相对论性恒星模拟中的极高阶收敛
广义相对论与量子宇宙学
2021-07-07 v2 高能天体物理现象
计算物理
流体动力学
摘要
我们提供了一条在不必然提升计算硬件或大规模并行软件基础设施的情况下，获得旋进物质双星引力波形、其精度可满足第三代引力波探测器需求的途径。我们展示了一个原理验证性的 1+1 维数值实现，其对弯曲时空中的高动态正压恒星展现出高达 7 阶的收敛性，且数值误差比标准方法小至多 6 个数量级。除高阶插值误差（龙格现象）外，获得更高阶收敛没有明显的基本障碍。该实现采用了一种新颖的表面追踪方法，其中表面被演化并在其上施加高阶精确的边界条件。计算内存无需分配给时空真空区域中的流体变量。我们预期这一新方法可应用于含至少一个物质体的致密双星系统旋进阶段的完整 维模拟。可变形表面带来的额外挑战必须在多维空间中解决，但这也是输入更精确表面张力物理的契机。
引用
@article{arxiv.2010.05126,
title = {Extremely High-Order Convergence in Simulations of Relativistic Stars},
author = {John Ryan Westernacher-Schneider},
journal= {arXiv preprint arXiv:2010.05126},
year = {2021}
}
备注
Pdf ~1 Mb. 13 page body, 2 pages of appendices. Video content available at https://youtu.be/rBpz-aVNSLo . v2: added references and footnote, minor style change