广义相对论与量子宇宙学
[提交于 2024年4月1日
(v1)
,最后修订 2024年9月13日 (此版本, v3)]
标题: 改进的紧凑双星模拟移动穿透技术
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)模拟的准确性将需要大幅提高。 我们提出了三种与基础设施无关的改进方法,用于双黑洞(BBH)模拟的运动脉冲方法,旨在大大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进行调整,以及在1+log lapse演化方程中增加一个额外项,以减缓尖锐lapse特征的发展,该特征在BBH模拟中主导了数值误差。 在计算成本增加最小的情况下,这些改进大大减少了GW噪声,使得之前被数值噪声掩盖的高阶GW模式得以提取。 它们还改善了收敛区域内外的收敛特性,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,我们已将本工作中使用的改进的Einstein Toolkit thorn BaikalVacuum开源。 虽然我们的重点是BBH演化和BSSN公式,但这些改进可能也适用于涉及物质和其他公式的紧凑双星模拟,这将是未来研究的重点。
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