星并合后遗迹的性质，发现激发标量场会提高即时坍缩阈值质量，并揭示超重中子星中存在长寿命ϕ-模式及去标量化在引力波中的独特特征。
2024-06-07 astro-ph.HE gr-qc
Can a binary neutron star merger in the vicinity of a supermassive black hole enable a detection of a post-merger gravitational wave signal?
双中子星（BNS）合并后的引力波（GW）信号有望包含有价值的信息，可以揭示NS的状态方程（EOS），合并过程中产生的物质的性质，以及任何潜在的中间合并产物，如超大质量或超大质量NS的性质。然而，合并后位于高频区（$ \gtrsim 1000 $ Hz），其中当前的LIGO-Virgo探测器不敏感。虽然NEMO、宇宙探测器和爱因斯坦望远镜等探测器可能会探测到$\mathcal{O}(10~\mathrm{Mpc})$内的BNS合并后的情况，但这种情况可能很罕见。在这项工作中，我们推测的可能性，检测合并从BNS合并在附近的超大质量黑洞（SMBH）。由SMBH的引力场产生的红移，以及BNS围绕SMBH的自行，可以有效地将合并后的信号“拉伸”到探测器的波段。我们证明，使用一个唯象模型，这种BNS聚结将使约束的峰值合并后的信号，否则将是不可能的，由于SMBH的红移程度可以独立收购。我们进一步展示了这种合并将如何改善EOS模型选择使用合并后的信号。我们讨论的机制，可能会提供这样的事件，这项工作的局限性。
2022-02-17 astro-ph.HE gr-qc
Kilonova from post-merger ejecta as an optical and near-infrared counterpart of GW170817
最近从中子星（NS）合并事件GW 170817的引力波的检测和电磁对应物的识别提供了一个独特的机会，研究在NS合并的物理过程。为了获得从NS合并喷出的材料的属性，我们进行辐射转移模拟的kilonova，光学和近红外辐射供电的放射性衰变的r-过程核的合并中合成。我们发现，观测到的近红外发射持续超过10天的解释是0.03 Msun的喷出物含有镧系元素。然而，在初始阶段观察到的蓝色光学成分需要具有相对高的电子分数（Ye）的喷出物成分。我们表明，光学和近红外发射同时再现的喷出物与介质叶~ 0.25。我们认为，一个占主导地位的组件供电的排放合并后的喷出物，这表明，质量喷射后，第一次动态喷射是相当有效的。我们的研究结果表明，NS合并综合了广泛的r-过程元素，并加强了假设，NS合并是宇宙中的r-过程元素的起源。
2017-10-16 astro-ph.HE
Gravitational waves from post-merger radially-oscillating millisecond pulsars
对短持续伽马射线暴及其余辉的观测表明，很大一部分（也许是$\gtrsim50\%$）的双中子星合并会导致强磁化、快速旋转的磁星（包括毫秒磁星），无论脉冲星残余是短寿命还是长寿命。最近的数值模拟表明，这种紧凑的物体很可能具有显著的径向振荡和较高的内部温度。本文研究了双中子星合并后可能存在的径向振荡的双星的旋转引力辐射，发现这种机制可以有效地抑制径向振荡。由此产生的引力波（GW）可能对高频谱有不可忽略的贡献。我们提供了一个数量级的事件率估计，并建议这样的GW事件将与先进的LIGO/处女座或下一代探测器检测。我们的讨论也可以应用于新生的，径向振荡，毫秒恒星通过其他天体物理过程形成。
2019-02-21 astro-ph.HE
Following the jet interaction with a post-merger disk outflow
本文通过模拟真实并合后吸积盘外流与相对论喷流的相互作用，揭示其复杂动力学及r过程核合成效应，指出结果显著区别于传统对称同源星风模型。
2024-01-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
Detection and parameter estimation of binary neutron star merger remnants
双中子星合并残留物的探测和参数估计可以揭示超核密度下热物质的物理学。在这里，我们开发了一个快速，简单的模型，可以产生重力波形，并表明它可以用于合并后残留物的检测和参数估计。该模型由三个指数阻尼正弦波与线性频移项。模型波形和数值相关性模拟之间的中值拟合因子超过0.90。我们检测残留物在合并后的信噪比$\ge 7$使用贝叶斯因子检测统计阈值为3000。我们可以在合并后信噪比为15时将主合并后频率约束为$\pm_{1.2}^{1.4}\%$，而在合并后信噪比为50时将精度提高到$\pm_{0.2}^{0.3}\%$。潮汐耦合常数可以被限制为$\pm^{9}_{12}\%$在合并后的信噪比为15，和$\pm 5\%$在合并后的信噪比为50使用分层推理模型。
2020-06-08 astro-ph.HE gr-qc
The time evolution of fast flavor crossings in post-merger disks around a black hole remnant
本文对 GW170817 并合后的黑洞-吸积盘-风系统模拟进行后处理，研究中微子角分布中 ELN-XLN 交叉的时间演化，发现早期普遍存在而后期仅限于赤道附近，对重元素核合成具有重要意义。
2024-04-27 astro-ph.HE
Fission and fusion of heavy nuclei induced by the passage of a radiation-mediated shock in BNS mergers
本文计算了多离子辐射介导激波的结构，发现在BNS合并抛射物中，足够快的激波可通过离子碰撞触发核裂变与聚变，并改变抛射物成分，进而影响早期千新星发射性质。
2024-04-27 astro-ph.HE
Estimating gravitational radiation from super-emitting compact binary systems
双黑洞合并是宇宙中最剧烈的事件之一，导致时空的极端弯曲和大量的引力辐射。即使黑洞是最紧凑的物体，它们也不一定是双星系统中最有效的引力辐射源。最后由二元黑洞合并产生的黑洞保留了合并前轨道能量和角动量的很大一部分。一个非真空系统原则上比一个同等质量的黑洞合并能释放更多的能量。我们通过一个玩具模型来研究这些超级发射体，该模型解释了合并产生一个紧凑物体的可能性，该物体保留了长寿命的时变四极矩。这个玩具模型可以捕捉到中子星的合并，但它也可以用来考虑更奇特的紧凑双星。我们希望，这个玩具模型可以作为一个指导更严格的数值研究这些系统。
2016-11-10 astro-ph.HE gr-qc
Angle-dependent in-situ fast flavor transformations in post-neutron star merger disks
本研究首次在广义相对论磁流体力学框架下对中子星合并后吸积盘中的快速中微子味转换进行三维原位角度依赖建模，发现FFCs通过抑制电子中微子使盘冷却并减弱早期热驱动风，增强抛射物的中子丰度，从而在高纬度产生更稳健的r-process。
2025-03-31 astro-ph.HE
Observing the post-merger signal of GW170817-like events with improved gravitational-wave detectors
最近通过引力波探测到的中子星双星GW 170817，提供了另一个关于冷超核物质性质的信息来源。来自中子星合并之前发射的信号的信息已被用于研究这些天体的状态方程，然而，合并之后发射的信号中包含的任何补充信息都已在探测器噪声中丢失。在本文中，我们探讨了未来的引力波探测器研究GW 170817类合并后的信号的前景。我们首先计算的预期属性的可能的GW170817合并后的信号使用信息合并前的分析。然后，我们量化检测器灵敏度的所需改进，以提取合并后信号的关键特征。我们发现，如果我们观察到一个类似的信号强度GW 170817时，aLIGO探测器已被改善了$\sim 2-3$倍，超过其设计灵敏度在kHz制度，我们将能够提取合并后的主频率分量。随着进一步的改进和下一代检测器，我们也将能够提取次主频。我们的结论是，合并后的信号可能会在未来几年内被带到我们的范围内，因为计划中的探测器升级，如A+，旅行者号和下一代探测器。
2019-02-12 astro-ph.HE gr-qc
Highly eccentric non-spinning binary black hole mergers: quadrupolar post-merger waveforms
Indian Institute of Science Education and Research（印度科学教育研究院）；University of Birmingham（伯明翰大学）
本文基于数值模拟，提出非自转二黑洞高偏心并合的后并波形模型，通过贝叶斯方法构建多项式模型，用于参数估计和信号源特性研究。
2026-04-16 astro-ph.HE gr-qc
Radiation hydrodynamics modeling of kilonovae with SNEC
我们开发了一种方法来计算合成kilonova光变曲线，结合数值相对论模拟的中子星合并和$\texttt{SNEC}$辐射流体动力学代码。我们描述了我们的实施初始和边界条件，r-过程加热，和不透明的kilonova模拟。我们验证我们的方法，仔细检查，能量守恒是满意的，并通过比较$\texttt{SNEC}$的结果与两个半解析光变曲线模型。我们应用我们的代码来计算三个二进制具有不同的质量比（平等和不平等的质量）和不同的合并结果（短寿命和长寿命的残余物）的彩色光变曲线。我们研究了我们的结果的敏感性，流体动力学效应，核物理不确定性的加热速率，并合并模拟的持续时间。我们发现，流体力学的影响通常是可以忽略不计的，在大多数情况下，同源膨胀是一个很好的近似。然而，压力可以放大放射性加热率的不确定性的影响。我们还研究了可能由相对论性喷流发射到外流中的冲击的影响。我们的模型都不匹配AT 2017 gfo，GW 170817中的kilonova。这指出了我们的合并模拟和kilonova模型中可能存在的缺陷，这些模型忽略了非LTE效应和合并残余物可能带来的额外能量注入，并且需要超越这项工作中采用的球对称假设。
2022-03-18 astro-ph.HE
Magnetic energy production by turbulence in binary neutron star mergers
同时探测并合中子星双星的电磁波和引力波辐射将大大有助于它们的发现和解释。通过研究中子星合并条件下局部高分辨率模拟中磁场的湍流放大，我们证明了在整个合并过程中存在磁能级（~10^16）G场。我们发现，小尺度的湍流发电机转换成磁场的合并时间尺度上的随机动能的60%。由于湍流磁能通过加速相对论电子的重联事件而消散，因此湍流可以促进轨道动能到辐射的转换。如果10^53尔格的轨道动能中有10^-4通过重联得到处理，并产生15-150 keV波段的辐射，那么200 Mpc时的注量将为10^-7尔格/cm ^2，这就有可能使大多数在先进的LIGO和室女座探测体积中合并的中子星被雨燕BAT探测到。
2013-03-06 astro-ph.HE
Numerical GR MHD simulations of the post-merger system with a composition-dependent equation of state
本文基于HARM_COOL_EOS代码提出并合后系统模拟新方案，结合表格状态方程、中微子泄漏和示踪粒子方法，研究富中子抛射物的r过程核合成、千新星信号及磁化中微子风对相对论性喷流的准直作用。
2024-01-17 astro-ph.HE
Synchrotron radiation from the fast tail of dynamical ejecta of neutron star mergers
我们发现，使用高分辨率的数值相对论模拟，中子星合并的动力学喷出物的尾部延伸到温和的相对论速度比$0.7c$。这个快尾的动能是$\sim 10^{47}$-$10^{49}$ erg，取决于中子星的状态方程和双星的质量。如果ISM密度为$\sim 10^{-2}\,{\rm cm^{-3}}$，两颗中子星的质量大致相等，并且中子星的状态方程是软的（小中子星半径），那么这个快尾与周围ISM的相互作用所产生的同步耀斑可以为观测到的GW 170817之后的非热辐射提供动力。这种情况的一个一般预测是，冷却频率在几个月到一年的时间尺度上穿过X射线带，导致X射线光变曲线的冷却中断。如果这种动态喷出物的情况是正确的，我们预计，从喷出物产生的macronova/kilonova排放的同步辐射射电耀斑将被观察到的时间尺度为$10^3$到$10^5$天。进一步的多频观测将证实或排除这种动态喷出物的情况。
2018-03-01 astro-ph.HE
Can we measure the collapse time of a post-merger remnant for a future GW170817-like event?
测量中子星合并残留物的坍缩时间可以为极端物质的物理学提供信息，并改善短伽马射线暴和相关千诺瓦的建模。合并后残留物的寿命直接影响到短伽马射线暴的喷射发射机制。我们开发并测试了一种方法来测量合并后残留物的崩溃时间。我们发现，在$\sim\!40\,$ Mpc的GW170817类事件，爱因斯坦望远镜与宇宙探测器网络需要检测$\sim\!10\,$ ms的崩溃时间。对于一个两个检测器网络在A+设计灵敏度，合并后的残留物与$\sim\!10\,\mathrm{ms}$崩溃时间必须是$\lesssim 10\,$ Mpc是可测量的。如果我们包括提议的中子星极端物质观测站（NEMO），这将增加到$\sim\!18-26\,$ Mpc，有效体积将增加$\sim\!30$倍。
2021-06-08 astro-ph.HE gr-qc
Mass Ejection from the Remnant of a Binary Neutron Star Merger: Viscous-Radiation Hydrodynamics Study
我们进行长期的广义相对论中微子辐射流体动力学模拟（轴对称）的大质量中子星（MNS）包围的环面，这是一个典型的残留物后形成的二进制中子星合并。我们考虑到粘度的影响，这是可能出现的合并残留物由于磁流体动力学湍流。作为初始条件，我们采用的方位平均数据的MNS环面系统在一个三维的，数值相对论模拟的二进制中子星合并。粘性效应在两个演化阶段中对残余物的演化和物质抛射起着关键作用。在最初的$t\lesssim10$ ms中，MNS的差动旋转状态改变为刚性旋转状态，结果，由于MNS的准平衡状态的变化，在MNS附近形成随后变成冲击波的声波。对于$0.01-0.04$的α粘度参数，冲击波诱导质量$\sim(0.5-2.0)\times 10^{-2}M_\odot$的显著质量喷射。对于使用$\sim 0.1-10$的长期演化，环形物质的显著部分被喷射。喷出物的质量很可能是$10^{-2}M_\odot$量级，因此粘性驱动喷出物的总质量可能占质量为$\lesssim 10^{-2}M_\odot$的动态喷出物的总质量的主导地位。电子分数，$Y_e$，喷出物总是足够高（$Y_e\gtrsim0.25$），这后合并喷出物是镧系元素贫乏，因此，喷出物的不透明度可能是$\sim 10-100$倍低于动态喷出物。这表明，如果从小视角（$\lesssim 45^\circ$）观察，则来自喷出物的电磁信号将迅速演变，…
2018-06-05 astro-ph.HE
Needle in a Bayes Stack: a Hierarchical Bayesian Method for Constraining the Neutron Star Equation of State with an Ensemble of Binary Neutron Star Post-merger Remnants
双星中子星（BNS）合并后的引力波发射可能发生在BNS合并的后果--只要系统避免迅速坍缩成黑洞--作为准稳定的超大质量残留物经历四极振荡和非轴对称变形。合并后的引力波频谱具有一个特征峰值频率，已被证明是依赖于二进制啁啾质量和中子星状态方程（EoS），使合并后的引力波约束中子星组成的一个强大的工具。不幸的是，BNS合并后的信号是在高频率（$\gtrsim 1.5$ kHz）下发射的，其中地基引力波探测器遭受降低的灵敏度。因此，在下一代探测器出现之前，不太可能以足够的信噪比（SNR）探测到合并后信号。然而，通过采用来自数值相对论模拟的经验关系，我们可以结合整个系综的BNS合并的信息，使我们能够获得许多低信噪比信号的EoS约束。我们提出了一个层次贝叶斯方法推导的约束$R_{1.6}$，半径为1.6 $\mathrm{M_{\odot}}$中子星，通过系综分析的二进制中子星合并。我们应用这种方法来模拟接下来的两个LIGO-Virgo-KAGRA观测运行，O 4和O 5，以及在A+灵敏度下延长4年的运行，证明了我们的方法从合并后信号中获得EoS信息的潜力。预计A+ 4年情景将改善对$R_{1.6}$的约束，使其优于目前可用的基于多信使的95\%可信区间（C.I.）$R_{1.6}=12.07^{+0.98}_{-0.77}$ km至$R_{1.6}=11.91^{+0.80}_{-0.56}…
2023-03-08 astro-ph.HE gr-qc
On the possibility to detect gravitational waves from post-merger super-massive neutron stars with a kilohertz detector
该研究模拟双中子星并合，评估千赫兹探测器探测并合后刚性旋转中子星引力波信号的比例，发现峰值灵敏度约2kHz的设计最优，可探测源比例最高可达45%。
2023-11-16 astro-ph.HE gr-qc
Magnetic Field Configurations in Binary Neutron Star Mergers I: Post-merger Remnant and Disk
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of New Hampshire（新罕布什尔大学）；Friedrich-Schiller-Universit¨at Jena（耶拿弗里德里希·席勒大学）
本文利用 GR-Athena++ 的 GRMHD 模拟，考察初始磁场、EOS、质量比及赤道反射对称性对双中子星并合后遗迹和吸积盘磁热演化的影响。
2026-09-25 astro-ph.HE gr-qc
General-relativistic radiation magnetohydrodynamics simulations of binary neutron star mergers: The influence of spin on the multi-messenger picture
本研究通过相对论辐射磁流体动力学模拟，比较了自旋与非自旋双中子星并合，发现自旋影响喷射物、吸积盘及后期磁场，并提取了引力波、核合成和千新星信号。
2025-10-16 astro-ph.HE gr-qc
Self-consistent picture of the mass ejection from a one second-long binary neutron star merger leaving a short-lived remnant in general-relativistic neutrino-radiation magnetohydrodynamic simulation
该研究利用超级计算机Fugaku开展广义相对论中微子辐射磁流体动力学模拟，首次明确非对称双中子星并合后存在动力学抛射与环面磁旋转不稳定性驱动的并合后抛射两类物质抛射成分。
2023-06-27 astro-ph.HE gr-qc
Observing Gravitational Waves From The Post-Merger Phase Of Binary Neutron Star Coalescence
本文提出了一种有效的低维频域模板，用于分析双星中子星合并过程中恒星残骸的引力波信号。采用主成分分解方法对一组中子星合并的数值模拟结果进行了分析，得到了各种中子星状态方程和质量组态的波形的振幅谱和相位谱的正交基函数。我们回顾了双中子星合并中合并后期/合并后引力波发射的现象，并演示了如何理解合并期间和合并后的动力学导致构建一个通用的频谱。我们还提供了一个合并后的信号检测在未来的引力波探测器作为第三代仪器的科学案例的潜在贡献的前景进行了讨论。在我们的分析中得到的模板实现了$>90\%$匹配跨越各种各样的合并波形和应变灵敏度谱的电流和潜在的引力波探测器。Fisher矩阵分析产生了在将主要的合并后振荡频率$f_{\mathrm{peak}}$确定为$δf_{\mathrm{peak}} \sim 50$ Hz时的典型不确定性的初步估计。使用最近导出的$f_{\mathrm{peak}}$和中子星半径之间的相关性，这表明对基准中子星半径$\sim 220$ \，m的潜在约束。这种测量只可能用于附近（$\sim 30$ Mpc）的先进LIGO源，但对于计划升级到先进LIGO和其他未来仪器变得更加可行，导致对高密度中子星状态方程的限制，这些状态方程独立于并合前螺旋引力波信号推断的状态方程。
2015-09-28 astro-ph.HE gr-qc
Characterizing the breakdown of quasi-universality in the post-merger gravitational waves from binary neutron star mergers
双星中子星合并后的引力波辐射有望为稠密物质状态方程提供新的约束条件。这样的约束依赖于，大体上，在准普遍的关系，其中涉及合并后的GW频谱的峰值频率的属性的中子星的结构在一个模型独立的方式存在。在这项工作中，我们报告违反现有的准普适关系之间的峰值光谱频率，f_2，和恒星半径，EoSs模型与向后弯曲的斜坡在其质量半径的关系（这样的半径增加，在高质量）。违规行为是极端的，在eos之间的f_2变化高达~600 Hz，预测1.4 Msun中子星的半径相同，但在更高的质量有显着不同的半径。准普适性可以通过在拟合公式中添加第二个参数来恢复，该参数取决于质量-半径曲线的斜率。我们进一步发现强有力的证据表明，准普适性是更好地保持非常大质量的恒星（质量2 Msun）的半径。这两种说法都意味着f_2主要对高密度EoS敏感。结合双螺旋中子星的观测，这些广义准普适关系可以同时推断出中子星质量-半径关系的特征半径和斜率。
2022-07-06 astro-ph.HE gr-qc
Comprehensive study of mass ejection and nucleosynthesis in binary neutron star mergers leaving short-lived massive neutron stars
利用广义相对论流体力学模拟方法，在近似中微子辐射输运的条件下，研究了大质量中子星在合并开始后$\lesssim 20$ ms内坍缩成黑洞的情况下，在动力学阶段和合并后阶段喷出物的性质.在三维模拟中的动态质量喷射进行了研究。以三维并合后系统为初始条件，采用二维轴对称粘性数值模拟方法研究了并合后物质抛射。我们发现，典型的中子丰富度的动态喷出物是更高的合并更不对称的二进制文件，因此，较重的$r$过程核占主导地位的合成。合并后的喷出物被证明只有一个温和的中子丰富度，这导致在生产较轻的$r$过程的核，无论二进制的质量比。由于较大的磁盘质量，合并后喷出物的质量是更大的不对称的二进制合并。因此，合并后的喷出物可以补偿生产不足的较轻的$r$ -过程核的不对称合并的情况下。因此，通过总结两个喷出物的成分，太阳残留的$r$ -过程的图案是复制的平均偏差的一个因素为三，无论二进制的质量比。我们的研究结果还表明，在$r$过程增强的恒星中观察到的（大约是几个因子）轻重丰度散射可以归因于双星质量比和总质量的变化。我们的结果与致密中子星双星的质量分布和磁星的短伽马射线暴的情况下的影响进行了讨论。
2022-10-18 astro-ph.HE gr-qc
Computing Fast and Reliable Gravitational Waveforms of Binary Neutron Star Merger Remnants
在双星GW170817的螺旋中探测到了引力波，这使得对中子星状态方程的约束成为可能。如果探测到来自合并后残骸的引力波，状态方程可以进一步受到约束。目前，合并后的波形是由数值相对论模拟，这是计算昂贵。在这里，我们介绍了一个在数值相对论模拟上训练的分层模型，它可以在几分之一秒内生成可靠的合并后光谱。我们的光谱的平均拟合因子为0.95，相比之下，模拟相同物理系统的不同数值相对论代码之间的拟合因子为0.76和0.85。该方法是产生用于合并后检测和参数估计的大模板谱库的第一步。
2018-11-27 astro-ph.HE gr-qc
Evaluating radiation transport errors in merger simulations using a Monte-Carlo algorithm
中子-物质相互作用在中子星-中子星和黑洞-中子星并合的后演化过程中起着重要的作用。最值得注意的是，它们决定了合并后可观察到的明亮的光学/红外瞬态的性质。不幸的是，玻尔兹曼的辐射输运方程仍然太昂贵，无法直接在合并模拟中得到。模拟依赖于近似的传输算法与未量化的建模误差。本文首次采用含时广义相对论Monte-Carlo（MC）算法求解Boltzmann方程组，估计了中子星合并后~ 10 ms中微子分布函数的重要性质。我们不完全耦合的MC算法的流体演化，但使用一个简短的合并残留物的演变，严格评估我们的近似灰色两时刻运输计划的错误。我们证明了矩方案所使用的分析闭合在极地地区是高度不准确的，但在其他地方表现良好。虽然双矩方案可以很好地捕捉到极中微子的平均能量，但在低纬度地区，中微子能量的估计变得不那么准确。两矩形式主义也高估了极区的中微子密度约50%，低估了极区的中微子对湮灭率2-3倍。虽然后者是显着更准确的比一个可能在这项研究之前预期的，我们的研究结果表明，极外流的性质和创造一个重子在两极无区域的预测很可能会受到错误的影响，在两个时刻的计划，从而限制了我们的能力，可靠的模型kilonovae和伽马射线暴。
2018-06-06 astro-ph.HE gr-qc
Impact of quark deconfinement in neutron star mergers and hybrid star mergers
我们描述了一个明确的引力波签名，以确定发生强相变从强子物质到解除夸克物质的中子星合并。这样的相变导致状态方程的强烈软化，因此与纯强子模型相比，合并残余物更紧凑。如果在合并过程中发生相变，这将导致合并后的主要引力波频率相对于潮汐变形特性的inspiral阶段的特征增加。通过比较不同的纯强子和混合模型的结果，我们表明，一个强大的相变可以确定从一个单一的，同时测量前和合并后的引力波。此外，我们提出了新的结果混合星合并，其中包含夸克物质已经在螺旋阶段。此外，对于这些系统，我们发现，合并后的GW频率增加相比，纯粹的强子模型。因此，我们的结论是，也混合星合并的强子-夸克相变在相对较低的密度开始可能会导致非常相同的特征签名的夸克解除禁闭在合并后的GW信号的系统在合并过程中经历的相变。
2020-06-29 astro-ph.HE hep-ph
Post-Newtonian Dynamics in Dense Star Clusters: Highly-Eccentric, Highly-Spinning, and Repeated Binary Black Hole Mergers
我们提出了现实的球状星团模型与后牛顿动力学的黑洞。通过模拟孤立双星中的相对论加速度和引力波发射，以及在三体和四体相遇过程中，我们发现近一半的双星黑洞合并发生在星团内部，其中约10%的合并进入LIGO/Virgo带，偏心率大于0.1。星系团内的合并导致了第二代黑洞的诞生，这些黑洞具有更大的质量和高自旋，根据黑洞的出生自旋，有时可以保留在星系团中并再次合并。因此，无论大质量恒星形成的黑洞的诞生自旋如何，球状星团都可以产生具有可检测自旋的合并双星。这些第二代黑洞也会填充由对不稳定超新星产生的任何上部质量间隙。
2018-03-14 astro-ph.HE gr-qc
Binary neutron star mergers: Effects of spin and post-merger dynamics
自旋对伴随双中子星合并的电磁瞬变有重要影响。自旋的测量可以提供有关双星形成通道的重要信息。在没有强中子星自旋先验的情况下，自旋与其他参数的简并性导致了它们的估计中的显著不确定性，特别是限制了引力波的功率，从而对核物质状态方程施加严格的约束。因此，对高速旋转的中子星合并的详细研究对于理解多信使观测这类事件的各个方面是必不可少的。我们进行了一个系统的调查中子星自旋的影响--考虑无量纲自旋值高达$a_{\rm NS}=0.33$ --对合并的等质量，准圆双星中子星使用完全广义相对论模拟。我们发现，合并后的引力波信号的峰值频率仅受中子星自旋的微弱影响，自旋与轨道角动量对齐（反对齐）的情况下，与无旋的情况相比，给出略低（高）的值。我们发现，单臂不稳定性出现在一些情况下，与一些依赖于自旋。自旋对动力学喷出物的质量、速度和角分布，以及留在合并残余物之外的盘的质量有明显的影响。我们讨论了这些研究结果对预期的电磁信号的影响，并已被放置在状态方程的基础上的多信使观测GW 170817的约束。
2019-12-12 astro-ph.HE gr-qc
Emergence of microphysical bulk viscosity in binary neutron star post-merger dynamics
本文研究双中子星并合过程中偏离β平衡的弱相互作用动力学，通过在广义相对论流体动力学模拟中引入Urca过程，揭示体粘滞性的涌现及其对并合后引力波谱的潜在影响。
2024-08-31 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
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-relativity simulations of long-lived remnants of binary neutron star mergers
我们分析了双中子星系统合并后，当残余物存活超过80 ms（最多140 ms）时所发射的引力波信号的性质。我们采用四个不同的分段多方状态方程补充的理想流体热分量。我们发现，合并后的阶段可以细分为三个阶段：早期合并后的阶段（四极模式和一些次主导功能是活跃的），中间合并后的阶段（只有四极模式是活跃的）和后期合并后的阶段（对流不稳定触发惯性模式）。惯性模式的频率略小于四极模式。在一个模型中，我们发现了一个有趣的协会的四极模式的共转的部分明星与复苏的幅度。在合并后的后期阶段，惯性模式的引力波发射集中在一个狭窄的频率区域，并有可能被计划中的第三代探测器探测到。这使得不仅可以探测状态方程的冷部分，还可以探测它对有限温度的依赖性。鉴于这些结果，研究不同类型的粘性对双中子星合并残留物中惯性模潜在激发的影响将是重要的。
2020-03-21 astro-ph.HE gr-qc
The evolution of binary neutron star post-merger remnants: a review
大约每10秒，宇宙中的某个地方就会有两颗中子星合并，产生剧烈的爆炸，在引力波和电磁波谱中都可以观察到。引力波和电磁波对合并的双星中子星GW 170817的同步观测为这些灾难性的碰撞提供了宝贵的见解，探测了超核密度下的大块核物质、伽马射线暴的喷流结构、引力速度以及局部宇宙的宇宙学演化等。尽管信息丰富，但仍不清楚GW 170817的残骸何时坍塌形成黑洞。来自其他短伽马射线暴的证据表明，大部分的合并可能形成长寿的中子星。我们回顾了观测和理论上已知的关于双中子星合并后的残余物。从理论的角度来看，我们回顾了我们的理解的短寿命和长寿命的合并残留物的演变，包括流体，磁场和温度的演变。这些考虑影响了从短寿命或长寿命的中子星残骸中探测引力波的前景，这可能会允许在地球实验无法达到的条件下对热核物质状态方程进行新的探测。我们还回顾了从当前和未来的电磁观测，包括千新星和晚时间的X射线和无线电余辉观测确定合并后的物理前景。
2022-02-18 astro-ph.HE gr-qc
HARM3D+NUC: A new method for simulating the post-merger phase of binary neutron star mergers with GRMHD, tabulated EOS and neutrino leakage
第一个双中子星合并已经在引力波中被探测到。该信号伴随着一个电磁对应物，包括由放射性原子核衰变提供动力的千诺瓦组件，以及一个短的$γ$射线爆发。为了理解放射性能量信号，有必要模拟合并后盘的流出和核合成。模拟盘和预测流出物的成分需要广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟，其中包括现实的有限温度状态方程（EOS）和自洽计算中微子的影响。在这项工作中，我们详细介绍了有限温度状态方程的实现和中微子的处理GRMHD程序HARM3D+NUC，基于HARM3D。我们包括正式测试的有限温度状态方程和中微子泄漏计划。我们进一步测试的代码显示，给定的条件类似于那些公布的残留磁盘后中子星合并，它再现了重组的自由核子的中子丰富的组合物和激发的热风。
2022-01-31 astro-ph.HE gr-qc
Post-Merger Jets from Supermassive Black Hole Coalescences as Electromagnetic Counterparts of Gravitational Wave Emission
作为一个强大的引力波源，超大质量黑洞（SMBH）合并可能伴随着一个相对论性喷流，导致可检测到的电磁（EM）辐射。我们模拟了合并后的喷流在合并前由盘风形成的环核环境中的传播，并计算了前激波区的多波长电磁谱。我们表明，非热EM信号SMBH合并是可检测的未来GW设施，如激光干涉仪空间天线（LISA）的检测范围。基于我们的模型的计算预测缓慢衰落的瞬变与时间延迟从几天到几个月后合并，导致GW检测后的EM后续观测的影响。
2021-03-13 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Dynamics and gravitational-wave emission of neutron-star merger remnants
中子星双星的合并很可能导致大范围双星质量配置的中子星合并残余物的形成。大质量的合并残留物显示出强烈的振荡，这是由合并过程激发的，并发出引力波。本文讨论了通过探测并合后的引力波辐射来推断中子星的未知恒星性质的可能性和前景，从而导致高密度物质状态方程的约束。特别是，合并后残余物的主要振荡频率提供了严格的限制中子星半径。我们提到的第一个步骤，对合并后排放的未来引力波搜索的实际实施。此外，我们概述的可能性，估计未知的最大质量的非旋转中子星从这种类型的测量。最后，我们回顾了中子星合并的引力波谱中第二峰的起源和科学意义，以及合并后残余物动力学行为的差异取决于二元结构。这些考虑导致合并后的引力波排放和合并后的动态统一的图片。
2016-02-01 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Analytic models of the spectral properties of gravitational waves from neutron star merger remnants
本文提出了一个新的描述双中子星合并后引力波辐射的解析模型。该模型是由一些物理参数，这些参数与各种振荡模式，准线性组合音或非线性特征，出现在合并后的阶段。考虑了主合并后频率峰的时间演化，并将其用两段线性表达式描述。该模型的有效性，在拟合因子，或等价地，在检测率的减少，沿着一系列的等质量的模拟不同的质量进行评估。我们发现，分析模型的所有参数与系统的总二进制质量。对于高质量，我们确定了新的光谱特征源自准径向振荡和对跖潮汐变形之间的非线性耦合，其中包括显着提高了模型实现的拟合因子。因此，我们可以模拟合并后的引力波发射的分析模型，实现了很大范围的总二进制质量的高拟合因子。我们的模型可用于即将到来的搜索中合并后阶段的检测和参数估计，升级的第二代探测器，如aLIGO+和aVirgo+，未来的第三代探测器（爱因斯坦望远镜和宇宙探测器）或专用的高频探测器。
2022-02-07 astro-ph.HE gr-qc
Towards the merger of Hawking radiating black holes
讨论了考虑霍金辐射的双黑洞的并合过程。除了红移到无穷远的辐射外，双黑洞还可以在它们之间交换辐射，当它从一个黑洞传播到另一个黑洞时，它首先红移，然后蓝移。当温度发散层相互穿透形成具有唯一温度的单一层时，交换率应该很大。在视界合并过程中，这将导致黑洞之间不可忽略的质量和角动量转移。在大质量比极限下，由于红移-蓝移效应的竞争，轻空穴的局部蒸发增强，轻空穴在到达重空穴的视界之前可能会蒸发或完全衰变。我们还讨论了在引力波观测中检验霍金辐射甚至探索信息丢失之谜的可能性。
2021-06-03 astro-ph.HE gr-qc hep-th
