2021数值相对论与引力波建模的一些新进展.ppt

Content ? Current state of GW theoretical model ? Finite element method to NR ? Theoretical model to eccentric binary system ? Summary and prospect 引力波天文学与理论模型 ? 引力波探测数据是典型的强噪声、弱信号 ? 匹配滤波方法是引力波数据处理的理想方法 ? 引力波理论模型可以在既定硬件灵敏度的基础 上很好地提高引力波探测的能力 GW151226 ? 13, 5sigma ? 引力波理论模型是波源参数反演的基础 双黑洞 ? 双中子星 ? 星体质量、自旋？ …… 引力波理论建模 针对实际的波源天体，求解 爱因斯坦方程 ? 没有对称性，解析解基本没有希望 ? 在极端条件下，近似方法失效 ? 数值计算成为主要依赖的方法 ( 数值相对论 NR) Current problems faced by NR Current NR codes PDE form used by AMSS-NCKU ? ? 1 ? ? ( ? K ? ? i ? i ) ? ? i ? i ? ? t 6 ? K ~ ~ ij 1 2 i i ? ? D D i ? ? ? ( A ij A ? K ) ? ? ? i K ? t 3 ~ ? ? 2 ~ ~ ij k k k ~ ~ ? ? 2 ? A ij ? 2 ? k ( i ? j ) ? ? ? ij ? k ? ? ? ? k ? ij ? t 3 ~ ? A ij ~ ~ ~ k ~ ? 4 ? TF ? ? e ( D i D j ? ? ? R ij ) ? ? ( K A ij ? 2 A ik A j ) ? 2 A k ( i ? j ) ? k ? t 2 ~ ~ k k ? A ij ? k ? ? ? ? k A ij 3 ~ i ? ? ~ ij ~ ij ~ i ~ jk 2 ~ ij ~ jk ? ? i ? ? 2 A ? j ? ? 2 ? ( ? jk A ? ? ? j K ? 6 A ? j ? ) ? ? jk ? t 3 1 ~ ij 2 ~ i ~ i ~ j k j i ? ? ? jk ? ? ? ? j ? ? ? ? j ? ? ? ? j ? j 3 3 PDE form for FE FE numerical scheme Cao, Fu, Ji, and Xia, 2018 Shock forms, but really stable! Consistent to PDE property of non-linearly degenerate More flexible than PS Convergence behavior better than FD, 4 th vs 2 nd More accurate than FD, 2 orders better Computation cost of NR ? 10 orbits, 256 CPUs, 7days ? GW150914: 4 orbits GW151226: 28 orbits GW150914 3days x 250000 = 2055 years (256CPUs) State of art for EOBNR ? Total mass: 0M∞ ? Mass ratio: 1q20 GW150914 (1.24), LVT151012 (1.77), GW151226 (1.89), GW170104 (1.61), GW170608 (1.71), GW170814 (1.21) ? Spin: -1s0.9 ? Precession simplified (BCV) GW150914 (0.24), LVT151012 (0.3), GW151226 (0.35), GW170104 (0.42), GW170608 (0.3), GW170814 (0.18) GW150914, LVT151012 GW151226 assume no precession, GW170104, GW170608 GW170814 gain little constrain on precession ? e = 0 All announced BBH GW events assumed L