西波列塔，F。；卡利纳尼，J.V。；贾科马佐，B。；Ciolfi，R。 Spritz：一种新的完全广义相对论磁流体动力学代码。 （英语） Zbl 1478.85008号 经典量子引力 37，第13号，文章ID 135010，35 p.（2020）. 摘要：多信使天体物理学的新时代要求有能力研究致密天体演化的不同方面。特别是，中子星双星的合并是引力波和电磁辐射（从无线电到伽马射线）的强大来源，GW170817及其电磁对应物的探测证明了这一点。为了理解此类系统中涉及的物理机制，有必要使用完全通用的相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟，该模拟能够包括描述中子星物质以及中微子发射和重吸收的成分和温度相关状态方程的影响。在这里，我们展示了名为斯普利茨它在三维笛卡尔坐标系和动态时空中求解GRMHD方程。该代码可以支持列表状态方程，考虑到有限的温度效应，并允许包含中微子辐射。在第一篇文章中，我们介绍了代码的一般特征以及在狭义相对论和广义相对论中进行的一系列测试，以评估所实现的基本GRMHD算法的稳健性。在这些测试中，我们还首次比较了矢量势演化的非交错公式和交错公式，该公式用于保证磁场的无发散特性。关于其他公开可用的GRMHD代码，斯普利茨将向量势交错公式的稳健方法与状态方程驱动器的使用相结合(EOS_全方位)这使得代码可以使用有限的温度状态方程。下一版本的代码将全面测试EOS_全方位通过将其与中微子泄漏方案耦合来驱动。 引用于三文件 MSC公司： 85甲15 星系和恒星结构 70F05型 两个身体问题 85A05型 银河和恒星动力学 83立方35 引力波 78A40型 光学和电磁理论中的波和辐射 85A25型 天文学和天体物理学中的辐射传输 76周05 磁流体力学和电流体力学 83-10 相对论和引力理论相关问题的数学建模或模拟 关键词：数值相对论；磁流体力学；中子星 软件：爱因斯坦工具包；GRHydro公司；回声（ECHO）；伊利诺伊GRMHD；雅典娜；HLLE公司；威士忌MHD；斯普利茨；HE-E1GODF公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{F.Cipolletta}等人，《经典量子引力》37，第13期，文章ID 135010，35页（2020；Zbl 1478.85008） 全文： 内政部 arXiv公司 参考文献： [1] Antón L、Zanotti O、Miralles J A、MartíJ M、Ibáñez J M、Font J A和Pons J A 2006数值3+1广义相对论磁流体动力学：局部特征方法天体物理学。期刊637 296·doi:10.1086/498238 [2] Giacomazzo B和Rezzolla L 2007 Whiskymhd：广义相对论磁流体力学类的新数值代码。量子引力24 235·Zbl 1117.83002号 ·doi:10.1088/0264-9381/24/12/s16 [3] Mösta P、Mundim B C、Faber J A、Haas R、Noble S C、Bode T、Löffler F、Ott C D、Reisswig C和Schnetter E 2013 Grhydro：爱因斯坦工具包类的新开源广义相对论磁流体力学代码。量子引力31 015005·Zbl 1287.83004号 ·doi:10.1088/0264-9381/31/015005 [4] Etienne Z B、Paschalidis V、Haas R、Mösta P和Shapiro S L 2015 Illinoisgrmhd：一个用于动态时空类的开源、用户友好的grmhd代码。量子引力32 175009·Zbl 1327.83153号 ·doi:10.1088/0264-9381/32/17/17509 [5] Liu Y T、Shapiro S L、Etienne Z B和Taniguchi K 2008磁化双中子星合并Phys的一般相对论模拟。版次：D 78 024012·doi:10.1103/physrevd.78.024012 [6] Anderson M、Hirschmann E W、Lehner L、Liebling S L、Motl P M、Neilsen D、Palenzuela C和Tohline J E 2008磁化中子星合并和引力波信号物理。修订稿100 191101·doi:10.1103/physrevlett.100.191101 [7] Giacomazzo B、Rezzolla L和Baiotti L 2011激励和磁化中子星的精确演化：等质量双星Phys。版次：D 83 044014·doi:10.1103/physrevd.83.044014 [8] Kiuchi K、Kyutoku K、Sekiguchi Y和Shibata M 2018双星中子星合并Phys中形成的强磁化残余大质量中子星的全球模拟。版次：D 97 124039·doi:10.1103/physrevd.97.124039 [9] Ciolfi R、Kastaun W、Kalinai J V和Giacomazzo B 2019第一颗100毫秒的长寿命磁化中子星是由一颗双中子星合并Phys形成的。版次：D 100 023005·doi:10.1103/physrevd.100.023005 [10] Palenzuela C、Lehner L和Liebling S L 2010双黑洞喷流科学329 927·doi:10.1126/science.1191766 [11] Giacomazzo B、Baker J G、Miller M C、Reynolds C S和van Meter J R 2012合并超大质量黑洞天体物理周围磁化等离子体的一般相对论模拟。J.752月15日·doi:10.1088/2041-8205/752/1/l15 [12] Farris B D、Gold R、Paschalidis V、Etienne Z B和Shapiro S L 2012磁化磁盘中的二元黑洞合并：全广义相对论物理模拟。修订版Lett.109 221102·doi:10.1103/physrevlett.109.221102 [13] Gold R、Paschalidis V、Ruiz M、Shapiro S L、Etienne Z B和Pfeiffer H P 2014不等质量双星黑洞周围的吸积盘：后去耦和合并Phys的广义相对论mhd模拟。版次：D 90 104030·doi:10.1103/physrevd.90.104030 [14] Kelly B J、Baker J G、Etienne Z B、Giacomazzo B和Schnittman J，2017年，二元黑洞合并产生的瞬变电磁波Phys。版次：D 96 123003·doi:10.1103/physrevd.96.12303 [15] d'Ascoli S、Noble S C、Bowen d B、Campanelli M、Krolik J H和Mewes V 2018超大质量双星黑洞接近合并天体物理的电磁发射。京865 140·doi:10.3847/1538-4357/aad8b4 [16] Chatterjee K，Porth O等人2019事件视界广义相对论磁流体动力学代码比较项目Astrophys。期刊补编243 26·doi:10.3847/1538-4365/ab29fd [17] Kawamura T、Giacomazzo B、Kastaun W、Ciolfi R、Endrizzi A、Baiotti L和Perna R 2016双中子星合并和短γ射线爆发：磁场方向、状态方程和质量比Phys的影响。版次：D 94 064012·doi:10.1103/physrevd.94.064012 [18] Ciolfi R、Kastaun W、Giacomazzo B、Endrizzi A、Siegel D M和Perna R 2017对双星中子星合并形成长寿命中子星Phys的一般相对论磁流体动力学模拟。版次：D 95 063016·doi:10.1103/physrevd.95.063016 [19] Paschalidis V、Ruiz M和Shapiro S L 2015黑洞-中子星合并的相对论模拟：喷流出现天体物理学。J.Lett.806第14页·doi:10.1088/2041-8205/806/1/l14 [20] Ruiz M、Lang R N、Paschalidis V和Shapiro S L 2016双星中子星合并：用于短伽马射线爆发天体物理的喷气发动机。J.莱特824 6·doi:10.3847/2041-8205/824/1/l6 [21] Abbott B P，Abbott R等人2017 Gw170817：来自双星中子星吸气Phys的引力波观测。修订稿119 161101·doi:10.1103/PhysRevLett.119.1101 [22] Abbott B P、Abbott R等人，2017年，来自双星中子星合并的引力波和伽马射线：Gw170817和grb 170817a天体物理学。J.Lett.848第13页·doi:10.3847/2041-8213/aa920c [23] 施尼特曼J D 2013超大质量黑洞合并类天体物理学。量子引力30 244007·兹比尔1284.83010 ·doi:10.1088/0264-9381/30/24/244007 [24] Amaro-Seoane P、Audley H等人2017年激光干涉仪空间天线（arXiv:1702.00786） [25] Giacomazzo B、Rezzolla L和Baiotti L 2009双星中子星激发期间能探测到磁场吗？周一。不是。R.阿斯顿。Soc.Lett.399社会信函399 164·doi:10.1111/j.1745-3933.2009.00745.x [26] Rezzolla L、Giacomazzo B、Baiotti L、Granot J、Kouveliotou C和Aloy M A 2011缺失的一环：合并的中子星自然会产生喷流状结构，并能为短伽马射线暴天体物理学提供动力。J.信函732 6·doi:10.1088/2041-8205/732/1/l6 [27] Giacomazzo B和Perna R 2013双星中子星合并天体物理形成稳定磁星。J.Lett.771第26页·doi:10.1088/2041-8205/771/2/l26 [28] Giacomazzo B、Zrake J、Duffell P C、MacFadyen A I和Perna R 2015在双星中子星Astrophys合并中产生磁星磁场。J.809期刊39·doi:10.1088/0004-637x/809/1/39 [29] Endrizzi A、Ciolfi R、Giacomazzo B、Kastaun W和Kawamura T 2016使用apr4状态方程类对双星中子星合并的广义相对论磁流体动力学模拟。量子引力33 164001·doi:10.1088/0264-9381/33/16/164001 [30] Giacomazzo B、Baker J G、Miller M C、Reynolds C S和van Meter J R 2012合并超大质量黑洞天体物理周围磁化等离子体的一般相对论模拟。J.通讯752 L15·doi:10.1088/2041-8205/752/1/l15 [31] 阅读J S、Lackey B D、Owen B J和Friedman J L 2009对现象学参数化中子星状态方程物理的约束。版次：D 79 124032·doi:10.1103/physrevd.79.124032 [32] Cipolletta F、Kalinai J V、Giacomazzo B和Ciolfi R 2020精灵代码Zenodohttp://doi.org/10.5281/zenodo.3689752 [33] Baumgarte T W和Shapiro S L 2010《数值相对论：在计算机上求解爱因斯坦方程》（剑桥：剑桥大学出版社）·Zbl 1198.83001号 ·doi:10.1017/CBO9781139193344 [34] Banyuls F，Font J A，Ibáñez J M，MartíJ M和Miralles J A 1997数值{3+1}广义相对论流体动力学：局部特征方法天体物理学。J.476公元221年·数字对象标识代码：10.1086/303604 [35] MartíJ M，Ibánez J M和Miralles J A 1991数值相对论流体动力学：局部特征方法Phys。版次：D 43 3794·doi:10.1103/physrevd.43.3794 [36] Baiotti L、Hawke I、Montero P J、Löffler F、Rezzolla L、Stergioulas N、Font J A和Seidel E 2005旋转中子星坍缩到Kerr黑洞Phys的三维相对论模拟。版次：D 71 024035·doi:10.1103/physrevd.71.024035 [37] Baiotti L 2004三维非真空时空的数值相对论模拟博士论文SISSA [38] Feynman R P、Leighton R B和Sands M 1979主要是电磁学和物质（费曼物理讲座第2卷）（阅读，马萨诸塞州：Addison-Wesley） [39] Baumgarte T W和Shapiro S L 2003磁化恒星坍塌为黑洞天体物理学。期刊585 930·数字对象标识代码：10.1086/346104 [40] Baumgarte T W和Shapiro S L 2003动态时空天体物理数值构建的广义相对论磁流体力学。1985年9月21日·数字对象标识代码：10.1086/346103 [41] Etienne Z B、Paschalidis V、Liu Y T和Shapiro S L 2012动态时空中的相对论磁流体动力学：自适应网格细化网格Phys的改进电磁规范条件。版次：D 85 024013·doi:10.1103/physrevd.85.024013 [42] Etienne Z B、Liu Y T和Shapiro S L 2010动态时空中的相对论磁流体动力学：一种新的自适应网格细化实现Phys。版次：D 82 084031·doi:10.1103/physrevd.82.084031 [43] Löffler F et al 2012爱因斯坦工具包：相对论天体物理学班的社区计算基础设施。量子引力29 115001·Zbl 1247.83003号 ·doi:10.1088/0264-9381/29/11/115001 [44] Babiuc-Hamilton M、Brandt S R等人2019年爱因斯坦工具包：相对论天体物理学的开放软件http://einsteintoolkit.org [45] Harten A，Lax P D和van Leer B 1983关于双曲守恒律的上游差分和Godunov型格式SIAM Rev.25 35·兹伯利0565.65051 ·数字对象标识代码：10.1137/1025002 [46] Toro E F 2013流体动力学Riemann解算器和数值方法：实践简介（柏林：Springer） [47] Del Zanna L、Bucciantini N和Londrilio P 2003多维相对论流的一种高效震荡捕获中心型方案-ii。磁流体力学（Astron）。天体物理学400 397·Zbl 1222.76122号 ·doi:10.1051/0004-6361:20021641 [48] Colella P和Woodward P R 1984气体动力学模拟的分段抛物线法（PPM）J.计算。物理54 174·Zbl 0531.76082号 ·doi:10.1016/0021-9991（84）90143-8 [49] Balsara D S和Spicer D S 1999使用高阶Godunov通量的交错网格算法，以确保磁流体动力学模拟J.Compute中的螺线管磁场。物理149 270·Zbl 0936.76051号 ·doi:10.1006/jcph.1998.6153 [50] Evans CR和Hawley J F 1988磁流体动力学流动的模拟：一种受约束的输运方法Astrophys。期刊332 659·doi:10.1086/166684 [51] Balsara D S 2001磁流体力学J.Compute无发散自适应网格细化。物理174 614·Zbl 1157.76369号 ·doi:10.1006/jcph.2001.6917 [52] Balsara D 2001相对论磁流体力学天体物理学的总变差递减方案。补充期刊132 83·doi:10.1086/318941 [53] Pollney D、Reisswig C、Schnetter E、Dorband N和Diener P 2011使用扩展波带物理的高精度双星黑洞模拟。版次：D 83 044045·doi:10.1103/physrevd.83.044045 [54] Reisswig C、Haas R、Ott C D、Abdikamalov E、Mösta P、Pollney D和Schnetter E 2013使用多匹配网格Phys对双星中子星聚结和恒星坍缩的三维一般相对论流体动力学模拟。版次：D 87 064023·doi:10.1103/physrevd.87.064023 [55] Noble S C、Gammie C F、McKinney J C和Del Zanna L 2006保守广义相对论磁流体力学天体物理学的原始变量解算器。期刊641 626·doi:10.1086/500349 [56] Siegel D M、Mösta P、Desai D和Wu S 2018广义相对论磁流体力学天体物理学中原始变量的恢复方案。J.859期刊71·doi:10.3847/1538-4357/aabcc5 [57] Horedt G P 2004多形性：在天体物理学和相关领域的应用（柏林：施普林格） [58] 撰写https://compose.obspm.fr/ ·JFM 45.1247.08标准 [59] Cipolletta F、Cherubini C、Filippi S、Rueda J A和Ruffini R 2015具有真实核物质状态方程Phys的快旋转中子星。版次：D 92 023007·doi:10.1103/physrevd.92.023007 [60] 地毯https://carpetcode.org/ ·Zbl 1280.28009号 [61] Schnetter E、Hawley S H和Hawke I 2004使用固定网格细化类的三维数值相对论演化。量子引力21 1465·Zbl 1047.83002号 ·doi:10.1088/0264-9381/21/6/014 [62] Brown J D、Diener P、Sarbach O、Schnetter E和Tiglio M 2009 Turkening黑洞：分析和计算研究物理学。版次：D 79 044023·doi:10.1103/physrevd.79.044023 [63] Kranc：Kranc汇编数字代码http://kranccode.org/ [64] McLachlan，公共BSSN代码http://www.cct.lsu.edu/埃什内特/麦克拉克伦/ [65] Baumgarte T W和Shapiro S L 1998爱因斯坦场方程物理的数值积分。版次：D 59 024007·Zbl 1250.83004号 ·doi:10.1103/physrevd.59.024007 [66] Nakamura T、Oohara K和Kojima Y 1987黑洞的广义相对论坍缩和黑洞引力波Prog。西奥。物理。供应商90 1·doi:10.1143/ptps.90.1 [67] Shibata M和Nakamura T 1995三维引力波的演化：调和切片案例Phys。版次：D 52 5428·Zbl 1250.83027号 ·doi:10.1103/physrevd.52.5428 [68] Alcubierre M、Brügmann B、Diener P、Koppitz M、Pollney D、Seidel E和Takahashi R 2003没有切除Phys的长期数值黑洞演化的规范条件。版次：D 67 084023·doi:10.1103/physrevd.67.084023 [69] Alcubierre M、Brügmann B、Dramlitsch T、Font J A、Papadopoulos P、Seidel E、Stergioulas N和Takahashi R 2000广义相对论中强引力系统的稳定数值演化：保角处理Phys。版次：D 62 044034·doi:10.1103/physrevd.62.044034 [70] Beckwith K和Stone J M 2011多维相对论磁流体动力学天体物理学的二阶Godunov方法。期刊补编193 6·doi:10.1088/0067-0049/193/1/6 [71] Giacomazzo B和Rezzolla L 2006相对论磁流体力学中黎曼问题的精确解J.流体力学562 223·Zbl 1097.76073号 ·doi:10.1017/s0022112006001145 [72] Komissarov S S 1999相对论磁流体力学Mon的Godunov型方案。不是。R.阿斯顿。第303页343·数字对象标识代码：10.1046/j.1365-8711.1999.02244.x [73] Del Zanna L、Zanotti O、Bucciantini N和Londrilio P 2007 Echo:广义相对论磁流体力学和磁动力学Astron的欧拉保守高阶方案。天体物理学473 11·doi:10.1051/0004-6361:20077093 [74] Tóth G 2000冲击磁流体力学规范J·计算中的+×b=0约束。物理161 605·Zbl 0980.76051号 ·doi:10.1006/jcph.2000.6519 [75] DeVore C R 1991多维可压缩磁流体动力学通量修正输运技术J.计算。物理92 142·Zbl 0716.76056号 ·doi:10.1016/0021-9991（91）90295-v [76] Gardiner T A和Stone J M 2005通过约束传输的理想磁流体力学的非分裂Godunov方法。计算。物理205 509·Zbl 1087.76536号 ·doi:10.1016/j.jp.2004.11.016 [77] Stone J M、Gardiner T A、Teuben P、Hawley J F和Simon J B 2008雅典娜：天体物理学mhd天体物理学的新代码。期刊补遗178 137·doi:10.1086/588755 [78] Cerdá-Durán P、Font J A、Antón L和Müller E 2008动态时空Astron的新广义相对论磁流体动力学代码。天体物理学.492 937·Zbl 1156.85320号 ·doi:10.1051/0004-6361:200810086 [79] Cerdá-Durán P、Font J A和Dimmelmeier H 2007用微物理Astron对被动磁致伸缩核坍塌的一般相对论模拟。天体物理学474 169·doi:10.1051/0004-6361:20077432 [80] Mewes V、Zlochower Y、Campanelli M、Baumgarte T W、Etienne Z B、Armengol F G L和Cipolletta F 2020 SphericalNR：爱因斯坦工具包Phys球坐标下的动态时空和广义相对论磁流体动力学演化框架。修订版D 101 104007·doi:10.1103/PhysRevD.101.104007 [81] Oppenheimer J R和Volkoff G M 1939关于大质量中子核物理。版次：55 374·Zbl 0020.28501号 ·doi:10.1103/physrev.55.374 [82] 托尔曼R C 1939流体物理球体爱因斯坦场方程的静态解。版次：55 364·JFM 65.1048.02号 ·doi:10.1103/physrev.55.364 [83] Cowling T G 1941多变恒星Mon的非径向振荡。不是。R.阿斯顿。社会101 367·Zbl 0027.19202号 ·doi:10.1093/mnras/101.8.367 [84] Lindblom L和Splinter R J 1990相对论整流罩近似天体物理学的准确性。J.348期刊198·doi:10.1086/168227 [85] 索恩K S 1969广义相对论恒星模型的非径向脉动。弱场限制了天体物理学。J.158 997年·doi:10.1086/150259 [86] Font J A、Stergioulas N和Kokkotas K D 2000旋转相对论恒星的非线性流体动力学演化：数值方法和代码测试Mon。不是。R.阿斯顿。Soc.313 678号·数字对象标识代码：10.1046/j.1365-87112000.03254.x [87] Font J A、Goodale T、Iyer S、Miller M、Rezzolla L、Seidel E、Stergioulas N、Suen W和Tobias M 2002三维数值广义相对论流体力学。ii、。单个相对论恒星的长期动力学。修订版D 65 084024·doi:10.1103/physrevd.65.084024 [88] Most E R、Papenfort L J和Rezzolla L 2019在用真实微观物理Mon模拟磁化双星中子星时超越二阶收敛。不是。R.阿斯顿。Soc.490 3588-600号·doi:10.1093/mnras/stz2809 [89] Palenzuela C、Liebling S L、Neilsen D、Lehner L、Caballero O L、O’Connor E和Anderson M 2015磁化中子星与中微子冷却物理合并中微物理状态方程的影响。版次：D 92 044045·doi:10.1103/physrevd.92.044045 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。