LISA天体物理学“盘-IMRI”代码比较项目：AGN类星系盘中的中等质量比双星

即将到来的天基引力波探测器，如激光干涉空间天线（LISA），将对极端和中等质量比旋近（EMRIs 和 IMRIs）敏感。这些双星由一个超大质量黑洞和一个恒星级天体或中等质量黑洞组成。它们的探测将探究星系核的结构，并能够对广义相对论进行检验。由于这些事件将在数千个轨道周期内被观测到，它们对底层时空和天体物理环境极其敏感，要求在这两方面都有极好的理论模型，以避免产生偏差甚至错误的结果。特别是，许多 (E/)IMRIs 预计发生在超大质量黑洞周围的吸积盘内，并且在对这些系统进行建模时存在的非线性需要数值模拟。为了给未来的 LISA 源建模做准备，我们对八种不同的流体动力学代码进行了比较，并将它们应用于质量比为 q = 10^{-4} 的双星与吸积盘相互作用的问题。较厚的盘似乎更宽松，所有代码在足够高的分辨率下彼此之间以及与分析预测都吻合良好。对于较薄的盘，超出了分析模型的适用范围，我们发现 2D 和 3D 模拟之间以及不同代码之间存在重大分歧，包括力矩的大小和符号。考虑到时间和能量效率，利用移动网格或基于网格的拉格朗日重映射的代码似乎更可取，能够利用图形处理器和其他节能硬件的代码也是如此。