SPHINCS_BSSN 中基于表格方程状态的二进制中子星合并
高能天体物理现象
2026-03-30 v1 广义相对论与量子宇宙学
摘要
中子星合并的动力学和可观测信号受极端条件物理的支配。它们特别受到高密度方程状态的影响，而对于最 sophisticated 的模型，通常以表格形式提供。数值相对论代码通常很好地演化特别规范的数值 ("保守") 变量，但以牺牲物理上有趣 ("原始") 变量的查找为代价，这需要通过昂贵 (且不总是成功) 的根寻求算法在每个计算元素和每个积分子步骤中找到这些变量。我们最近开发了 Lagrangian 数值相对论代码 SPHINCS_BSSN，其在自适应网格上演化时使用经过良好测试的方法，但流体通过自由移动粒子来演化。由于我们的演化方程与常规数值相对论不同，我们需要开发新的保守到原始算法才能使用表格方程状态。我们在此提出三种此类算法：一种 3D 和一种 2D Newton-Raphson 方法以及一种基于 Ridders 方法的 1D 根寻求算法。我们发现 3D 方法在完整的中子星合并模拟 (使用 DD2 方程状态) 中失败率极低，平均不到 1%。尽管我们没有发现 2D 方法的明显优势，但 1D Ridders 方法虽缓慢，却基本可靠。因此，我们将 3D Newton-Raphson 作为默认方法，并在需要时回退到 1D Ridders 作为安全 "降落伞"。
引用
@article{arxiv.2603.25809,
title = {Binary neutron star mergers with tabulated equations of state in SPHINCS_BSSN},
author = {Swapnil Shankar and Stephan Rosswog and Peter Diener},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.25809},
year = {2026}
}
备注
19 pages, 5 figures