Axisymmetric Numerical Relativity
本论文主要研究轴对称时空中爱因斯坦方程的数值演化形式。我们基于（2+1）+1形式主义建立了两个演化系统。第一个是一个（部分）约束计划与椭圆规范条件所产生的最大切片和共形平坦。第二个是一个强双曲的一阶公式，通过结合（2+1）+1形式主义与Z4形式主义。对规则轴对称张量场的行为的仔细研究使我们能够将方程转换成在轴上表现良好的形式。进一步的主题包括（非）唯一性的解决方案，椭圆方程产生的约束计划，和各种边界条件之间的比较，用于数值相对论。数值实现适用于自适应演化的非线性布里渊波，包括扭曲。
2013-12-05 gr-qc
Magnetic Surfaces in Stationary Axisymmetric General Relativity
本文导出了一种构造具有非光滑甚至不连续Ernst势的定常轴对称电真空时空的电磁面源的新方法。这可以被看作是一些经典势理论结果的推广，因为势的连续性的缺乏与偶极子密度有关，而光滑性的缺乏与偶极子密度有关。特别是，这种方法对于构建磁场的偶极源很有用。这种形式主义涉及解决一个线性椭圆型微分方程的边界条件在无穷远。作为一个例子，两个不同的模型的表面密度的Kerr-Newman电真空时空。
2004-04-01 gr-qc
The intrinsic derivative and centrifugal forces in general relativity: II. Applications to circular orbits in some familiar stationary axisymmetric spacetimes
在前一篇文章中，我们用所有可能的时空分裂方法解释了时空几何，并将这些方法应用于一些常见的静止轴对称时空中的圆轨道。这有助于更直观地描述它们的旋转特征，包括自旋进动效应，并将Abramowicz，de Felice和其他人关于黑洞时空中圆形轨道的相关工作置于更一般的背景下。
2001-06-05 gr-qc
Stationary axisymmetric exteriors for perturbations of isolated bodies in general relativity, to second order
扰动静止轴对称孤立体，例如恒星，由一个充满物质的内部和一个渐进平坦的真空外部加入在一个表面的Darmois匹配条件得到满足，被认为是。假设初始状态是静态的。导出了匹配条件的摄动，并将其作为摄动Ernst方程在外部区域的边界条件。扰动计算到二阶。边界条件是超定的：推导出它们相容的充分必要条件。详细地给出了球体摄动的特殊情况。
2006-12-04 gr-qc
Axisymmetric Hydrodynamics in Numerical Relativity Using a Multipatch Method
我们描述了一种通过修改多面体网格方案实现广义相对论流体力学和磁流体力学轴对称演化的方法。为了减轻在数值相对论中发展包含二进制紧凑大质量物体的系统的合并后阶段所需的计算要求，利用这些系统快速进入接近轴对称的状态的趋势通常是有益的，允许长期时间尺度的2D演变。我们实现了这一计划的光谱爱因斯坦代码，并显示了这种方法的应用程序的结果，四个测试系统，包括粘度，磁场，中微子辐射输运。我们的研究结果表明，这种方法可以用来快速地允许已经存在的三维基础设施，使利用本地坐标系转换，以运行在轴对称的二维多面体方法的灵活的网格创建功能。我们的代码测试包括一个简单的模型，一个二进制中子星合并后的残余物，我们确认形成一个巨大的环面，这是一个有前途的合并后喷出物的来源。
2020-12-15 gr-qc
Gravitational lensing observables in stationary and axisymmetric solutions in general relativity
University of Iceland（冰岛大学）
本文研究广义相对论中稳态轴对称旋转尘埃流体自引力系统的光传播特性，分析时空度规非对角分量对光线偏折角的影响，指出其等效于额外有效质量且可通过背景源图像的特征不对称性探测。
2025-11-18 gr-qc
Axisymmetric Simulations of Rotating Stellar Collapse in Full General Relativity --- Criteria for Prompt Collapse to Black Holes
受波茨坦数值相对论小组最近一篇论文的启发，我们构造了一个新的完全广义相对论下轴对称系统流体动力学模拟的数值程序。在这个代码中，我们解决了爱因斯坦场方程使用笛卡尔坐标与适当的边界条件。另一方面，在圆柱坐标系下求解流体动力学方程。使用这个代码，我们进行模拟研究旋转恒星的轴对称坍缩，从而成为黑洞或新的致密恒星，在完全广义相对论。为了研究旋转对黑洞迅速坍缩判据的影响，我们首先采用多方状态方程$P=Kρ^Γ$，其中$P$，$ρ$和$K$是压力，静止质量密度和多方常数，$Γ=2$ .在这种情况下，塌陷是绝热的（即，熵没有变化），我们可以专注于旋转的裸效应。作为初始条件，我们准备了处于平衡态的刚性和差动旋转的恒星，然后降低压力诱导坍缩。在本文中，我们考虑的情况下，$q \equiv J/M_g^2 < 1$，其中$J$和$M_g$是角动量和引力质量。研究发现，黑洞形成的判据强烈依赖于角动量参数$q$。对于$q < 0.5$，该判据对$q$并不敏感;更准确地说，如果静止质量略大于球形恒星的最大允许值，则形成黑洞。然而，对于$q \alt 1$，它发生了显著的变化：对于$q \simeq 0.9$，最大允许静止质量变成了$\sim 70$ -比球形恒星大80%。
2000-07-19 gr-qc
Stability of stationary-axisymmetric black holes in vacuum general relativity to axisymmetric electromagnetic perturbations
我们考虑在广义相对论中的$(d +1)$维（含$d \geq 3$）中满足真空爱因斯坦方程且具有非简并视界的任意稳态和轴对称黑洞。证明了轴对称电磁扰动的正则能是正定的。这表明所有真空黑洞对轴对称电磁扰动都是稳定的。我们的结果也适用于满足具有正宇宙学常数的真空爱因斯坦方程的渐进deSitter黑洞。我们的结果也适用于极值黑洞，只要初始扰动在视界附近消失。
2017-11-15 gr-qc hep-th math-ph
Static axisymmetric rings in general relativity: How diverse they are
在广义相对论中研究了三种静态的轴对称（Weyl型）环奇点--Majumdar-Papapetrou型（极带电）环、Bach-Weyl环和Appell环，以表明它们附近的几何是如何显著地彼此不同的.这是证明的基本措施的戒指和不变的特点所给予的度量和其第一和第二导数（失效，重力加速度和曲率），也对测地运动。并与具有环奇点的Kerr时空作了比较。克尔解只是静止的，而不是静态的，但是尽管由于拖曳而引起的复杂化，它的环似乎比静态环简单。我们表明，这主要适用于巴赫-外尔环，虽然这个简单的对应部分的牛顿均匀圆环是默认情况下被视为最简单的环的解决方案，虽然其他两个静态环源可能看起来更“人工”。巴赫-外尔环周围奇怪的定向变形可能表明，应该存在一个更合适的坐标表示和解释这个源。
2016-11-10 gr-qc
Stationary and Axisymmetric Solutions of Higher-Dimensional General Relativity
我们研究静态和轴对称解决方案的广义相对论，即纯重力，在四维或更高的维度。D维定常解和轴对称解被定义为具有D-2对易的Killing向量场。我们推导出这样的解的度规的标准形，它有效地将爱因斯坦方程简化为三维平坦空间中轴对称D-2 × D-2矩阵场上的微分方程（除了一个子类的解，而不是简化为二维平坦空间中D-2 × D-2矩阵场上的一组方程）。这概括了Papapetrou形式的度量固定和轴对称的解决方案在四维，并进一步概括了工作外尔解决方案在四维和更高的维度。然后，我们分析的解决方案，这是在沿着一条线在三维平坦的空间，矩阵场可以看到生活在细棒的形式的来源。作为固定和轴对称的解决方案的例子，我们研究了五维旋转黑洞和旋转的黑环，写在正则形式的度量和分析的结构杆每个解决方案。
2004-10-12 gr-qc hep-th
Gravitational Collapse of Gravitational Waves in 3D Numerical Relativity
我们证明了三维的，强非线性的引力波的演化可以遵循数值相对论，从而使许多有趣的研究的基本和观测的后果。我们研究了时间对称、轴对称的{ \it}和非轴对称的Brill波的演化，包括在自身引力作用下坍缩形成黑洞的波。确定了形成黑洞的临界振幅。将黑洞形成过程中发射的引力波与两个米斯纳黑洞迎头碰撞时发射的引力波进行了比较。
1999-04-06 gr-qc
Stationary, Axisymmetric Neutron Stars with Meridional Circulation in General Relativity
在广义相对论中首次提出了具有双旋环流的稳态轴对称中子星模型。为此，我们开发了GRNS，一种基于定点迭代的新代码。我们发现了一组二维的涡旋环流模式，不同的中子星流体的流线中的涡旋数。对于预期的最大纬向环流速度约为1000 km/s，涡旋导致表面变形约为1%。变形取决于靠近表面的涡的形状，并随着纬向环流速度的增加而增加。我们还计算了旋转的中子星模型，其中既没有表面旋转，也没有旋转速度超过环流速度。
2010-11-24 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Mass Formula for a Stationary Axisymmetric Configuration and the Physical Realization of the Kerr Metric
本文分析了文献[1]中得到的广义相对论中静止轴对称位形的质量表达式。从我们的公式的一般性和它与克尔时空中的相应表达式的不相容性，我们认为，一个固定的平衡分布的一个真正的物质不能是克尔度规的来源。
1995-09-11 gr-qc
Gravitational waves from axisymmetric rotating stellar core collapse to a neutron star in full general relativity
在完全广义相对论框架下，对旋转恒星核坍缩成中子星的过程进行了轴对称数值模拟。采用Cartoon方法，即在直角坐标系下求解爱因斯坦场方程，并在$y=0$平面周围施加轴对称条件。流体动力学方程在圆柱坐标系中（在笛卡尔坐标系中的$y=0$平面上）使用具有最大网格尺寸$(2500,2500)$的高分辨率激波捕获方案求解。采用参数状态方程模拟坍缩的恒星核和中子星，发现质子中子星坍缩、反弹和形成过程中的中心密度演化与Dimmelmeier等人采用近似广义相对论公式的结果一致.这表明，这种近似是适当的以下轴对称的恒星核心崩溃和随后形成的质子中子星。引力波是用四极公式计算的。结果发现，波形是定性的，与那些由Dimmelmeier等人。然而，定量，两个波形不同意。分歧的可能原因进行了讨论。
2004-02-08 astro-ph gr-qc
Introduction to dynamical horizons in numerical relativity
本文提出了一种研究动态黑洞物理的准定域方法。这是在动态视界框架内完成的，它将早期关于孤立视界的工作扩展到依赖时间的情况。特别是：（i）我们定位各种边缘表面，并研究它们的时间演化。一个重要的组成部分是计算视界的签名，它可以是类空的，类时的，或零。(ii)我们推广的黑洞的质量和角动量的计算，这是以前定义的轴对称孤立视界的动力学情况。(iii)我们计算了黑洞的源多极矩，它可以用来验证黑洞稳定到Kerr解. (iv)我们还研究了穿过视界的能量通量，它描述了黑洞如何在吸积物质和/或辐射时生长。我们描述我们的数值实现这些概念，并将它们应用到三个具体的测试情况下，即，两个黑洞的轴对称迎面碰撞，轴对称崩溃的中子星，和非轴对称黑洞碰撞与非零初始轨道角动量。
2006-06-06 gr-qc
A new numerical scheme to compute 3D configurations of quasiequilibrium compact stars in general relativity -- Application to synchronously rotating binary star systems --
我们发展了一种新的数值方法，在广义相对论中计算了非轴对称致密星（如中子星系统）及其周围时空的准平衡结构。关于广义相对论中二元系统的准平衡态，通过假设度规空间部分的共形平坦性，已经进行了一些研究。然而，除了轴对称构型外，共形平板处理的有效性还没有得到充分的分析。因此，发展与共形平坦格式完全不同的方法来求解准平衡态是可取的。在本文中，我们提出了一个新的数值方案，直接解决三维配置的爱因斯坦方程，而不假设共形平坦，虽然我们使用的简化度规的时空。这个新的公式是广义相对论中已成功应用于轴对称旋转致密星结构的方案的推广。它是基于爱因斯坦方程的积分表示，并考虑到无穷远处的边界条件。通过计算牛顿引力下的双星系统和广义相对论下的轴对称多变星系统的平衡序列，检验了我们的数值格式。我们将这个数值程序应用于广义相对论中的双星系统，成功地得到了多方指数N = 0.0，0.5和1.0的同步旋转双星系统的平衡序列。
1999-06-24 gr-qc
Symmetry without Symmetry: Numerical Simulation of Axisymmetric Systems using Cartesian Grids
本文提出了一种轴对称系统数值模拟的新方法。这种技术避免了坐标奇点，经常出现时，圆柱或极球坐标有限差分网格使用，特别是在模拟张量偏微分方程，如那些3+1数值相对论。对于关于z轴轴对称的系统，基本思想是使用三维笛卡尔（x，y，z）坐标网格，该网格覆盖（比如）y=0平面，但在y方向上只有一个有限差分分子宽度厚。中心y=0网格平面中的场变量可以使用法向（x，y，z）坐标有限差分来更新，而y \neq 0网格平面中的场变量可以通过使用轴对称假设和插值从中心平面中的场变量来计算。我们证明了一组完全非线性的测试计算在3+1数值广义相对论的方法的有效性，涉及黑洞和坍缩引力波。
1999-08-04 gr-qc
Regularization of spherically symmetric evolution codes in numerical relativity
在数值相对论中，球对称演化码在原点处缺乏几何变量的正则性往往是一个严重的问题。人们通常通过限制规范和解决度规的哈密顿约束来处理这个问题。在这里，我们提出了一个通用的算法，用于处理的正规化的起源，可以直接使用的发展方程，并允许非常一般的规范选择。我们的方法在精神上类似于阿博纳和博纳介绍的博纳-马索公式的特殊情况。然而，我们的算法更通用，可以用于各种各样的进化系统。
2004-01-28 gr-qc
On the low-energy limit of stationary and axisymmetric solutions in General Relativity
该研究针对稳态轴对称且耦合尘埃的广义相对论低能极限展开，通过强引力磁概念揭示其与牛顿引力在弱场低速区仍存在由非小拖拽项驱动的差异，给出运动方程求解步骤、特解与真空通解，并证明广义相对论可自然解释类塔利-费舍尔关系。
2025-05-21 astro-ph.GA gr-qc
A Note on the Axisymmetric Stationary Metric in the General Theory of Relativity
我们考虑由Einstein-Euler方程（即Einstein方程和正压理想流体的能量动量张量）控制的定常旋转轴对称度规的系数方程。虽然导出的方程除了在共转坐标系中描述的恒定角速度的情况外还不是已经知道的，但本文的主要内容不是导出方程，而是证明导出的方程与爱因斯坦方程全集的等价性，并证明导出的方程的一致性。除了真空的情况，这些事情还没有被讨论过，而且远不是不言自明的，需要繁琐的仔细计算和一些技巧。证明是在假设角速度在密度支撑的邻域上是常数的情况下完成的。如果这一假设不成立，结论似乎是可疑的。
2020-09-29 gr-qc math.AP
Evolution of neutron stars with toroidal magnetic fields: Axisymmetric simulation in full general relativity
在完全广义相对论中，在轴对称假设下，利用磁流体动力学模拟方法研究了具有环形磁场的中子星的稳定性。非旋转和刚性旋转的中子星准备了各种磁场位形。为了简化对中子星的模拟，采用了多方状态方程和绝热指数$Γ=2$。研究发现，当环向磁场强度$\propto \varpi^{2k-1}$随$k\geq 2$（这里$\varpi$是圆柱半径）变化时，不旋转的中子星是动力学不稳定的，而对于$k=1$，中子星是稳定的.在不稳定性开始后，不稳定模式近似在阿尔文时间尺度上增长，因此，对流运动被激发以改变磁场分布，直到达到一个新的状态，该状态对轴对称扰动是稳定的。我们还发现，旋转起着稳定的作用，虽然不稳定性仍然设置在阿尔文时间尺度时，磁能旋转动能的比率大于一个临界值$\sim 0.2$。磁化质子中子星的演化的含义进行了讨论。
2008-05-18 astro-ph gr-qc
Uniformly rotating, axisymmetric and triaxial quark stars in general relativity
本文在广义相对论引力方案下计算了匀速转动轴对称和三轴夸克星的准平衡模型。采用Isenberg-Wilson-Mathews（IWM）公式，并将紧凑目标计算器（COCAL）程序扩展到处理有限面密度旋转恒星和新的状态方程。除了由脱围夸克组成的夸克物质的MIT袋模型外，我们还研究了Lai和Xu提出的一种新的基于夸克聚集的状态方程，该状态方程在我们考虑的情况下可以支持质量高达$3.3M_\odot$的刚性状态方程。我们进行收敛性测试，我们的新代码，以评估有限的表面密度在我们的解决方案的准确性和构造序列的解决方案，小和高紧凑性的影响。由于粘性耗散的长期不稳定性的发病进行了鉴定和可能的影响进行了讨论。本文根据四极公式估算了引力波的振幅和光度，并与中子星进行了比较。
2017-12-20 astro-ph.HE gr-qc
Axisymmetric core collapse simulations using characteristic numerical relativity
我们目前的结果，轴对称恒星核心坍缩模拟在广义相对论。我们的流体动力学代码已被证明是强大和准确的，足以让一个详细的分析的全球动态崩溃。与传统的基于引力场方程的3+1公式的方法相反，我们的框架使用了基于一系列出射光锥的叶状结构，从一个规则的中心发出，并终止于未来的零无限。这种坐标系非常适合于研究相对论天体物理中有趣的动力学时空，如恒星核坍缩和中子星形成。也许最重要的是，这个过程允许明确的提取引力波在未来的零无限没有任何近似，随着常用的四极形式主义的引力波提取。我们的结果有关的引力波信号显示出显着的分歧时，这些都是通过计算的邦迪新闻在未来的零无穷大，另一方面，通过使用四极公式提取。我们有强烈的迹象表明，对于我们的设置，零锥上的四极公式不会导致物理引力波信号。在无穷远处提取的邦迪引力波信号显示出约0.5 kHz的典型振荡频率。
2003-01-31 astro-ph gr-qc
Regge calculus: a unique tool for numerical relativity
在数值相对论的背景下，综述了广义相对论的格点形式Regge演算的应用。特别强调的是放在当前的计算兴趣的问题，并强调了晶格方法的优点和缺点。本文介绍了几个新的应用实例，包括两个黑洞迎头碰撞的初始数据和真空轴对称Brill波的时间演化。
2004-08-02 gr-qc
Gravitational waves from core collapse of rotating very-massive stars: 3D numerical relativity computation
The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)（马克斯·普朗克引力物理学研究所（阿尔伯特·爱因斯坦研究所））；Kyoto University（京都大学）；Tohoku University（东北大学）
该研究通过三维数值相对论模拟旋转大质量恒星核心坍缩，发现黑洞无量纲自旋超0.8时会形成大质量吸积盘，其非轴对称形变产生的引力波可被下一代探测器探测，还对比了轴对称与非轴对称坍缩的引力波信号差异。
2026-09-02 astro-ph.HE gr-qc
Dynamical axisymmetric compact objects in General Relativity
Arnold Sommerfeld Center for Theoretical Physics（阿诺德·索末菲理论物理中心）；Univ Lyon, CNRS, ENS de Lyon, Laboratoire de Physique (LPENSL)（里昂大学、法国国家科学研究中心、里昂高等师范学校、物理实验室）；Sede Esmeralda, Universidad de Tarapacá（塔拉帕卡大学埃斯梅尔达校区）；Instituto de Matemáticas, Universidad de Talca（塔尔卡大学数学研究所）
提出一种新解生成技术，构造了首个描述FLRW宇宙中动力学轴对称致密天体的精确解，并利用平均曲率向量分析其动力学俘获视界。
2026-07-03 gr-qc hep-th
Axisymmetric Solutions to Einstein Field Equations via Integral Transforms
本文利用汉克尔积分变换方法构造了爱因斯坦场方程新的轴对称反射对称真空解，发现三个解均含裸奇点，并通过与已有解比较及分析蓝移和奇点几何，强调了轴对称解的特殊性和积分变换方法的价值。
2023-09-19 gr-qc
Axisymmetric equilibrium models of magnetised neutron stars in scalar-tensor theories
广义相对论很可能不是引力的权威理论，这是由于一些问题，无论是从理论还是从观测的角度来看。另一种引力理论被设想来扩展广义相对论并解释这些问题。其中最有希望的是标量张量理论，它预言了致密天体（如中子星）现象的丰富。我们更新了测试良好的XNS代码，数值求解爱因斯坦-麦克斯韦方程组的一个固定的，磁化的中子星在一类标量张量理论包含自发标量化现象。我们发现中子星的质量、半径、标量电荷和磁形变之间存在着“准普适关系”，这种关系在广义相对论和标量-张量理论中都成立，与物态方程无关。这一结果可能为检验标量张量理论和中子星内部的磁场几何提供新的工具。
2021-05-12 astro-ph.HE gr-qc
Stationary axisymmetric spacetimes with a conformally coupled scalar field
广义相对论与共形（和最小）耦合标量场的解决方案生成技术被推进，以建立一个广泛的类渐近平坦，轴对称和稳定的时空连续连接到克尔。这个家族包含贝肯斯坦黑洞的旋转扩展，以及它的角和质量多极概括。还讨论了进一步添加NUT电荷的问题。
2015-03-30 gr-qc hep-th
Classical axisymmetric gravity in real Ashtekar variables
我们制定轴对称广义相对论的实Ashtekar-Barbero变量。我们研究的约束和运动方程，并显示如何克尔，史瓦西和闵可夫斯基的解决方案。我们还讨论了边界条件。这开启了一个midissuperspace量子化的可能性，使用循环量子引力技术的时空与轴对称和时间依赖性。
2019-05-30 gr-qc hep-th
Exploring black hole shadows in axisymmetric spacetimes with coordinate-independent methods and neural networks
Fudan University（复旦大学）；New Uzbekistan University（新乌兹别克斯坦大学）；Harbin Institute of Technology（哈尔滨工业大学）；National University of Uzbekistan（乌兹别克斯坦国立大学）
本文采用坐标无关形式体系研究轴对称致密天体的黑洞阴影，结合勒让德/傅里叶展开分析多时空几何特征，开发神经网络框架从观测数据精确估计参数，为检验广义相对论及约束黑洞参数提供新方法。
2025-11-12 gr-qc
Axisymmetric gravity in real Ashtekar variables: the quantum theory
在以前的论文中，我们制定了轴对称广义相对论的实Ashtekar-Barbero变量。在这里，我们继续验证这个理论。我们能够实现哈密尔顿约束的蒂曼版本。我们讨论了它的作用，包括矩阵元素和它的解决方案。这提供了一个2+1维的舞台来测试量子引力的动力学思想，并打开了旋转黑洞时空的量子研究的可能性。
2020-01-08 gr-qc hep-th
Spontaneous Symmetry Breaking of Rapidly Rotating Stars in General Relativity
本文研究了广义相对论对快速旋转恒星非轴对称“棒”模长期不稳定性的影响，即从Maclaurin椭球到Jacobi椭球转变的相对论性和可压缩性模拟。我们的方法包括在扰动一个固定的轴对称配置，由2-D广义相对论数值代码，并考虑到只有占主导地位的3-D相对论方程的非轴对称部分。对于多方状态方程，我们确定了临界绝热指数$γ_{\rm crit}$，它是相对论度的函数，在此指数之上，快速旋转的恒星可以打破它们的轴对称性。本研究的一个副产品是证实了James（1964）得到的牛顿值$γ_{\rm crit} = 2.238$。我们还考虑了从文献中选取的12个核物质状态方程的中子星模型。我们发现，五个状态方程从这个样本允许对称性破缺足够高的旋转速度。对于其他的，开普勒速度（质量从赤道脱落）达到轴对称被打破之前。旋转的中子星打破了它们的轴对称性，可以成为LIGO/VIRGO干涉探测器的一个重要的引力波源。
1995-09-12 astro-ph gr-qc
A Rotating Black Hole Solution for Shape Dynamics
形状动力学是一个经典的引力理论，它在许多重要方面与广义相对论一致，但它具有不同的规范对称性，并且可以在爱因斯坦时空中呈现一些基本的全局差异。在这里，我们提出了一个一般的程序（本地）映射固定，轴对称广义相对论解决方案到他们的形状动态对应。我们特别关注的旋转黑洞解的形状动力学，并表明球对称解的许多属性被保存在轴对称的情况下的扩展：它也是免费的物理奇点，它不形成时空在地平线上，它具有反转对称的视界，这导致我们解释的解决方案作为一个虫洞。
2014-06-17 gr-qc
Curvture Regularization and Dynamical Vacuum Structure in Pseudo-Complex General Relativity
San Diego State University（圣地亚哥州立大学）；University of California San Diego（加州大学圣地亚哥分校）；Universidad Nacional Autónoma de México（墨西哥国立自治大学）；Frankfurt Institute for Advanced Studies (FIAS), J. W. von Goethe Universität（法兰克福高等研究院，约翰·沃尔夫冈·冯·歌德大学）；International Center for Relativistic Astrophysics Network (ICRANet)（国际相对论天体物理网络中心）；Universidade Federal do Rio Grande do Sul（南里奥格兰德联邦大学）
该研究针对广义相对论在高曲率下的奇点问题，提出伪复广义相对论通过引入辅助场和lapse下界，结合正则条件消除Schwarzschild型发散，实现曲率正则化。
2026-09-15 gr-qc
Axisymmetric hydrodynamics in numerical relativity: treating coordinate singularity, artificial heating and modeling MHD instabilities
针对双中子星并合残骸的轴对称模拟，提出一种保持磁通守恒且避免坐标奇异性的新方案，结合平滑性与守恒性，并改进熵演化去除人工加热及有效粘性建模，提升长期演化真实性。
2025-10-15 astro-ph.HE gr-qc
Post-Newtonian Theory and Dimensional Regularization
鼓舞人心的紧凑型双星非常适合应用高阶后牛顿（PN）引力波生成形式主义。为了被LIGO和VIRGO探测器观测到，这些非常相对论性的系统（在最后一次旋转中的轨道速度为0.5 c）需要广义相对论理论预测的高精度模板。最近计算的运动和引力辐射的紧凑的双星在3PN近似使用阿达玛自场正则化留下了一些未确定的无量纲系数称为模糊参数。在这篇文章中，我们回顾的应用维自场正则化，在爱因斯坦的经典广义相对论制定的D时空维度，终于成功地解决了这个问题，唯一固定的所有模糊参数的值。
2006-07-04 gr-qc
Spherical excision for moving black holes and summation by parts for axisymmetric systems
预计实现一个收敛的和长期稳定的数值模拟的黑洞螺旋碰撞的代码将在很大程度上取决于建设稳定的算法，能够处理光滑的，最有可能的，时间依赖的边界。在推导出含对称轴轴的轴对称系统的单网格能量守恒离散化后，我们提出了一种新的运动黑洞的切除方法，该方法使用多个重叠的坐标片，使得每个边界相对于至少一个坐标系是固定的。这种多坐标结构消除了所有外推的需要，外推是数值相对论中移动边界的常用程序。我们通过在轴对称增强史瓦西黑洞周围演化无质量克莱因-戈登标量场来演示这种切除方法。切除边界由与黑洞共同运动的球面坐标系定义。我们的数值实验表明，可以使用任意高的助推速度，而不会观察到任何不稳定的迹象。
2004-03-15 gr-qc
Numerical evolution of matter in dynamical axisymmetric black hole spacetimes. I. Methods and tests
我们开发了一个数值程序，在广义相对论下研究动态黑洞轴对称时空中自引力物质的演化。物质场的发展与高分辨率的冲击捕获计划，使用的特征信息的广义相对论流体动力学方程建立一个线性化的黎曼求解器。时空演化的轴对称ADM代码设计在完全广义相对论的虫洞。我们讨论的数值和算法相关的有效耦合的流体动力学和时空的代码，以及我们使用的数值方法和规范条件来发展这样的时空。该代码已通过一系列测试，以验证其功能是否正确。特别是，我们开发和描述了一套新的测试平台的计算和技术，旨在处理动态切片，自引力物质流的黑洞，并受这些测试的代码。我们研究了动态黑洞的球对称和轴对称吸积、尘埃壳层与黑洞的全动力学演化、旋转时空中物质的演化、物质场诱导的引力辐射以及视视界在演化过程中的行为。
1998-07-09 astro-ph gr-qc
Slicing conditions for axisymmetric gravitational collapse of Brill waves
在数值相对论中，包含紧致强引力物体的时空被构造为爱因斯坦方程的数值解。这种过程的成功在很大程度上取决于适当坐标的可用性，这些坐标通常是动态构建的。一个非常稳健的坐标选择是所谓的移动穿刺规，通常用于黑洞时空的数值模拟。然而，它是已知的失败的演变近临界布里渊波数据。我们构造了一个新的“准最大”切片条件，并证明它具有更好的行为，这样的数据。这个条件是基于1+log切片与一个额外的源项来自最大切片。它在现有的移动删截码中实现相对简单，并且计算成本低。我们还说明了构造的时空的性质的基础上，规范独立的量在紧致时空图。这些不变量也被用来显示如何创建黑洞定居下来的史瓦西黑洞。
2019-08-16 gr-qc
Non-axisymmetric oscillations of rapidly rotating relativistic stars by conformal flatness approximation
采用广义相对论的空间共形平坦近似，提出了一种新的计算快速旋转相对论恒星非轴对称本征模的数值方法。该近似抑制了相对论引力的辐射自由度，场方程被转化为一组椭圆方程。该代码进行了测试，对低阶的F-和P-模式的缓慢旋转的恒星，我们的新代码计算的频率和计算的完整的理论观察到一个很好的协议。整个序列的低阶反向旋转f-模式的计算，这是容易受到引力辐射驱动的不稳定性。
2012-11-07 astro-ph.HE gr-qc
Twist-free axisymmetric critical collapse of a complex scalar field
本文利用BAMPS代码研究复标量场在无扭曲轴对称下的引力坍缩临界现象，验证其球对称临界解与Choptuik解一致，并揭示随非球对称性增加幂律指数与周期的偏移、坍缩中心分岔及引力波驱动坍缩的证据。
2024-10-17 gr-qc
Einstein's equations as a thermodynamic identity: The cases of stationary axisymmetric horizons and evolving spherically symmetric horizons
视界的引力动力学和热力学之间有一个有趣的类比。在广义相对论的情况下，以及更广泛的一类Lanczos-Lovelock引力理论的情况下，可以将任何球对称视界附近的场方程解释为热力学恒等式TdS = dE + PdV。我们进一步研究了这种方法，并将结果推广到广义相对论的背景下，两个更一般的情况下：（i）静态轴对称的地平线和（ii）时间依赖的演变地平线。在这两种情况下，爱因斯坦方程的近视界结构都可以表示为视界虚位移下的热力学恒等式。这一结果表明，引力动力学的热力学解释并不局限于球对称或静态的视野，而是相当普遍的性质，并表明引力和热力学之间更深层次的联系。
2006-12-30 astro-ph gr-qc hep-th
Lorentzian regularization and the problem of point-like particles in general relativity
本文的两个目的是：（1）基于阿达玛的“部分结束”概念，提出点状粒子自场的正则化，原则上允许维持相对论性场论的洛伦兹协方差，（2）利用这种正则化来定义一个描述后牛顿展开中的点粒子的应力-能量张量模型（例如3 PN）广义相对论。我们特别考虑两个点粒子系统的情况。我们首先对系统的变量进行洛伦兹变换，将其中一个粒子带到其静止坐标系，然后在该坐标系内进行Hadamard正则化，最后在逆洛伦兹变换的帮助下回到原始变量。洛伦兹正则化就是这样定义的，直到相对论性参数1/c^2的任意阶。根据我们以前的工作，我们然后构建与此正则化相关的delta伪函数。利用作用量原理，导出了由δ赝函数构成的点状粒子的应力-能量张量。运动方程的形式与测试粒子在固定背景上的测地线方程相同，但背景的作用现在由正则化度量来扮演。
2001-04-04 gr-qc math-ph math.MP
Spontaneous symmetry breaking of rapidly rotating stars in general relativity: influence of the 3D-shift vector
本文提出了一个分析方案和一个数值方法，用以研究广义相对论对粘性驱动的快速旋转恒星的长期棒模不稳定性的影响。该方法包括扰动一个轴对称和固定的配置和研究其演变通过构建一系列的三轴准平衡位形。这些都是通过一组近似的场方程的解决方案，其中只占主导地位的非轴对称项考虑。相对于我们以前的调查的进展包括在一个更高的相对论秩序的非轴对称条款纳入计算，即完全三维的治疗的矢量部分的时空度规张量，而不是标量部分，仅仅在前一种情况下。该计划适用于旋转恒星建立在多方状态方程和我们以前的结果相比。三维矢量部分有效地抑制了对称性破缺。然而，当采用绝热指数γ =2.5的刚性多方状态方程时，对于天体物理相关质量M_ns=1.4 M_sun，仍然可能存在杆模不稳定性。三轴中子星可能是引力波的有效发射源，因此是未来激光干涉引力波探测器如LIGO、VIRGO和GEO600的潜在感兴趣的源。从数值的角度来看，球坐标系中三维最小失真位移矢量方程的解是我们代码的一个重要成就。
1997-10-28 astro-ph gr-qc
Dimensional reduction in numerical relativity: Modified cartoon formalism and regularization
我们详细介绍了爱因斯坦方程的鲍姆加特-夏皮罗-柴田-中村制定的情况下，$D$维时空与$SO(D-d)$等距的基础上最初介绍的方法。正则表达式给出了这种方法的数值实现的顶点为中心的网格，包括原点的准径向坐标，覆盖额外的维度与旋转对称。轴对称，对应于值$d=D-2$，表示一个特殊的情况下，张量分量的消失较少的约束，并方便地实现在一个变化的一般方法。在具有$SO(4)$对称性的$D=7$时空维中，证明了该方案对黑洞迎头碰撞的鲁棒性.
2016-03-01 gr-qc hep-th
Stationary Stars Are Axisymmetric in Higher Curvature Gravity
Indian Institute of Astrophysics（印度天体物理研究所）；Pondicherry University（本地治里大学）；Indian Institute of Technology Gandhinagar（甘地纳加尔印度理工学院）
本文证明在一般协变引力理论中，恒星的轴对称性是普遍性质，即使存在高曲率修正也保持不变。
2026-04-23 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
The 3-dimensional Einstein-Klein-Gordon system in characteristic numerical relativity
我们将一个无质量的标量场合并到一个三维代码中，以描述引力场的特征演化。Einstein-Klein-Gordon系统的扩展三维编码被标定为二阶收敛。它提供了无穷远处引力辐射和标量辐射的精确计算。作为应用，我们模拟了入射辐射的非对称标量脉冲向内部Schwarzschild黑洞传播的完全非线性演化，并计算了后向散射的标量和引力出射辐射图案。标量和引力出射辐射模式的振幅表现出预测的幂律缩放相对于初始数据的振幅。对于轴对称标量场的散射，最终的衰荡与$\ell=2$准正规模式微扰计算的复频率相匹配。
2004-12-14 gr-qc
Dealing with the center and boundary problems in 1D Numerical Relativity
研究了由于球坐标中心奇异性引起的有限差分码的不稳定性。在典型的数值相对论应用中，标准正则化技术本身并不能确保长期稳定性。提出了一个解决这个问题的建议，它利用了爱因斯坦演化方程的双曲公式中引入的冗余量。结果进行了讨论，通过一个玻色子星的例子的情况下，在边界条件的实施也提出了一个显着的改善。
1998-05-21 gr-qc
Teleparallel Renormalization of Gravitational Action
Institute of Mathematics of the Czech Academy of Sciences（捷克科学院数学研究所）；Charles University（查理大学）
研究广义相对论teleparallel等价形式中引力作用的正则化，通过自旋联络作为抵消项消除歧义，并证明正则化方案的唯一性。
2026-11-02 gr-qc hep-th
Black hole-accretion disk collision in general relativity: Axisymmetric simulations
本研究通过广义相对论轴对称模拟，探究黑洞与吸积盘正交碰撞的动力学，发现喷出物质量略低于预期，峰值光度接近爱丁顿光度，且耀斑时间尺度更短，并揭示长期吸积为主导发射过程。
2025-04-23 astro-ph.HE gr-qc
Rotating star initial data for a constrained scheme in numerical relativity
本文提出了一种新的计算广义相对论中静止轴对称快速自转恒星的数值程序。该配方是基于3+1数值相对论使用狄拉克规范和最大切片的完全约束演化计划。我们使用多方和MIT袋模型的状态方程证明了该程序可以构造快速旋转的中子星和奇异星模型。我们比较了我们的代码和一个行之有效的代码，它使用不同的规范条件得到的数值模型，并表明这两个代码同意高精度。
2006-05-30 astro-ph gr-qc
Dynamics of Fast Rotating Neutron Stars: An Approach in the Hilbert Gauge
我们描述了一组时间演化方程及其数值实现的调查非轴对称振荡的快速旋转紧凑的物体在完全广义相对论，考虑到一个动态时空的贡献。我们推导了希尔伯特规范中时空的微扰方程，而流体动力学演化是基于能量动量张量的微扰。在我们的数值实现中，我们使用Kreiss-Oliger耗散，以实现稳定的时间演化。我们的代码具有很高的精度，计算费用很低，我们能够提取的非轴对称模式的致密物体的旋转速率的开普勒极限的频率。
2020-09-10 gr-qc
Homoclinic Chaos in Axisymmetric Bianchi-IX cosmological models with an "ad hoc" quantum potential
在这项工作中，我们研究的动力学轴对称Bianchi IX宇宙模型与一项的量子势添加。众所周知，这类Bianchi IX模型是均匀的和各向异性的，具有两个标度因子，$A(t)$和$B(t)$，来自广义相对论的爱因斯坦方程的解。我们在这项工作中使用的模型有一个宇宙学常数和物质的内容是灰尘。在这个模型中，我们添加了一个量子激发的势，它旨在代表由于小尺度物质的广义相对论行为而产生的短程效应，并在奇点附近发挥排斥力的作用。我们发现，这种潜在的限制动力学模型的积极值的$A(t)$和$B(t)$，并改变了一些定性和定量的动力学研究的几个作者以前的特征。我们做了一个完整的分析相空间的模型找到临界点，周期轨道，稳定/不稳定的流形，使用数值技术，如庞加莱截面，数值连续的轨道和数值全球化的不变流形。我们比较了经典模型和量子模型。我们的主要结果是存在的同宿交叉的稳定和不稳定的流形的物理意义的区域相空间（其中$A(t)$和$B(t)$是积极的），表明混沌逃逸到通货膨胀和反弹附近的奇异性。
2010-05-18 gr-qc
