Initial data for neutron star binaries with arbitrary eccentricity

Moldenhauer, Niclas GND

Die Simulation von Neutronensternen erfolgt in den meisten Arbeiten durch Evolution von Anfangsdaten, die unter der Annahme helikaler Symmetrie erzeugt wurden. Dadurch erfolgt der Umlauf auf Kreisbahnen, die einerseits keine radiale Geschwindigkeitskomponente aufgrund der Abstrahlung von Gravitationswellen berücksichtigen. Andererseits können keine Sterne auf exzentrischen Umlaufbahnen simuliert werden ohne starke Vereinfachungen zu machen. In dieser Arbeit erweitern wir den benutzten Symmetrievektor. Daraus konstruieren wir ein selbst konsistentes Iterationsschema zur Konstruktion von Anfangsdaten, welche die Einstein'schen Zwangsbedingungen und die Materiegleichungen erfüllen. Schließlich erweitern wir das Schema indem wir noch radiale Geschwindigkeitskomponenten hinzufügen. Insgesamt ermöglicht uns das, konsistente Anfangsdaten zu erzeugen bei denen wir erstmals die radiale und die tangentiale Geschwindigkeit der Sterne beliebig variieren können. Wir implementieren dieses Schema in zwei existierende Codes, wobei die zweite Implementierung auch Spins und realistische Zustandsgleichungen ermöglicht. Evolutionen von unseren stark exzentrischen Anfangsdaten zeigen drastische Verbesserungen bei den unphysikalischen Oszillationen, die bei inkonsistenten Anfangsdaten auftreten. Die in früheren Arbeiten gefundenen f-Moden Oszillationen können außerdem bestätigt werden. Weiterhin benutzen wir die neue Möglichkeit der radialen Geschwindigkeitskomponente um Anfangsdaten mit sehr kleinen Exzentrizitäten zu erzeugen, die astrophysikalisch besser geeignet sind als bisherige Daten. Dazu beschreiben wir ein weiteres Iterationsschema, welches auf bisherigen Arbeiten anderer Gruppen zu schwarzen Löchern basiert. Wir sind so in der Lage erstmals die Einflüsse von sehr kleinen Exzentrizitäten auf die gemessenen Gravitationswellen zu zeigen.

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Moldenhauer, Niclas: Initial data for neutron star binaries with arbitrary eccentricity. Jena 2016.

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