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大质量比致密双星系统的高效率高精度引力波探测器波形模板数值模型
结题报告
批准号:
U1431120
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
48.0 万元
负责人:
韩文标
学科分类:
A1503.恒星晚期演化及爆发、致密天体及其相关高能过程
结题年份:
2017
批准年份:
2014
项目状态:
已结题
项目参与者:
唐凯、周加晟
国基评审专家1V1指导 中标率高出同行96.8%
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中文摘要
大质量比致密双星系统通常由恒星质量的致密天体绕转中等或者超大质量黑洞构成,其质量比在100:1以上。处于极相对论轨道的大质量比双星系统辐射的引力波可以被即将运行的Advanced LIGO探测到,是eLISA以及中国计划的ASTROD、cLISA等探测器的重要引力波源。对其的引力波探测不仅可以证实引力波的存在,还可以用来检验强场情形下的引力理论、研究黑洞视界附近的基本物理性质等。对大质量比密近双星的模拟,数值相对论仍然存在困难;一般的后牛顿近似方法在此情况下已经失效。本项目拟在之前的工作基础上,利用等效一体动力学和引力自力理论给出该类双星系统精确的轨道演化,同时用黑洞微扰理论的数值方法计算出高精度的引力波波形,并从波形数据给出等效一体框架下的波形计算,从而建立一套计算大质量比双星系统轨道和引力辐射的高效高精度数值框架。研究结果将对密近双星动力学演化、引力波探测器波形模版计算提供重要的参考。
英文摘要
A large mass-ratio compact binary usually can be composed by a neutron star, white drawf or black hole with stellar mass orbiting an intermediate-mass black hole or supermassive black hole, the mass-ratio usually is larger than 100:1. When such binaries are on highly relativistic orbits, the gravitational waves radiated from them can be observed by the forthcoming laser interferometer: Advanced LIGO, and also can be important wave sources for detetors like eLISA , ASTROD and cLISA. The observations for such kind of gravitational waves, not.only can confirm the existence of gravitational waves, but also can be used to test gravitation thoery in strong field, and study the basic physical nature near the horizon of black holes. For simulating the large mass-ratio compact binaries, numerical relativity still has difficultes; And the post-Newtonian approximation has be invalid in such case. The present proposal based on previous research works plans to give out a numerical frame for the orbital evolution and gravitational radiation of the large mass-ratio binaries: by using Effective-one-body dynamics and gravitational self-force theory to determine the accurate orbital evolution of binaries, and the numerical method for the black.hole perturbation theory to calculate the highly accurate gravitational waveforms. Then from these data, we will go back to the Effective-one-body frame, and build a highly efficient and accurate numerical model for the evolution and gravitational radiation of the large mass-ratio binaries, The research results should be important for the dynamical evolution of the compact binaries and computations of the waveform templates for gravitational wave detectors.
大质量比致密双星系统通常由恒星质量的致密天体绕转中等或者超大质量黑洞构成,其质量比在100:1以上。处于极相对论轨道的大质量比双星系统辐射的引力波可以被Advanced LIGO探测到,是LISA以及中国计划的太极、天琴等探测器的重要引力波源。对其的引力波探测不仅可以证实引力波的存在,还可以用来检验强场情形下的引力理论、研究黑洞视界附近的基本物理性质等。对大质量比密近双星的模拟,数值相对论仍然存在困难;一般的后牛顿近似方法在此情况下已经失效。本项目在之前的工作基础上,利用等效一体动力学和引力自力理论给出该类双星系统精确的轨道演化,同时用黑洞微扰理论的数值方法计算出高精度的引力波波形,并从波形数据给出等效一体框架下的波形计算,建立了一整套计算大质量比双星系统轨道和引力辐射的高效高精度数值框架。研究结果将对密近双星动力学演化、引力波探测器波形模版计算、引力波天文系等提供重要的参考。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:DOI 10.1007/s10714-017-2214-y
发表时间:2017
期刊:General Relativity and Gravitation
影响因子:--
作者:韩文标;Ran Cheng
通讯作者:Ran Cheng
DOI:10.1103/physrevd.96.044028
发表时间:2017-08
期刊:Physical Review D - Particles, Fields, Gravitation and Cosmology
影响因子:--
作者:Zhoujian Cao;Wen-Biao Han
通讯作者:Wen-Biao Han
Inspiral-merger-ringdown (2,0) mode waveforms for aligned-spin black-hole binaries
对齐自旋黑洞双星的吸气-合并-环降 (2,0) 模式波形
DOI:10.1088/0264-9381/33/15/155011
发表时间:2016
期刊:Classical and Quantum Gravity
影响因子:3.5
作者:Cao Zhoujian;Han Wen-Biao
通讯作者:Han Wen-Biao
Exotic orbits due to spin-spin coupling around Kerr black holes
由于克尔黑洞周围的自旋-自旋耦合而产生的奇异轨道
DOI:10.1142/s0218271817501796
发表时间:2016-10
期刊:International Journal of Modern Physics D
影响因子:2.2
作者:Han Wen-Biao;Yang Shu-Cheng
通讯作者:Yang Shu-Cheng
DOI:10.1088/0264-9381/33/6/065009
发表时间:2016-09
期刊:Classical and Quantum Gravity
影响因子:3.5
作者:W. Han
通讯作者:W. Han
来自星系中心黑洞的宇宙芭蕾引力波研究
  • 批准号:
    12111530107
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    10万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    韩文标
  • 依托单位:
三维轨道双黑洞的旋近-并合-铃宕-回声引力波模板及其应用研究
三维轨道双黑洞的旋近—并合—铃宕—回声引力波模板及其应用研究
  • 批准号:
    12173071
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.00万元
  • 批准年份:
    2021
  • 负责人:
    韩文标
  • 依托单位:
来自星系中心黑洞的宇宙芭蕾引力波研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    国际(地区)合作与交流项目
  • 资助金额:
    --
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    韩文标
  • 依托单位:
大质量比延展体双星动力学和引力波建模研究
  • 批准号:
    11773059
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万元
  • 批准年份:
    2017
  • 负责人:
    韩文标
  • 依托单位:
极端质量比致密双星系统的动力学演化和引力波辐射研究
  • 批准号:
    11243002
  • 项目类别:
    专项基金项目
  • 资助金额:
    15.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    韩文标
  • 依托单位:
基于标准宇宙学模型的高精度相对论性天文参考系研究
  • 批准号:
    11273045
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    韩文标
  • 依托单位:
国内基金
海外基金