Collaborative Research: Curvilinear and Multipatch Methods for General Relativistic Astrophysics in the Gravitational Wave Era
合作研究:引力波时代广义相对论天体物理学的曲线和多面体方法
基本信息
- 批准号:1707946
- 负责人:
- 金额:$ 30万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:Standard Grant
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-09-01 至 2021-08-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
The recent discovery of gravitational waves by Advanced LIGO ushered in a new kind of astronomy, one potentially integrating its findings with those obtained from electromagnetic and/or neutrino observations. Multi-messenger astronomy promises to revolutionize our understanding of the universe by providing dramatically contrasting views of the same objects. To understand this unprecedented wealth of observational evidence, theoretical calculations are required in order to link data with underlying physics. However, these demand the creation of new computational tools that can handle an increasingly wide range of physical treatments, characteristic scales, and levels of complexity. The main thrust of this project is to develop some of these tools.The principal goals supported by this award are to introduce two new techniques into the repertory of physicists and astrophysicists studying strong-field gravity: multipatch methods and regularized spherical coordinates. The former is an infrastructure to permit efficient computation of heterogeneous systems involving multiple kinds of physics, multiple length scales, and multiple reference frames. The latter is a way to systematically remove from partial differential equations the singularity ordinarily arising at the polar axis. We expect both will be of great value to studies of astrophysical objects in dynamical spacetimes. To make this introduction, we will generalize our multipatch infrastructure to make it freely compatible with many codes, including Athena++, The Einstein Toolkit, and Harm3D; we will introduce regularized spherical coordinates into the numerical relativity and MHD solvers of both the Einstein Toolkit and the widely used relativistic magnetohydrodynamics code Harm3D; and we will demonstrate the results on selected science problems. With Advanced LIGO now fully operational and the detection of additional gravitational wave events imminent, we expect that there will be a surge in the number of researchers interested in performing simulations of compact binary mergers. Our new curvilinear and multipatch frameworks will greatly improve the efficiency and ease with which such simulations may be carried out, thereby improving the accuracy of the predictions made for all the messengers---gravitational waves, photons, and neutrinos---of multi-messenger astronomy.
先进 LIGO 最近发现的引力波开创了一种新的天文学,有可能将其发现与电磁和/或中微子观测所获得的结果相结合。多信使天文学有望通过提供同一物体的截然不同的视图来彻底改变我们对宇宙的理解。为了理解这一前所未有的丰富的观测证据,需要进行理论计算,以便将数据与基础物理学联系起来。 然而,这些需要创建新的计算工具来处理越来越广泛的物理治疗、特征尺度和复杂程度。该项目的主要目标是开发其中一些工具。该奖项支持的主要目标是将两种新技术引入物理学家和天体物理学家研究强场重力的技术:多面体方法和正则化球坐标。 前者是一种基础设施,允许对涉及多种物理、多种长度尺度和多个参考系的异构系统进行高效计算。后者是一种从偏微分方程中系统地消除通常出现在极轴处的奇点的方法。我们预计两者对于动态时空中天体物理物体的研究都具有巨大的价值。 为了进行介绍,我们将概括我们的多面体基础设施,使其与许多代码自由兼容,包括 Athena++、Einstein Toolkit 和 Harm3D;我们将在 Einstein 工具包和广泛使用的相对论磁流体动力学代码 Harm3D 的数值相对论和 MHD 求解器中引入正则化球坐标;我们将展示选定科学问题的结果。随着高级 LIGO 现已全面投入运行,并且即将检测到更多引力波事件,我们预计对执行紧凑型双星合并模拟感兴趣的研究人员数量将会激增。 我们新的曲线和多面体框架将极大地提高进行此类模拟的效率和简易性,从而提高对所有信使(引力波、光子和中微子)进行预测的准确性。天文学使者。
项目成果
期刊论文数量(30)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
The RIT binary black hole simulations catalog
RIT 双黑洞模拟目录
- DOI:10.1088/1361-6382/aa91b1
- 发表时间:2017-11
- 期刊:
- 影响因子:3.5
- 作者:Healy, James;Lousto, Carlos O;Zlochower, Yosef;Campanelli, Manuela
- 通讯作者:Campanelli, Manuela
Properties and Astrophysical Implications of the 150 M ⊙ Binary Black Hole Merger GW190521
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- 发表时间:2020-09
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Abbott, R.;Abbott, T. D.;Abraham, S.;Acernese, F.;Ackley, K.;Adams, C.;Adhikari, R. X.;Adya, V. B.;Affeldt, C.;Agathos, M.;et al
- 通讯作者:et al
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- DOI:10.1103/physrevx.11.021053
- 发表时间:2021-06
- 期刊:
- 影响因子:12.5
- 作者:Abbott, R.;Abbott, T. D.;Abraham, S.;Acernese, F.;Ackley, K.;Adams, A.;Adams, C.;Adhikari, R. X.;Adya, V. B.;Affeldt, C.;et al
- 通讯作者:et al
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- 期刊:
- 影响因子:12.5
- 作者:Abbott, B. P.;Abbott, R.;Abbott, T. D.;Abraham, S.;Acernese, F.;Ackley, K.;Adams, C.;Adhikari, R. X.;Adya, V. B.;Affeldt, C.;et al
- 通讯作者:et al
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- DOI:10.1038/s41550-021-01568-w
- 发表时间:2020-09-11
- 期刊:
- 影响因子:14.1
- 作者:V. Gayathri;J. Healy;J. Lange;B. O'Brien;M. Szczepańczyk;I. Bartos;M. Campanelli;S. Klimenko;C. Lousto;R. O’Shaughnessy
- 通讯作者:R. O’Shaughnessy
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Michael P Ryan
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