气体盘中的双黑洞并合：广义相对论模拟
高能天体物理现象
2011-08-08 v2 广义相对论与量子宇宙学
摘要
对并合黑洞双星（BHBHs）同时进行引力波和电磁波观测，可以为研究引力物理、吸积和宇宙学提供独特的机会。在此，我们对在环双星盘中并合的等质量、无自旋BHBHs进行完全广义相对论性流体动力学模拟。我们使用爱因斯坦场方程的Baumgarte-Shapiro-Shibata-Nakamura（BSSN）表述，结合标准移动穿刺规范条件来演化度规。我们通过高分辨率激波捕获（HRSC）方案处理流体动力学。我们从双星间距为10M（M为双星总质量）开始追踪旋近过程。我们设定盘的内半径为R_in~15M，以考虑双星力矩造成的空腔。我们的盘延伸至R=65M，初始标高为H/R=0.03-0.11。气体遵循Γ律状态方程，Γ分别取5/3、4/3和1.1。允许盘在“早期旋近”阶段弛豫，以提供准稳态的 realistic 初始数据。然后我们在“晚期旋近与并合”阶段演化度规和物质。后期模拟旨在追踪盘-双星退耦后的BHBH旋近，经过并合和铃宕，在粘性有时间填充 remnant 周围的空腔之前终止。我们计算了气体流动和吸积率，并估算了光学薄盘情形下由轫致辐射和同步辐射产生的电磁光度，作为微扰处理。光度的同步辐射分量在红外波段达到峰值，对于红移z=1处、嵌入密度为n~10^12/cm^3的盘中的一个10^8 M_sun双星，应可被WFIRST以及可能的LSST探测到，其光度从退耦时的最大值L~10^45 n_12^2 M_8^3 erg/s$。
引用
@article{arxiv.1105.2821,
title = {Binary black hole mergers in gaseous disks: Simulations in general relativity},
author = {Brian D. Farris and Yuk Tung Liu and Stuart L. Shapiro},
journal= {arXiv preprint arXiv:1105.2821},
year = {2011}
}
备注
accepted by PRD