《自旋緻密雙星後牛頓軌道動力學研究》是依託南昌大學，由鐘雙英擔任項目負責人的地區科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：自旋緻密雙星後牛頓軌道動力學研究
- 項目類別：地區科學基金項目
- 項目負責人：鐘雙英
- 依託單位：南昌大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
自旋緻密雙星是引力波探測器最可期待的引力波源，因而受到廣泛關注。本申請項目致力於非保守的自旋緻密雙星系統後牛頓軌道數值算法的最佳化及其動力學研究，主要研究內容包括保持系統運動積分的流形改正方法、處理緊密交會天體及大偏心率問題的正規化辛算法的研究；利用兩鄰近軌道不變的快速Lyapunov指標全面地考察緻密雙星系統動力行為隨動力學參量、初始條件、初始自旋構型變化的演化規律，構建系統相空間結構內關於有序和混沌狀態分布的參數視窗，揭示緻密雙星產生混沌動力行為躍遷的根本原因；討論自旋緻密雙星混沌行為對引力波形的影響。本課題研究目的是建立適用相對論引力系統的高效、穩定的數值積分，提高基礎理論研究水平，促進我國後牛頓天體力學研究與國際接軌，也希望能為我國將在2025-2030年進行的ASTROD深空間引力波探測計畫提供一點理論參考，為建設創新型國家盡綿薄之力。
結題摘要
廣義相對論框架下，自旋緻密雙星是高維非線性不可積的攝動克卜勒兩體問題，是引力波探測器最可期待的波源，因而成為國際研究熱點。本項目研究了自旋緻密雙星系統偏心軌道數值算法的最佳化及其非線性物理現象對軌道引力輻射影響的研究。緻密雙星軌道-自旋之間的耦合效應對雙星後牛頓軌道動力學的長期演化特性會產生一定的影響，為了改善軌道-自旋耦合效應可能引起辛算法陷入死循環或數值性能不穩定的問題，我們引入與自旋變數有關的時間變換，構造了全局保辛結構的自適應變步長辛算法，有效解決緻密雙星偏心率軌道的數值穩定性問題，並結合具體的物理模型探討緻密雙星哈密頓系統中後牛頓項、自旋耦合效應項和軌道類型對變步長辛算法數值算法性能的影響。分析在運動方程中包含2.5PN引力耗散的情況下黑洞雙星的動力學參量、初始條件、自旋效應及混沌對引力輻射的影響。由於引力輻射時伴隨著能量和角動量損失，導致雙星兩體之間的距離和軌道偏心率逐漸衰減，軌道動力特性變得更加複雜。雙星旋進合併過程中輻射的引力波受到軌道偏心率的調製，引力輻射的強度隨著偏心率的增大而增強，而引力輻射持續的時間縮短,且自旋與自旋耦合效應項對引力的貢獻增大了。
