广义、能量守恒的广义相对论粒子数值模拟。II. 电磁场中的试探粒子与 GRMHD
高能天体物理现象
2019-03-27 v3 广义相对论与量子宇宙学
摘要
来自 VIRGO/LIGO 的引力波以及即将到来的直接成像，以辐射谱形式的致密天体直接观测，目前是关于极端天体物理环境中等离子体物理的主要信息来源之一。对此类物理现象的建模需要允许在强引力和电磁场同时存在的情况下模拟微观等离子体动力学的数值方法。在 Bacchini 等人（2018）中，我们提出了关于自由测地线运动积分数值技术的详细研究。在此我们通过引入电磁力来扩展该研究，以模拟弯曲时空中的带电粒子。我们将 Bacchini 等人（2018）中提出的哈密顿能量守恒方法推广以包含洛伦兹力，并根据解析解将其性能与标准显式 Runge-Kutta 和隐式中点规则方案进行了比较测试。然后，我们通过修改算法以处理基于网格的电磁场，展示了数值方案在广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟中试探粒子轨迹积分的应用。我们通过使用黑洞吸积代码（BHAC）获得的静态 GRMHD 构型中模拟带电粒子系综来检验该方法。
引用
@article{arxiv.1810.00842,
title = {Generalized, energy-conserving numerical simulations of particles in general relativity. II. Test particles in electromagnetic fields and GRMHD},
author = {Fabio Bacchini and Bart Ripperda and Oliver Porth and Lorenzo Sironi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.00842},
year = {2019}
}