RUI: Numerical Simulations of Black Holes, Neutron Stars and Gravitational Radiation
RUI:黑洞、中子星和引力辐射的数值模拟
基本信息
- 批准号:1402780
- 负责人:
- 金额:$ 18万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Continuing Grant
- 财政年份:2014
- 资助国家:美国
- 起止时间:2014-08-01 至 2018-07-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
Einstein's theory of general relativity describes all gravitational interactions in the universe, ranging from the force that pulls a falling apple to the Earth, to the expansion of the Universe itself. The equations of general relativity - called Einstein's equations - are sufficiently complex so that they can be solved exactly only under very special circumstances. To understand the merger of two black holes, for example, and to predict the signals that we hope to observe soon with the LIGO gravitational wave observatory, requires computer simulations. This award supports research efforts aimed at developing methods and approaches for such computer simulations. In particular, the focus is on methods that are well suited for the self-consistent treatment of the gravitational forces in supernova explosions. These extremely energetic explosions play an important role in the evolution of the universe, even the development of life, lead to the formation of black holes or neutron stars, and yet we still lack a detailed understanding of the explosion mechanism. The scientific goals of this research effort in numerical relativity include the development and implementation of numerical algorithms for the solution of Einstein's equations of general relativity, as well as their application in the numerical modeling of relativistic objects, in particular neutron stars and black holes. The focus of this work is methods in spherical polar coordinates, which have distinct advantages over Cartesian coordinates for many applications, including gravitational collapse, accretion disks, and supernova calculations. This is done in collaboration with colleagues at the Max-Planck-Institute for Astrophysics in Garching, Germany, on including these methods in relativistic astrophysics simulations with a state-of-the-art treatment of microphysical phenomena. Among the long-term goals are supernova simulations that adopt both these advanced microphysics methods and a self-consistent treatment of relativistic gravitational fields. These results will advance our understanding of these processes and will predict their observational signatures in neutrino, electromagnetic and gravitational wave signals. The latter will be important for the new generation of gravitational wave laser interferometers, including the Laser Interferometer Gravitational wave Observatory (LIGO).
爱因斯坦的一般相对论理论描述了宇宙中的所有引力相互作用,从将倒下的苹果拉到地球到宇宙本身的扩张,范围从将倒下的苹果拉到地球上。 一般相对论的方程(称为爱因斯坦的方程式)非常复杂,因此仅在非常特殊的情况下才能完全解决它们。 例如,要了解两个黑洞的合并,并预测我们希望通过LIGO重力波观测站很快观察到的信号需要计算机模拟。 该奖项支持旨在开发此类计算机模拟的方法和方法的研究工作。 特别是,重点是非常适合对超新星爆炸重力的自洽治疗的方法。 这些极具活力的爆炸在宇宙的演变中,甚至是生命的发展,都导致了黑洞或中子恒星的形成,但我们仍然对爆炸机制缺乏详细的理解。 这项研究工作在数值相对性方面的科学目标包括用于解决爱因斯坦方程的一般相对性方程的数值算法,以及它们在相对论对象的数值建模中的应用,特别是中性恒星和黑洞。 这项工作的重点是球形极坐标的方法,这些方法比笛卡尔坐标具有不同的优势,包括重力崩溃,积聚磁盘和超新星计算。 这是与德国Garching的Max-Planck-Institute的同事合作完成的,其中包括这些方法在相对论的天体物理学模拟中,并对微物理现象进行了最先进的处理。 长期目标包括超新星模拟,这些模拟既采用这些先进的微物理学方法,又采用了对相对论重力领域的自洽处理。 这些结果将提高我们对这些过程的理解,并将预测其在中微子,电磁和重力波信号中的观察信号。 后者对于新一代重力波激光干涉仪(包括激光干涉仪重力波观测站(LIGO))至关重要。
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Aspherical deformations of the Choptuik spacetime
Choptuik 时空的非球面变形
- DOI:10.1103/physrevd.98.084012
- 发表时间:2018
- 期刊:
- 影响因子:5
- 作者:Baumgarte, Thomas W.
- 通讯作者:Baumgarte, Thomas W.
Critical collapse of ultrarelativistic fluids: Damping or growth of aspherical deformations
- DOI:10.1103/physrevd.98.024053
- 发表时间:2018-05
- 期刊:
- 影响因子:5
- 作者:Juliana Celestino;T. Baumgarte
- 通讯作者:Juliana Celestino;T. Baumgarte
Schwarzschild–de Sitter spacetimes, McVittie coordinates, and trumpet geometries
史瓦西-德西特时空、麦克维蒂坐标和喇叭几何
- DOI:10.1103/physrevd.96.124014
- 发表时间:2017
- 期刊:
- 影响因子:5
- 作者:Dennison, Kenneth A.;Baumgarte, Thomas W.
- 通讯作者:Baumgarte, Thomas W.
Numerical relativity in spherical coordinates with the Einstein Toolkit
使用 Einstein 工具包研究球坐标中的数值相对论
- DOI:10.1103/physrevd.97.084059
- 发表时间:2018
- 期刊:
- 影响因子:5
- 作者:Mewes, Vassilios;Zlochower, Yosef;Campanelli, Manuela;Ruchlin, Ian;Etienne, Zachariah B.;Baumgarte, Thomas W.
- 通讯作者:Baumgarte, Thomas W.
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