高自旋高质量比双黑洞的引力波波形：数值相对论代码的协同使用
广义相对论与量子宇宙学
2019-03-27 v1
摘要
对双黑洞引力波的观测与表征需要准确了解预期波形。波形的后期旋进与并合阶段通过对完整三维爱因斯坦方程的直接数值积分获得。Spectral Einstein Code (SpEC) 采用紧密适配黑洞几何的多域伪谱方法；它计算高效且精确，但对于高质量比和大自旋，有时需要对双星的并合阶段进行人工微调。Einstein Toolkit (ET) 采用有限差分方法与移动 puncture 技术；其计算效率较低，但高度稳健。对于一些具有高质量比和大自旋的并合，SpEC 所用高效数值算法失效，而 ET 所用较简单算法成功。鉴于当前 LIGO 与 Virgo 推断分析中使用的波形模型在高质量比与大自旋下急需精度检验，我们在此提出一种数值相对论的协同方法：我们将 SpEC 与 ET 波形组合为完整的旋进-并合-铃宕波形，在旋进阶段利用伪谱代码的计算效率，在并合阶段利用有限差分代码的稳健性。我们针对两种代码均有完整波形的案例验证了方法，计算了三个新的混合数值相对论波形，并将其与 LIGO 和 Virgo 科学中当前使用的解析波形模型比较。所有波形与混合代码均公开可用。
引用
@article{arxiv.1810.10585,
title = {Gravitational waveforms for high spin and high mass-ratio binary black holes: A synergistic use of numerical-relativity codes},
author = {Ian Hinder and Serguei Ossokine and Harald P. Pfeiffer and Alessandra Buonanno},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.10585},
year = {2019}
}
备注
7 pages, 4 figures