A pseudo-spectral approach to constructing rotating boson star spacetimes
本文提出一种基于矩形赝谱配点子域的新型数值求解器，用于耦合非线性椭圆方程组，并在旋转及球对称孤子玻色星上验证了指数收敛性。
2024-04-05 gr-qc hep-th
Solitonic Boson Stars: Numerical solutions beyond the thin-wall approximation
本文给出了静态球对称玻色子孤子星的几组解。每一个集合都由定义复标量场理论中的孤子势的σ的值来表征。这种势所特有的主要特征出现在σ值很小的情况下，但对于这种情况，方程变得如此僵硬，以至于对数值提出了挑战。在不做近似的情况下，我们建立了σ值递减的集合，并显示了它们如何改变它们在参数空间中的行为，特别注意薄壁结构所在的区域。探讨了薄壁近似的有效性以及解集不连续的可能性。我们研究了玻色子星半径的五种不同的可能定义，并利用它们来计算每个解的紧致性，以评估结果可能有多大的不同。
2022-11-09 gr-qc
Testing solitonic boson star interpretations of Sagittarius A* with near-infrared flare astrometry
Beihang University（北京航空航天大学）；Ningbo University（宁波大学）；Peng Huanwu Collaborative Center for Research and Education, Beihang University（彭桓武研究中心，北京航空航天大学）；Beijing Normal University（北京师范大学）；Peking University（北京大学）
利用GRAVITY近红外耀斑天体测量研究人马座A*是否为孤子玻色星，通过五种不同有效半径的孤子玻色星模型与Schwarzschild黑洞对比，发现玻色星质量系统性大于已知值，更扩散的模型图像更接近黑洞特性。
2026-04-23 astro-ph.HE gr-qc
Polarization Images of Solitonic Boson Stars
本文研究薄吸积盘包围的孤子玻色子星的偏振图像，发现偏振强度与光学亮度正相关，且偏振矢量可穿透无事件视界的星体内部，为区分孤子玻色子星与黑洞提供了有效手段。
2025-08-16 gr-qc
Polarimetry imprints of exotic compact objects: solitonic boson stars
本研究分析了环绕球形热斑的孤子玻色星的偏振观测特性，发现低倾角观测可排除Sgr A*为稀疏孤子玻色星，高倾角观测下偏振特征与黑洞存在显著差异，证明偏振测量是检验致密天体性质的有效框架。
2025-04-03 gr-qc
Dynamical formation of Proca stars and quasi-stationary solitonic objects
我们进行完全非线性数值模拟内的球对称爱因斯坦（复杂）Proca系统。从遵守哈密顿量，动量和高斯约束的Proca场分布开始，我们证明了系统的自引力诱导形成紧凑的物体，在适当的初始条件下，渐近接近固定的孤子般的解决方案被称为Proca星。系统的多余能量通过\textit{gravitational cooling}机制耗散，类似于标量玻色子星的动力学形成。我们调查这个过程中的Proca场的实部和虚部之间的相位差，以及它们的相对振幅的依赖性。在我们的数值模拟所探测的时间尺度内，该过程在定性上对任何一种选择都不敏感：在演化过程中，相位差和振幅比是守恒的。因此，而一个真正的静止物体预计将接近只有在特定的情况下，相等的振幅和相反的相位，准静止紧凑的孤子对象，然而，在一般情况下形成。
2019-06-15 gr-qc
Frozen solitonic Hayward-boson stars in Anti-de Sitter Spacetime
Lanzhou University（兰州大学）；Shandong University of Science and Technology（山东科技大学）
该研究在反德西特时空构建了冻结溶iton霍伊维-玻色星，揭示了临界磁荷与宇宙学常数及自相互作用耦合的关系，并发现高频和低频解的不同特性。
2025-12-11 gr-qc
Hair is complicated: Gravitational waves from stable and unstable boson-star mergers
Kings College London（伦敦国王学院）；University of Cambridge（剑桥大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Perimeter Institute for Theoretical Physics（理论物理前沿研究所）；Stony Brook University（石溪大学）
研究通过模拟发现，玻色星并合产生的引力波能量显著高于黑洞碰撞，其特征由溶iton势和稳定性决定。
2025-11-20 gr-qc
Schwinger Pair Production in Solitonic Gauge Fields
研究了标量QED中含时孤子规范场，其中带电粒子具有自然量子数的无反射Pösch-Teller势的能量。通过求解二次关联函数的量子主方程，得到了双曲余弦平方反比多项式形式的量子对产生率，它表现出单位体积内总的量子对产生量有限的孤子特性和整个周期内的非振荡行为，并在渐近区域呈现指数衰减因子.结果表明，孤子规范场是量子主方程的最简解，产生的对的反作用不会使孤子规范场不稳定。
2011-10-21 gr-qc hep-ph hep-th
Gravastars as Nontopological Solitons
本文研究了包含复标量场、U(1)规范场、复Higgs标量场和Einstein引力的耦合系统，提出了内部为de Sitter度规、外部为Schwarzschild度规的“孤子引力星”解，并分析了其质量与致密性。
2024-09-24 gr-qc hep-th
Black brane solutions and their solitonic extremal limit in Einstein-scalar gravity
我们研究静态，平面，解决方案的爱因斯坦标量引力承认一个反德西特（AdS）真空。当标量场的质量平方为正时，标量势可由超势导出，最小能量定理表明标量孤子的存在。另一方面，对于这些模型，无毛定理禁止存在有毛的黑膜解AdS渐近。通过考虑一个具体的例子（一个精确的可积模型，具有Toda分子的形式），并通过推导明确的精确解，我们表明，这些模型允许毛黑膜解与非AdS域壁渐近，其极值极限是一个标量孤子。孤子平滑地插入在$r=\infty$处的非AdS畴壁解和$r=0$附近的AdS解之间。
2011-11-28 gr-qc hep-th
Scalaroca stars: coupled scalar-Proca solitons
本文构造并研究由复标量场和复Proca场组成的球对称孤子星，分析无相互作用及通过α|Φ|^2 A^μA_μ耦合两种情形，发现强相互作用可产生更大质量解，并讨论同步态、实标量场解及自发标量化与矢量化。
2023-04-26 gr-qc hep-th
Semiclassical geons as solitonic black hole remnants
我们发现，黑洞蒸发的终态可以用非奇异的、没有事件视界的、质量为普朗克尺度量级的、最多可达16个电荷单位的稳定孤子残余来表示.虽然这些物体在局部上与球对称的大质量电荷（或磁荷）无法区分，但它们原来是无源的，含有由电磁场产生的虫洞。我们的结果是通过解释半经典修正爱因斯坦的理论在一阶（Palatini）形式主义，产生二阶方程，并避免了通常的（度量）制定二次引力的不稳定性。我们还讨论了这些解决方案的原始黑洞和暗物质问题的潜在相关性。
2013-06-11 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Nonholonomic Ricci Flows: III. Curve Flows and Solitonic Hierarchies
阐述了（半）黎曼流形和具有不可积分布的向量丛上的尺规作图法，定义了由度量张量正则诱导的非线性联络结构。这样的空间被称为非完整流形，并由两个等价的线性联络来描述，这两个联络也是由度量张量以独特的形式导出的（列维·奇维塔联络和正则区别联络，d-联络）。当Riemann张量用常矩阵系数参数化时，对某些d-联络和标架变换，给出了几何对象在切丛上的提升.对于这样的配置，非拉伸曲线和相应的双汉密尔顿和孤子的层次编码信息的里奇流演化，爱因斯坦空间和精确解的重力和几何力学。所应用的方法在芬斯勒几何中得到了正式的阐述，并使我们能够发展广义黎曼-芬斯勒和拉格朗日空间的形式主义。然而，对于（半）黎曼流形上的Levi Civita联络和完整标架，所有的尺规作图法都可以等价地重新定义.
2007-04-18 gr-qc hep-th math-ph
Nonholonomic Ricci Flows and Parametric Deformations of the Solitonic pp--Waves and Schwarzschild Solutions
我们研究了爱因斯坦和弦引力中几类有物理价值的解的Ricci流。将非完整标架方法应用于一般的非对角度量分析，将场/演化方程转化为精确的偏微分可积系统。在四维和五维引力中，这种解的积分形式依赖于一个、两个和/或三个变量的任意生成函数和积分函数。某些类的非完整框架约束允许我们选择真空和/或爱因斯坦度量，推广这样的解决方案，非平凡的字符串（例如，反对称扭转场）和物质场的来源。这种方法的一个非常重要的性质（起源于Finsler和Lagrange几何，但重新定义的半黎曼空间）是，新的类的精确解可以产生的非完整变形依赖于参数相关的一些广义Geroch变换和Ricci流演化。在本文中，我们应用该方法来构造显式形式的多参数爱因斯坦空间和非完整Ricci流描述的演化/相互作用的孤子pp-波和变形的Schwarzschild度规的几类精确解。我们探索可能的物理后果，并推测它们在现代引力中的重要性。
2009-05-02 gr-qc hep-th math-ph
Black holes and solitonic objects with bosonic fields
本论文构建并研究由玻色场构成或包围的超紧凑物体，包括黑洞标量化现象和玻色星，并采用球谐分解、德里克论证及高精度龙格-库塔积分器等数值技术。
2025-03-26 gr-qc
Einstein-(complex)-Maxwell static boson stars in AdS
该研究在四维负宇宙学常数的爱因斯坦引力框架下，证明了渐近AdS的静态轴对称复麦克斯韦自引力类玻色星孤子解的存在，并分别得到测试场极限下的解析解和全非线性数值解。
2024-05-17 gr-qc hep-th
A survey of ultra-compact rotating boson star spacetimes
本文针对薄壳旋转孤子玻色子星缺乏解析近似的问题，采用数值模拟并计算 Gerosh-Hansen 多极矩，分析其外部时空结构及其与旋转黑洞度规的相似性。
2024-04-05 gr-qc hep-th
Generalized Thermodynamics of Solitonic Event Horizons in Dispersive Field Theories
Istanbul Okan University（伊斯坦布尔奥坎大学）；Pamukkale University（帕姆卡莱大学）
本文通过将光场谱分解为相干孤子与不相干辐射子系统，引入孤子事件视界的操作熵，证明高阶色散下孤子可积性破缺导致的共振辐射是熵产生机制，数值模拟显示该过程满足广义第二定律。
2026-06-17 gr-qc nlin.PS physics.optics
Sigma Model Q-balls and Q-Stars
发现了一类新的Q球：非线性西格玛模型中的Q球。给出了它们的主要性质以及它们的自引力推广西格玛模型Q星的性质。还简要讨论了仅由引力约束的解的一个简单的特殊极限（"sigma stars“）。该分析是基于计算的质量，整体U（1）的电荷和结合能的家庭的解决方案参数化的中心值的标量场。分析了两种不同的新西格玛模型Q球和Q星。发现它们有一些共同的特征，但在其他方面有所不同，如它们对弱中心标量场的性质强烈依赖于势项的形式。它们也与它们的“普通”对应物进行了比较，虽然在某些方面相似，但发现了显着的差异，如中心标量场上界的存在。西格玛模型Q星也包含非孤子解，讨论了它们与西格马星解的关系.
2007-09-04 gr-qc hep-th
On the inexistence of self-gravitating solitons in generalised axion electrodynamics
最近使用的方法的基础上，我们建立了不存在的静态和严格静止的渐近平坦的时空广义轴子电动力学的自引力孤子解。这是爱因斯坦-麦克斯韦-轴子模型，其中轴子场$θ$与电磁场非最小耦合。考虑到标准的QCD轴子耦合，我们首先提出了一个参数的情况下，静态的轴子孤子，$i.e.$局域能量的轴子电磁配置，产生一个无处不在的规则，水平，渐近平坦，静态时空。然后，一般耦合$f(θ)$和$g(θ)$（受温和的假设）之间的轴子场和电磁场不变量，我们仍然没有孤子的解决方案，即使当下降的静态假设，只需要一个严格的静态时空，不管空间等距。
2019-09-19 gr-qc hep-th
Boson Stars with Self-Interacting Quantum Scalar Fields
经典实标量场的Klein-Gordon-Einstein方程具有依赖于时间的解（在时间上是周期的）。我们表明，量子实标量场可以形成非振荡（静态）孤子对象，这是非常相似的解决方案描述玻色子星形成的经典和量子复杂的标量场（后者将在本文中进行研究）。我们数值分析了它们之间的差异有关的玻色子星的质量。另一方面，我们提出了一个有趣的测试（玻色子星可能在早期宇宙中经历的可行过程）来形成玻色子星。也就是说，人们质疑，在一个二阶相变之后（这里将考虑一个简单的玩具模型），由量子实标量场组成的玻色子星的命运是什么。
2003-01-31 astro-ph gr-qc hep-th
Solitonic D-branes and brane annihilation
我们指出了场论孤子（拓扑缺陷）和D-膜之间的一些有趣的类比。零化孤子-反孤子对可以产生低维稳定孤子。将无质量规范场局域在其世界体积中的孤子自动地意味着存在终止于其上的开放通量管和在体积中传播的闭合通量管。我们讨论了一些方面，这种本地化的不稳定的墙反墙系统的明确的例子。这些壁的湮灭可以用快子凝聚来描述，快子凝聚使得世界体积规范场是非动力学的。在这个凝聚过程中，世界体积规范场（开弦态）被共振激发。这些粒子随后会衰变成闭合弦，或者被挤压成一个网络通量管，类似于宇宙学相变时形成的宇宙弦网络。虽然，在$D$ -膜的情况下，微扰可以找到精确的时间相关的解决方案，当系统的能量停留在原来的孤子的平面本地化，这样的解决方案是不稳定的衰减到开放和封闭的弦状态。因此，当一对这样的壁湮灭时，能量（至少）被闭合弦激发（“胶球”）带走，这是体真空周围能量最低的激发。建议的类比可能是有用的理解复杂的D-膜动力学和生产的拓扑缺陷和再加热过程中膜碰撞在早期宇宙。
2002-12-05 gr-qc hep-ph hep-th
Derrick's theorem beyond a potential
已知具有导数相互作用的标量场理论具有孤子激发，但是这样的孤子通常是不令人满意的，因为有效理论恰好在非线性对孤子很重要的地方失效。一个新的理论类拥有（内部）伽利略不变性可以在原则上绕过这个困难。在这里，我们表明，这些伽利略理论不具有稳定的孤子解。作为一个副产品，我们表明，不存在稳定的孤子为不同类别的衍生耦合理论，描述例如超流体，流体，固体和一些K-本质模型的红外动力学。
2010-02-25 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Self-gravitating stringlike configurations from nonlinear electodynamics
我们考虑静态的，圆柱对称的配置在广义相对论耦合到非线性电动力学（NED）与任意规范不变的拉格朗日的形式$L_{em}= Φ(F)$，$F =F_{mn}F^{mn}$。我们研究电场和磁场的三种可能的方向：径向（R），纵向（L）和方位角（A），并试图找到孤子弦的解决方案，有一个规则的轴和一个平坦的度量在大$r$，与可能的角度缺陷。假设函数$Φ(F)$在较小的$F$处是规则的，则表明如果存在非零有效电荷，则在R场中不可能有规则轴，如果沿着轴存在非零有效电流，则在A场中不可能有规则轴。在$Φ(F)$趋于大$F$时的有限极限的情况下，仅对于纯磁场R场和纯电场A场，才可能有孤子解。对于R场和A场，所需的大$r$渐近仅在小$F$时具有$Φ(F)$的非麦克斯韦行为才是可能的。对于L-场，具有规则轴的解很容易获得（并且可以通过求积找到），而所需的大$r$渐近仅在例外解中是可能的;后者在$Φ(F) = \const \cdot \sqrt{F}$情况下产生孤子配置。我们给出了一个明确的例子，这样的解决方案。
2003-08-01 gr-qc
Non-linear stability of soliton solutions for massive tensor-multi-scalar-theories
本文的目的是通过非线性模拟研究一类特殊的有质量张量-多标量引力理论中类孤子静态解的稳定性，其目标空间度规允许Killing场具有周期流.我们着重讨论了两个标量场和最大对称目标空间度规的情况，作为孤子解存在的最简单的配置。在目标空间$κ= 0$的曲率为零的限制，这些解决方案减少到标准玻色子星，而$κ\ne 0$显着的偏差可以观察到，定性和定量。通过演化这些孤子解的时间，我们表明，它们是稳定的中心标量场$ψ_c$的低值，而不稳定踢与$ψ_c$的增加。具体而言，在稳定区域中，模型以与基模相关的特征频率振荡。当孤子解失去稳定性时，该频率趋于零。正如从平衡模型的研究中所预期的那样，稳定性的变化恰好发生在最大质点处，这一点用数值方法进行了检验，具有很好的精度。
2020-12-12 astro-ph.HE gr-qc
Spinning gauged boson and Dirac stars: a comparative study
标量玻色子星和狄拉克星分别是Einstein{Klein-Gordon}和Einstein- Dirac经典方程的孤子解。尽管物质场的玻色子性质与费米子性质不同，但经典场方程的这些解已被证明具有定性相似的特征[1]。特别是，对于自旋星，最基本的配置在这两种情况下都可以是环形的，不像旋转的Proca星是球状的[2]。在本文中，我们规范的标量场和狄拉克场，通过最低限度地耦合到标准电磁场。我们探讨的规范耦合的影响所产生的解决方案。最相关的差异之一是旋磁比，标量星的旋磁比大约为1，而狄拉克星的旋磁比大约为2。
2021-11-29 gr-qc
The Fate of Dense Scalar Stars
长寿命的伪孤立子，我们统称为实标量星，在早期宇宙学的标量场理论中普遍存在。典型的例子是轴子星和模数星。利用完全广义相对论的数值模拟，包括重力的影响，我们研究了真正的标量星的命运，并发现，根据标量势，他们要么是亚稳定的或崩溃的黑洞。特别是我们发现，KKLT潜力的配置是亚稳定的，尽管潜在的不对称性，一致的晶格模拟的结果，不包括引力效应。对于$α$ -吸引子势坍缩成黑洞是可能的，在参数空间的某个区域，标量星看起来是亚稳定的，甚至在不包括引力的情况下是分散的。每一种情况都会产生不同的宇宙学意义，这些意义可能会影响引力波的随机谱。
2019-06-21 gr-qc hep-ph hep-th
Twinkle twinkle dark star: Oscillating profiles from dark matter scalar solitons
Universidade Federal do Pará（帕拉联邦大学）；Faculdade de Engenharia, Universidade do Porto（波尔图大学工程学院）；CENTRA, Departamento de Fésica, Instituto Superior Técnico-IST, Universidade de Lisboa-UL（里斯本大学高等理工学院物理系与理论物理与复杂系统研究中心）；Departamento de Física Teórica and IPARCOS, Universidad Complutense de Madrid（马德里康普顿斯大学理论物理系与IPARCOS研究中心）；Institute of Physics, University of Tartu（塔尔图大学物理研究所）
本文研究了暗物质标量孤子（振荡子）的观测特性，发现其振荡行为可能通过事件视界望远镜观测到Sgr A*和M87*的近视界成像进行验证。
2026-07-24 gr-qc
Dynamical evolution of boson stars in Brans-Dicke theory
本文研究了在Jordan Brans Dicke（BD）引力理论中自引力标量场孤子天体（玻色子星）的动力学。我们给出了该系统的动力学过程，如（i）在不稳定分支上扰动平衡位形的黑洞形成;（ii）扰动平衡位形从不稳定分支向稳定分支的迁移;（iii）从激发态向基态的跃迁.我们发现BD理论中玻色子星的动力学行为与广义相对论（GR）中的玻色子星的动力学行为非常相似，具有可比的标量波发射。我们还证明了在平坦引力标量场的初始数据下，从高斯标量场包形成稳定的玻色子星。这表明，在BD理论中，玻色子星的形成方式与GR理论中的玻色子星的形成方式大致相同。
1998-05-07 gr-qc
The observation image of a soliton boson star illuminated by various accretions
本文通过光线追踪模拟，以天球和薄吸积盘为照明源，探索孤子玻色子星在弱、强耦合状态下的光学外观，分析相关参数影响，为区分其与黑洞提供理论基础。
2025-08-21 astro-ph.HE gr-qc
Gravitational Wave Signatures of Highly Compact Boson Star Binaries
孤立玻色子星是由复杂标量场组成的稳定物体，其紧凑性可以达到与中子星相当的值。最近一项关于相同玻色子星碰撞的研究只产生了非旋转玻色子星或黑洞，这表明旋转玻色子星可能不是由双星合并形成的。在这里，我们扩展这项研究，包括分析的引力波辐射在这样一个二进制的合并，这是至关重要的区别于其他二进制与LIGO和处女座观测这些事件。我们的研究表明，残骸的引力波信号主要由其基频决定，因为它沉降到一个非旋转的玻色子星，在合并后的状态下发出显著的引力辐射。我们计算波形和合并后的频率如何依赖于初始玻色子星的紧凑性，并分析估计合并后辐射的能量。
2017-10-25 gr-qc
Chains of rotating boson stars
玻色子星是与引力耦合的复杂标量场理论的静止轴对称解。最近，多孤子配置被解释为静态链的多玻色子星的引力约束和携带没有角动量的报道。我们建议将这些解决方案推广到固定的情况下，通过构建链的旋转玻色子星，并分析其性质。采用有限元法求解非线性椭圆型场方程。我们发现，链与偶数的成分表现出相同的螺旋状的频率依赖性，其质量，角动量和Noether电荷作为单一的玻色子星。相比之下，具有奇数个组分的链序列显示出在平坦真空处开始和结束的非平凡回路。因此，这样的解决方案不能唯一参数化的一个单一的参数。我们推测，所有的旋转链对应于单个玻色子星或成对玻色子星的激发。我们还分析了它们的平坦空间极限，发现它们可化为$Q$ -球链。
2022-06-23 gr-qc
Black Hole-Boson Star Binaries: Gravitational Wave Signals and Tidal Disruption
University of Cambridge（剑桥大学）；KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Johns Hopkins University（约翰斯·霍普金斯大学）；Caltech（加州理工学院）
研究黑洞-玻色星双星系统中引力波信号与潮汐破坏，探讨四次自相互作用和标量场溶iton势的影响，提出改进初值数据的方法，并分析不同标量势对辐射效率和潮汐破坏的抑制作用。
2026-10-06 gr-qc
Fermion soliton stars
本文通过汤川耦合的实标量场与费米子相互作用，在广义相对论中无近似地发现了静态球对称的费米子孤子星解，并系统研究了其质量-半径关系及最大致密度，指出其可能具有天体物理意义。
2023-08-30 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
