WoU-MMA: Collaborative Research: Supermassive Binary Black Hole Mergers: Accretion Dynamics and Electromagnetic Output

WoU-MMA:合作研究:超大质量双黑洞合并:吸积动力学和电磁输出

基本信息

  • 批准号:
    2009330
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 46.69万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2020
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2020-09-01 至 2024-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Supermassive black hole (SMBH) mergers are one of the most dramatic phenomena in the Universe. For a few hours, they can emit as much power in gravitational waves as all the stars in the Universe produce in light. However, none has yet been caught in the act, partly because no one knows what sort of light they should emit along with the gravitational waves. This project combines astrophysical knowledge of SMBH binaries with detailed physical simulation of gas flows and explicit computation of time-dependent spacetimes, to predict the light observers should search for. Junior researchers will learn about this new field and about very large-scale computation, strengthening the technical workforce. Ancillary efforts by the PIs enhance the teaching program at each of their universities and contribute to public outreach.This group has built the knowledge base and computational methods needed to make these predictions, including building a multi-patch simulation infrastructure to compute the changing spacetime and permit separate treatment of subregions. The code base includes post-processing tools that transform fluid simulation data into predictions of photon radiation, accounting for the principal radiation mechanisms, opacities, and photon propagation through dynamical spacetimes. This study starts at the immediate pre-merger state, to understand its physical mechanisms and to prepare realistic initial data. The second step will compute how matter behaves during the merger proper and the subsequent relaxation phase. The post-processing machinery then predicts EM spectra and light curves. This project advances the goals of the NSF Windows on the Universe Big Idea.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
超大质量黑洞(SMBH)合并是宇宙中最引人注目的现象之一。 在几个小时内,它们发出的引力波能量与宇宙中所有恒星产生的光能量一样多。 然而,目前还没有任何人在这种行为中被捕,部分原因是没有人知道它们应该与引力波一起发出什么样的光。 该项目将SMBH双星的天体物理学知识与气体流动的详细物理模拟和与时间相关的时空的显式计算相结合,以预测光观测者应该寻找的物体。 初级研究人员将了解这个新领域和超大规模计算,从而加强技术队伍。 PI 的辅助工作增强了每所大学的教学计划,并为公众宣传做出了贡献。该小组建立了做出这些预测所需的知识库和计算方法,包括构建多补丁模拟基础设施来计算不断变化的时空和允许对次区域进行单独处理。 该代码库包括后处理工具,可将流体模拟数据转换为光子辐射的预测,从而解释主要的辐射机制、不透明度和光子通过动态时空的传播。 这项研究从合并前的即时状态开始,以了解其物理机制并准备现实的初始数据。 第二步将计算物质在合并本身和随后的弛豫阶段期间的行为方式。 然后后处理机器预测电磁光谱和光变曲线。 该项目推进了 NSF 宇宙之窗大创意的目标。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并通过使用基金会的智力价值和更广泛的影响审查标准进行评估,被认为值得支持。

项目成果

期刊论文数量(10)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Superposed metric for spinning black hole binaries approaching merger
旋转黑洞双星接近合并的叠加度量
  • DOI:
    10.1103/physrevd.104.044041
  • 发表时间:
    2021-08
  • 期刊:
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Combi, Luciano;Armengol, Federico G.;Campanelli, Manuela;Ireland, Brennan;Noble, Scott C.;Nakano, Hiroyuki;Bowen, Dennis
  • 通讯作者:
    Bowen, Dennis
Circumbinary Disk Accretion into Spinning Black Hole Binaries
环形盘吸积成旋转黑洞双星
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/abf0af
  • 发表时间:
    2021-05
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Lopez Armengol, Federico G.;Combi, Luciano;Campanelli, Manuela;Noble, Scott C.;Krolik, Julian H.;Bowen, Dennis B.;Avara, Mark J.;Mewes, Vassilios;Nakano, Hiroyuki
  • 通讯作者:
    Nakano, Hiroyuki
Measuring the Hubble Constant with GW190521 as an Eccentric black hole Merger and Its Potential Electromagnetic Counterpart
用 GW190521 测量哈勃常数作为偏心黑洞合并及其潜在的电磁对应体
  • DOI:
    10.3847/2041-8213/abe388
  • 发表时间:
    2021-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Gayathri, V.;Healy, J.;Lange, J.;O’Brien, B.;Szczepanczyk, M.;Bartos, I.;Campanelli, M.;Klimenko, S.;Lousto, C. O.;O’Shaughnessy, R.
  • 通讯作者:
    O’Shaughnessy, R.
Eccentricity estimate for black hole mergers with numerical relativity simulations
通过数值相对论模拟估计黑洞合并的偏心率
  • DOI:
    10.1038/s41550-021-01568-w
  • 发表时间:
    2022-03
  • 期刊:
  • 影响因子:
    14.1
  • 作者:
    Gayathri, V.;Healy, J.;Lange, J.;O’Brien, B.;Szczepańczyk, M.;Bartos, Imre;Campanelli, M.;Klimenko, S.;Lousto, C. O.;O’Shaughnessy, R.
  • 通讯作者:
    O’Shaughnessy, R.
Mass-ratio and Magnetic Flux Dependence of Modulated Accretion from Circumbinary Disks
环形盘调制吸积的质量比和磁通量依赖性
  • DOI:
    10.3847/1538-4357/ac2229
  • 发表时间:
    2021-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Noble, Scott C.;Krolik, Julian H.;Campanelli, Manuela;Zlochower, Yosef;Mundim, Bruno C.;Nakano, Hiroyuki;Zilhão, Miguel
  • 通讯作者:
    Zilhão, Miguel
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  • 通讯作者:
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    $ 46.69万
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知道了