Inferring the neutron star equation of state from binary inspiral waveforms
核密度以上的中子星物质的性质还不清楚。双中子星在螺旋和合并的后期阶段发射的引力波包含中子星状态方程的印记。测量偏离后期螺旋波形的点粒子极限允许通过引力波观测来测量状态方程的性质。这和一个同伴的谈话，由J。里德报告了一个数值波形的比较，从模拟的螺旋中子星双星，计算状态方程与不同的刚度。我们计算的信号强度的波形之间的差异，为各种委托和拟议的干涉引力波探测器，并表明，在1 kHz左右的频率观测将能够测量的紧凑性参数和约束可能的中子星状态方程。
2010-08-11 astro-ph.HE gr-qc
Inferring binary parameters with dual-line gravitational wave detection from tight inspiraling double neutron stars
本文提出利用LISA与Cosmic Explorer对紧密双中子星双线引力波的联合探测，在无电磁观测条件下推断自旋-轨道错位角和中子星转动惯量，分别达到亚百分比和5%的测量精度。
2024-01-20 astro-ph.HE gr-qc
Inferring the neutron star equation of state simultaneously with the population of merging neutron stars
观测多颗合并的中子星的性质将同时提供对中子星质量和自旋分布、中子星合并速率以及核物质状态方程的深入了解。并不是所有包含中子星的合并双星都是相同的。这些合并双星的多样性可能来自广泛或多峰的NS质量分布;不同和极端的NS出生自旋的影响; NS-BH合并的可能性;甚至是相变的可能性，允许NS具有相似的质量，但强烈的发散半径。在这项工作中，我们提供了一个具体的算法来结合所有的信息，从GW测量到一个联合约束的NS合并率，NS属性的分布，和核物质状态方程。使用一个具体的例子，我们展示了如何偏置的质量分布推断可以显着影响恢复的状态方程，即使在小$N$限制。用同样的具体例子，我们展示了如何小的$N$观测可以确定一个双峰的质量和自旋分布合并NS同时与EOS。我们的一致性方法可以立即推广到其他观测约束。
2020-01-06 astro-ph.HE gr-qc
Universal Relations for Binary Neutron Star Mergers with Long-lived Remnants
我们提出了一种新的通用关系的二进制中子星合并与长寿的中子星残余物：最近的工作的启发基于数值相对论模拟，我们提出了一种新的方法，使用微扰计算，使我们能够与合并前的中子星二进制潮汐变形合并后残余物的有效紧凑性。我们的研究结果允许预测的恒星参数的长寿残留中子星的研究期间发出的引力波合并前阶段。
2021-06-15 astro-ph.HE gr-qc
General relativistic magnetohydrodynamics simulations for binary neutron star mergers
本文综述2008至2024年间约四十次广义相对论磁化双中子星并合模拟，全面审视磁流体动力学效应，以预测和解释并合现象。
2024-05-27 astro-ph.HE gr-qc
Search for Dark Matter Effects on Gravitational Signals from Neutron Star Mergers
基于最近探测到的中子星合并产生的引力波信号，我们分析了暗物质对这种信号的可能影响。我们发现，合并中子星的暗物质核心可能会产生一个可观察到的补充峰的引力波功率谱密度合并后，这可以从中子组件所产生的功能区分。
2018-05-15 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
High resolution numerical-relativity simulations for the merger of binary magnetized neutron stars
我们在日本超级计算机K。中子星和合并遗迹被70 μ m的网格覆盖，这是迄今为止得到的结果中分辨率最高的。通过深入的分辨率研究，首次阐明了中子星并合过程中磁场的几种放大机制。首先，在合并开始时剪切层中发展的开尔文-亥姆霍兹不稳定性显著地放大了磁场。合并后形成的超大质量中子星（HMNS）会受到非轴对称的磁旋转不稳定性的影响，这种不稳定性放大了HMNS中的磁场。这两种放大机制不能用非相干分辨率运行找到。我们还表明，HMNS最终崩溃的黑洞所包围的吸积环面，这是在出生时强烈磁化。
2014-07-14 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
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
Gravitational waves from remnant massive neutron stars of binary neutron star merger: Viscous hydrodynamics effects
采用广义相对论剪切粘性流体力学的Israel-Stewart形式的简化形式，我们探讨了双中子星合并的残余大质量中子星的演化，并特别注意由此产生的引力波形。我们发现，对于$10^{-2}$阶的所谓粘性α参数的合理值，残余大质量中子星中的微分旋转的程度在粘性时间尺度$\alt 5$ \，ms中显著降低。与此相关，非轴对称变形的程度也迅速降低，因此，发射的准周期性引力波的振幅也在粘性时间尺度中衰减。我们的研究结果表明，为模拟合并残留物的演变的双中子星，我们必须考虑磁流体力学效应，这在自然界中可以提供粘性效应。
2017-05-16 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Constraining equation of state of neutron star using neutron star-black hole mergers
Indian Institute of Technology Bombay（印度理工学院孟买分校）
本研究利用Bilby框架分析NSBH并合引力波数据，发现未来探测器需至少20次并合事件，方可清晰区分中子星物态方程。
2026-09-01 astro-ph.HE gr-qc
Inferring the role of binary neutron star mergers in r-process nucleosynthesis with multi-messenger observations using Cosmic Explorer and Einstein Telescope
Institute of Physics, University of Greifswald（格赖夫斯瓦尔德大学物理研究所）；Department of Astronomy & Astrophysics, Tata Institute of Fundamental Research（塔塔基础研究院天文学与天体物理学系）
提出利用第三代引力波探测器宇宙探险家和爱因斯坦望远镜，通过红移依赖的引力波事件数与平均r过程丰度的相关性，测量双中子星并合对宇宙r过程核合成的贡献，精度可达5-6%。
2026-05-22 astro-ph.HE gr-qc
Neutron Star Mergers and the Quark Matter Equation of State
当中子星合并时，它们可以达到非常高的核密度。在这里，我们总结了最近的结果的演化和引力波发射的双中子星合并使用各种核状态方程有和没有交叉过渡到夸克物质。讨论了中子星并合的晚期引力波辐射如何可能揭示了向夸克物质的交叉跃迁的存在。
2023-02-24 astro-ph.HE gr-qc
Dynamical Capture Binary Neutron Star Mergers
我们研究动态捕获中子星合并可能出现在致密的恒星区域，如球状星团。利用广义相对论流体力学，我们发现这些合并可以导致迅速坍缩成黑洞或形成超大质量中子星，不仅取决于中子星状态方程，而且还取决于碰撞参量。我们还发现，这些合并可以产生高达太阳质量的十分之一的吸积盘和高达太阳质量的百分之几的未束缚喷射物质。我们评论的引力辐射和电磁瞬变，这些来源可能产生的。
2012-10-31 astro-ph.HE gr-qc
Inferring Neutron Star Nuclear Properties from Gravitational-Wave and Gamma-Ray Burst Observations
The University of Texas at Austin（德克萨斯大学奥斯汀分校）；Flatiron Institute（平顿研究所）；Columbia University（哥伦比亚大学）
本文通过比较引力波观测的中子星合并率与伽马射线暴率，确定特征总中子星质量，表明大质量中子星合并后能存活较长时间，建立了利用引力波和伽马射线暴观测约束中子星TOV质量及其状态方程的新方法。
2026-07-24 astro-ph.HE gr-qc nucl-ex
Inferring the population properties of binary neutron stars with gravitational-wave measurements of spin
最近LIGO-Virgo探测到的来自双星中子星螺旋事件GW 170817的引力波及其伴随的电磁信号的发现标志着多信使天文学的新时代。在未来几年，先进的引力波探测器可能会探测到数十到数百个类似的事件。双星系统中的中子星可能具有显著的自旋，这通过有效自旋参数$χ_\text{eff}$印在引力波形上。我们探讨了天体物理学的推论可能通过引力波测量的$χ_\text{eff}$。首先，使用一个基准模型通知无线电观测，我们估计，$\approx15-30\%$的二进制中子星应该有自旋可测量的$\gtrsim 90\%$置信水平的先进探测器假设的自旋轴的再循环中子星对准的总轨道角动量的二进制。其次，使用贝叶斯推断，我们表明，它是可能的，告诉是否回收中子星的自旋轴往往是对齐的双轨道使用$\gtrsim 30$检测。最后，有趣的限制，可以放置在中子星磁场衰减后$\gtrsim 300$检测，如果银河系双星中子星的自旋周期和磁场强度是合并人口的代表。
2018-08-02 astro-ph.HE gr-qc
Global simulations of strongly magnetized remnant massive neutron stars formed in binary neutron star mergers
本文采用广义相对论磁流体力学方法，在最精细网格分辨率为$12.5$ m的高空间分辨率下，对一颗双星中子星合并为一颗大质量残余中子星（RMNS）后的$\approx 30$ ms进行了数值模拟。首先，我们估计合并时的开尔文-亥姆霍兹不稳定性可以将磁场能量放大到热能的$\sim 1\%$。第二，我们发现在带有$ρ< 10^{13}~{\rm g~cm^{-3}}$的RMNS包层和环面中的磁旋转不稳定性维持磁湍流状态，并且在这些区域中的有效粘性参数可能收敛到$\approx 0.01$ -$0.02$。第三，目前的网格分辨率仍然不够精细，以维持磁湍流状态的RMNS与$ρ\ge 10^{13}~{\rm g~cm^{-3}}$。
2018-05-09 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Black Hole - Neutron Star Binary Mergers: The Imprint of Tidal Deformations and Debris
引力波干涉仪灵敏度的提高将带来对双黑洞和双中子星合并的额外探测。它也很可能增加许多黑洞-中子星双星的合并事件。区分高质量比的混合双星和双星黑洞合并可能是具有挑战性的，因为在这种情况下，中子星与黑洞合并而没有经历重大的破坏。为了研究混合二进制合并到那些行为更像二进制黑洞合并的过渡，我们提出了不同的质量比合并模拟的结果。我们展示了中子星的变形和破裂程度如何影响螺旋和合并动力学，最终黑洞的性质，由潮汐碎片的圆形化形成的吸积盘，引力波，以及应变谱和失配。计算结果还表明了将黑洞击穿的Bowen-York初始数据推广到有中子星伴星的双星的初始数据方法的有效性。
2021-09-03 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
Remnant baryon mass outside of the black hole after a neutron star-black hole merger
中子星（NS）和黑洞（BH）合并产生的引力波（GW）和电磁波（EM）信号是极端引力、核物理和天体物理学中备受期待的发现。我们开发了一个简单的公式，区分合并的结果，并预测合并后的残余质量，验证了75模拟。我们的公式改进了现有的结果，通过描述关键的未探索的制度：可比的质量和更高的BH自旋。这些是重要的区分NSNS从NSBH合并，并从EM信号推断源物理。
2018-06-29 astro-ph.HE gr-qc
Electromagnetic counterparts of binary neutron star mergers leading to a strongly magnetized long-lived remnant neutron star
我们探讨了在大质量中子星合并后残留的大质量中子星存在$\gtrsim 0.5\,$ s的情况下，与双中子星合并有关的电磁对应物。在这项研究中，我们采用了长期的广义相对论中微子辐射磁流体动力学模拟平均场发电机效应获得的外流轮廓。我们发现，如果残余中子星的磁场被发电机效应显著放大，则高光度的同步辐射余辉可以与合并事件相关联。我们还对Kilonovae进行了辐射传输计算，发现在磁场高度放大的情况下，Kilonovae在早期可以是明亮的，而在几天内光发射迅速下降，并且在近红外波长处的长持续（$\sim 10\,{\rm d}$）发射非常明亮。所有这些特征在GW 170817中都没有发现，这表明在GW 170817中形成的合并残余中子星可能在几百毫秒内坍缩成黑洞，或者磁场放大可能是一个微小的影响。
2022-08-30 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
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
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
Turbulence modelling in neutron star merger simulations
本综述概述了相对论性中子星合并模拟中湍流建模的理论与现状，指出当前模拟未能捕捉探测器可探测的跨尺度能量动量传递及小尺度结构，湍流建模是解决该问题的关键。
2024-02-05 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave luminosity of binary neutron stars mergers
利用大样本的数值相对论模拟，在不同的双星参数和输入物理条件下，研究了准圆中子星合并的引力波峰值亮度和辐射能量。所有双星的峰值光度可以用质量比和首阶后牛顿潮汐参数单独描述。导致迅速坍缩成黑洞的并合具有最大的峰值亮度。然而，每单位质量的最大能量是由产生超大质量中子星或大质量中子星残骸的合并辐射的。我们对双中子星合并事件的引力波光度进行了定量分析，并对这些事件的辐射能量和剩余角动量设定了上限。我们发现，有一个经验的普遍关系连接的总引力辐射和角动量的残骸。我们的结果限制了残余黑洞的最终自旋，同时也表明了稳定的中子星残余黑洞具有超开普勒角动量。
2017-12-12 astro-ph.HE gr-qc
Neutron Star Merger Remnants
双中子星合并观测是一种独特的方式，限制在极端的基础物理和天体物理学。引力波事件及其电磁对应物的解释主要依赖于合并残余物的广义相对论模型。定量模型只能通过3+1维的数值相对论模拟来获得，包括核物质、电磁和弱相互作用的详细输入物理。本审查总结了目前对合并残余物的理解，重点是与多信使观测有关的一些方面。
2020-10-25 astro-ph.HE gr-qc
Inferring neutron stars crust properties from quiescent thermal emission
对孤立中子星热辐射的观测和对相应冷却曲线的模拟对于获得高密度物质性质的信息非常有用。最近，探测到低质量X射线双星系统中中子星在活动期后的静态热辐射，为研究低密度物质的物理学打开了一扇新的窗口。在这里，我们分析了几个来源，最近已经监测到，我们展示了如何使用模型来建立约束的地壳成分和它们的传输特性，根据假设的天体物理场景。
2015-05-20 astro-ph.HE
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
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
The relative contribution to heavy metals production from binary neutron star mergers and neutron star-black hole mergers
宇宙中重元素的起源尚未完全确定。中子星-黑洞（NSBH）和{双星中子星}（BNS）合并都可能通过快速中子俘获（r-过程）产生重元素。我们利用最近探测到的引力波从NSBH，改进的测量的中子星状态方程，和最现代的数值模拟喷出的物质从二进制碰撞来衡量的相对贡献NSBH和BNS生产的重元素。由于r-过程喷出物的量取决于致密天体的质量和自旋分布，以及中子星的状态方程，我们考虑这些量的各种模型，由引力波和脉冲星数据提供信息。我们发现，在大多数情况下，在过去的25亿年里，BNS产生了更多的r-过程元素比NSBHs。如果黑洞优先具有小自旋，BNS可以产生至少两倍于NSBH的r过程元素。如果黑洞自旋很小，并且在NSBH双星中缺乏低质量（$<5M_{\odot}$）黑洞，BNS可以解释双星中几乎全部的r过程元素。对于NSBH产生大比例的r过程元素，NSBH中的黑洞必须具有小质量和大的对齐自旋，这是目前的数据所不赞成的。
2021-09-28 astro-ph.HE gr-qc
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 Properties of a Black Hole-Neutron Star Merger Candidate
LIGO/Virgo联盟（LVC）发布了一个候选引力波信号S190426 c的初步公告，该信号可能来自黑洞-中子星合并。作为第一个这样的候选系统，它的性质，如质量和自旋是极大的兴趣。虽然LVC政策禁止在初步公告中披露这些属性，但LVC确实发布了该系统属于特定类别的估计概率，例如双中子星，双黑洞和黑洞-中子星。LVC还发布了有关相对信号强度、距离以及喷出物质或残留盘在合并中幸存的概率的信息。在事件的有限概率是在一个以上的类别，如可能发生的黑洞-中子星合并的情况下，它示出了如何估计组件的质量和自旋的黑洞。该技术应用于源S190426 c。
2019-08-09 astro-ph.HE gr-qc
Exploring binary-neutron-star-merger scenario of short-gamma-ray bursts by gravitational-wave observation
用广义相对论模拟方法研究了双中子星合并坍缩到黑洞的引力波的特征。我们发现，GW光谱印记的合并动力学，形成过程的磁盘，状态方程的中子星，总质量和质量比。短$γ$射线爆发的中心引擎的形成机制，这可能是由一个黑洞和周围的磁盘，因此，可以通过GW的观测约束。
2010-02-13 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
Ultrarelativistic electromagnetic counterpart to binary neutron star mergers
我们提出了一种可能性，超相对论电磁对应的引力波从双中子星合并在几乎所有的视角。我们提出的机制依赖于合并激波传播加速一个较小的质量在外部的中子星地壳到一个较大的洛伦兹因子$Γ$与较小的能量$\sim 10^{47} Γ^{-1}$尔格。这种机制是很难解决目前的三维数值模拟。流出物通过冲击周围的介质，发出持续数秒至数天的同步加速器耀斑。超相对论耀斑在早期和高能波段发光，可能被当前的X射线到射电仪器（如Swift XRT和Pan-STARRS）探测到，甚至在EVLA的低环境密度$\sim 10^{-2}$ cm $^{-3}$中也能探测到。耀斑探测并合的位置和时间，并作为黑洞-中子星流出的合并类型将是非/轻度相对论性的。
2013-12-06 astro-ph.HE gr-qc
Neutrino Flavor Transformation in Neutron Star Mergers
本研究首次开展纳入中子星并合中多种成因中微子味转换的数值相对论模拟，发现味转换会影响并合遗迹的组成结构及引力波信号，还会显著影响抛射物组成与核合成产额。
2025-08-01 astro-ph.HE gr-qc
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$R_{1.6}=11.91^{+0.80}_{-0.56}…
2023-03-08 astro-ph.HE gr-qc
Neutron Star Merger Remnants: Braking Indices, Gravitational Waves, and the Equation Of State
中子星合并双星GW 170817/GRB 170817 A证实了至少有一些中子星合并是短伽马射线暴的前身。许多短的伽马射线暴都有长期的x射线余辉，这些余辉被解释为合并后的毫秒磁星-快速旋转、高度磁化的大质量中子星。我们回顾我们目前的理解毫秒磁星诞生于短伽马射线暴，特别是集中在三个主要议题。首先，毫秒磁星是否真的为x射线平台提供了最合理的解释。第二，确定和观测这些遗迹的引力波发射。第三，从当前和未来的x射线和引力波测量中确定核物质的状态方程。
2019-05-03 astro-ph.HE gr-qc
Characterizing the breakdown of quasi-universality in the post-merger gravitational waves from binary neutron star mergers
双星中子星合并后的引力波辐射有望为稠密物质状态方程提供新的约束条件。这样的约束依赖于，大体上，在准普遍的关系，其中涉及合并后的GW频谱的峰值频率的属性的中子星的结构在一个模型独立的方式存在。在这项工作中，我们报告违反现有的准普适关系之间的峰值光谱频率，f_2，和恒星半径，EoSs模型与向后弯曲的斜坡在其质量半径的关系（这样的半径增加，在高质量）。违规行为是极端的，在eos之间的f_2变化高达~600 Hz，预测1.4 Msun中子星的半径相同，但在更高的质量有显着不同的半径。准普适性可以通过在拟合公式中添加第二个参数来恢复，该参数取决于质量-半径曲线的斜率。我们进一步发现强有力的证据表明，准普适性是更好地保持非常大质量的恒星（质量2 Msun）的半径。这两种说法都意味着f_2主要对高密度EoS敏感。结合双螺旋中子星的观测，这些广义准普适关系可以同时推断出中子星质量-半径关系的特征半径和斜率。
2022-07-06 astro-ph.HE gr-qc
Extracting the cutoff frequency in the gravitational-wave spectrum of black hole-neutron star mergers
当黑洞扰动中子星时，黑洞-中子星合并的引力波谱的截止点位置与中子星半径密切相关.然而，由于模式混合，在光谱中出现的调制，这使得很难测量的截止频率，如果引力波从倾斜方向观察或双星进动。在这封信中，我们表明，截止频率可以测量，即使在这种情况下，我们最近提出了一种方法来重建的脸上的波形只从应变观察到从一个特定的方向。我们表明，在测量的中子星半径的系统误差可以减少到$\lesssim 5\%$的情况下，发生显着的中子星的潮汐破裂。
2017-09-08 astro-ph.HE gr-qc
Nucleosynthesis in Outflows from Black Hole-Neutron Star Merger Disks With Full GR$ν$RMHD
伴随着中子星的合并，黑洞和中子星的螺旋和合并是预测的$r$过程核合成和相关千新星的位置。对于正确的质量比，非常大量的富中子物质可以从合并后的吸积盘中释放出来。我们用全输运广义相对论中微子辐射磁流体力学模拟了一组四个合并后的圆盘。我们发现，从这些磁盘的流出是非常接近的阈值条件，强大的$r$过程核合成。在这些条件下，外流的详细性质决定了一个完整的$r$ -过程是否能够发生，这意味着可能出现各种各样的可观测现象。我们表明，平均盘流出镧系元素的分数被抑制相对于太阳同位素模式。结合动态喷出物，这些流出意味着一个蓝色和红色组件千诺瓦。
2023-03-28 astro-ph.HE gr-qc
Turbulent Dynamo Action in Binary Neutron Star Mergers
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Institute for Advanced Study（高等研究院）
研究双中子星并合中磁场的湍流放大机制及其对后续演化的影响。
2026-09-24 astro-ph.HE gr-qc
Problematic systematics in neutron-star merger simulations
该研究指出有限温度中子星并合模拟中激波加热导致的系统误差，并通过计算潮汐参数展示其影响，强调需解决此问题以构建稳健引力波模型。
2025-01-27 astro-ph.HE gr-qc
The Search for Extra-Galactic Intelligence Signal Synchronized with a Binary Neutron Star Merger
我们讨论了接收来自银河系外智慧生物的无线电信号的可能性，大约在我们观察到他们星系中的一颗中子星合并的时候。高精度测量的二进制参数使他们能够发送信号之前，他们自己观察合并信号约$10^4$年。使用SKA，我们可以接收~ $10^4$比特的数据，从40 Mpc的距离传输，输出功率为~ 1 TW。我们还讨论了GW 170817的相关主题，并提到了未来引力波探测器在这种传输方案中的潜在作用。
2019-03-20 astro-ph.HE gr-qc
Inferring neutron star properties from GW170817 with universal relations
由于所有的中子星都有一个共同的状态方程，因此来自致密双星合并GW 170817的潮汐变形约束对其他系统中中子星的性质有影响。使用状态方程不敏感的宏观观测量之间的关系，如转动惯量（$I$），潮汐变形（$Λ$）和恒星的紧凑性，我们推导出这些属性的约束作为中子星质量的函数的基础上LIGO-Virgo合作的正则变形测量，$Λ_{1.4} = 190^{+390}_{-120}$。从一般的约束条件中提取了一些射电或X射线研究所针对的系统的$Λ$，$I$，无量纲自旋$χ$和恒星半径$R$的具体估计。我们还推断正则中子星半径为$R_{1.4} = 10.9^{+1.9}_{-1.5}$公里，在90 $\%$的信心。我们进一步展示了如何引力波测量的$Λ_{1.4}$可以结合独立的测量中子星半径收紧约束的潮汐变形作为代理的状态方程。我们发现，GW 170817和现有的低质量X射线双星中的6个热核爆发的观测共同意味着$Λ_{1.4} = 196^{+92}_{-63}$在90 $\%$的置信水平。
2019-03-12 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
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
Entropy-limited higher-order central scheme for neutron star merger simulations
数值相对论模拟是计算双星中子星合并的精确引力波形和设计引力波天文学模板的唯一方法。这些数值计算的准确性是至关重要的，在量化合并附近的潮汐效应，目前合并波形的不确定性的主要来源之一。在这项工作中，我们探讨了使用基于熵的通量限制计划的高阶，收敛模拟的中子星时空。该计划有效地跟踪恒星表面和物理冲击，使用剩余的熵方程，从而允许使用无限的中心通量计划在平滑流动的区域。我们用这种方法进行了第一次中子星合并模拟，并在引力波形阶段证明了四阶收敛。该计划减少了相位误差的一个因素相比，国家的最先进的高阶特征的计划，可以用来产生忠实的潮汐波形的引力波建模。
2022-07-01 astro-ph.HE gr-qc
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
Improving the convergence order of binary neutron star merger simulations in the Baumgarte-Shapiro-Shibata-Nakamura formulation
中子星并合的高精度相对论数值模拟是构造引力波形模板分析和解释致密天体并合观测的必要组成部分。在合并后阶段的数值收敛，这种模拟是具有挑战性的，以实现许多现代代码。本文研究了在爱因斯坦方程的Baumgarte-Shapiro-Shibata-Nakamura表述下改进双中子星合并模拟收敛性的两种方法。我们表明，在一个特定的约束阻尼计划在这个配方中的不连续性可以破坏合并后的模拟收敛。相比之下，连续的处方确保收敛直到晚期。我们还研究了状态方程参数化的影响前和合并后的收敛性能的模拟。特别是，我们比较结果的分段多方参数化，这是常用的合并模拟，但遭受非物理的不连续的声速，结果使用“广义”分段多方参数化，这是为了确保状态方程的连续性和可微性。我们报告的差异，在引力波和任何虚假的合并前加热，这取决于状态方程参数化。
2022-07-05 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational-wave asteroseismology with f-modes from neutron star binaries at the merger phase
来自合并中子星的引力波信号可以提供关于核物质状态方程性质的重要信息，从信号的早期部分通过潮汐效应到合并产物的性质和振荡频率。通过比较中子星的基本振荡模式（$f$ -模式）的频率与两颗中子星合并时的引力波频率，我们研究了孤立中子星的性质与合并之间的直接联系。我们使用共形平坦近似下的非线性流体动力学程序计算了非旋转和旋转中子星的四极（$l=2$）$f$模振荡（$f_{2f}$），并从一组公开可用的模拟中获得了与双星的峰值振幅（$f_{\rm max}$）相关的引力波频率。我们发现，$f_{\rm max}$和$f_{2f}$相差约1\%，平均而言，在45个相同的质量系统，不同的总质量和状态方程。假设引力波频率仍近似等于轨道频率$Ω$的2倍，结果表明，在并合点附近满足潮汐共振条件$|m|Ω= f_{2f}$，其中$m=2$为方位角量子数.此外，$f_{\rm max}$和等质量双星系统的潮汐变形性之间的普遍联系现在可以用$f_{2f}$和孤立中子星的潮汐变形性之间的类似关系来解释，这已经被证明与中子星的几乎不可压缩性质有关。我们的研究结果表明，这是可能的引力波信号在合并的一个双中子星系统的基本振荡模式和质量比直接相关。
2020-12-15 astro-ph.HE gr-qc
Can a black hole-neutron star merger explain GW170817, AT2017gfo, GRB170817A?
在引力波和电磁辐射中都发现了致密的双星合并，这标志着多信使天文学领域的突破，并提高了我们在许多研究领域的知识。然而，一个悬而未决的问题是观测数据的确切来源，以及人们是否可以可靠地证实GW 170817及其电磁对应物是由一颗双中子星合并而成的。为了回答这个问题，如果GW 170817，GRB 170817 A，和AT 2017 gfo的观测可以解释为合并的中子星与黑洞，我们执行联合多信使分析的引力波，短伽玛射线暴，和kilonova。假设一个黑洞中子星系统，我们推导出多信使约束的潮汐变形的NS的$Λ> 425$和$q < 2.03$的质量比在90\%的置信度，峰值附近的$Λ= 830$和$q = 1.0$的可能性。总的来说，我们发现黑洞-中子星合并可以解释观测到的特征，然而，我们的分析表明，双星中子星GW 170817的起源似乎更合理。
2019-11-14 astro-ph.HE gr-qc
Realistic Finite-Temperature Effects in Neutron Star Merger Simulations
双中子星合并提供了一个独特的探测稠密物质状态方程（EoS）在很宽的参数空间范围内，从零温度EoS在螺旋合并后的高温EoS。在本文中，我们实现了一个新的模型，用于计算参数化有限温度EoS效应的数值相对论模拟。这个“M* 模型”是基于粒子有效质量的两参数近似，并包括在热压力和能量的简并的领先阶效应。我们测试我们的数值实现进行旋转的单星与零和非零温度梯度的演变，以及演变的二进制中子星合并。我们发现，我们的新的有限温度EoS实现可以支持稳定的恒星在许多动态的时间尺度。我们还进行了第一个参数的研究，以探讨的作用，M* 参数的二进制中子星合并模拟。所有模拟都从相同的初始数据开始，具有相同的冷EoS，并且仅在EoS的热部分不同。我们发现，热档案的残余物和合并后的引力波信号依赖于M* 参数的选择，但总合并喷出物仅弱依赖于有限温度的一部分，在很宽的参数范围内的EoS。我们的模拟为理解致密物质的有限温度特性如何影响未来对双中子星合并的观测迈出了第一步。
2021-04-15 astro-ph.HE gr-qc
Maximum mass cutoff in the neutron star mass distribution and the prospect of forming supramassive objects in the double neutron star mergers
具有测量质量的中子星样本正在迅速增长。利用最新的样本，我们采用了灵活的高斯混合模型和高斯加柯西-洛仑兹分量模型来推断中子星的质量分布，并使用贝叶斯模型选择来探索质量分布的多峰性和锐截止性的证据。这两个模型得出的结果相当相似。与以前的研究一致，我们发现的证据双峰分布连同截止在质量$M_{\rm max}=2.26_{-0.05}^{+0.12}M_\odot$（68%可信区间，高斯混合模型）。如果将这种截止解释为非旋转冷中子星的最大引力质量，则对于总引力质量小于或等于2.7 $M_\odot$的双中子星并合，形成超大质量残余物的前景被发现是相当有希望的，除非热π介子可以大大软化非常热的中子星物质的状态方程。这些超大质量残留物具有典型的动能旋转能量，大约为$1-2\times 10^{53}$尔格。与一个高的中子星合并率约$10^{3}~{\rm Gpc^{-3}~yr^{-3}}$，中子星合并预计是EeV（$10^{18}$ eV）的宇宙射线质子的重要来源。
2020-09-09 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
