Computation of displacement and spin gravitational memory in numerical relativity
Computation of displacement and spin gravitational memory in numerical relativity
复制标题
数值相对论中位移和自旋引力记忆的计算
DOI：
10.1103/physrevd.102.104007
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发表时间：
2020
影响因子：
5
通讯作者：
Throwe, William
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Mitman, Keefe;Moxon, Jordan;Scheel, Mark A.;Teukolsky, Saul A.;Boyle, Michael;Deppe, Nils;Kidder, Lawrence E.;Throwe, William
我们提出的第一个数值相对论波形的二进制黑洞合并产生的光谱方法，显示位移和自旋记忆效应。明确地说，我们使用SXS（模拟极端时空）协作组的speccode来运行二元黑洞合并的柯西演化，然后使用spectre版本的柯西特征提取来提取引力波应变。我们发现，我们可以准确地解决应变的traditionalmemory模式和一些theoscillatory记忆模式，以前只有理论。我们还执行一个单独的计算的内存使用方程的邦迪-梅茨纳-萨克斯收费以及在渐近无穷大的能量和角动量通量。我们的新计算只使用了引力波应变和两个无穷远处的外尔标量。此外，这个计算表明，记忆模式可以被理解为一个记忆信号的组合，在整个二进制的螺旋和合并阶段，和一个准正规模式信号附近的振铃阶段。此外，我们发现，磁记忆，数值误差，确实是零，如前所述。最后，我们发现LIGO，爱因斯坦望远镜和激光干涉仪空间天线的存储器的信噪比与这些新的波形和新的存储器计算大于以前的预期基于后牛顿或最小波形模型。
We present the first numerical relativity waveforms for binary black hole mergers produced using spectral methods that show both the displacement and the spin memory effects. Explicitly, we use the SXS (Simulating eXtreme Spacetimes) Collaboration’sspeccode to run a Cauchy evolution of a binary black hole merger and then extract the gravitational wave strain usingspectre’s version of a Cauchy-characteristic extraction. We find that we can accurately resolve the strain’s traditionalmemory modes and some of theoscillatory memory modes that have previously only been theorized. We also perform a separate calculation of the memory using equations for the Bondi-Metzner-Sachs charges as well as the energy and angular momentum fluxes at asymptotic infinity. Our new calculation uses only the gravitational wave strain and two of the Weyl scalars at infinity. Also, this computation shows that the memory modes can be understood as a combination of a memory signal throughout the binary’s inspiral and merger phases, and a quasinormal mode signal near the ringdown phase. Additionally, we find that the magnetic memory, up to numerical error, is indeed zero as previously conjectured. Last, we find that signal-to-noise ratios of memory for LIGO, the Einstein Telescope, and the Laser Interferometer Space Antenna with these new waveforms and new memory calculation are larger than previous expectations based on post-Newtonian or minimal waveform models.
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