Studying Postmerger Outflows from Magnetized Neutrino-cooled Accretion Disks
紧密双星合并产生的自旋黑洞周围的中子冷却吸积流是形成喷流和发射磁驱动外流的一个有希望的方案。基于LIGO和Virgo天文台对GW170817引力波的探测以及电磁观测，该模型可以解释短持续时间伽马射线暴（GRB）和kilonova辐射的中心引擎。利用开放源代码的GRMHD HARM-COOL程序，在固定弯曲时空背景下，发展了几种具有真实状态方程的二维磁化吸积盘-黑洞模型.我们应用粒子示踪技术来测量流出物的性质。选择的磁盘和黑洞的初始参数的方式来表示不同的可能合并后的情况下合并的紧凑对象。我们的模拟显示了黑洞的自旋和喷出的质量之间有很强的相关性。一般来说，合并产生巨大的圆盘和快速旋转的黑洞会产生更强的外流。我们观察到我们的模型产生的风具有中等速度（$v/c \sim 0.1-0.2$）和宽范围的电子分数。我们使用这些结果来估计可能的放射性供电的瞬态发射这样的系统的光度和光变曲线。我们发现亮度峰值范围内的$10^{40}-10^{42}$ erg/s，这与以前的研究盘风外流。
2022-12-11 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
Long-term 3D-MHD Simulations of Black Hole Accretion Disks formed in Neutron Star Mergers
我们研究的长期演化的吸积环面周围的黑洞（BH）的残余物的紧凑的对象合并涉及至少一个中子星，以更好地了解他们的贡献kilonovae和r-过程元素的合成。为此，我们修改了FLASH4.5中的未分裂磁流体动力学（MHD）求解器，使其在非均匀三维球坐标下工作，从而能够更有效地覆盖长度尺度上的大动态范围，同时利用系统中的对称性。这个修改后的代码是用来执行BH吸积盘模拟，改变初始磁场的几何形状和磁盘的紧凑性，利用物理状态方程，中微子泄漏计划的发射和吸收，并模拟BH的重力与伪牛顿势。模拟运行足够长的时间，以在磁盘中实现辐射效率低下的状态。我们发现强大的质量喷射与极向和环向初始场的几何形状，并在高磁盘紧凑性抑制外流。与所包括的物理，我们得到双峰速度分布，追溯到质量喷射的磁应力在早期，和热过程中的辐射效率低的状态在后期。盘流出的电子分数分布是广泛的，在所有模型中，喷出物的几何形状如下特征沙漏形状。我们测试的效果，消除中微子吸收或核复合与轴对称模型，发现$\sim 50\%$更少的质量喷射和更多的中子丰富的组成没有中微子吸收，和一个次主导的贡献核复合。测试的MHD和中微子泄漏的实现包括在内。
2022-04-11 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Can black-hole neutrino-cooled disks power short gamma-ray bursts?
被中微子主导吸积流包围的恒星质量黑洞是通过中微子发射和湮灭产生伽马射线暴的可能候选者。短持续时间伽玛暴（SGRB）的前身通常被认为是致密双星合并。根据模拟结果，合并事件后，NERMOST的磁盘质量已被限制。我们可以利用SGRB现有的观测资料和火球模型来估算这样的盘质量。研究结果表明，SGRB的圆盘质量主要取决于其输出能量、射流张开角和中心BH特性。即使对于极端的BH参数，一些SGRB也需要大量的磁盘，这接近或超过了模拟中的限制。我们认为，可能存在替代的磁流体动力学过程或一些机制，增加中微子发射产生SGRB与合理的BH参数和磁盘质量。
2015-04-08 astro-ph.HE
From Neutrino- to Photon-Cooled in Three Years: Can Fallback Accretion Explain the X-ray Excess in GW170817?
最近在合并后t~3.4年检测到中子星合并GW 170817的X射线发射超过预测的余辉。过量的一个可能的来源是吸积到新的无遮蔽的黑洞（BH）残留物上。虽然束缚动力学喷出物的回落不足以产生额外的亮度，L_X ~ 5e 38 erg/s，但盘风喷出物的回落-由于其较大的质量和较低的速度-仍然是一种可行的可能性。我们提出了流体动力学α-粘度模拟合并后磁盘的演变，扩展到一个前所未有的长时间尺度t ~ 35 s合并后，作为必要的捕获年底的光解离和渐近演变到辐射效率低下的制度。由于中微子冷却效率低，BH吸积率在后期迅速衰减（Mdot_BH ~ t^（-β_BH），其中β_BH ~ 2.4-2.8），似乎与产生后期过剩不相容。然而，物质从赤道区域回落到内部圆盘的速率（根据高纬度地区物质在粘性加热的外流中未结合的速率推断）衰减得更慢，Mdot_fb ~ t^（-β_fb），在我们的α ~ 0.03模拟中β_fb ~ 1.43。到目前为止，回降速率已经变成亚爱丁顿，盘可以再次有效地吸积，即Mdot_BH ~ Mdot_fb，这一次是光子冷却而不是中微子冷却的结果。预测的当前时期X射线吸积光度为L_X ~ 0.1 Mdot_BH c^2 ~（2-70）e38 erg/s，β_FB ~ 1.43-1.66，因此支持（附带说明）GW 170817中X射线过剩的吸积动力起源。在辐射有效（次爱丁顿）过渡之前，在…
2021-07-02 astro-ph.HE
Relativistic MHD simulations of merging and collapsing stars and effects on GRB transient
Center for Theoretical Physics（理论物理中心）
本文通过相对论磁流体动力学模拟研究恒星并合与坍缩过程，探讨其对伽马射线暴暂现源特性的影响。
2025-12-09 astro-ph.HE
Accretion of the magnetized neutrino-cooled torus
基于GW 170817引力波观测，黑洞周围的中子冷却吸积流是一个很有前途的方案，可以用来解释喷流的形成和磁驱动风，从而解释短持续时间伽马射线暴（GRB）的中心引擎和千新星。磁旋转不稳定性（MRI）湍流和Blandford-Znajek（BZ）机制预计将在盘的热平衡（平衡中微子冷却）和驱动吸积和产生喷流中发挥关键作用。利用开放源代码的GRMHD HARM-COOL程序，我们研究了在固定弯曲时空背景下具有真实状态方程的吸积盘在磁场驱动下的演化。我们确定的中微子冷却和磁场的影响，特别注意磁盘和流出的动力学，热和成分的演变。
2022-03-08 astro-ph.HE
Neutrino absorption and other physics dependencies in neutrino-cooled black-hole accretion disks
在致密天体合并或碰撞过程中形成的黑洞（BH）吸积盘可能是快速中子俘获（r-）过程的主要场所，但由于中微子转移和角动量输运的复杂性，决定电子分数（Y_e）的条件仍不确定。在讨论了相关的弱相互作用机制后，我们利用一组广泛的模拟研究了中微子吸收对Y_e的影响，包括有两个动量的中微子输运和没有中微子吸收的情况。我们改变了环面质量，BH质量和自旋，并研究了中微子率的静止质量和弱磁性修正的影响。我们还测试的依赖角动量输运处理比较轴对称模型，使用标准的α-粘度与粘性模型假设恒定的粘性长度尺度（l_t）和三维磁流体动力学（MHD）模拟。最后，我们讨论了核合成产额和基本的kilonova性质。我们发现，吸收将Y_e推向环面外部的约0.5，而内部将平衡值Y_e^eq增加约0.05-0.2。相应地，大量的喷出物部分被推到Y_e=0.25以上，导致镧系元素部分减少，并且比没有吸收的情况下更亮、更早和更蓝的千诺瓦。具有较高中微子光学深度τ的更紧凑的环面倾向于具有较低的Y_e^eq，直到τ ~1-10，高于τ的吸收变得足够强以逆转这种趋势。当采用l_t=恒定粘度（MHD处理）时，盘状喷出物的中子丰度较低（较高）。在我们的MHD模型中发现的类似太阳的丰度模式勉强支持了磁星盘是主要的r-过程场所，尽管强r-过程可能仅限于高质量下落速率的阶段，Mdot>~ 2 x 10^（-2）Msun/s。
2021-10-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Self-consistent MHD simulation of jet launching in a neutron star - white dwarf merger
本研究使用AREPO代码模拟1.4$M_\odot$中子星与1$M_\odot$碳氧白矮星并合，发现白矮星瓦解形成吸积盘并驱动强磁化喷流，可能产生比千新星更亮的瞬变，且引力波频率适合分赫兹观测站探测。
2023-10-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
Large Eddy Simulations of Magnetized Mergers of Black Holes and Neutron Stars
本文利用大涡模拟代码MHDuet研究磁化黑洞-中子星并合，揭示吸积盘形成过程中开尔文-亥姆霍兹不稳定性驱动磁场在约20毫秒内从10^11 G放大至超过10^14 G，并指出当前分辨率仍不足以证明磁场增长收敛。
2024-09-13 astro-ph.HE gr-qc
Turbulent magnetic field amplification in binary neutron star mergers
磁场被认为在两颗中子星合并的动力学和抛射机制中起着关键作用。广义相对论磁流体动力学（MHD）模拟提供了一个独特的机会，解开正在进行的物理过程的细节。然而，目前的数值研究受到严重限制的事实是，任何负担得起的决议仍然不足以完全捕获的小规模发电机，最初由开尔文-亥姆霍兹不稳定性引发，后来来源于几个磁流体动力学过程，涉及差分旋转。在这里，我们减轻了这种限制，通过使用显式大涡模拟，一种技术，其中未解决的动态发生在亚网格尺度（SGS）的额外条款，这是解决领域及其衍生物的功能建模。高阶数值格式、高分辨率和梯度SGS模型的结合使我们能够捕捉到双星中子星合并过程中产生的小尺度发电机。在这里，我们遵循合并后的第一个50毫秒，第一次，我们发现数值收敛的磁场放大，在空间尺度上的综合能量和光谱分布。我们还发现，在合并后的$5$ ~ms左右，残余物中的磁场的平均强度在$\sim 10^{16}$ ~G处饱和。在$20-30$ ~ms之后，环形和极向磁场分量都连续增长，由提供缓慢逆级联的绕组机构馈送。我们没有发现磁旋转不稳定性的明确线索，也没有显着的影响，磁场的角动量在我们的模拟中的残余物的重新分配，可能是由于非常动荡和动态拓扑结构的磁场在所有阶段，与小规模的组件在很大程度上占主导地位的大规模。
2022-07-03 astro-ph.HE gr-qc
Spin evolution modeling for a newly-formed white dwarf resulting from binary white dwarf merger
本研究通过磁流体动力学风模型，模拟双白矮星并合产物（类巨星天体）的自转演化，估算质量损失率与自转减慢时标，并应用于三个磁白矮星源，揭示其周期与初始光度及冷却时标的关系。
2025-04-25 astro-ph.HE astro-ph.SR
Binary Neutron Star Merger Simulations with a Calibrated Turbulence Model
中子星（NS）合并残留物中的磁流体动力学（MHD）湍流会影响它们的演化和多信使特征，使当前和未来观测的解释复杂化。由于数值相对论模拟的高雷诺数和大计算成本，在可预见的未来解决湍流的所有相关尺度将是不可能的。在这里，我们采用了一种方法，包括亚网格尺度湍流中分辨率模拟的大涡模拟（LES）方法扩展到广义相对论（GR）。我们校准我们的亚网格湍流模型，从非常高的分辨率GRMHD模拟的结果，我们用它来执行NS合并模拟和研究湍流的影响。我们发现，湍流有一个定量的，但不是定性的影响NS合并残留物的演变，他们的引力波签名，并在二进制NS合并产生的外流。我们的方法提供了一个可行的路径来量化的不确定性，由于NS合并的动荡。
2020-06-08 astro-ph.HE gr-qc
Magnetic dissipation in short gamma-ray burst jets. I. Resistive relativistic MHD evolution in a model environment
本研究针对短伽马射线暴喷流的磁耗散问题，用PLUTO代码开展二维及三维电阻性相对论MHD模拟，发现有限电导率会显著影响喷流结构、湍流及欧姆耗散，还展示了三维演化中的非轴对称特征。
2024-10-09 astro-ph.HE
Gradient sub-grid-scale model for relativistic MHD Large Eddy Simulations
在磁雷诺数很大的几种天体物理情况下，MHD湍流可能起着重要的作用。在数值上，这些情况下，可以有效地研究通过大涡模拟，其中的计算资源被用来发展的系统只有一个有限的网格大小。分辨率不足以捕捉所有相关的小尺度物理学，而是通过演化方程中的一组附加项有效地建模，称为亚网格尺度模型。在这里，我们扩展了这种方法，通常用于非相对论/非磁性/不可压缩流体动力学，应用所谓的梯度模型的平衡律方程的一般集合，其中包括相关的情况下，需要一个非平凡的反演保守的原始字段。特别是，我们专注于相对论性可压缩的理想MHD的情况下，第一次（和任何状态方程）提供所有额外的亚网格尺度的条款。作为一个应用程序，我们考虑箱模拟的相对论性开尔文-亥姆霍兹不稳定性，这也是第一个机制负责的磁场放大在二进制中子星合并，还不能完全捕获的最精细的网格和最长的模拟。我们的模型的性能进行了数值评估，通过比较它所产生的高分辨率模拟过滤的残差。我们发现，该模型可以很好地拟合分辨率高出几倍的残差。虽然这里所示的应用显式地考虑了Minkowski度量，但它可以直接扩展到广义相对论，从而为在GRMHD双星合并中实现梯度子网格模型奠定了基础。我们的研究结果表明，这种方法将有可能更好地揭示小尺度动力学实现全GRMHD模拟。
2020-03-23 astro-ph.HE gr-qc
Accretion and outflow from a magnetized, neutrino cooled torus around the gamma ray burst central engine
我们计算了一个以湍流环面形式吸积到恒星质量黑洞上的伽马射线暴中心引擎的结构和短期演化。我们的模型适用于短伽马射线暴事件，其中残留环面形成后，中子星黑洞或双中子星合并，并随后吸积。我们研究了二维的相对论模型，并集中讨论了黑洞和流参数以及中微子冷却的影响。我们比较所得到的结构和中微子发射我们以前的一维模拟的结果。我们发现，中微子冷却环面发射一个强大的质量外流，这有助于总中微子光度和质量损失的系统。中微子的光度可能会超过极地喷流的Blandford-Znajek光度，随后中微子-反中微子对的湮灭将为伽玛射线暴的发射提供额外的能量来源。
2013-08-22 astro-ph.HE
Accretion and outflow from a magnetized, neutrino cooled torus in the gamma ray burst central engine
伽马射线暴（GRB）是一种能量极高的瞬变事件，从宇宙中最遥远的地方都能看到。它们很可能是由超爱丁顿速率的吸积提供动力的，这种吸积作用会进入一个新诞生的恒星质量的黑洞。这个中央引擎产生了最强大的，高洛伦兹因子的喷流，负责高能伽马射线的发射。利用广义相对论中的二维磁流体力学模拟，研究了伽玛暴中央发动机中吸积流的演化。我们计算了极热、极密的环面吸积到快速旋转的黑洞上的结构和演化，黑洞发射磁化喷流。我们计算的化学结构的磁盘和帐户中微子冷却。我们的初步运行适用于短GRB的情况下（残留环面增生后，NS NS或NS BH合并）。我们对选定的盘和中心BH质量估计了这样一个事件的中微子光度
2011-11-23 astro-ph.HE
Large Eddy Simulations of Magnetized Mergers of Neutron Stars with Neutrinos
中子星合并是非常剧烈的事件，涉及极端的物理过程：动态、强场引力、大磁场、非常热、致密的物质和大量中微子的产生。对这样一个系统及其相关的多信使信号（如引力波、短伽马射线暴和千诺瓦）的精确建模需要包括所有这些过程，并且随着多信使天文学的普遍进步，特别是引力波天文学的进步（如第三代探测器的发展），这一点越来越重要。几个广义相对论的代码已经纳入了不同程度的现实主义这些元素。在这里，我们扩展我们的代码MHDuet，它可以执行磁流体力学的大涡模拟，以帮助捕获合并过程中的磁场放大，并允许现实的状态方程和中微子冷却通过泄漏计划。我们进行了几次测试，涉及孤立和二元中子星证明代码的准确性。
2022-05-06 astro-ph.HE gr-qc
2.5-MHD models of circumstellar discs around FS~CMa post-mergers : I. Non-stationary accretion stage
本文使用 PLUTO 代码对 FS~CMa 合并后星周围的薄盘和厚盘进行 2.5D-MHD 模拟，发现磁场驱动了低密度盘中喷流、热日冕及磁离心风的形成，揭示了盘结构变化并解释了相关观测现象。
2023-06-28 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Simulation Study of Binary Mergers of Galaxy Clusters I: Properties of Merger Shocks and Radio Emission
Pusan National University（釜山国立大学）；UNIST（蔚山科学技术院）；Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
利用三维磁流体动力学模拟，研究了星系团双星并合中激波的形成及其产生的射电遗迹，揭示了激波马赫数、湍流磁场和宇宙线电子加速对射电辐射特性的影响。
2026-09-01 astro-ph.HE
Axisymmetric hydrodynamics in numerical relativity: treating coordinate singularity, artificial heating and modeling MHD instabilities
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of New Hampshire（新罕布什尔大学）；Washington State University（华盛顿州立大学）
针对双中子星并合残骸的轴对称模拟，提出一种保持磁通守恒且避免坐标奇异性的新方案，结合平滑性与守恒性，并改进熵演化去除人工加热及有效粘性建模，提升长期演化真实性。
2025-10-15 astro-ph.HE gr-qc
Jets from neutron-star merger remnants and massive blue kilonovae
通过含中微子输运的三维GRMHD模拟，研究揭示长寿命BNS并合遗迹可在数十毫秒内产生双极喷流、磁化星风及大量无镧系元素抛射物，解释蓝色千新星与GW170817信号。
2023-12-08 astro-ph.HE gr-qc
Effects of magnetic field topology in black hole-neutron star mergers: Long-term simulations
我们报告了长期模拟黑洞中子星双星合并的中子星具有不对称的磁场偶极子。我们以中子星被黑洞潮汐扰动的情形为研究对象，跟踪了双星系统在合并后$\approx 100$ ms内的演化过程.我们发现了一个以上的插曲，热驱动风被发射沿漏斗壁在所有这些情况下，从合并后的$\approx 25$毫秒开始。另一方面，我们目前还不能得出结论，抛射的质量是否随不对称性的\it{degree}而增加。在极向方向上的大规模磁场配置形成沿漏斗壁伴随着大坡印亭通量的产生。黑洞残骸周围吸积盘中的磁场被非轴对称磁旋转不稳定性（MRI）放大。MRI的增长估计是在理想的磁流体力学（MHD）制度，因此将从潜在的中微子辐射引起的显着影响。然而，磁场的不对称性导致湍流增加，这导致吸积盘中的垂直磁场以非线性方式大幅增长。
2017-04-27 astro-ph.HE gr-qc
Inverse Transfer in Non-helical 2D Collisionless Magnetic Turbulence: Island-Merger Picture with Kinetic Effects
Tsung-Dao Lee Institute, Shanghai Jiao Tong University（上海交大李政道研究所）；School of Mathematics, Physics and Statistics, Shanghai Polytechnic University（上海理工大学数学与统计学院）；School of Physics and Astronomy, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学物理与天文学院）；Key Laboratory for Particle Physics, Astrophysics and Cosmology (MOE), Shanghai Key Laboratory for Particle Physics and Cosmology, Shanghai Jiao Tong University（上海交通大学粒子物理、天体物理与宇宙学教育部重点实验室）
研究无碰撞等离子体形成的衰减非螺旋湍流中的磁逆转移，用粒子模拟发现其与MHD情况不同，如衰减指数及谱峰迁移情况，指出天体物理无碰撞等离子体中磁相干可通过逆转移增长，MHD衰减时间尺度外推可能高估大尺度场增长速率。
2026-07-16 astro-ph.HE
Three-dimensional GRMHD simulations of the remnant accretion disks from neutron star mergers: outflows and r-process nucleosynthesis
双星中子星的合并，或者中子星和恒星质量黑洞的合并，可以导致在旋转黑洞周围形成一个巨大的旋转环面。除了提供伽马射线暴喷流的准直介质外，这些盘的未束缚外流是质量喷射和快速中子俘获（r-过程）核合成的重要来源。我们提出了第一个三维广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟的中微子冷却吸积盘在中子星合并，包括一个现实的状态方程在低密度和温度下有效，自洽的电子分数的演变，和中微子冷却通过一个近似的泄漏计划。经过磁绕组的初始磁场放大后，我们目睹了由磁旋转不稳定性（MRI）驱动的湍流的剧烈发作。磁盘迅速达到之间的平衡，从MRI驱动的湍流加热和中微子冷却，调节中平面电子分数到一个低的平衡值$Y_\text{e} \approx 0.1$。在380毫秒的模拟时间，我们发现，一个分数$\approx 20\%$的初始环面质量是不受约束的强大的外流速度$v \approx 0.03-0.1\,c$和电子分数$Y_\text{e} \approx 0.1-0.25$。通过核反应网络对流出物进行后处理，显示出稳健的第二和第三峰r-过程的产生。虽然与以前的轴对称流体动力学模拟的结果大致一致，外推我们的结果晚表明，总喷出物质量从GRMHD磁盘显着更高。我们的研究结果提供了强有力的证据，合并后的磁盘流出是一个重要的网站的r-过程。
2017-11-02 astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic Emission from Supermassive Binary Black Holes Approaching Merger
我们提出了第一个完全相对论性的预测电磁辐射从周围的气体的超大质量双黑洞系统接近合并。使用光线跟踪代码后处理数据从广义相对论3-D MHD模拟，我们生成的图像和光谱，并分析发射的光的视角依赖性。当吸积率相对较高时，环双星盘、吸积流和迷你盘结合在一起发出UV/EUV波段的光。我们测量了日冕辐射的热康普顿硬X射线谱;在高吸积率下，它几乎完全产生于小盘，但在低吸积率下，它也是小盘和吸积流的主要辐射机制。由于相对论性光束和引力透镜的作用，辐射功率的角分布具有很强的各向异性，尤其是在赤道面附近。
2018-06-14 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Characterizing the Scale Height and Filamentary Structure of Radiatively Cooled MADs
Bar-Ilan University（巴伊兰大学）
本文通过GR-MHD模拟研究辐射冷却对磁性冻结盘结构和动态的影响，发现磁通量积累使气体形成离散的丝状结构，并提出基于密度最大极位置的替代定义以更准确描述强磁场和冷却条件下的盘结构。
2026-10-30 astro-ph.HE
What we can learn about compact binary mergers from their kilonova signals?
本文通过GR MHD模拟中微子驱动的盘风，研究致密双星并合的千新星信号特征，以区分黑洞-中子星与双中子星并合，并探讨其对短GRB前身星系统本质的理解。
2024-03-22 astro-ph.HE
Fragmentation in Gravitationally-Unstable Collapsar Disks and Sub-Solar Neutron Star Mergers
本文提出在引力不稳定的大质量坍缩星盘外部区域可形成亚太阳质量中子星，其后续并合可解释亚太阳质量引力波事件，并预言多普勒调制、伴随黑洞并合及超新星内千新星等观测特征。
2024-07-31 astro-ph.HE gr-qc
Turbulent magnetic-field amplification in the first 10 milliseconds after a binary neutron star merger: comparing high-resolution and large eddy simulations
双中子星合并的发现是近年来最重要和最复杂的天体物理发现之一。这个问题的一个不清楚的方面是湍流磁场放大，最初由开尔文-亥姆霍兹不稳定性在比现在任何可达到的数值分辨率小得多的尺度上触发。在这里，我们提出的第一个十毫秒的双中子星合并的数值模拟。首先，我们详细确认如何模拟放大依赖于数值分辨率和分布在一个广泛的尺度范围内，从湍流MHD理论的预期。我们发现，最初的大规模磁场$10^{11}\,$ G内的每一个恒星被放大的残余在第一个$5$毫秒内的$10^{16}\,$ G的均方根值为我们的最高分辨率运行。然后，我们运行大涡模拟，探索亚网格尺度梯度模型的性能，已经成功地在以前的湍流箱模拟测试。我们表明，除了这个模型是特别重要的感应方程，因为它导致放大的磁场可比的高分辨率运行，但大大降低了计算成本。在最初的10毫秒内，没有明显的迹象表明存在一个有序的大尺度磁场，而这种磁场确实应该通过磁绕组和磁旋转不稳定性在更长的时间尺度内出现。
2020-09-14 astro-ph.HE gr-qc
A resistive MHD module in the GPU-accelerated GRMHD code GRaM-X
University of Amsterdam（阿姆斯特丹大学）；University of Hamburg（汉堡大学）；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；University of Illinois（伊利诺伊大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；University of Waterloo（滑铁卢大学）；Louisiana State University（路易斯安那州立大学）
本研究开发了GPU加速代码GRaM-X的电阻GRMHD模块，采用Z4c形式、二阶隐显龙格-库塔方案等技术，经多类测试验证准确稳定，可支撑多信使天体物理领域的大规模高效模拟。
2025-10-21 astro-ph.HE gr-qc
Binary Black-Hole Mergers in Magnetized Disks: Simulations in Full General Relativity
我们提出的结果，从第一个完全广义相对论，磁流体动力学（GRMHD）模拟的等质量黑洞二进制（BHBH）在磁化，环二进制吸积盘。我们模拟前和后解耦阶段的BHBH磁盘系统和“冷却”和“无冷却”的气体流动。在解耦之前，由于MHD湍流，双星潮汐力矩和有效粘性力矩之间的竞争耗尽了双星轨道内部的盘。然而，它也诱导双流吸积流和温和的相对论极性流出的黑洞。在退耦之后，但在气体填充残骸周围的低密度“空洞”之前，吸积率降低，而在合并之后，由于冲击加热和吸积到旋转的BH残骸上，电磁（EM）光度迅速增强。这项调查，虽然初步的，预览更详细的GRMHD模拟，我们计划在未来的预期，同时检测引力和EM辐射合并BHBH磁盘系统进行。
2012-12-03 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
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
Jet-environment interplay in magnetized binary neutron star mergers
本文报告了首个磁化sGRB喷流穿透真实磁化并合后环境的3D狭义相对论MHD模拟，克服了以往无磁场模拟的局限，揭示了磁场在喷流演化中的关键作用。
2023-06-14 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
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
Fast Neutrino Conversion in Hydrodynamic Simulations of Neutrino-Cooled Accretion Disks
从中子星合并或坍缩恒星的核心中形成的中微子冷却黑洞（BH）吸积盘的流出物被认为是中子丰富的，足以解释快速中子捕获（r-）过程中产生的大部分元素，但它们的精确化学成分仍然难以捉摸。在这里，我们调查的快速中微子味转换的作用，动机是我们的后处理分析的结果，显示的证据，电子中微子轻子数（ELN）交叉深盘内，因此建议可能是不平凡的影响，由于中微子味混合。我们实现了一个参数化的，动态自洽的治疗快速转换与时间相关的模拟，并检查对磁盘及其流出的影响。通过激活重轻子中微子的发射（否则效率低下），快速转换提高了盘的冷却速率，降低了电子型中微子的吸收速率，导致盘中的电子分数减少了0.03-0.06，喷射物质中的电子分数减少了0.01-0.03。r-工艺产率通常提高不超过2倍，使快速转化的总体影响适度。千诺瓦是延长的净结果增加镧系不透明度和增强放射性加热速率。我们只观察到轻微的敏感性磁盘质量，发病的条件下的风味转换，并考虑的情况下的风味混合。值得注意的是，保存每个家庭的轻子数的味道混合的参数模型的结果比调用三味均分，通常在以前的作品中假设的模型在整体上较小的影响。
2022-05-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
Role of injection parameters in jet propagation through realistic binary neutron star merger environments
本文通过首批3D RMHD模拟研究注入参数和真实BNS并合环境对初生GRB喷流传播的共同影响，证明环境性质可决定喷流破出或窒息。
2025-05-14 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
A Collapsar-Disk Origin for GW190814
Columbia University（哥伦比亚大学）；Flatiron Institute（平顿研究所）
提出GW190814源于坍缩星盘中碎片与中心黑洞合并，预测与超新星SN2019npv时间关联，并解释合并延迟机制。
2026-11-03 astro-ph.HE gr-qc
Simulating the quasi-ballistic regime of a short Gamma-Ray Burst jet
SISSA（的里雅斯特国际高等研究学院）；INAF, Osservatorio Astronomico di Padova（意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台）；INFN, Sezione di Trieste（意大利国家核物理研究院的里雅斯特分部）；INFN, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究院帕多瓦分部）；INAF, Osservatorio Astronomico di Brera（意大利国家天体物理研究所布雷拉天文台）
本研究通过3D模拟展示了二元中子星合并喷流在准球形运动 regime中的演化，揭示了喷流穿透密集环境的挑战及能量转化特征。
2026-01-19 astro-ph.HE
General relativistic simulations of black hole-neutron star mergers: Effects of tilted magnetic fields
黑洞-中子星（BHNS）双星合并可以形成磁盘，其中磁旋转不稳定性（MRI）引起的湍流可能会驱动吸积到残留的BH上，支持相对论喷流，并为短硬伽马射线暴（SGRB）提供引擎。我们早期对磁化BHNS的研究表明，NS潮汐破坏将磁场缠绕成环形配置，极向场非常弱，以至于用全磁盘模拟捕获MRI需要$\sim 10^8$ CPU小时。在那项研究中，我们施加了赤道对称性，抑制了等离子体穿过轨道平面可能产生的极向磁场。在这里，我们表明，打破这种对称性的初始条件（即，NS中的{ \it倾斜}极向磁场）在盘中产生更强的极向场，这表明通过完全广义相对论MHD模拟将BHNS合并建立为SGRB祖先可能需要非对称初始条件。我们表明，BHNS合并可能会形成一个SGRB引擎在正确的条件下播种的残留磁盘从一个未磁化的BHNS模拟与纯极向场动态不重要的最初，但足够强大，以解决MRI。磁湍流发生在磁盘，驱动吸积和支持坡印廷主导的射流外流足以供电SGRB。
2012-10-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
Radiation MHD Simulations of Soft X-ray Emitting Regions in Changing Look AGN
本文通过三维辐射磁流体动力学模拟，研究了变化外貌活动星系核中软X射线超的起源，成功再现了由逆康普顿散射冷却形成的温暖汤姆逊厚区域，并解释了其光度与磁场重联加热机制。
2024-07-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
Ab-Initio General-Relativistic Neutrino-Radiation Hydrodynamics Simulations of Long-Lived Neutron Star Merger Remnants to Neutrino Cooling Timescales
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）
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
Cumulative Neutrino and Gamma-Ray Backgrounds from Halo and Galaxy Mergers
暗物质晕和嵌入其中的气体结构（如原星系、星系、星系团和星系团）的合并，导致了能够将宇宙射线（CR）加速到$\sim10~\rm PeV$的强烈冲击。这些冲击将通过与周围气体环境的非弹性$pp$碰撞产生高能中微子和$γ$ -射线。在这项工作中，我们研究了这些晕合并的贡献，在冰立方测量的扩散中微子流量和非耀变体部分的河外$γ$射线背景测量的$Fermi$。为了计算它们，我们制定的红移依赖的冲击速度，银河半径，晕气体含量和星系/星系际磁场的暗物质晕分布高达红移$z=10$。我们发现，高红移合并贡献了大量的宇宙射线的能量光度密度，由此产生的中微子光谱可以解释很大一部分的观察到的扩散中微子流量超过0.1 PeV的几个PeV。我们还表明，我们的模型可以在一定程度上缓解与河外$γ$射线背景的紧张局势。首先，由于大部分CR能量光度密度来自高红移，伴随的$γ$ -射线通过与宇宙微波背景（CMB）和河外背景光（EBL）的$γγ$湮灭而被更强烈地抑制。其次，轻度辐射冷却激波可能导致更硬的CR谱，谱指数为$1.5\lesssim s\lesssim2.0$。我们的研究表明，晕合并，其中一部分也可能导致合并星系中的星爆，可以是有前途的中微子发射器，而不违反现有的$Fermi$ $γ$射线约束的非耀变体的河外$γ$射线背景的组成部分。
2018-03-15 astro-ph.CO astro-ph.HE
MRI Turbulence versus $α$-Viscosity in Circumbinary Disks: Implications for Gravitational-Wave Dephasing and Accretion Variability
Center for Cosmology and Particle Physics, Physics Department, New York University（纽约大学物理系宇宙学与粒子物理中心）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（西蒙斯平顿研究所计算天体物理学中心）
通过Athena++模拟对比环绕双黑洞盘的HD与MHD过程，发现MHD力矩更大、变异性更强，对引力波相移和吸积变异性的影响与α盘模型存在显著差异。
2026-10-14 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Accretion Regimes of Neutrino-Cooled Flows onto Black Holes
本研究建立黑洞中微子冷却吸积盘的一维广义相对论黏滞流体模型，系统探究不同参数下的吸积模式，揭示其与r过程核合成及超千新星暂现源的关联。
2025-07-31 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Modelling the delayed shock-breakout emission following jet-launching binary neutron star mergers via relativistic magnetohydrodynamic simulations simulations
INAF, Osservatorio Astronomico di Padova（意大利国家天体物理研究所帕多瓦天文台）；INFN, Sezione di Padova（意大利国家核物理研究所帕多瓦分部）
通过相对论MHD模拟，研究双中子星并合喷流驱动的激波突破发射，发现GW-EM延迟对视角和抛射物不透明度依赖弱，为约束模型提供稳健诊断，并与GRB 170817A对比。
2026-08-05 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Viscous hydrodynamic evolution of neutron star merger accretion disks: a code comparison
本研究比较了ALCAR和FLASH两种黏性流体动力学代码在中子星并合吸积盘演化中的表现，发现总体一致性约10%，并评估了代码差异对核合成和千新星光变曲线的影响。
2024-05-23 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
The Dynamics of Debris Disk Creation in Neutron Star Mergers
利用数值相对论/MHD模拟数据，研究了中子星合并后碎片盘初始结构的形成动力学，发现流体动力学与引力效应共同塑造了碎片盘的初始比角动量分布。
2024-06-04 astro-ph.HE
Circumbinary MHD Accretion into Inspiraling Binary Black Holes
当两个紧密结合的黑洞接近并合时，它们的螺旋上升时间变得比周围轨道物质的特征流入时间短。采用一种新的方法，即用2.5PN近似表示轨道物质所占区域的变化时空，用3.5PN近似表示双星轨道演化，模拟了等质量非自旋双星周围的环双星盘的MHD演化。在开始的inspiral，环双星盘的结构预测以及从牛顿的结果外推。双星打开了一个低密度的间隙，其半径大约是两个双星间隔，物质堆积在这个间隙的外缘，因为双星施加的扭矩阻碍了流入;尽管如此，吸积率相对于其在更大半径处的值仅减少了约2倍。在螺旋过程中，盘的内边缘首先向内移动，与收缩的双星协调，但随着轨道演化的加速，内边缘向更小半径移动的速度落后于双星压缩的速度。在这一阶段，从双星到盘的角动量转移速率大大减慢，但净吸积速率仅下降10- 20%。当双星间距为几十个引力半径时，盘辐射的静止质量效率为百分之几，这表明星系核中的超大质量双星黑洞在其演化的这个阶段可能非常明亮。如果光度在光学上是薄的，它将被调制在一个频率上，这个频率是盘表面密度最大值的轨道频率和双星轨道频率之间的拍频。然而，具有足够表面密度的盘也应该是光学厚的，因此，周期性调制可以被抑制。
2012-04-04 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
MHD Simulations of AGN Jets in a Dynamic Galaxy Cluster Medium
本文对从高分辨率宇宙学模拟中提取的星系团中央活动星系核（AGN）间歇喷流进行了一对三维磁流体动力学模拟。选定的星团被选为一个明显相对宽松的系统，在近7 Gyr没有经历过重大合并。尽管有这种特征和历史，集群内介质（ICM）包含相当活跃的“天气”。我们探讨了这种ICM天气的AGN喷流和叶的形态演化的影响。在两个模拟中，射流的方向是不同的，因此它们探测ICM结构和动力学的不同方面。我们发现，即使这个集群，可以被描述为放松的观测标准，大规模的，散装ICM运动可以显着扭曲的射流和叶。对模拟的合成X射线观测表明，喷流产生了复杂的空腔系统，而合成射电观测揭示了类似于广角尾（WAT）射电源的喷流和叶的弯曲。在2600万年的周期内，使用50%的占空比，对喷射器进行开关循环。这导致了类似于“双-双”射电星系的形态特征。虽然射流和ICM磁场在模拟中通常太弱而不能在动力学中起主要作用，但麦克斯韦应力仍然可以在局部变得显著。
2012-03-11 astro-ph.CO astro-ph.HE
Stochastic gravitational-wave background from subsolar neutron stars in collapsar disks
Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）
本研究计算了坍缩星盘分裂产生的亚太阳中子星并合所导致的随机引力波背景能量密度，发现与中心黑洞并合是最响亮的通道，受当前数据约束且可被下一代探测器探测，为盘生亚太阳中子星提供了群体级探针。
2026-09-30 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
A Magnetic Unification of Merging Supermassive Black Hole Binaries
Institute of Science and Technology Austria (ISTA)（奥地利科学技术研究所）；Department of Astronomy, Columbia University（哥伦比亚大学天文学系）；Department of Physics, Columbia University（哥伦比亚大学物理系）
本研究提出二维伪牛顿框架统一合并超大质量黑洞双星的电磁特征，发现磁场强度主导合并信号，为观测约束磁化提供新途径。
2026-09-23 astro-ph.HE
Magneto-hydrodynamic Simulations of a Jet Drilling an HI Cloud: Shock Induced Formation of Molecular Clouds and Jet Breakup
利用磁流体动力学（MHD）模拟方法研究了南天一氧化碳（NANTEN CO）观测发现的喷流排列的CO云的形成机制，并考虑了星际介质的冷却作用。受CO云团与HI气体密度增强的关联的启发，我们对注入到稠密HI气体中的超声速射流的传播进行了MHD模拟。我们发现，在喷流前面的弓形激波压缩的HI气体冷却的密度增强触发的冷却不稳定性的增长。结果，在射流和HI气体之间的界面周围形成冷的致密鞘层。鞘层中冷的致密气体的径向速度为几km/s，几乎与喷流速度无关。分子云可以在这个区域形成。由于包裹射流的致密鞘层反射茧中产生的波，因此射流受到茧中温暖气体的涡旋的强烈扰动，这使射流破碎并在射流钻出的HI腔中形成二次激波。激波处的粒子加速可能是银河喷流源SS 433周围W50星云东缘附近观测到的射电和X射线细丝的起源。
2014-07-09 astro-ph.HE
Long-term GRMHD Simulations of Neutron Star Merger Accretion Disks: Implications for Electromagnetic Counterparts
我们研究了中子星合并过程中黑洞吸积盘的长期演化。这些盘状物排出有助于$r$过程千诺瓦的物质，并能产生相对论性喷流，为短伽马射线暴提供动力。在这里，我们报告的结果是一个三维的，广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟这样的磁盘是进化足够长的时间（$\sim 9$ s，或$\sim 6\times 10^5 r_{\rm g}/c$），以实现完成远离磁盘的质量喷射。我们的模型从极向场开始，并完全解决了最不稳定的模式的磁旋转不稳定性。我们参数化占主导地位的微观物理和中微子冷却效应，并与轴对称流体动力学模型与剪切粘度。GRMHD模型以两种方式激发质量：一种是由MHD介导的快速外流，另一种是当圆盘变成平流时的热驱动风。喷射出的未结合质量的总量（$0.013M_\odot$，或初始环面质量的$\simeq 40\%$）是流体动力学模型的两倍，具有较高的平均速度（$0.1c$）和较低平均值的宽电子分数分布（$0.16$）。将喷出的部分换算成$\sim 0.1M_\odot$的盘质量可以解释来自GW 170817的红色千诺瓦，但低估了蓝色分量。大约$\sim 10^{-3}M_\odot$的物质会经历中子冻结，并在合并后的最初几个小时内产生明亮的千诺瓦先驱物。我们的理想化的初始磁场配置，我们得到了一个强大的射流和足够的喷出物与洛伦兹因子$\sim 1-10$（过）产生的非热辐射从GW1708107…
2018-10-27 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
