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Spritz:一个新的全广义相对论磁流体力学代码

高能天体物理现象 2020-06-16 v2 广义相对论与量子宇宙学

摘要

多信使天体物理学的的新时代要求具备研究致密天体演化不同方面的能力。特别是,中子星双星并合是引力波和从射电到 γ\gamma 射线的电磁辐射的强源,正如 GW170817 及其电磁对应体所证实的那样。为了理解此类系统中涉及的物理机制,有必要采用能够包含描述中子星物质的依赖于成分和温度的状态方程以及中微子发射与重吸收效应的全广义相对论磁流体力学(GRMHD)模拟。在此,我们提出名为 Spritz\texttt{Spritz} 的新代码,它在三维笛卡尔坐标和动力学时空上求解 GRMHD 方程。该代码支持表格状态方程,考虑有限温度效应并允许包含中微子辐射。在本文中,我们介绍了该代码的一般特性以及一系列在狭义和广义相对论下进行的测试,以评估所实现的基本 GRMHD 算法的稳健性。在这些测试中,我们还首次给出了矢量势演化的非交错与交错公式之间的比较,该演化用于保证磁场的无散度特性。与其他公开可用的 GRMHD 代码相比,Spritz\texttt{Spritz} 将矢量势交错公式的稳健方法与状态方程驱动程序(\texttt{EOS_Omni})的使用相结合,使代码能够使用有限温度状态方程。该代码的下一个版本将通过将其与中微子泄漏方案耦合来充分测试 \texttt{EOS_Omni} 驱动程序。

关键词

引用

@article{arxiv.1912.04794,
  title  = {Spritz: a new fully general-relativistic magnetohydrodynamic code},
  author = {Federico Cipolletta and Jay Vijay Kalinani and Bruno Giacomazzo and Riccardo Ciolfi},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1912.04794},
  year   = {2020}
}

备注

38 pages, 18 figures, added a figure in the appendix and some other minor modifications to match the version published on Classical and Quantum Gravity. The code used for this paper can be downloaded from Zenodo: https://doi.org/10.5281/zenodo.3689752