广义相对论与量子宇宙学
标题: 改进的紧致双星模拟移动穿刺技术
标题: Improved Moving-Puncture Techniques for Compact Binary Simulations
摘要: 为了充分释放下一代引力波(GW)干涉仪的科学潜力,数值相对论(NR)模拟的准确性必须大幅提高。 我们提出了三项与基础设施无关的改进,用于二元黑洞(BBH)模拟的移动脉冲方法,旨在显著减少约束违反并提高GW预测。 尽管这些改进是在高效NR代码BlackHoles@Home中开发的,但我们证明了它们在广泛采用的Einstein Toolkit/Carpet AMR框架中的有效性。 我们的改进包括一种修改后的Kreiss-Oliger耗散方案,对BSSN方程的哈密顿约束阻尼调整,以及一个额外项到1+log lapse演化方程,该方程减缓了主导BBH模拟中数值误差的尖锐lapse特征的发展。 在计算成本增加最小的情况下,这些改进显著减少了GW噪声,使得以前被数值噪声掩盖的高阶GW模式得以提取。 它们还改善了收敛特性,在强场区域将哈密顿(动量)约束违反减少了约两个(三个)数量级,在GW提取区域减少了五个(两个)数量级。 为了促进社区采用,我们开源了本工作中使用的改进的Einstein Toolkit thorn BaikalVacuum。 虽然我们的重点是BBH演化和BSSN公式,但这些改进也可能有助于涉及物质和其他公式的紧凑双星模拟,这是未来研究的重点。
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