The Black Hole-Neutron Star Binary Merger in Full General Relativity: Dependence on Neutron Star Equations of State

این پایان نامه یک مطالعه سیستماتیک از تکامل مداری، تابش امواج گرانشی، و بقایای ادغام ادغام دوتایی سیاهچاله-ستاره نوترونی در نسبیت عام کامل برای اولین بار ارائه می دهد. شبیه‌سازی‌های نسبیت عددی با استفاده از یک کد اصلاحی مش تطبیقی، شبیه‌ساز برای اجرام فشرده در اخترفیزیک نسبیتی (SACRA)، انجام می‌شوند که طیف گسترده‌ای از معادلات حالت دمای صفر را برای ماده ستاره نوترونی اتخاذ می‌کند.

امواج گرانشی اطلاعات کمی در مورد فشردگی ستاره نوترونی و معادله حالت را از طریق فرکانس برش در طیف ها در اختیار ما قرار می دهند، اگر اختلال جزر و مدی ستاره نوترونی قبل از ادغام دوتایی رخ دهد. . فرکانس قطع توسط نسل بعدی آشکارسازهای امواج گرانشی زمینی تداخل سنجی لیزری مانند Advanced LIGO، Advanced VIRGO و KAGRA مشاهده خواهد شد.

نویسنده همچنین تشخیص داده است که جرم دیسک‌های باقی‌مانده برای دیسک برافزایشی باقی‌مانده سیاه‌چاله کافی است تا به مولد انفجارهای کوتاه پرتو گامای سخت همراه با اختلالات جزر و مدی تبدیل شود. نشان می‌دهد که سیاهچاله‌های در حال چرخش ممکن است پس از ادغام حتی یک سیاه‌چاله به شدت در حال چرخش و یک ستاره نوترونی بی‌چرخش تشکیل نشوند.

This thesis presents a systematic study of the orbital evolution, gravitational wave radiation, and merger remnant of the black hole–neutron star binary merger in full general relativity for the first time. Numerical-relativity simulations are performed using an adaptive mesh refinement code, SimulAtor for Compact objects in Relativistic Astrophysics (SACRA), which adopts a wide variety of zero-temperature equations of state for the neutron star matter.

Gravitational waves provide us with quantitative information on the neutron star compactness and equation of state via the cutoff frequency in the spectra, if tidal disruption of the neutron star occurs before the binary merges. The cutoff frequency will be observed by next-generation laser interferometric ground-based gravitational wave detectors, such as Advanced LIGO, Advanced VIRGO, and KAGRA.

The author has also determined that the mass of remnant disks are sufficient for the remnant black hole accretion disk to become a progenitor of short-hard gamma ray bursts accompanied by tidal disruptions and suggests that overspinning black holes may not be formed after the merger of even an extremely spinning black hole and an irrotational neutron star.