Collapse of Rotating Supramassive Neutron Stars to Black Holes: Fully General Relativistic Simulations
在完全广义相对论下，通过轴对称模拟研究了均匀旋转的超大质量中子星的引力坍缩终态。作为初始条件提供的旋转恒星对于准径向引力坍缩是边缘稳定的，并且其赤道半径以开普勒速度旋转（即，恒星处于质量脱落极限）。为了模拟中子星，我们采用了多方状态方程为广泛的多方指数为$n=2/3$，4/5，1，3/2和2。我们跟踪了黑洞的形成和演化，并表明无论$n (2/3\leq n \leq 2)$的值如何，最终状态都是克尔黑洞，并且盘质量非常小（初始恒星质量的$< 10^{-3}$）。
2003-10-01 astro-ph gr-qc
Spectral methods in general relativity -- toward the simulation of 3D-gravitational collapse of neutron stars
介绍了谱方法在与致密天体的相对论天体物理学有关的问题中的几个应用。本文根据正则张量函数解析性质的适当定义，发展了一般类球坐标系中的谱方法。应用包括球对称中子星坍缩的研究以及磁化、快速旋转中子星的耦合二维爱因斯坦-麦克斯韦方程组的求解。在这两种情况下，所得到的代码是有效的，并给出结果通常比基于有限差分格式的等效代码精确几个数量级。我们进一步报告了一个针对非轴对称中子星坍缩的三维程序的现状，其中我们选择了一个基于张量的数值方案。
1996-04-12 astro-ph gr-qc
Stability and collapse of rapidly rotating, supramassive neutron stars: 3D simulations in general relativity
我们在完全广义相对论下进行了三维数值模拟，研究了快速旋转的超大质量中子星在质量脱落极限下的动力学坍缩稳定性。我们采用了绝热状态方程与$Γ= 2$和重点放在均匀旋转的恒星。我们发现，发病的动力学不稳定性沿质量脱落序列几乎与发病的长期不稳定性。不稳定的恒星在大约一个旋转周期内坍缩成旋转的黑洞。我们还研究了稳定的恒星，已不稳定的压力耗尽（例如，通过相变）或质量吸积的崩溃。在任何情况下，我们都没有发现在新形成的克尔黑洞周围形成大质量盘或任何喷出物的证据，即使祖先正在快速旋转。
1999-11-16 astro-ph gr-qc
Magnetized hypermassive neutron star collapse: a central engine for short gamma-ray bursts
超大质量中子星（HMNS）是一个可能的过渡形成后，合并的中子星联星。在最新的完全广义相对论的磁流体动力学模拟中，我们发现磁化的HMNS由于通过磁制动和磁旋转不稳定性的角动量输运而经历了“延迟”坍缩到旋转的黑洞（BH）.其结果是一个黑洞被一个巨大的、热的、带有准直磁场的环面所包围。环面以准稳定的吸积速率~10太阳质量/s吸积到BH上，环面的寿命~10 ms。环面的温度为\sim 10^{12} K，导致大量的中微子-反中微子热辐射。因此，HMNS的坍缩是产生短持续时间伽马射线暴以及伴随的引力波和中微子暴的一个有希望的方案。
2005-11-04 astro-ph gr-qc
The Final Fate of Coalescing Binary Neutron Stars: Collapse to a Black Hole?
与中子星（NS）或黑洞（BH）成分合并的致密双星是目前正在建造的激光干涉仪探测器的重要引力波源，也可能是宇宙学距离上的伽马射线暴源。本文着重研究NS-NS双星系统最终的流体动力学并合，并讨论了黑洞的形成是否是这些系统最终不可避免的命运。
1999-12-14 astro-ph gr-qc
Collapse of magnetized hypermassive neutron stars in general relativity: Disk evolution and outflows
研究了磁化超大质量中子星坍缩成黑洞自洽形成的吸积盘的轴对称演化。这样的恒星可以在双星中子星合并后出现。它们是差动旋转的，动态稳定的，并且具有超过均匀旋转的质量限制的静止质量。然而，超大质量中子星由于磁流体驱动的角动量输运，是长期不稳定的坍缩。在这个过程中形成的旋转黑洞被一个热的、大质量的、磁化的环面和一个沿自旋轴准直的磁场所包围。该系统是短硬伽马射线暴（GRB）中心引擎的候选者。我们的代码集成耦合Einstein-Maxwell-MHD方程，并用于跟踪磁化超大质量中子星模型在完全广义相对论中的坍缩，直到时空稳定到准稳态。然后，我们采用考林近似，其中的时空是冻结的，以跟踪随后的演变的磁盘。这种近似使我们能够极大地扩展磁盘的演变和研究由此产生的外流，这可能是相关的伽玛暴的产生。我们发现，当一个刚性的状态方程假设为低密度磁盘材料，外流被抑制，是敏感的初始磁场配置。
2008-02-01 astro-ph gr-qc
Scalar field induced oscillations of neutron stars and gravitational collapse
利用Einstein-Klein-Gordon理想流体系统的全动力学数值模拟方法，研究了无质量标量场与自引力中子星的相互作用。我们的研究仅限于球对称，中子星近似为相对论多面体。研究孤立中子星的非线性动力学在广义相对论的特征表述中是非常有效的，在广义相对论中，时空是由一族出射光锥划分的。我们能够在计算网格上紧致整个时空，同时施加自然辐射边界条件并提取准确的辐射信号。我们研究了从标量场到流体星的能量转移。我们发现，特别是，根据中子星模型的紧凑性，标量波迫使中子星要么振荡在其径向模式的脉动或进行引力坍缩的黑洞的动态时间尺度。辐射信号，在未来的零无穷远读出，显示准正常的振荡设置之前的晚时间幂律尾。
2001-08-02 astro-ph gr-qc
Are neutron stars crushed? Gravitomagnetic tidal fields as a mechanism for binary-induced collapse
威尔逊、马修斯和马罗内蒂对双星中子星的数值模拟表明，孤立状态下稳定的中子星，当被放入双星系统中时，可以坍缩成黑洞。这一说法令人惊讶，因为它与牛顿的预期背道而驰，牛顿认为双星系统中的中子星应该更稳定，而不是更不稳定。在纠正了弗拉纳根发现的错误后，威尔逊和马修斯发现中子星的压缩显著减少，但没有消除。这促使我们提出以下一般性问题：在什么情况下，广义相对论潮汐相互作用会导致一颗稳定的中子星被压缩？我们已经发现，如果一个不旋转的中子星具有电流四极矩，与重力磁潮汐场的相互作用可以导致对恒星的压缩力。如果这个电流四极子是由重力磁潮汐场引起的，那么它与潮汐场的关系是一个依赖于状态方程的常数，称为重力磁洛夫数。这类似于牛顿勒夫数，它将牛顿潮汐场的强度与恒星的诱导质量四极矩联系起来。压缩力几乎永远不会大于牛顿的潮汐相互作用，它使中子星稳定下来，防止坍缩。在恒星中已经存在电流四极的情况下（可能是数值模拟的假象），压缩力可以超过稳定力，导致恒星中心密度的净增加。这种增加很小（<~1%），但原则上可能导致接近最大质量的恒星发生引力坍缩。
2006-05-06 astro-ph 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
Critical phenomena in gravitational collapse
1996年3月7日在Stefan Banach国际数学中心“引力理论的数学方面”讲习班上发表演讲。对引力坍缩中的临界现象进行了一个简短的介绍，并对主导这些现象的“临界时空”的规律性进行了更详细的讨论。
1996-06-12 gr-qc
Properties of Neutron Star Critical Collapses
引力坍缩中的临界现象为广义相对论开辟了一个新的数学前景，并可能最终在观测中产生基本的物理意义。然而，目前，引力坍缩情景中临界现象的动力学在很大程度上仍然是未知的。本论文的目的是了解爱因斯坦场方程在黑洞相和中子星相之间的解空间中的阈值性质，了解中子星临界解的性质，并阐明这些结果在实际天体物理场景中的意义。我们发展了一组新的类中子星的初始数据，建立了中子星临界解的普适性，并通过相空间的研究分析了中子星的结构和类中子星的临界坍缩.通过比较中子星和中子星的初始数据，研究了中子星临界解所涉及的不同时间尺度，分析了临界指数的性质。最后，我们探讨了中子星临界解的吸引域边界及其向一组已知的非临界不动点的过渡。
2010-01-10 gr-qc
Relativistic Hydrodynamics in Close Binary Systems: Analysis of Neutron-Star Collapse
我们讨论了最近在（3+1）维广义相对论流体动力学数值模拟中观察到的导致中子星压缩和坍缩的基本相对论物理。我们表明，压缩是由速度依赖的相对论流体动力学项，增加了自引力的恒星。它们也产生相对于双星的共转坐标系的流体运动。我们提出的数值和分析结果证实，这些条款是微不足道的均匀平移或流体动力学时，被约束为刚性共转。然而，当流体动力学是不受约束的，中子星流体松弛到一个压缩的非同步状态，几乎没有净内禀自旋相对于遥远的观察者。我们还表明，潮汐减压效果是远远小于速度依赖的压缩条款。我们讨论了为什么最近几次尝试分析这种效果与约束流体力学或潮汐力的分析没有观察到压缩。我们认为，一个独立的测试，这必须包括无约束的相对论流体动力学足够高的顺序，所有相关的速度依赖项和它们可能的取消。
1998-05-21 astro-ph gr-qc
Spherical neutron star collapse toward a black hole in tensor-scalar theory of gravity
完整的张量标量和流体动力学方程，提出和集成，自引力理想流体。初始条件描述了不稳定平衡态的中子星组态，状态方程为多方方程。它们是必要的，以便遵循这颗恒星朝向黑洞的引力坍缩（包括完整的流体动力学），并研究由此产生的标量引力波。这个波的振幅，以及辐射的能量显着增加以上的耦合函数的参数的某个临界值，由于自发标量化，在Brans-Dicke理论中不存在的效果。在大多数情况下，塌陷流体的压力对所得到的信号没有显著影响。如果这类源的位置超过几百千秒差距，那么未来的引力波激光干涉探测器（如VIRGO或LIGO）就不太可能观测到这类源。然而，如果这种引力坍缩被其四极引力信号探测到，自发标量化可能会受到限制，因为后者比单极引力信号低得多。
1998-01-23 astro-ph gr-qc
Gravitational Waves from Phase-Transition Induced Collapse of Neutron Stars
研究了快速旋转中子星核内正常核物质到夸克和核物质混合相的相变引起的引力坍缩的引力辐射。研究是基于自洽的三维流体力学模拟与牛顿引力和高分辨率的激波捕获计划，和四极公式的引力辐射。混合相的夸克物质用MIT袋模型描述，正常核物质用理想流体状态方程描述。1.我们确定了几种坍缩情况下发射的引力波的大小。2.我们确定了由该过程激发的流体振荡模式的类型和频率。特别地，我们发现坍缩产生的引力波信号主要是由最终平衡位形的基本四极模和准径向模决定的。在某些坍缩情形中，我们发现由于微分旋转的增长和强冲击波的形成，振荡在几个动力学时间尺度内衰减。3.我们发现引力波信号的频谱对物态方程是敏感的，这意味着这种引力波的探测可以提供有用的约束新诞生的夸克星的物态方程。4.对于我们所研究的旋转周期范围，我们没有发现在坍缩过程中非轴对称动力学不稳定性发展的迹象。
2006-03-13 astro-ph gr-qc
Relativistic Structure, Stability and Gravitational Collapse of Charged Neutron Stars
带电恒星有可能变成带电黑洞甚至裸奇点。本文给出了一组流体静力平衡下球形带电致密星的Tolman-Oppenheimer-Volkov方程的数值解。得到的恒星模型在时间上向前演化，积分Einstein-Maxwell场方程。假定零温中子气体的状态方程。电荷分布被认为与静止质量密度分布成比例。这组解呈现出一个不稳定的分支，即使荷质比任意接近极值情况。它是执行强扰动下的解决方案的稳定性的直接检查，并为不同的值的电荷质量比。处于稳定分支的恒星振荡而不坍缩，而处于不稳定分支的模型则直接坍缩形成黑洞。电荷大于或等于极值的恒星会爆炸。当一颗带电的恒星突然放电时，它不一定会坍缩形成一个黑洞。在目前的模拟中，导致物质外壳形成的非线性效应（参见Ghezzi和Letelier 2005）可以忽略不计。结果符合黑洞热力学第三定律和宇宙监督猜想。
2005-10-25 astro-ph gr-qc
Magnetic Collapse of a Neutron Gas: No Magnetar Formation
在磁场中，与电子和质子背景平衡的简并中子气体各向异性地施加压力，垂直于磁场的压力值小于沿磁场的压力值。对于临界场，磁压可能导致中子气体的赤道压力消失，结果可能是恒星的横向坍缩。这确定了在稳定的类星体中观测到的场的极限，作为它们密度的函数。坍缩后留下的最终结构可能是核子和介子（$π^{\pm,0},κ^{\pm,0}$）凝聚体（也可能是一颗奇怪的恒星）的混合相，或者是一条黑弦，但根本没有磁星。
2000-11-30 astro-ph gr-qc hep-ph
The effect of GREA on the gravitational collapse of neutron stars
广义相对论熵加速度（GREA）提供了一个一般框架，在广义相对论的背景下，研究多种失衡现象，如宇宙后期加速膨胀或星系的形成和宇宙的大尺度结构。在这里，我们分析的条件下，一个恒星的坍缩的简并中子在熵产生的存在下，由于引力坍缩本身。我们发现中子星的最终质量和半径与绝热的Tolman-Oppenheimer-Schmidoff方程的结果相差15个数量级。我们还发现中子星的最小质量是$\sim 1.1\,M_\odot$，最大质量在$2.4\,M_\odot$附近。我们讨论了可能的影响，搜索和解释的二元合并系统，如中子星和中子星-黑洞通过其多信使（引力和电磁波）合并后的排放检测。
2023-02-16 gr-qc
Critical phenomena in gravitational collapse
本文综述了引力坍缩临界现象的经典和量子方面。我们特别注意黑洞质量的标度律的起源，和相变，其中黑洞形成打开在有限的质量。我们提出了压力与密度成正比的完美流体的一些新结果。
1998-12-21 gr-qc
Effect of Differential Rotation on the Maximum Mass of Neutron Stars: Realistic Nuclear Equations of State
双中子星的合并很可能导致差异旋转的残余物。本文综述了几种冷核物态方程，并在广义相对论中数值构建了差速旋转中子星模型。对于每一个状态方程，我们列出了最大允许质量作为微分旋转度的函数。我们还确定了有效的多变指数，并比较相应的多变体的最大允许质量。我们始终发现较大的质量增加的多面体，但即使是核EOS，我们通常会发现最大质量50%以上的相应值为非旋转（TOV）的恒星。我们评估我们的研究结果的六个观测到的双中子星（脉冲星）系统，包括最近发现的双脉冲星J 0737 -3039。对于每一个状态方程，我们确定它们的合并是否会自动导致迅速坍缩成一个黑洞，或者残余物是否可以通过均匀旋转（可能作为超大质量恒星）或差异旋转（可能作为超大质量恒星）来支持坍缩。对于超大质量恒星，延迟坍缩成黑洞是可能的。对于最近的EOS，我们调查的合并残留物都可以支持旋转迅速崩溃，但他们的实际命运将取决于合并事件的非平衡动力学。对合并的双中子星的引力波观测可能能够区分这些结果--没有、延迟或迅速坍缩--从而限制可能的EOS。
2004-01-27 astro-ph gr-qc
Bifurcation and fine structure phenomena in critical collapse of a self-gravitating $σ$-field
在前人对自引力SU（2）$σ$场引力坍缩临界行为研究的基础上，利用高精度数值方法，我们揭示了隐藏在参数空间狭窄窗口中的精细结构.我们认为，这个数值发现有一个自然的解释临界崩溃的动力系统框架内。
2005-12-22 gr-qc
From mergers to collapse: scalarisation dynamics in neutron star binaries
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；University of Hamburg（汉堡大学）；Universitat de les Illes Balears（巴利阿里群岛大学）；University of Nottingham（诺丁汉大学）
本文首次在爱因斯坦-标量-高斯-博内特引力中研究双中子星并合的非线性演化，揭示了标量化不稳定性导致的超质量中子星残骸坍缩增强现象。
2026-02-11 gr-qc
Critical Phenomena in Gravitational Collapse: The Studies So Far
对由引力坍缩形成黑洞的研究揭示了在黑洞形成的临界点上有趣的非线性现象。1993年，Choptuik研究了球对称无质量标量场的坍缩，发现了一些与{ \em统计力学}和{ \em量子场论}中的临界现象非常相似的行为。黑洞质量的临界解和幂律标度的普适性和呼应性产生了{引力坍缩中的\em临界现象}这个名称。Choptuik的结果很快就得到了数值和半解析的证实，并扩展到其他各种物质领域。在本文中，我们将简要介绍这个迷人的和相对较新的领域，并提供了一个更新的出版物列表。提出了一个临界倒塌的分析“玩具”模型，并给出了目前的一些研究。
2001-04-23 gr-qc
Simulations of rotating neutron star collapse with the puncture gauge: end state and gravitational waveforms
本文采用新的3+1相对论数值模拟方法，采用爱因斯坦方程的Z4 c公式，移动穿刺规范条件和广义相对论流体力学的保守网格加密方案，重新研究了旋转中子星到黑洞的引力坍缩.坍缩的最终状态相比，从旋转穿刺的初始数据的演变产生的真空时空。使用局部分析的度量场，我们证明了这两个时空实际上同意。详细分析了引力波波形。利用简化的时空图将辐射发射与坍缩动力学联系起来，讨论了其波形结构与黑洞微扰理论波形结构的相似性。
2015-06-23 gr-qc
Higher Dimensional Self-similar Spherical Symmetric Scalar Field Collapse and Critical Phenomena in Black Hole Formation
从黑洞形成的临界行为出发，研究了高维球对称标量场的坍缩问题。为了使分析易于处理，也施加了自相似性。通过对自相似标量场坍缩问题的一种新的看法，给出了高维临界指数的一般公式。在此过程中，我们在自相似的语境中对临界现象的普遍性进行了解释。
1996-05-11 gr-qc
Universality and properties of neutron star type I critical collapses
我们研究了以前在中子星合并的数值研究中发现的中子星轴对称临界解。利用类中子星的初始数据和类似的并合模拟，我们证明了在爱因斯坦方程的解空间中，在分隔中子星盆地和黑洞盆地的阈值平面上，该解确实是一个半吸引子.为了探索中子星半吸引子的吸引域的范围，我们构造了这些类中子星初始数据的初始数据相空间。从这些相空间中，我们还观察到几个有趣的动力学场景，其中合并的对象是支持从提示崩溃。然后研究了该解的临界指数的性质，特别是它对守恒量的依赖性。研究发现，存在一类中子星半吸引子，它们可以用静止质量和ADM质量进行分类。
2011-09-26 gr-qc
Collapse and black hole formation in magnetized, differentially rotating neutron stars
在动态的，强烈弯曲的时空中模拟磁流体动力学（MHD）流的能力显着扩展了数值相对论在解决理论天体物理学前沿的许多问题方面的范围。我们已经开发并测试了耦合Einstein-Maxwell-MHD方程的演化代码，该代码将BSSN求解器与高分辨率激波捕获方案相结合。作为一个应用，我们进化磁化，差分旋转中子星的影响下，一个小的种子磁场。特别重要的是超大质量中子星（HMNS）的行为，它的静止质量大于给定状态方程的均匀旋转所允许的质量极限。双中子星合并的残余物很可能是HMNS。我们发现，磁制动和磁旋转不稳定性导致HMNS的崩溃和形成的旋转黑洞周围的大质量，热吸积环面和准直磁场线。这种环面以中微子的形式强烈辐射，由此产生的中微子-反中微子湮灭（可能与磁流体动力学效应的能量提取相一致）可以提供足够的能量来驱动短硬伽马射线暴。为了探索结果的范围，我们还发展差异旋转中子星与较低的质量和角动量比HMNS模型。非超大质量模型形成了几乎均匀旋转的中心物体，而不是坍缩，在具有显著角动量的情况下，这些中心物体被大质量环面包围。
2006-10-20 astro-ph gr-qc
On the Maximum Mass of Differentially Rotating Neutron Stars
我们构建了不同旋转的中子星的相对论平衡模型，并表明它们可以支持显着更多的质量比他们的非旋转或均匀旋转的同行。我们动态地发展这样的“hyperadjuve'"模型在充分的广义相对论，并表明，确实存在的配置是动态稳定的径向崩溃和酒吧的形成。我们的研究结果表明，中子星合并的残余可能是暂时稳定的差异旋转，导致延迟崩溃和延迟引力波爆发。
1999-11-01 astro-ph gr-qc
The Stability of Relativistic Neutron Stars in Binary Orbit
分析了同步圆轨道上相对论准平衡双星中子星的稳定性。我们探讨了合并前对黑洞径向坍缩的稳定性，以及对轨道暴跌的稳定性。我们应用定理的基础上转向点沿均匀旋转序列的恒定角动量和静止质量来定位长期不稳定性的发病。我们发现，吸入双中子星是稳定的径向塌缩黑洞的所有方式下降到最里面的稳定的圆形轨道。
1997-05-10 astro-ph gr-qc
Three-dimensional relativistic simulations of rotating neutron-star collapse to a Kerr black hole
我们提出了一个新的三维全广义相对论流体动力学代码使用高分辨率的冲击捕获技术和共形无痕的爱因斯坦方程的制定。除了提出一套完整的测试，代码通过非常高的精度，我们讨论了它的应用研究的引力坍缩均匀旋转的中子星克尔黑洞。最初的恒星模型被建模为相对论多面体，这是长期或动态不稳定和角速度的范围从缓慢的旋转到质量脱落的限制。我们研究引力坍缩，不仅要仔细研究物质的动力学，而且要仔细研究坍缩过程中形成的俘获表面，即表观视界和事件视界。使用这些表面，再加上动态视界框架，可以精确测量黑洞的质量和自旋。成功地执行这些模拟足够长的时间的能力依赖于切除的计算域，其中包括奇点，是在明显的地平线。坍缩物质的动力学受到原始恒星初始角动量的强烈影响，对于具有足够高角速度的初始模型，坍缩可能导致在差速旋转中形成不稳定的圆盘。所有使用均匀旋转的初始数据和多方或理想流体状态方程进行的模拟都没有显示出激波或黑洞外稳定轨道上存在物质的证据。
2005-01-30 astro-ph gr-qc
Hydrodynamical Collapse of Neutron Stars due to Hadron-Quark Phase Transition
我们目前的研究中子星的崩溃，经历强子-夸克相变。编写了一个球形拉格朗日流体动力学程序。作为初始条件，我们考虑了中子星的密度、能量密度和压力分布，选取了不同的中子星构型。相变是在不同的演变时间。我们发现，表面上的大量物质可以被喷射出来，而其余的星环处于基本和第一压力模式。
2009-10-08 astro-ph.HE gr-qc
Magnetic collapse of a neutron gas: Can magnetars indeed be formed
在磁场中，与电子和质子背景平衡的相对论简并中子气体各向异性地施加压力，垂直于磁场的压力值小于沿磁场的压力值。对于临界场，磁压可以使中子气体的赤道压力消失。把它作为中子星的模型，结果可能是恒星的横向坍缩。这就确定了在稳定的中子星中子星中可观测到的场的极限，它是中子星密度的函数。坍缩后的最终结构可能是核子和介子凝聚的混合相，一颗奇怪的恒星，或者一个高度扭曲的黑洞或黑色的“雪茄”，但如果被视为超强磁化的中子星，则没有任何磁星。然而，我们并不排除超新星爆炸中产生的超强磁场直接导致奇异恒星的可能性。换句话说，如果有磁星存在，它们不可能是中子星。
2003-03-13 astro-ph gr-qc hep-ph
Stability and gravitational collapse of neutron stars with realistic equations of state
我们讨论了不稳定中子星的稳定性，并构造了描述不稳定中子星引力坍缩的动力学组态，并给出了与最近的LIGO-Virgo约束相容的现实状态方程。不同于其他的作品，认为没有先验知识，如果它是稳定的或不稳定的恒星配置的崩溃，我们首先进行一个完整的分析恒星的稳定性，这样的状态方程。基模频率平方的负值表示不稳定恒星坍缩成黑洞时的径向不稳定性。我们找到了相应的时间和径向行为的数值解，在某些相关的物理量，如质量，光度，能量密度，压力，热流，温度和数量，描述散装粘性过程的崩溃的演变。结果表明，在接近事件视界形成的时刻，由于耗散效应，状态方程发生突变。在坍缩过程中，所有的能量条件都得到了满足，这意味着我们的模型在物理上是可以接受的。
2020-06-16 gr-qc
Probing the incompressibility of nuclear matter at ultra-high density through the prompt collapse of asymmetric neutron star binaries
利用250个中子星并合的微观物理模拟，我们首次探讨了核不可压缩性在不同质量比双星瞬发坍缩阈值中的作用。我们表明，即时崩溃阈值的观测，无论是从二进制与两个不同的质量比或与一个质量比，但结合知识的最大中子星质量或紧凑性，将限制在最大中子星密度，$K_{\rm max}$，在百分之几十的不可压缩性。这种用其他方法无法得到的对$K_{\rm max}$的测量可能揭示出中子星内部超子或夸克的存在。
2022-05-17 astro-ph.HE gr-qc nucl-th
On the gravitational radiation from the collapse of neutron stars to rotating black holes
我们提供的细节，并提出额外的结果，从中子星的崩溃旋转黑洞在三维的引力波发射的数值研究。更具体地说，我们集中在使用切除技术的优点和缺点，以及如何替代的方法，切除可以成功地采用。此外，作为源表征的第一步，我们提出了一个系统的讨论，旋转和不同的扰动对波形的影响，从而对引力波中发射的能量。
2007-01-06 gr-qc
Neutron star heating constraints on wave-function collapse models
自发波函数坍缩模型，如连续自发局域化，被设计用来抑制宏观叠加，同时保留微观量子现象。坍缩模型的一个可观测的结果是大质量物体的自发加热。在这里，我们计算了天体的湍流加热率，以及相应的平衡温度。我们将这些结果应用于中子星，宇宙中重子物质的致密相。更强的塌缩模型参数意味着更大的加热，使我们能够获得竞争力的边界模型参数使用中子星观测数据，并提出投机边界的基础上，目前和未来的天文调查的能力。
2019-08-26 astro-ph.HE gr-qc quant-ph
Observation of critical phenomena and self-similarity in the gravitational collapse of radiation fluid
我们观察到了辐射流体球形坍缩的临界现象。对时空序列$\cal{S}[η]$进行了数值计算，其中包含了色散模型（$η\ll 1$）和形成黑洞的模型（$η\gg 1$）。在临界点（$η_c$）附近，演化发展出一个自相似区域，在该区域内，坍缩被一个强大的向内移动的稀疏波所平衡，该稀疏波保持$m(r)/r$恒定为自相似坐标$ξ$的函数。自相似解是已知的，我们证明了近临界演化渐近地接近它。对于超临界（$η>η_c$）模型，我们发现了一个临界指数$β\simeq 0.36$。
1994-02-23 gr-qc
Dynamical Analysis of the Structure of Neutron Star Critical Collapses
Jin等人报道了用多方状态方程对NS类天体进行轴对称模拟时，会发生临界引力坍缩。由于通过对绝热指数$Γ$的微调观察到临界坍缩，他们推测临界现象可能发生在现实的天体物理场景中。为了阐明这种数值观测对现实天体物理场景的影响，在这里，我们对在以前的工作中观察到的临界坍缩结构进行动力学分析。我们报告的时间尺度和振荡频率所表现出的临界解，并比较这些结果与从分析微扰模式分析的平衡TOV配置的值。我们还建立了一个1参数家庭的初始数据以及临界崩溃的相空间流形的临界解的普遍性。
2008-07-10 gr-qc
Equilibrium, radial stability and non-adiabatic gravitational collapse of anisotropic neutron stars
在这项工作中，我们构建了家庭的各向异性中子星的状态方程兼容的约束的引力波事件GW 170817和四个各向异性ansatze。这样的恒星受到径向扰动，以研究其对径向振荡的稳定性，我们开发了一个动力学模型来描述非绝热引力坍缩的不稳定的各向异性配置，其最终的命运是形成一个黑洞。我们发现，径向稳定性的标准准则$dM/dρ_c >0$并不总是与某些各向异性ansatze的振荡频率的计算兼容，并考虑到最近的中子星的最大质量的限制，每个各向异性参数的约束。我们进一步推广的TOV方程在一个非绝热的背景下，我们调查的状态方程，热通量，各向异性因子和质量函数作为一个不稳定的各向异性恒星崩溃的动力学行为。在获得演化方程后，我们恢复，作为一个静态的限制，背景方程。
2020-08-12 gr-qc
Dynamical Formation of Scalarized Black Holes and Neutron Stars through Stellar Core Collapse
在一类标量-高斯-邦纳引力中，黑洞和中子星可以经历自发标量化--由标量场和时空曲率之间的非最小耦合引起的快子不稳定性触发的强引力相变。到目前为止，对这一现象的研究主要局限于对快子不稳定性和稳态标度黑洞和中子星的研究。到目前为止，还没有提出孤立标度黑洞和中子星形成的现实物理机制。我们研究，第一次，球对称的完全非线性恒星核坍缩到一个黑洞和一个中子星的标量高斯Bonnet理论允许一个自发标量化。我们发现，核心坍缩可以产生标度化黑洞和标度化中子星开始与非标度化的祖星。到达最终（非）标量化状态的可能路径相当丰富，导致观察表现的有趣可能性。
2021-10-15 astro-ph.HE gr-qc
Critical phenomena in the collapse of gravitational waves
针对真空引力波坍缩临界现象难以观测的问题，研究通过三次独立数值模拟首次获得高度吻合结果，发现该过程不具备普适性，仅部分初始数据族存在近似自相似性。
2023-05-26 gr-qc
Importance of cooling in triggering the collapse of hypermassive neutron stars
双中子星（NSNS）的螺旋和合并可以导致超大质量中子星（HMNS）的形成。当HMNS由于中微子冷却和/或由于引力波（GW）发射的离心支持而失去热压力时，和/或差旋转的磁破坏，它将坍缩成黑洞。为了评估冲击引起的热压力和冷却的重要性，我们采用了一个理想化的状态方程，并通过后期螺旋，合并和HMNS的形成，占冷却在全GR进行NSNS模拟。我们表明，热压力有助于显着的支持HMNS对崩溃和热冷却加速其“延迟”崩溃。我们的模拟明确地表明，冷却可以导致一个热的超大质量中子星合并后形成的双中子星的灾难性崩溃。因此，冷却物理学是重要的，包括在NSNS合并计算，以准确地确定HMNS残留物的寿命，并提取有关NS状态方程，冷却机制，酒吧的不稳定性和B-场的信息，从全球变暖发射的瞬态阶段之前BH的形成。
2012-09-18 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Towards observing the neutron star collapse with gravitational wave detectors
在双星中子星的引力波和电磁瞬变一起被探测到。然而，关于连接这两组可观测数据的合并后动态，还有很多未知之处。这包括合并后的残余恒星是否以及何时坍缩成黑洞，以及为短伽马射线暴提供能量的必要条件，以及其他观测到的电磁对应物。观测合并后中子星的坍缩将有助于解决这些问题，从而限制了短伽马射线暴引擎和热中子星状态方程的模型。在这项工作中，我们探索的范围，使用引力波探测器来测量崩溃的时间，无论是间接的，通过建立关闭合并后的引力发射，或-更具有挑战性的-直接，通过检测崩溃信号。对于间接的方法，我们考虑一个千赫兹的高频检测器的设计，利用先前研究的耦合臂腔和信号回收腔谐振。对于总质量为$2.7 M_\odot$、质量为50，Mpc的双星，在合并后10，ms时产生的坍缩引力波信号，该设计可得到信噪比为0.5，-1，8.6（取决于波形参数的变化）。对于直接的方法，我们提出了一个窄带检测器的设计，利用周围的臂腔自由光谱范围的频率的灵敏度。所提出的检测器实现了信噪比为0.3\，-\，1.9，独立的崩溃时间。当臂腔功率为10 MW时，该探测器同时受到基频经典噪声和量子噪声的限制.
2020-11-13 gr-qc
Critical Phenomena in Head-on Collisions of Neutron Stars
我们发现，I型临界崩溃的紧凑对象建模的多方状态方程（EOS）与多方指数$Γ=2$没有超相对论假设。该天体是由中子星的正面碰撞形成的。此外，我们表明，临界崩溃可以发生由于改变的状态方程，没有微调的初始数据。这开启了一种可能性，即一个类似中子星的致密物体，而不仅仅是那些在碰撞中形成的物体，可能会在缓慢改变EOS的过程中经历临界坍缩，比如冷却。
2007-04-13 gr-qc
Critical phenomena in the aspherical gravitational collapse of radiation fluids
我们研究辐射流体的引力坍缩中的临界现象。我们进行数值模拟，在球对称和轴对称，并观察临界缩放在两个超临界演化，这导致形成一个黑洞，和亚临界演化，在这种情况下，流体分散到无穷大，留下平坦的空间。我们确定了球对称坍缩的临界解，找到了它的普遍性的证据，并研究了在缺乏球对称的情况下，这个临界解的方法。对于我们考虑的情况下，非球面偏离球对称的临界解衰减阻尼振荡的方式是一致的，发现冈拉克在微扰计算的行为。我们的模拟进行了无约束的进化代码，实现在球极坐标系中，并采用“移动穿刺”坐标。
2016-01-07 gr-qc
Critical phenomena in the gravitational collapse of electromagnetic dipole and quadrupole waves
我们报道了电磁波的引力坍缩中的临界现象。推广早期的结果，集中在偶极电磁波，我们在这里比较轴对称的四极波。我们进行数值模拟的偶极和四极波的初始数据，微调两组数据的发病黑洞形成，以研究临界解和相关的临界现象。我们观察到不同的多极矩有不同的对称性，这表明电磁波的临界解不可能是唯一的，至少不是全局唯一的。这在我们的数值模拟中得到了证实：虽然偶极数据导致对称中心的单个坍缩中心，但四极数据在对称轴上具有两个独立的坍缩中心，在对称中心的上方和下方-让人想起真空引力波临界坍缩的类似发现。虽然偶极子和四极子数据的临界解都不是完全自相似的，但我们发现它们的近似回波周期似乎不同，临界指数也不同。我们讨论了是否中心的崩溃发现偶极和四极数据可能都具有相同的属性，这将表明一个“局部唯一性”的关键解决方案。相反，我们提供了一些证据-包括不同的回声周期和临界指数-表明，即使在本地的关键解决方案是不同的。我们推测我们的研究结果的影响，在真空引力波的崩溃，这与电磁波的球对称临界解的缺乏共享的临界现象。
2021-06-16 gr-qc
A Toy Model for the Electromagnetic Output of Neutron-star Merger Prompt Collapse to a Black Hole: Magnetized Neutron-star Collisions
本文系统地研究了磁化中子星的迎头碰撞。我们研究了两颗中子星合并时产生的磁场几何。此外，我们还分析了这些碰撞产生的光度，并监测了从合并到随后产生黑洞的磁场演化。在黑洞形成的时候，随着电磁场的衰减，亮度达到峰值并逐渐衰减。比较了三种不同的情况下，一个在两个中子星的初始磁场是对齐的，一个在那里他们是反对齐的，也有一种情况下，他们最初有不相等的磁场强度。我们确定区域和设置限制，使对创建和磁重联将发生在这种情况下，并进一步讨论辐射能量的限制和差异。这项研究应该被看作是一个玩具模型的情况下，残余物，一个双中子星合并，经历了一个即时崩溃的黑洞与周围的磁盘可以忽略不计。我们注意到产生的电磁脉冲类似于快速射电暴现象。我们认为，高质量的合并，导致快速迅速崩溃的黑洞和预期的流量将被观察到的距离类似的二元中子星引力波检测GW 190425的影响。
2020-04-18 astro-ph.HE gr-qc
Critical phenomena in gravitational collapse - Living Reviews
正如Choptuik首先发现的那样，在广义相对论的初始数据空间中，黑洞阈值既显示出令人惊讶的结构，也显示出令人惊讶的简单性。普适性、黑洞质量的幂律标度以及标度的回声产生了“临界现象”一词。它们被解释为存在的确切的解决方案，这是在黑洞的阈值，即吸引子的余维1相空间，这是典型的自相似的吸引子。本文介绍了这一现象，试图总结正在发生的事情的本质特征，然后介绍了这一基本情景的扩展和应用。临界现象特别令人感兴趣，因为它能从简单的方程中创造出令人惊讶的结构，并能揭示宇宙的审查和广义相对论的一般动力学。
2000-01-17 gr-qc
Semi-analytic derivation of the threshold mass for prompt collapse in binary neutron star mergers
在最大质量非旋转中子星模型中，经验发现双中子星合并的瞬时坍缩阈值质量依赖于恒星性质。在这里，我们提出了一个半解析推导这个经验关系，这表明它是相当不敏感的热效应，偏离轴对称和合并残余物的确切的旋转定律。我们利用轴对称，冷平衡模型与差分旋转和确定的阈值质量崩溃的经验关系，描述了在残余物中的角动量为一个给定的总二进制质量和序列的旋转平衡模型在阈值崩溃（后者假设是附近的转折点的固定角动量序列）之间的比较。尽管有各种简化假设，但快速崩溃的经验关系式仍能以很好的精度再现，这表明了它的鲁棒性。我们讨论了我们的方法和结果的影响，了解其他经验的中子星合并残留物，已被发现的数值模拟和发挥关键作用，通过引力波观测约束的高密度状态方程所满足的关系。
2017-08-03 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Critical phenomena in gravitational collapse
正如Choptuik首先发现的那样，在广义相对论的初始数据空间中，黑洞阈值既显示出令人惊讶的结构，也显示出令人惊讶的简单性。普适性、黑洞质量的幂律标度以及标度的呼应，都产生了“临界现象”这个术语。它们被解释为存在的确切的解决方案，这是在黑洞的阈值，即吸引子的余维1相空间，这是典型的自相似的吸引子。临界现象提供了一条从光滑的初始数据到从无穷远可见的任意大曲率的自然路径，因此可能与宇宙审查、量子引力、天体物理学以及我们对广义相对论动力学的一般理解有关。
2007-11-28 gr-qc
Prompt merger collapse and the maximum mass of neutron stars
我们进行流体动力学模拟的中子星合并的大样本的温度依赖性，核状态方程，并确定阈值质量以上的合并残留物迅速崩溃，形成一个黑洞。我们发现，根据状态方程的不同，阈值质量比孤立的非旋转恒星的最大质量大30%到70%。我们的模拟还表明，阈值质量与最大质量之间的比率与非旋转最大质量配置的紧凑性密切相关。我们推测如何利用这种关系，从未来的观测中子星属性的约束。
2013-09-08 astro-ph.SR gr-qc nucl-th
Quantum corrections to critical phenomena in gravitational collapse
本文研究了球对称连续自相似背景下的共形耦合量子物质场。通过利用与自相似性相关的对称性，可以导出重整化量子应力-能量张量的一般结构。作为一个直接的应用，我们考虑一个经典的组合，量子微扰的临界崩溃。推广了解释黑洞质量标度律的标准论点$M \propto |η-η^*|^β$，我们证明了当经典临界指数满足$β\geq 0.5$时量子质量间隙的存在。当$β< 0.5$时，我们的论证是不确定的;半经典近似在感兴趣的时空区域中失效。
1998-04-23 gr-qc
Three-Dimensional General-Relativistic Hydrodynamic Simulations of Binary Neutron Star Coalescence and Stellar Collapse with Multipatch Grids
本文提出了一个新的三维广义相对论流体动力学演化方案，该方案能够有效地模拟恒星坍缩、孤立中子星、黑洞形成和双中子星合并等过程.我们利用一组自适应曲线线性网格（多面体）加上通量守恒的细胞为中心的自适应网格细化。这使我们能够显着扩大我们的计算域，同时仍然保持高分辨率的引力波提取区，恒星的外层，或合并中子星的质量喷射区域。流体演化与高分辨率的激波捕获有限体积计划，而时空的几何演变使用四阶有限差分。我们采用了多速率龙格-库塔时间积分方案的效率，发展的流体与二阶和时空几何与四阶积分，分别。我们验证了我们的代码的一些基准问题：旋转恒星坍缩模型，激发中子星，中子星坍缩成黑洞，和二元中子星合并。测试问题，特别是后者，极大地受益于更高的分辨率在重力波提取区，因果断开的外边界，和应用柯西特征重力波提取。我们表明，我们能够提取收敛的引力波模式（l，m）=（6，6）。这项研究铺平了道路，更现实和详细的研究紧凑的对象和恒星坍缩在全三维和大型计算域。本文讨论的多面体基础设施和网格细化和流体动力学代码的改进将作为开源爱因斯坦工具包的一部分提供。
2012-12-05 astro-ph.HE gr-qc
Precursory collapse in Neutron Star-Black Hole mergers
研究了大黑洞与小中子星并合过程中事件视界的性质。我们发现，如果恒星足够紧凑，那么在静止坐标系中，在恒星与黑洞合并之前，视界开始在恒星内部增长，其方式类似于恒星坍缩中事件视界的增长。我们可以说，中子星在落入更大的黑洞之前，它本身就开始变成一个黑洞。我们讨论如何的现象，即使不能直接观察到的，可以不变的特点。我们通过在极端质量比极限下构造并合事件视界来定量地证明这一点。结果表明，对于实际的中子星模型和紧致度的容许值，这种效应是存在的。
2020-07-01 astro-ph.HE gr-qc hep-th
Critical phenomena in gravitational collapse (review paper)
正如Choptuik首先发现的那样，在广义相对论的初始数据空间中，黑洞阈值既显示出令人惊讶的结构，也显示出令人惊讶的简单性。普适性、黑洞质量的幂律标度以及标度的呼应，都产生了“临界现象”这个术语。它们被解释为存在的确切的解决方案，这是在黑洞的阈值，即吸引子的余维1相空间，这是典型的自相似的吸引子。本文介绍了这一现象，试图总结正在发生的事情的本质特征，然后介绍了这一基本情景的扩展和应用。临界现象特别令人感兴趣，因为它可以从简单的方程中创造出令人惊讶的结构，也可以揭示宇宙的审查制度。它们可能在量子黑洞和天体物理学中有应用。
1998-01-27 gr-qc
