京都数值相对论模拟的现状

我们描述了在完全广义相对论框架下，结合有限温度状态方程和中微子冷却，对大质量恒星核坍缩至黑洞以及双中子星并合进行的数值模拟的现状。对于恒星核坍缩模拟，我们给出了最新的数值结果。我们采用了纯核子状态方程（Shen-EOS）。作为初始条件，我们采用了Umeda和Nomoto计算的100 $M_{\odot}$ 前超新星模型。通过改变初始条件的旋转程度，我们阐明了坍缩结果对此的强烈依赖性。当旋转足够快时，在核反弹处形成的激波变形为环状结构。然后，下落物质由于环表面的斜激波在中心区域累积，撞击原中子星并耗散动能。结果，可以产生外流。原中子星最终坍缩成黑洞，并在其周围形成吸积环。我们还发现黑洞和环的演化强烈依赖于初始给定的旋转。在双中子星并合模拟中，我们额外采用了包含超子自由度的状态方程。数值模拟表明，对于纯核子状态方程，总质量 $M \lesssim 3.0M_{\odot}$ 时会产生长寿命（$\gg 10$ ms）的大质量中子星。相比之下，对于超子状态方程，当 $M \gtrsim 2.7M_{\odot}$ 时，形成的大质量中子星在更短的时间尺度内坍缩成黑洞。结果表明，大质量中子星的典型总中微子光度为 $\sim 3$--$10\times 10^{53}$ ergs/s，对于100 Mpc的源距离，大质量中子星在 $f\approx 2$--2.5 kHz 处的引力波有效振幅为2--$6 \times 10^{-22}$。