Search for Postmerger Gravitational Waves from Binary Neutron Star Mergers Using a Matched-filtering Statistic
本文提出一种基于匹配滤波统计量和阻尼正弦模板的新方法,搜索双中子星并合后的短时引力波信号,在GW170817数据中未发现信号,并给出了最佳上限及对应距离。
2023-10-13 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
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
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
Minimally modeled characterization method of postmerger gravitational wave emission from binary neutron star coalescences
本文在 coherentWaveBurst 框架下提出一种不依赖形态学的时频表征方法,通过能量比、光度匹配、加权中心频率和带宽区分双中子星并合后形成遗迹中子星或迅速坍缩为黑洞,并评估其随源距离变化的检测效率。
2023-04-25 gr-qc
Postmerger: a new and dominant contribution to the gravitational-wave background from binary neutron stars
本研究将双中子星并合后阶段的辐射纳入随机引力波背景建模,发现1-2 kHz频段存在显著谱功率,提升了第三代探测器的探测潜力,且未探测到高频信号也能约束核物质状态方程。
2025-06-18 astro-ph.HE gr-qc
Dependence of postmerger properties on the thermal heating efficiency in neutron star mergers
本研究通过数值相对论模拟,系统变化热指数,发现其显著影响中子星并合后的残骸结局、抛射质量及引力波主峰频率,并给普适关系带来热不确定性。
2025-07-09 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Frequency deviations in universal relations of isolated neutron stars and postmerger remnants
我们将孤立非旋转中子星的基本四极流体模与中子星合并残余物的主振荡频率联系起来。这两个频率分别与某些恒星的参数,如半径或潮汐变形,我们进一步调查,通过构建拟合公式和量化的数据点的分散从这些关系。此外,我们还比较了单个数据点如何偏离所有数据点的相应拟合。考虑到这种点到点的分散,我们发现孤立的NS和振荡频率的快速旋转,热,大规模的合并残留物的扰动数据的频率偏差之间的惊人的相似性。这些非常不同的恒星系统中频率偏差的对应关系指向一个潜在的机制和编码在频率偏差中的EoS信息。我们跟踪的频率散射回的潮汐勒夫数的偏差,从一个平均潮汐勒夫数为一个给定的恒星的紧凑性。因此,我们的结果表明,有可能打破NS半径,潮汐变形和潮汐勒夫数之间的简并。我们还涉及到频率偏差的潮汐变形的导数相对于质量。我们的研究结果一般突出了一种可能性,以改善GW asteroseismology的关系,系统的频率偏差的行为,以减少这种关系的分散,从而提高测量精度。此外,我们还将静态恒星的f模频率与合并残余物的主导GW频率联系起来。我们发现一个解析映射连接的质量恒星系统,这产生特别准确的质量独立的关系,两个频率之间的合并后的频率和潮汐变形。
2021-09-09 astro-ph.HE gr-qc
Postmerger multimessenger analysis of binary neutron stars: Effect of the magnetic field strength and topology
本研究通过磁流体动力学模拟发现,磁场强度和拓扑显著影响双中子星并合后引力波频率及电磁辐射,强磁场可致残骸快速坍缩为黑洞并形成喷流。
2025-02-27 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Postmerger Gravitational-Wave Signatures of Phase Transitions in Binary Mergers
随着首次探测到来自中子星双星系统GW 170817的引力波,为研究核饱和密度及以上的物质性质打开了一扇新的窗口。达到核物质的几倍密度和温度高达$100\,\rm{MeV}$,这种合并也代表了从受限强子物质到非受限夸克物质的相变(PT)的潜在场所。虽然在GW 170817中缺乏合并后的信号,使我们无法通过实验来评估这种情况,但两项理论研究探索了中子星双星系统合并中PT的合并后引力波特征。我们在这里扩展和完成的图片,提出了一个新的签名发生的PT。更具体地说,使用完全广义相对论流体动力学模拟和采用适当构造的状态方程,包括PT,我们提出了一个“延迟PT”的发生,即PT的发展只有一段时间后合并,并产生一个亚稳态对象与夸克物质的核心,即超大质量混合星。因为在这种情况下,合并后的信号表现出两种不同的基本引力波频率-在PT之前和之后-相关的签名有望成为迄今为止所考虑的最强和最干净的签名,也是目前宇宙中夸克物质产生的最佳签名之一。
2020-04-30 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Igniting weak interactions in neutron star postmerger accretion disks
两颗中子星或一颗中子星与一个黑洞的合并通常会导致合并后吸积盘的形成。来自盘的流出物可能支配合并的全部喷出物,并且是我们宇宙中r过程核的主要来源。我们探索这样的磁盘,它们的流出,和r-过程的产量进行三维广义相对论磁流体动力学(GRMHD)模拟与弱相互作用和近似中微子输运的参数空间。我们讨论了初始双星参数与所形成的盘的参数空间之间的映射,主要特征是它们的初始吸积率。我们通过解析计算和数值模拟证明了典型参数下弱相互作用的点火阈值在$\sim 10^{-3} M_\odot\mathrm{s}^{-1}$附近。我们发现一个退化,自我调节,中微子冷却制度的阈值以上和平流占主导地位的制度低于阈值。在没有中微子冷却的情况下,过度加热会导致初始盘质量的$\gtrsim 60\%$以典型的速度$\sim (0.1-0.2)c$向外喷射,而在阈值以上的$\sim (0.1-0.15)c$时,$\lesssim 40\%$则以典型的速度喷射。虽然低于阈值的磁盘显示抑制生产轻r-过程元素,高于阈值的磁盘可以产生整个范围的r-过程元素与观测到的太阳系丰度很好的协议。低于点火阈值的温度可能会产生过剩的锕系元素,在锕系元素助推星中可以看到。当引力波探测器开始对中子星合并参数空间进行采样时,不同的圆盘实现可以通过它们相关的千诺瓦发射来观察。
2021-11-15 astro-ph.HE gr-qc
Modeling the complete gravitational wave spectrum of neutron star mergers
在中子星合并的背景下,我们使用数值相对论模拟研究合并残余物的引力波谱。合并后的光谱的特点是主峰频率$f_2$有关的特定结构和动力学的残余热超大质量中子星。我们发现,$f_2$是相关的潮汐耦合常数$κ^T_2$的特点,在后期的inspiral合并的二元潮汐相互作用。关系式$f_2(κ^T_2)$对二元总质量、质量比、状态方程和热效应的依赖很弱。这一观测结果开启了建立一个模型的可能性,该模型可以用来描述每一次合并的引力谱,并将后螺旋和后合并的描述统一起来。
2015-08-17 astro-ph.HE gr-qc
kiloHertz gravitational waves from binary neutron star remnants: time-domain model and constraints on extreme matter
中子星合并的残余恒星是预期的千赫兹引力波的响亮来源,它传达了极端密度下热物质状态方程的独特信息。对这种信号的观测受到地面干涉仪的光子散粒噪声的阻碍,并对引力波天文学提出了挑战。我们开发了一个分析的时域波形模型的合并后的信号告知数值相对论模拟。该模型完成了有效的单体波形准圆形nonspinning二进制在千赫制度。我们表明,基于模板的分析可以检测合并后的信号,最小的信噪比(SNR)为8,对应于GW 170817的第三代干涉仪的类似事件。使用贝叶斯模型选择和完整的inspiral-merge-postmerge波形模型,可以推断合并的结果是否是一个迅速崩溃的黑洞或残留的恒星。在后一种情况下,最大质量(最紧凑)的非旋转中子星的半径可以精确到千米。我们证明了利用数值相对论模拟推导出的准普适关系推断极端密度下状态方程刚度的可行性。
2020-01-20 astro-ph.HE gr-qc
Unraveling information about supranuclear-dense matter from the complete binary neutron star coalescence process using future gravitational-wave detector networks
本文提出一种新的解析频域模型,完整描述双中子星旋近-并合-并合后引力波信号,并评估未来探测器网络对揭示超核密度物质状态方程信息的潜力。
2023-06-20 astro-ph.HE gr-qc
Photon counting readout for detection and inference of gravitational waves from neutron star merger remnants
California Institute of Technology(加州理工学院);TAPIR;LIGO Laboratory(LIGO实验室);Institute of Quantum Information and Matter(量子信息与物质研究所)
本文探讨了通过光子计数读出方案探测和推断重子星合并后引力波的方法,证明该方案在低信噪比情况下能有效检测弱信号,并提升中子星半径测量精度。
2026-04-30 astro-ph.IM gr-qc
Measuring neutron-star properties via gravitational waves from binary mergers
通过大量对称中子星(NS)的并合模拟,我们证明了并合后引力波(GW)发射的频率峰值与核物质状态方程(EoS)的物理性质(如最大质量的Tolman-Oppenheimer-Eohoff组态的半径)之间存在紧密的相关性.因此,合并后GW信号的峰值频率的单个测量将显著地约束NS EoS。对于合理乐观的合并率估计,Advanced LIGO的相应检测可能会在大约一年的操作时间内发生。
2011-11-23 astro-ph.SR gr-qc
Neutron-star Radius from a Population of Binary Neutron Star Mergers
我们展示了如何用先进的几十到几十个中子星双星探测器进行引力波观测,可以测量中子星半径,精度为几个百分点到几个百分点,质量和空间分布是现实的,没有一个源位于100 Mpc。我们实现这样的精度相结合的总质量的测量从inspiral阶段的紧凑性从postmerger振荡频率。为了估计这些频率的测量误差,我们利用分析拟合合并后的数值相对论波形在时域中,在这里获得的第一次,四个核物理状态方程和一对夫妇的质量值。我们进一步利用准普遍的关系,从这些频率的紧凑性得到错误。只要物态方程不是太软,或者双星不是太重,对于100个体积在100到300 Mpc之间均匀分布的双星样品,测量平均半径在10%以内是可能的。
2017-05-30 astro-ph.HE gr-qc
Detectability of QCD phase transitions in binary neutron star mergers: Bayesian inference with the next generation gravitational wave detectors
The Pennsylvania State University(宾夕法尼亚州立大学);Friedrich-Schiller-Universität Jena(耶拿弗里德里希·席勒大学);Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati (SISSA)(高级国际研究学院);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN)(意大利国家核物理研究所)
研究利用贝叶斯推断探讨下一代引力波探测器在二元中子星并合中探测QCD相变的可行性,表明在低信噪比下可区分相变引起的峰值频率差异。
2023-10-09 astro-ph.HE gr-qc
What can we learn about the unstable equation-of-state branch from neutron-star mergers?
本文通过25次覆盖多种EOS的双中子星并合数值相对论模拟,评估并合后引力波或电磁观测能否探测最大质量密度以上的不稳定EOS分支,结果表明当前及下一代探测器均难以实现。
2023-11-08 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Identifying thermal effects in neutron star merger remnants with model-agnostic waveform reconstructions and third-generation detectors
本研究通过BayesWave算法和Einstein Telescope探测不同热效应处理方式下双中子星并合后的引力波信号差异,发现自洽处理热效应对避免参数偏差至关重要。
2025-03-03 astro-ph.HE gr-qc
Kilohertz Gravitational Waves from Binary Neutron Star Mergers: Full Spectrum Analyses and High-density Constraints on Neutron Star Matter
Theoretisch-Physikalisches Institut, Friedrich-Schiller-Universität Jena(耶拿弗里德里希·席勒大学理论物理研究所);Institute for Gravitation and the Cosmos, The Pennsylvania State University(宾夕法尼亚州立大学引力与宇宙学研究所);Department of Physics, University of California, Berkeley(加州大学伯克利分校物理系)
研究通过贝叶斯分析,利用爱因斯坦望远镜对双中子星并合的引力波频谱进行完整分析,以高精度约束中子星物质的物理性质。
2026-02-11 astro-ph.HE gr-qc
Black-hole formation in binary neutron star mergers: The impact of spin on the prompt-collapse scenario
本文通过84次数值相对论模拟,揭示恒星自转如何影响双中子星并合在瞬时坍缩阈值附近的遗迹寿命、碎屑盘质量及黑洞形成机制。
2024-03-01 astro-ph.HE gr-qc
Visualization of time-frequency structures in gravitational wave signals
本文提出基于连续小波变换的框架,用于定位引力波信号时频空间中的特征结构,并证明品质因子Q的选择对区分并合后特征至关重要,同时展示chirplet基的实用性。
2025-05-27 gr-qc
Spectral analysis of gravitational waves from binary neutron star merger remnants
本文分析了中子星双星系统合并后形成的超大质量中子星的引力波信号,重点研究了其光谱特征。引力波信号是从De Pietri等人[Phys. Rev. D 93,064047(2016)]、Maione等人[Classical量子引力33,175009(2016)]和Feo等人[Classical量子引力34,034001(2017)]已经考虑的模型的数值相对论模拟中提取的,并使我们能够研究重子总质量的影响,这种系统(从$2.4 M_{\odot}$到$3 M_{\odot}$),质量比(直到$q = 0.77$),和中子星状态方程,无论是在平等和高度不平等的质量双星。我们使用的峰值,我们发现在引力谱作为一个独立的测试已经公布的假设,其物理起源和经验关系,将它们与合并的中子星的特点。特别是,我们强调的质量比,这在过去往往被忽视的影响。我们还分析了发射频率的时间演化。最后,我们介绍了Prony的方法的一个现代变体来分析合并后的引力波发射作为一个复杂的指数的总和,试图克服傅立叶谱和最小二乘拟合的一些缺点。总的来说,在我们的模拟中观察到的合并后信号的光谱特性与其他小组提出的一致。更具体地说,我们发现Bauswein和Stergioulas [Phys.Rev.D91,124056(2015)]的分析对于质量非常低或质量比小的双星特别有效,并且Takami等人的机械玩具模型[Phys.Rev.D…
2017-10-13 gr-qc
Remnant properties of binary neutron star mergers undergoing prompt collapse
本文通过107次数值相对论模拟研究瞬时坍缩双中子星并合遗迹,发现其最终质量与自旋集中于窄区间,并评估Cosmic Explorer利用晚旋近潮汐效应区分双黑洞并合的能力。
2025-07-25 gr-qc
Binary neutron star mergers in Einstein-scalar-Gauss-Bonnet gravity
相对于其他已知的天体物理学通道,中子星双星合并可能导致质量较小的黑洞,与质量较大的紧凑天体双星相比,它有可能探测在较小曲率尺度下出现的对广义相对论的修改。作为这方面的一个代表性例子,在这里,我们研究了双中子星合并在移位对称爱因斯坦标量高斯Bonnet引力使用完整的,非微扰演化方程的演变。我们发现,即使在大的修正重力耦合值(如预期的那样,中子星在这个理论中没有标量电荷)的影响是小的。然而,合并后可能会有强烈的标量效应,包括辐射。当黑洞形成时,它会产生标量电荷,影响振铃引力波信号。在一个较长寿命的残留恒星持续合并后的情况下,我们发现,类似的黑洞形成的情况下,恒星源的标量辐射水平的振荡。在残留的恒星,我们进一步发现,在耦合值相当于最大值的黑洞解的相同质量的存在,有显着的非线性增强的标量场,如果足够大,导致崩溃的演变,似乎是由于损失的双曲性的基本方程。
2022-11-28 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Equation-of-state dependence of the gravitational-wave signal from the ring-down phase of neutron-star mergers
对38个有代表性的高密度物质微物理描述进行了中子星合并模拟,以探索合并后衰荡相的状态方程依赖性。对于大多数候选的Eos来说,变形的、振荡的、差速旋转的超大质量NS的形成是两颗具有1.35 $M_{\odot}$的恒星合并的典型结果。这个物体的振荡在引力波(GW)光谱中留下了一个明显的峰值,该峰值被用来表征给定模型的发射。该合并后GW信号的峰值频率与非旋转NS的半径非常好地相关,并且因此允许通过GW检测来约束高密度EoS。在1.35-1.35 $M_{\odot}$合并的情况下,峰值频率特别好地与具有1.6 $M_{\odot}$的NS的半径成比例,其中对于与NS观测兼容的完全微物理EOS,与该相关性的最大偏差仅为60米。结合峰值频率确定中的不确定性,GW检测似乎可以以大约100至200米的精度测量1.6 $M_{\odot}$ NS的半径。我们还揭示了峰值频率与半径的非旋转NS与1.35 $M_{\odot}$或1.8 $M_{\odot}$,与半径或中心能量密度的最大质量的托尔曼-奥本海默-阿罗夫配置,并与压力或声速在基准静止质量密度约为核饱和密度的两倍。此外,它被发现,占主导地位的postmerge GW频率的确定可以提供一个上限的最大质量的非旋转NS。合并后GW信号的检测和主导GW频率的确定的前景估计是在0.015至1.2事件每年与即将到来的先进LIGO探测器的范围内。
2012-07-18 astro-ph.SR gr-qc nucl-th
How loud are neutron star mergers?
我们提出的结果,从第一个大参数研究中子星合并使用完全广义相对论模拟有限温度微物理状态方程和中微子冷却。我们认为平等和不等质量的二进制从银河人口和模拟每个二进制三个不同的状态方程。我们的重点是在合并后阶段的引力波的能量和角动量的排放。我们发现,在由此产生的超大质量中子星(HMNS)的生命的第一个$\sim$ $10\,\mathrm{ms}$中发射的引力波能量大约是双星整个螺旋历史中发射的能量的两倍。每一个二元质量的总辐射能量相当于或大于非旋转黑洞的吸气合并。在早期的HMNS演化中,大约$0.8-2.5\%$的二进制质能以kHz频率发射。我们发现了一个明确的依赖性的合并后GW排放的二元配置和状态方程,并表明它可以被编码为一个广泛的功能的二元潮汐耦合常数$κ^T_2$。我们的结果还表明,由随后的HMNS坍缩导致的黑洞的无量纲自旋仅限于$\lesssim0.7-0.8$。这可能会显著影响中微子对湮灭机制,为短伽马射线暴(sGRB)提供动力。
2016-07-13 astro-ph.HE gr-qc
Signatures of deconfined quark phases in binary neutron star mergers
本文研究了双中子星(BNS)并合中夸克的解除禁闭相变。我们采用一种新的有限温度组分依赖状态方程(EOS),考虑强子与退禁闭夸克之间的一级相变,对BNS并合进行了数值相对论模拟。由于相变导致的状态方程的软化导致合并残余物更紧凑,并在更早的时间坍缩成黑洞(BH)。相变是印在合并后的引力波(GW)信号的持续时间,振幅和峰值频率。然而,这种印记只有在有足够长的残留物的双星中才能检测到。此外,相变不会导致合并后GW峰值频率的准普遍关系的显着偏差。我们还研究了相变对动力学喷出物,剩余吸积盘质量,r-过程核合成产量和相关的电磁(EM)同行的影响。虽然在纯强子模型和具有相变的模型之间存在EM对应物和核合成产额的差异,但这些差异主要归因于两者之间的残余坍缩时间的差异。一个例外是非热余辉所造成的相互作用的最快的组件的动态喷出物和星际介质,这是有系统地推动与相变作为一个结果,他们的经验更加激烈的合并。
2021-10-07 astro-ph.HE gr-qc
Black hole-neutron star mergers: effects of the orientation of the black hole spin
黑洞-中子星(BHNS)双星中黑洞的自旋对并合动力学和并合后状态有很大的影响,自然界中可能会出现各种各样的自旋大小和方向。在本文中,我们报告的第一个完全广义相对论模拟的BHNS合并与错位黑洞自旋。对于对齐的情况,我们将自旋幅度从a/m=0改变到a/m=0.9,并且对于a/m=0.5,我们将失准角从0改变到80度。我们将我们的研究限制在3:1质量比系统,并使用一个简单的伽马定律状态方程。我们发现,错位角有很强的影响,合并后的吸积盘的质量,但只有角度大于40度。虽然磁盘的质量随自旋大小和失准角而显着变化,但我们发现所有磁盘都具有非常相似的寿命~ 100 ms。它们的热分布和旋转分布也非常相似。对于一个未对准的合并,盘相对于最后一个黑洞的旋转轴是倾斜的。这将导致磁盘进动,但在一个时间尺度上比吸积时间更长。在所有的情况下,我们都找到了产生伽马射线暴的有希望的设置:盘是热的,厚的,超吸积的,并且在黑洞上方存在重子透明区域。
2011-01-06 astro-ph.HE gr-qc
The impact of hyperons on neutron star mergers: gravitational waves, mass ejection and black hole formation
本研究通过14个温度依赖状态方程和相对论流体力学模拟,发现超子会改变中子星并合后的引力波频率、增强质量抛射并降低黑洞形成阈值质量,为识别超子自由度提供了观测特征。
2025-06-02 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
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
Thermal Effects in Binary Neutron Star Mergers
本文通过数值相对论模拟研究了双中子星合并中的有限温度效应,发现增加比热会使合并残骸更冷更致密,并利用贝叶斯分析证明该效应在下一代观测器信噪比为15时可被测量。
2023-07-10 astro-ph.HE gr-qc
Spectral classification of gravitational-wave emission and equation of state constraints in binary neutron star mergers
第一次探测到引力波从一个双中子星合并(GW 170817)和伴随的电磁辐射,令人印象深刻地推进了我们的合并过程的理解,并设置了一些第一个约束的宏观性质的中子星,与高密度状态方程的直接影响。我们讨论的工作,中子星合并集中在合并后的引力波发射。这些研究是基于合并的数值模拟和调查的候选状态方程的中子星物质的大样本。其目标是将可观测量与潜在的物理问题联系起来。这提供了一种通过确定中子星半径来限制高密度物质性质的方法,正如将合并后阶段的主导引力波频率峰值与一定质量的非旋转中子星半径联系起来的经验关系所推断的那样。我们澄清的物理起源的次级峰,并讨论了光谱分类方案,根据它们的相对强度。本文还讨论了主峰和次峰的观测前景。黑洞坍缩的临界质量与非旋转中子星的最大质量和致密性有另一个经验关系,这个关系可以半解析地导出。然后,对GW 170817的观测为典型质量的中子星设定了一个绝对最小半径,这仅仅是基于最少数量的假设。我们讨论了未来的前景,根据目前的引力波探测器的计划升级。
2020-02-04 gr-qc
Binary neutron star merger simulations with hot microscopic equations of state
我们使用一组新推导的有限温度状态方程的Brueckner-Hartree-Fock方法进行双中子星合并模拟。我们指出了重要的和相反的作用,有限的温度和旋转恒星的稳定性和系统的研究引力波的性质,物质分布,并在不同的情况下,在合并后阶段的喷出物的属性。几个普遍的关系的有效性也被检查,并确定最合适的EOS。
2021-03-03 gr-qc
Ab-Initio General-Relativistic Neutrino-Radiation Hydrodynamics Simulations of Long-Lived Neutron Star Merger Remnants to Neutrino Cooling Timescales
研究通过广义相对论中中微子辐射流体动力学模拟,发现中微子冷却成为主导能量损失机制,揭示残骸在冷却过程中电子分数增加及稳定结构特征。
2025-12-01 astro-ph.HE gr-qc
Revealing Phase Transition in Dense Matter with Gravitational Wave Spectroscopy of Binary Neutron Star Mergers
通过双中子星并合引力波频谱学探测高密度去束缚相变,利用引力波模式信噪比约束能量密度间隙。
2023-01-09 astro-ph.HE gr-qc
Revealing the high-density equation of state through binary neutron star mergers
提出了一种利用中子星双星系统并合后产生的引力波揭示高密度中子星物质状态方程的新方法。该方法依赖于少数检测的峰值频率在合并后阶段的二进制不同(相对较低)的群众,在最有可能的范围内预期的检测。从这样的观察,人们可以构建峰值频率对二元质量的导数,在这个质量范围内。通过详细研究大样本的状态方程的双星中子星合并,我们表明,可以外推上述信息的最高可能的质量(黑洞形成的阈值质量的双星中子星合并)。反过来,这使得冷的,非旋转的中子星的最大质量在0.1 M太阳内的经验确定,而相应的半径被确定在百分之几。结合这一点,确定冷的,非旋转的中子星的半径为1.6 M太阳(在百分之几,如Bauswein等人所证明的,PRD,86,063001,2012)允许在大量其他候选者中明确区分特定候选状态方程。我们的方法是特别有吸引力的,因为它同时揭示了中等和非常高的密度部分的状态方程,使质量半径关系的区别,即使他们是相似的,在典型的中子星质量。此外,我们的方法还允许推导出最大中心能量密度和最大中心静止质量密度的冷,非旋转的中子星的精度为百分之几。
2014-06-19 astro-ph.SR gr-qc nucl-th
Masking equation of state effects in binary neutron star mergers
该研究通过广义相对论磁流体动力学模拟发现,磁场可产生与状态方程特征类似的并合后引力波主峰频移,二者的简并性会干扰状态方程识别,凸显观测解读需纳入中子星磁场因素。
2024-11-01 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Long-lived neutron-star remnants from asymmetric binary neutron star mergers: element formation, kilonova signals and gravitational waves
本研究通过三维广义相对论模拟非对称双中子星并合,揭示长寿命残骸的动力学、r-过程元素形成及千新星与引力波多信使信号。
2025-07-11 astro-ph.HE gr-qc
The Dynamics of Binary Neutron Star Mergers and of GW170817
随着首次通过引力波和光波GW 170817观测到中子星合并,致密双星合并已经成为核天体物理学的中心。它们被认为是产生r-过程元素的主要天体物理学场所之一,并且合并观测已经成为约束物质性质的基本工具。在这里,我们回顾我们目前的理解中子星合并的动力学,一般来说,特别是GW 170817。我们讨论的物理过程,管理的螺旋,合并,并合并后的演变,我们强调这些过程之间的联系,动态,和多信使观测。最后,我们讨论了该领域的开放问题和问题,以及通过更好的理论模型和新的观察相结合来解决这些问题的必要性。
2020-02-10 astro-ph.HE gr-qc
Binary neutron star mergers as a probe of quark-hadron crossover equations of state
本研究首次模拟采用夸克-强子交叉状态方程的双中子星并合,发现其引力波频率呈双重特征,为探测高密度夸克物质提供关键证据。
2022-11-22 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Neutron-quark stars: Discerning viable alternatives for the higher-density part of the equation of state of compact stars
本研究利用广义相对论数值模拟双中子星并合,探讨了向夸克物质转变的QHC与1PT场景,提出中子-夸克星概念,发现通过引力波可区分QHC与强子模型,并揭示了并合后引力波能量与主导频率的稳健线性关联。
2025-09-15 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Convective Excitation of Inertial Modes in Binary Neutron Star Mergers
我们提出了第一个非常长期的模拟(延长到140毫秒合并后)的二元中子星合并与分段多方状态方程和充分的广义相对论。我们的模拟显示,在合并后30-50毫秒的时间,恒星的部分变得对流不稳定,这触发了惯性模式的激发。被激发的惯性模式可持续数十毫秒,并有可能被计划中的第三代引力波探测器以几千赫兹的频率观测到。由于惯性模式依赖于恒星的旋转速率,并且它们是由合并后残余物中的对流不稳定性触发的,因此在引力波中检测它们将为探测合并残余物的旋转和热状态提供独特的机会。此外,我们的发现对双中子星遗迹的长期演化和稳定性具有启示意义
2018-07-03 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational wave memory of compact binary coalescence in the presence of matter effects
本研究探究存在物质效应时致密双星并合的引力波非线性记忆,分析其对BNS与BBH、NSBH并合的区分作用,结合数值模拟研究并合后阶段非线性记忆的特性与探测前景,还对比了线性记忆的效应强度。
2024-03-06 astro-ph.HE gr-qc
A Parametrized Equation of State for Neutron Star Matter with Continuous Sound Speed
我们提出了一个广义的分段多方参数化的中子星状态方程使用的anterior,不仅施加压力和能量密度的连续性,而且在声速。宇宙的候选人状态方程的承认优先划分密度,通过最小化组成的积分天体物理观测的误差范数。广义分段多边形精确地再现天体物理观测,如质量,半径,潮汐变形和模式频率,以及热力学量,如绝热指数。这使得新的EOS有用的贝叶斯参数估计重力波形。此外,由于它们是可微的,广义分段多边形可以改善中子星的数值相对论模拟的逐点收敛。分段多边形的现有实现可以很容易地适应这种泛化。
2020-10-05 astro-ph.HE gr-qc
Magnetic amplification in premerger neutron stars through resonance-induced magnetorotational instabilities
本研究发现双中子星并合前的潮汐共振可通过磁旋转不稳定性在恒星壳层生成强磁场,为伽马射线前兆耀发及并合后遗迹磁能提供解释。
2024-05-15 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Gravitational waves from relativistic neutron star mergers with nonzero-temperature equations of state
我们分析了引力波(GW)的排放,从我们最近发表的一套相对论性中子星(NS)合并模拟和确定的特征信号功能,允许一个链接GW测量合并双星的属性。我们发现,在GW的能量谱,这是与超大质量合并残留物的形成有一个明显的峰值的频率,强烈依赖于核物质状态方程(EoS)的属性和总质量的二元系统,而质量比和NS自旋有一个微弱的影响。如果总质量可以从螺旋啁啾信号确定,则合并后信号的峰值频率是EoS的敏感指标。
2007-08-08 astro-ph gr-qc
Slowly Rotating Anisotropic Neutron Stars with a Parametrized Equation of State
本研究拓展广义相对论的Hartle-Thorne形式体系至二阶角速度压强各向异性情形,探究各向异性对慢转中子星的影响,推导相关普适关系并用分段多方物态方程验证,质量比结果与近期发现一致。
2024-10-08 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Probing Extreme-Density Matter with Gravitational Wave Observations of Binary Neutron Star Merger Remnants
我们提出了一个概念验证的研究,基于数值相对论模拟,如何从中子星合并残余物的引力波(GW)可以探测物质的性质在极端密度。相变和额外的自由度可以出现在密度超过那些达到在inspiral期间,并通常导致软化的状态方程(EOS)。我们表明,这种物理效应改变了残留物演化的定性动力学,但它们不能识别为GW频率中的签名,除了可能的黑洞形成效应。相反,EOS软化被编码在GW光度和相位中,并且原则上可以用先进的探测器探测到高达几个Mpcs的距离,并且可以用第三代探测器探测到高达数百个Mpcs的距离。探测极端密度物质将需要超越当前的范式,并制定一个更全面的战略来建模和分析合并后的GW信号。
2017-06-03 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
Equation of state effects in black hole-neutron star mergers
中子星状态方程通过影响中子星的半径和对黑洞的质量转移特性,影响黑洞-中子星(BHNS)双星的合并动力学.我们研究了这些影响,通过模拟一些BHNS二进制在充分的广义相对论使用混合伪谱/有限差分代码。我们考虑了几种中子星物质的EoS模型,包括Gamma=2和Gamma=2.75多面体以及基于核理论的Shen EoS。对于使用沈EOS的模型,我们考虑两个限制的组成演变:无源平流和瞬时β平衡。为了关注EoS效应,我们将所有模型的质量比固定为3:1,初始对齐的黑洞自旋为a/m=0.5。我们证实了早期的研究,发现更紧凑的恒星产生更强的引力波信号,但较小的合并后吸积盘。我们还改变了EoS,同时保持压实固定。所有的合并定性相似,但我们发现签名的EoS的波形和尾部和磁盘结构。
2009-12-17 astro-ph.HE 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
Tight bound on neutron-star radius with quasiperiodic oscillations in short gamma-ray bursts
University of Virginia(弗吉尼亚大学);The Pennsylvania State University(宾夕法尼亚州立大学);University of Maryland, College Park(马里兰大学帕克分校);NASA/GSFC(美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心);Center for Research and Exploration in Space Science and Technology, NASA/GSFC(美国国家航空航天局戈达德太空飞行中心空间科学与技术研究探索中心);UFABC(巴西联邦 ABC 大学)
通过分析短伽马射线暴中的准周期振荡,研究者利用贝叶斯框架推断中子星质量-半径关系,得出质量1.4倍太阳质量的中子星半径界限。
2025-03-17 astro-ph.HE gr-qc
Relativistic Simulations of Eccentric Binary Neutron Star Mergers: One-arm Spiral Instability and Effects of Neutron Star Spin
我们进行广义相对论流体动力学模拟的动态捕获双中子星合并,强调的作用所发挥的中子星自旋。动力学捕获合并可能发生在球状星团,以及其他致密的恒星系统,其中大多数中子星有大的自旋。我们发现合并的结果作为初始中子星自旋的函数的显着变化。对于自旋与轨道角动量一致的情况,剩余超大质量中子星中额外的离心支撑可以防止迅速坍缩成黑洞,而对于不一致的情况,减小的总角动量可以促进坍缩成黑洞。我们发现,即使是中等的自旋可以显着增加喷射物质的量,包括未绑定的速度大于光速的一半,导致更明亮的电磁签名与千新星和相互作用的喷出物与星际介质。此外,我们发现,初始中子星自旋可以强烈地影响已经丰富的现象,在合并后的引力波签名所产生的超大质量中子星的振荡模式。在我们的几个模拟中,由此产生的超大质量中子星发展出单臂($m=1$)螺旋不稳定性,最明显的情况是那些小但不可忽略的中子星自旋。对于长寿的超大质量中子星,这种不稳定性的存在导致通过引力波探测这些事件的前景得到改善,从而可能提供有关中子星状态方程的信息。
2016-01-13 astro-ph.HE gr-qc