黑洞-中子星合并:新的数值相对论模拟及含自旋预cession和偏心率的多极有效一体模型
广义相对论与量子宇宙学
2025-07-02 v1 高能天体物理现象
摘要
本文提出了52个新的黑洞-中子星合并(BHNS)数值相对论(NR)模拟,并利用这些数据来完善TEOBResumS-Dal\'i:一个包含预cession和偏心率的多极有效一体模型。我们的模拟针对准圆形合并以及参数空间中显著扭流破裂的区域。在大量数值测试后,产生具有详细误差预算的收敛引力波形。我们详细研究了多极幅值层级,识别出特征扭流信号在()=(2,0)和(3,0)模式中。我们还开发了新的NR信息模型用于剩余黑洞以及 recoil速度。随后将数值数据用于完善TEOBResumS-Dal\'i的非准圆形修正以及振荡。我们显示在合并处的波形�幅整体提升约一个数量级,并且在多个模式上更一致,相较于旧版TEOBResumS-GIOTTO在BHNS情形下表现更佳。TEOBResumS-Dal\'i还通过新的12轨道预cession模拟得到验证,显示在整个轨道过程中相位和相对�幅差异均在约0.5弧度以内。包括所有模式的计算失配率在低倾角处保持在百分之一水平。最后,我们首次展示TEOBResumS-Dal\'i能够产生同时包含偏心率和预cession的稳健波形,并利用该模型确定最紧急的BHNS待模拟情形以便于波形开发。我们的新数值数据作为CoRe数据库一部分公开发布。
引用
@article{arxiv.2507.00113,
title = {Black-hole - neutron-star mergers: new numerical-relativity simulations and multipolar effective-one-body model with spin precession and eccentricity},
author = {Alejandra Gonzalez and Sebastiano Bernuzzi and Alireza Rashti and Francesco Brandoli and Rossella Gamba},
journal= {arXiv preprint arXiv:2507.00113},
year = {2025}
}
备注
40 pages, 30 figures