旋进中子星双星的精确演化：黑洞的即时与延迟坍缩
摘要
双中子星 (BNS) 系统是引力波 (GW) 探测器的主要源。我们在全广义相对论 (GR) 框架下，系统研究了旋进并合并产生被环面包围的黑洞 (BH) 的 BNS 系统的动力学和引力波发射。我们的结果在多个方面代表了最先进水平：(i) 我们使用 HRSC 方法处理流体力学方程，并使用高阶有限差分技术处理爱因斯坦方程；(ii) 我们采用带有“移动盒子”的 AMR 技术；(iii) 我们使用无旋准圆轨道中的 BNS 作为初始数据；(iv) 我们利用孤立视界形式来测量合并中产生的黑洞的性质；(v) 最后，我们使用两种基于规范不变微扰或 Weyl 标量的方法来计算引力波。这些技术使我们能够在以前从未报道过的时间尺度（即约 30 ms）上进行精确演化，并首次完整描述了导致黑洞即时或延迟形成及其铃宕过程的 BNS 旋进和合并。我们考虑了多方或理想流体状态方程 (EOS)，并表明即使使用这种理想化的状态方程，也会出现非常有趣的现象学。特别是，我们表明，虽然高质量双星会导致快速旋转的黑洞被致密环面包围的即时形成，但低质量双星会产生差旋中子星，其经历大幅振荡并发射大量引力波。最终，该中子星也会坍缩成被环面包围的旋转黑洞。最后，我们还表明，使用非等熵状态方程会导致显著不同的演化，即使在高质量双星中也会引起延迟坍缩，以及更强烈的引力波发射和几何上更厚的环面。
引用
@article{arxiv.0804.0594,
title = {Accurate evolutions of inspiralling neutron-star binaries: prompt and delayed collapse to black hole},
author = {Luca Baiotti and Bruno Giacomazzo and Luciano Rezzolla},
journal= {arXiv preprint arXiv:0804.0594},
year = {2008}
}
备注
35 pages, 29 figures, corrected few typos to match the published version. High-resolution figures and animations can be found at http://numrel.aei.mpg.de/Visualisations/Archive/BinaryNeutronStars/Relativistic_Meudon/index.html