在 conformally flat 引力中的无转动中子星二元合并

我们提出了全新基于光滑粒子流体力学 (SPH) 的广义相对论、拉格朗日 hydrodynamics 代码，用于求解 conformally flat (CF) 极限下的引力方程。代码对静态球对称星体的经典 Oppenheimer-Volkov 解以及坍缩球对称尘埃云的准解析解进行了测试，结果表明计算结果与解析解具有良好一致性。通过计算在无引力波反馈作用下，准均衡中子星二元配置的演化，我们确认了这些配置可在出现尖锥形状态前始终保持动态稳定。采用近似的辐射反应处理，我们计算了从平衡序列的最内点开始，完整地模拟了无转动二元配置的合并、残骸形成及振荡衰减过程，结果与以往的相对论计算结果表现良好。特别地，我们发现相对论效应显著抑制了质量损失，但对于较硬的中子星状态方程，残骸因其强烈的微分旋转而最初保持对引力坍缩的稳定性。我们的数值计算得到的引力波信号能谱与仅基于准均衡结果的估计值高度吻合，在频率低于 1 kHz（即在高级干涉仪探测范围内）处偏离了牛顿力学幂律形式。