BIFROST：使用分级四阶前向辛积分器代码模拟星团中的致密子系统
天体物理仪器与方法
2023-05-17 v2 星系天体物理
计算物理
摘要
我们推出BIFROST，即GPU加速的分级四阶前向辛积分器代码FROST的扩展版本。BIFROST(BInaries in FROST)可在四阶前向积分器框架内，通过对双星、三体、多体系统或黑洞周围小星团采用长期与正则化积分，高效演化具有任意双星比例直至的碰撞恒星系统。在后牛顿(PN)项中，至PN3.5阶的项被包含在致密子系统的运动方程中，并带有可选的三体及自旋相关项。与黑洞相互作用的PN1.0项在模拟域内各处均被计算。该代码具备若干并合判据(引力波旋进、潮汐瓦解事件以及恒星与致密天体碰撞)，并附加了致密天体并合的相对论反冲踢。我们表明，对于含粒子的系统，代码的标度在多达块GPU时仍保持良好，且双星比例增至100%几乎不增加代码运行时间(小于约1.5倍)。我们还通过展示若干星团模拟(其中最极端的包含核心坍缩与两个中等质量黑洞带相对论反冲踢的并合)验证了BIFROST的数值精度。
引用
@article{arxiv.2210.02472,
title = {BIFROST: simulating compact subsystems in star clusters using a hierarchical fourth-order forward symplectic integrator code},
author = {Antti Rantala and Thorsten Naab and Francesco Paolo Rizzuto and Matias Mannerkoski and Christian Partmann and Kristina Lautenschütz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.02472},
year = {2023}
}
备注
25 pages, 16 figures, accepted for publication in MNRAS