利用新代码 SACRA 模拟并合致密双星
广义相对论与量子宇宙学
2009-02-23 v2 天体物理学
摘要
我们报告了一种名为 SACRA 的新代码，用于实施自适应网格细化算法的数值相对论模拟。在该代码中，爱因斯坦方程采用 BSSN 形式和四阶有限差分法求解，流体动力学方程则通过三阶高分辨率中心格式求解。时间积分采用了四阶 Runge-Kutta 格式。为了测试该代码，我们对黑洞 - 黑洞 (BH-BH)、中子星 - 中子星 (NS-NS) 以及黑洞 - 中子星 (BH-NS) 双星的并合进行了模拟，并比较了这三种情况下并合后形成的黑洞属性及引力波形。对于 BH-BH 双星模拟，我们采用了与 Buonanno 等人相同的初始条件并比较了数值结果。我们发现结果合理吻合，除了可能存在的选择规范条件和数值格式差异导致的轻微不一致。对于 NS-NS 双星，我们分别使用 SACRA 和 Shibata 之前的代码进行了模拟，发现结果合理吻合。对于 BH-NS 双星，我们将数值结果与我们之前的结果进行了比较，发现引力波形和并合后形成的黑洞属性与我们之前的结果吻合良好，尽管并合后形成的吸积盘质量小于总静止质量的 0.1%，这与之前的结果不一致。我们还首次报告了 BH-NS 双星长期模拟（约 4 个轨道）的数值结果。所有这些数值结果均表现出收敛行为，且旋进阶段耗时的外推数值结果在合理的精度范围内与后牛顿预言一致。
引用
@article{arxiv.0806.4007,
title = {Simulating coalescing compact binaries by a new code SACRA},
author = {Tetsuro Yamamoto and Masaru Shibata and Keisuke Taniguchi},
journal= {arXiv preprint arXiv:0806.4007},
year = {2009}
}
备注
PRD in press. Typos are corrected, and references are added