Generating rotating fields in general relativity
本文提出了一种从静态解生成Einstein-麦克斯韦方程组旋转解的新方法，给出了它的几个应用实例，并讨论了它的一般性质。
1999-10-26 gr-qc hep-th
Generating perfect fluid spheres in general relativity
自从卡尔·史瓦西在1916年发现了描述一个特殊的理想化广义相对论恒星内部的时空几何--一个静态的球对称流体滴，其密度与位置无关--广义相对论团体就一直在投入大量的时间和精力来理解广义相对论静态的完美流体球。在过去的90年里，人们发现了一系列特定的完美流体球，其中大多数特定的例子似乎彼此独立。为了给这些集合带来一些秩序，在这篇文章中，我们开发了几个新的变换定理，将完美流体球映射到完美流体球。这些变换定理有时会导致先前已知的完美流体球之间的意外联系，有时会导致新的先前未知的完美流体球，并且通常可以用来开发一种系统的方法来分类所有完美流体球的集合。
2005-03-02 gr-qc
GRChombo : Numerical Relativity with Adaptive Mesh Refinement
在这项工作中，我们介绍GRChombo：一个新的数值相对论代码，采用块结构的Berger-Rigoutsos网格生成的全自适应网格细化（AMR）。该代码通过消息传递接口（MPI）支持非平凡的“多盒中多盒”网格层次结构和大规模并行性。GRChombo使用标准的BSSN形式来演化爱因斯坦方程，如果需要，可以选择打开CCZ 4约束阻尼。AMR功能允许研究一系列新的物理学，这些物理学以前在完整的3+1设置中计算是不可行的，同时还大大简化了为这些问题建立网格的过程。我们表明，GRChombo可以稳定，准确地发展标准时空，如二进制黑洞合并和标量坍缩成黑洞，展示了我们的代码的性能特点，并讨论了各种物理问题的立场受益于AMR技术。
2016-02-08 gr-qc
Generating matter inhomogeneities in general relativity
在这封信中，我们讨论了一种自然的广义相对论机制，它会导致不均匀性，从而在早期宇宙中产生物质扰动。我们专注于尖峰，不完整的尖峰和经常出现的尖峰，自然发生在一般宇宙模型的初始振荡制度。特别是，我们明确地表明，尖峰发生在一类G_2模型导致的不均匀性，由于引力不稳定性，留下小的残留印记的形式的物质扰动。来自循环尖峰的剩余物质超密度不是局部的，而是形成于表面。我们讨论了残余物质印记的潜在物理后果及其对随后形成的大尺度结构的可能影响。
2012-05-10 gr-qc
A Parallel Adaptive Event Horizon Finder for Numerical Relativity
随着Advanced LIGO在2015年底探测到一对合并黑洞发射的引力波，我们对二元黑洞系统的强场机制有了新的认识。事件视界是这种黑洞时空的定义特征。我们介绍了一种新的代码定位事件视界在数值模拟的基础上的Delaunay三角形的拓扑球。该代码可以自动细化事件视界表面的任意区域，以发现和探索环形事件视界中的孔等特征，正如我们的配套论文中所讨论的那样。我们还调查了各种方式集成的测地线方程，并找到发展方程，可以有效地集成高精度。
2016-06-01 gr-qc
Generating Solutions of Ricci-Based gravity theories from General Relativity
我们推广的算法，建立度量仿射Eddington启发的Born-Infeld（EiBI）引力和广义相对论（GR）之间的对应关系到任何玻色子物质部门。一路上，一个抛光版本的存在性的度量兼容框架的证明与任何度量仿射Ricci重力（RBG）。特别注意的是从GR的conterpart生成的RBG的解决方案的问题，提供了一个一般配方EiBI的情况下。这扩展了以前的结果获得的特定物质，包括各向异性流体，标量场和电磁场。
2020-05-06 gr-qc hep-th
Generating vorticity and magnetic fields in plasmas in general relativity: spacetime curvature drive
利用热等离子体的广义协变磁流体理论，提出了一种新的时空曲率驱动的种子涡/磁场产生机制。"电池“的起源是重力和非均匀等离子体热力学之间的相互作用。两个简单的情况下：种子形成的热等离子体吸积在稳定的轨道周围的史瓦西黑洞的简化模型，和粒子在视界附近的自由降落。一些天体物理应用的建议。
2012-10-08 gr-qc physics.plasm-ph
Negative Energy Densities in Extended Sources Generating Closed Timelike Curves in General Relativity with and without Torsion
在（2+1）维引力中，在一个旋转的点粒子附近（或者在3+1维引力中，在一个无限细的直的旋转弦附近），存在一个具有封闭的类时曲线的时空区域。具有明显物理上可接受的能量-动量张量的扩展源的精确解产生了相同的外部时空结构。这里指出，在扭转的情况下，封闭的类时曲线只出现在自旋密度如此之高，以至于自旋能量密度高于净有效能量密度。在没有挠率的模型中，闭合的类时曲线的存在与非物理量级的热流有关。这证实了先前的论点，反对由物理源产生的时空几何中封闭的类时曲线的可能性。
1993-11-08 gr-qc
A New Formulation of General Relativity - Part I: Pre-Radar Charts as Generating Functions for Metric and Velocity
在本文（一系列的三篇论文的第一部分）一个公理公式的GR，这里使用的是由前雷达图的概念。这些图表与时空理论中使用的真实雷达图表具有“无限小”的相同属性。它们在GR中的存在具有深远的影响，这些影响在整个论文中都有讨论。为了简单和方便起见，我只考虑这样的物质系统，其状态由速度场，质量密度和温度场定义。但主要结果也适用于更复杂的复杂系统。从公理学可以得出，前雷达图定义了时空流形的图谱，此外，它们还产生了度规、速度场和物质的位移。因此，它们被称为生成函数。他们就像“潜力”。在文章的最后，它表明，存在的预雷达图表允许简化原来的公理化drasticly。但是两个版本的GR是等价的。
2007-03-02 gr-qc
Three-dimensional adaptive evolution of gravitational waves in numerical relativity
自适应技术是成功的天体物理源，如合并紧凑的双星的引力波的数值模拟的关键，因为辐射的波长通常比源的规模大得多。我们已经朝着这个目标迈出了重要的一步，在爱因斯坦方程中使用自适应网格细化来研究弱引力波的演化。2级自适应模拟与unigrid运行在粗和细分辨率进行了比较，并密切跟踪细网格运行的功能。
2000-07-18 astro-ph gr-qc
Solving the Hamilton-Jacobi Equation for General Relativity
我们展示了一个系统的方法来解决的哈密顿-雅可比方程的广义相对论与包含的物质场。生成泛函在一系列空间梯度中展开。每个项在空间坐标的重新参数化下都是明显不变的（“规范不变”）。在每一个订单，我们解决的哈密顿约束，使用保角变换的3-度量以及线积分在超空间。这给出了一个递归关系的生成功能，然后可以解决任意顺序简单地通过功能上区分以前的订单。在四阶空间梯度，我们证明了无旋尘埃以及标量场的解决方案。我们显式地将3-度量演化到相同的阶。这种方法可用于推导广义相对论的Zel'dovich近似。
1993-10-12 gr-qc
Path Integral Quantization of Quantum Gauge General Relativity
本文讨论了量子规范广义相对论的路径积分量子化。首先，我们推导了外场作用下格林函数的生成泛函。基于该生成泛函，导出了引力规范场及其鬼场的传播子。然后，我们计算了三个或四个引力规范场的各种相互作用顶点以及鬼场与引力规范场的相互作用顶点的费曼规则。本文的结果是计算引力规范场真空极化和引力耦合在一圈图水平上的顶点修正的基础。我们在前一篇文章中指出，量子规范广义相对论是微扰可重整化的，并给出了它的可重整化的形式证明。下一步，我们将计算单圈和双圈重整化常数，并通过直接计算证明理论在单圈和双圈水平上是可重整化的。
2008-12-16 gr-qc
Some exact solutions in general relativity
本论文将考虑广义相对论中的四个独立问题，分为两个独立的主题：坐标条件和理想流体球。关于坐标条件，我们提出了一个教学讨论如何适当使用坐标条件可以导致简化的形式的时空曲率-这种技巧往往是有帮助的，当寻求具体的精确解的爱因斯坦方程。关于理想流体球，我们提出了几种方法，将任何给定的理想流体球转化为一个可能的新的理想流体球。第一组解生成定理适用于史瓦西曲率坐标，并以度规分量的形式表述：它们展示了如何将一个静态球形完美流体时空几何转化为另一个。第二组解生成定理将这些思想扩展到其他坐标系（如各向同性坐标系、高斯极坐标系、Buchdahl坐标系、Synge坐标系和指数坐标系），再次直接在度量分量方面工作。最后，根据TOV方程和密度、压力分布重新表述了解的生成定理。大多数相关的计算进行了分析，虽然也进行了一些数值探索。
2006-10-30 gr-qc
A hp-adaptive discontinuous Galerkin solver for elliptic equations in numerical relativity
数值相对论中双曲问题的间断Galerkin方法得到了相当多的关注，显示了该方法在处理流体动力学冲击和其他间断方面的潜在优势。本文研究数值相对论中椭圆问题的间断Galerkin方法。提出了一种新的适用于曲线和非协调网格的hp自适应数值格式。它使用一个多重网格预条件与Chebyshev或Schwarz平滑创建一个非常可扩展的非连续Galerkin代码的通用域。该代码采用紧致化来将外边界移动到空间无穷大附近。我们探讨了一些测试问题的代码的属性，包括一个模仿中子星与相变。我们也应用它来构造两个或三个黑洞的初始数据。
2019-07-02 cs.NA gr-qc math.NA
Intrinsic Time Deparameterization of The Canonical Connection Dynamics of General Relativity
我们调查的影响，内在的时间去参数化的关联表示的正则引力的Ashtekar变量的形式的相空间。我们发现，很像这种形式主义的度量表示，哈密顿约束现在成为一个物理哈密顿生成演化相对于一个内在的时间。然后构造理论的完整的可观测量。此外，在这个配方的动力学是铸造成一个经典的主约束理论。
2012-12-31 gr-qc
Lessons for adaptive mesh refinement in numerical relativity
我们展示了Berger-Rigoutsos自适应网格细化（AMR）算法的灵活性和实用性，该算法用于开源数值相对论代码GRChombo，用于从二进制黑洞吸气生成引力波形，并用于研究涉及非平凡物质配置的其他问题。我们表明，GRChombo可以产生高质量的二进制黑洞波形通过代码比较与已建立的数值相对论代码精益。我们还讨论了利用完整AMR（相对于移动框网格细化）所涉及的一些技术挑战，包括重新网格化时使用各种细化标准所造成的数值效应。我们建议几个“经验法则”，当使用不同的标记标准来模拟各种物理现象。我们展示了使用这些不同的标准，通过例子演变的标量场理论。最后，我们还回顾了GRChombo的现状和一般能力。
2022-06-20 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Polynomial Hamiltonian form of General Relativity
通过引入度量行列式和共轭动量作为附加自变量，将广义相对论的相空间推广到泊松流形。因此，动作和约束采用多项式形式。提出了格林函数生成泛函的新表达式。我们证明了Dirac括号定义了流形上的退化Poisson结构，第二类约束是关于这种结构的Casimir函数。作为新变量的应用，我们考虑弗里德曼宇宙。
2006-09-06 gr-qc
General Relativity coupled with Non-Linear Electrodynamics: results and limitations
本文讨论了如何利用非线性电动力学（NED）生成爱因斯坦方程（EE）的黑洞解。我们讨论了一般NED解决方案的物理性质，恢复第一定律。然后，我们说明了一般机制，并讨论了一些具体的情况下，发现一个生成拉格朗日（一个特定的解决方案）只需要解决一个代数方程（我们研究了一些分析情况）。最后，我们认为NED范式，虽然自洽，是不是研究规则黑洞的最佳工具。
2016-01-19 gr-qc
A new dissipation term for finite-difference simulations in Relativity
我们提出了一种新的数值耗散算法，它可以有效地用于与中心有限差分方法相结合。我们从数值相对论的中心有限体积方法的公式开始，其中三阶空间精度可以通过采用分段线性重建来获得。我们得到一个简化版本的算法，它可以被看作是一个中心有限差分方法加上一些“自适应耗散”。三维黑洞模拟的数值结果证实了该算法的性能。
2007-11-29 gr-qc
On generating some known black hole solutions
本文提出了一种在广义相对论和其它引力理论中产生各种黑洞解的算法。该算法涉及到几个维度的参数，这些参数被赋予合适的值以指定所需的黑洞。
2009-08-03 gr-qc
Efficient implementation of finite volume methods in Numerical Relativity
中心有限体积法被认为是在数值相对论的背景下。一个具体的配方，其中三阶空间精度达到使用分段线性重建。该公式可以解释为中心差分算法的“自适应粘性”修正。这些观点已经被1D黑洞模拟完全证实。在3D的情况下，证据发现，使用的共形分解是黑洞数值代码的鲁棒性的一个关键因素。
2007-08-09 gr-qc
Generating gravitational waveform libraries of exotic compact binaries with deep learning
当前的引力波探测依赖于理论波形库的存在。因此，发现新的物理与全球变暖需要图书馆的非标准模型，这是计算上的要求。我们讨论了如何使用深度学习框架来生成从模拟数据集（例如，从数值相对论模拟）中“学习”的新波形。具体来说，我们使用生成对抗网络（GAN）的WaveGAN架构。作为一个概念的证明，我们提供了这个神经网络（NN）的样本（$>500$）波形的碰撞外来紧凑的对象（Proca星），从数值相对论模拟。将样本分为训练集和验证集，我们表明，在足够大的训练次数后，NN可以产生12%至25%的合成波形，与验证集的波形重叠匹配至少95%。我们还表明，神经网络可以用来预测重叠的匹配分数，90%的准确度，新的合成样本。这些都是令人鼓舞的结果，使用GANs的数据增强和插值的背景下，GWs，以覆盖整个参数空间，说，外来紧凑的二进制，而不需要密集的数值相对论模拟。
2022-03-02 gr-qc
Numerical relativity simulations of compact binaries: comparison of cell- and vertex-centered adaptive meshes
本文在 GR-Athena++ 代码中比较了顶点中心与单元中心两种自适应网格离散化方案，发现双黑洞模拟中顶点中心更快，而双中子星及 GRMHD 模拟中单元中心性能更优。
2024-06-13 gr-qc physics.comp-ph
Generating spacetimes from colliding sources
本文展示广义相对论中若干著名时空可由零源与引力波碰撞生成，体现其完全非线性，并列举史瓦西、德西特、反德西特及γ度量为例。
2023-04-28 gr-qc
Charging axially symmetric interior solutions in General Relativity
本文推广 Ehlers-Harrison 变换，提出适配轴对称各向异性流体源的两种解生成技术，并构造带电与磁化的 Zipoy-Vorhees 内部解等新精确解。
2024-05-12 gr-qc
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
Fixed mesh refinement in the characteristic formulation of General Relativity
我们实现了一个空间固定的网格细化球对称下的特征制定的广义相对论。Courant-Friedrich-Levy（CFL）条件允许我们在（延迟）时间内部署自适应分辨率，即使是非线性区域。作为测试案例，我们使用邦迪质量和新闻函数复制了引力临界行为和零无限处时空结构的主要特征。此外，我们还得到了一个极端情况下的全局能量守恒，即在黑洞形成的阈值。原则上，校准的代码可以与ADM 3+1代码一起使用，以确认最近报道的渐近反德西特时空中无质量标量场的引力坍缩的临界行为。对于研究的场景，固定网格细化提供了改进的运行时间和结果相比，没有网格细化的代码。
2017-07-16 gr-qc
Generating anisotropic models for relativistic stellar objects
Universidade de Lisboa（里斯本大学）；Charles University（查理大学）；Università di Genova（热那亚大学）；INFN Sezione di Genova（意大利国家核物理研究所热那亚分部）
本文提出一种新的广义相对论生成定理，用于推导各向异性、静态、球对称的爱因斯坦场方程解，研究其几何和热力学性质，并展示其包含其他已知解。
2026-04-13 gr-qc
Measuring the effects of General Relativity at the Galactic Center with Future Extremely Large Telescopes
银河系中心为我们提供了一个独特的机会来测试广义相对论（GR）与恒星围绕超大质量黑洞的轨道。对这些恒星的观测是自适应光学在8-10米望远镜上取得的巨大成功之一，推动了对最高角分辨率和天体测量精度的需求。通过下一代超大型地面望远镜在角分辨率和灵敏度方面的飞跃，将有可能在恒星轨道的强引力区进行新的引力物理测试。我们提出了新的模拟特定的科学案例，如检测的GR岁差的恒星，测量扩展的黑暗质量，和银河系中心的距离。我们使用TMT和IRIS仪器的自适应光学系统的现实模型来模拟这些科学案例。此外，模拟还包括观测问题，如源混淆对天体测量的影响和银河系中心稠密环境中的径向速度。我们定性地展示了如何提高灵敏度，天体测量和光谱精度，并增加恒星的数量影响科学的轨道在银河系中心。我们开发了一个工具，以确定物理模型的约束条件，使用超过100颗恒星的联合拟合，预计将与TMT观察。这些科学案例需要非常高的天体测量精度和稳定性，因此它们对计划中的仪器和自适应光学系统提供了一些最严格的限制。
2017-11-17 astro-ph.GA gr-qc
Lagrangian formulation, a general relativity analogue, and a symmetry of the Vialov equation of glaciology
使用一个适当的重新缩放的自变量，拉格朗日被发现的非线性Vialov方程统治的冰川和冰盖的纵向剖面在浅冰近似。这导致了一个正式的类比之间的（重新标度）Vialov方程和弗里德曼方程的相对论宇宙学，这是探讨。这方面提供了一个新的对称性的（重新缩放）Vialov方程，并给出，至少在形式上，其所有的解决方案，使用生成函数，这是奈配置文件的退化情况下，完美的塑料冰。
2020-10-31 gr-qc physics.geo-ph
Two-fluid stellar objects in General Relativity: the covariant formulation
本文应用1+1+2协变方法描述了一个含有两种相互作用流体的静态球对称相对论恒星。然后，我们使用的1+1+2方程推导出相应的Tolman-Oppenheimer-Schmidoff（TOV）方程的协变形式的各向同性，非相互作用的情况下。这些方程被用来获得新的精确解，通过直接分辨率和重建技术。最后，我们表明，单流体的情况下已知的生成定理也可以用来从单流体的两个流体的解决方案。
2021-05-26 gr-qc hep-th
Integrals of Motion in the Two Killing Vector Reduction of General Relativity
我们应用逆散射方法的midi超空间模型，其特征在于由一个两个参数的阿贝尔运动组与两个类空的Killing向量。我们提出了一个公式，简化了Belinski \v i和Zakharov的孤子解决方案的建设。此外，它使我们能够获得零曲率制定这些模型。利用这一点，并施加周期性的边界条件对应的Gowdy模型时，空间拓扑结构是一个三环面$T ^3$，我们表明，运动方程的monodromy矩阵是海森堡型的演化方程。因此，单值矩阵的特征值是运动积分的生成泛函。此外，我们利用一个合适的制定的过渡矩阵，以获得明确的运动积分的表达式。这涉及到递归关系出现在解决一个方程的Riccati型。当两个Killing向量超曲面正交时，运动积分具有特别简单的形式。
1993-08-20 gr-qc
Binary black hole simulation with an adaptive finite element method II: Application of local discontinuous Galerkin method to Einstein equations
有限差分法和伪谱法是数值相对论中求解爱因斯坦方程的常用方法。有限元法作为求解偏微分方程的第三大类方法，在数值相对论中应用较少。本文设计了一个有限元算法来求解爱因斯坦方程的演化部分。本文是自适应有限元方法应用于爱因斯坦方程的系统研究的第二篇，特别是针对二元致密物体的模拟。本系列的第一篇论文是关于初始数据的爱因斯坦方程的约束部分。由于将有限元方法应用于爱因斯坦方程是一个庞大的工程，本文主要提出了一种结合局部间断Galerkin方法求解爱因斯坦方程的有限元算法的理论框架。此外，我们已经测试了我们的算法的基础上的球对称时空演化。为了简化我们的数值试验，我们利用球对称性将问题简化为一维空间问题。我们的约化方程系统是球对称时空模拟的一种新形式。基于我们的测试结果，我们发现我们的有限元方法可以捕捉到由数值误差引入的激波形成。与此相反，这样的冲击是平滑的数值耗散内的有限差分方法。这可能是有限元法精度高于差分法的部分原因。同时对各种配方参数的设置也进行了讨论。
2018-05-27 gr-qc
Computational General Relativity in the Wolfram Language using Gravitas II: ADM Formalism and Numerical Relativity
本文介绍 Gravitas 框架的数值子系统，展示其基于 ADM、超图重写与符号-数值集成实现 3+1 数值相对论模拟，并以双黑洞并合及引力波提取验证。
2024-01-25 gr-qc
A Simflowny-based finite-difference code for high-performance computing in Relativity
在多信使天文学的新时代，将我们的理论模型与引力波观测结果进行比较是一个巨大的挑战，这需要对爱因斯坦和物质方程描述的复杂物理系统进行准确而快速的数值模拟。这些要求只能满足，如果模拟可以并行有效地在大量的处理器和先进的计算策略被采用。为了实现这一目标，我们开发了Simflowny，这是一个用于科学动态模型的开放平台，可以自动为不同的仿真框架生成并行代码，允许非专业科学家使用HPC基础设施。其中一个框架是SAMRAI，一个成熟的基于块的结构化自适应网格加密基础设施，能够达到exascale在一些特定的问题。在这里，我们提出了数值技术，我们已经实现了在这个框架上使用Simflowny，以执行快速，高效，准确和高度可扩展的模拟。这些技术涉及高阶计划的光滑和非光滑的解决方案，自适应网格细化与任意分辨率比和时间的子循环的最佳策略。我们使用一些简单的测试示例（即，波动方程和牛顿磁流体力学），最后与爱因斯坦方程。
2018-06-11 gr-qc physics.comp-ph
Generating scale-invariant tensor perturbations in the non-inflationary universe
人们相信，最近探测到的大张量扰动强烈支持早期宇宙的暴胀场景。这个常识依赖于这样一个假设，即爱因斯坦的广义相对论在早期宇宙中是有效的。在本文中，我们表明，近标度不变的原始张量扰动可以产生在收缩阶段之前的辐射主导的时代，如果引力理论是由标量张量理论修改的时候。尺度不变性保护了张量扰动在大尺度下不受抑制，并且它们可能具有显著的振幅以拟合BICEP 2的结果。我们构造了一个模型来实现这一目的，并证明了宇宙在经过长时间的收缩后可以反弹到热大爆炸，而几乎同时引力理论也通过稳定标量场而接近广义相对论。从理论上讲，如果把引力理论转换到广义相对论的框架下，这种模型与暴胀模型是对偶的。对偶模型通过保角变换联系起来。通过这项研究，我们加强了这样一个观点，即只有共形不变量，如标量和张量扰动是物理的。背景在辐射时间之前是如何演化的取决于框架，没有物理意义。用后来的宇宙学探测器来区分不同的图像是不可能的。
2015-06-08 astro-ph.CO gr-qc hep-ph
Adaptive Finite Elements and Colliding Black Holes
根据广义相对论，质量的相对加速度产生引力辐射。虽然引力辐射还没有被探测到，但人们相信，极端剧烈的宇宙事件，如黑洞的碰撞，应该会产生足够振幅的重力波，以在地球上探测到。大型激光干涉引力波天文台（LIGO）正在建设中，用于探测重力波。因此，人们对基于爱因斯坦场方程的数值解的黑洞碰撞和类似事件的计算机模拟产生了极大的兴趣。本文介绍了碰撞黑洞的科学、数学和计算问题，并讨论了计算机程序的发展，以解决碰撞黑洞的初始数据问题，这是一个三维无界区域上的非线性椭圆边值问题，是求解全场方程的关键步骤。该代码是基于有限元，自适应网格，和多重网格的解决方案的过程。在这里，我们将特别强调在自适应四面体网格的生成中出现的数学和算法问题。
1997-09-15 gr-qc
Polynomial $BF$-type action for general relativity and anti-self-dual gravity
我们报告的引力$BF$型作用原理传播两个（复杂的）自由度，除了规范连接和$B$字段，只采用了一个额外的拉格朗日乘子。该动作取决于两个参数，并且在$B$字段中显著地是多项式。对于所涉及的参数的特定选择，作用量提供了一个非零宇宙学常数的（复）广义相对论的替代描述，而另一个选择对应于反自对偶引力。参数的一般值产生了广义相对论的“近邻”，尽管有一个特殊的参数选择，导致了具有两个标量约束的哈密顿理论。给定这些模型的标量约束的非平凡形式，我们考虑一个更一般的设置，其中标量约束被替换为一些基本变量的任意解析函数，并表明涉及此约束的泊松代数与Ashtekar形式主义的高斯和向量约束一起关闭，这样就产生了一个无限大的引力模型族，它们传播的自由度与广义相对论相同。
2018-06-21 gr-qc hep-th math-ph
NRPyElliptic: A Fast Hyperbolic Relaxation Elliptic Solver for Numerical Relativity, I: Conformally Flat, Binary Puncture Initial Data
我们介绍NRPyElliptic，数值相对论（NR）的椭圆形求解器内NRPy+框架。作为它的第一个应用程序，NRPyElliptic设置共形平坦，二进制黑洞（BBH）穿刺初始数据（ID）上的一个单一的数值域，类似于广泛使用的TwoPunctures代码。与TwoPunctures不同，NRPyElliptic采用双曲松弛方案，从而将任意椭圆偏微分方程平凡地转换为偏微分方程的双曲系统。由于NR ID的消费者通常已经拥有解决双曲偏微分方程的专业知识，他们通常会发现NRPyElliptic比其他NR椭圆求解器更容易调整和扩展。当在（伪）时间中向前演化时，双曲系统指数地达到解椭圆偏微分方程的稳定状态。值得注意的是，NRPyElliptic加速了弛豫波，这使得它比通常的恒定波速方法快了许多数量级。虽然在设置全3D BBH ID时它仍然比TwoPunctures慢${\sim}12$ x，但NRPyElliptic只需要运行时的${\approx}0.3\%$即可在Einstein Toolkit中进行完整的BBH模拟。未来的工作将集中在提高性能和产生其他类型的ID，如双中子星。
2022-04-22 astro-ph.HE gr-qc
Generating functional for gravitational null initial data
介绍了三维流形上的场论，其场方程是三维零超曲面上的广义相对论的约束方程。底层边界作用量由自对偶Ashtekar变量的修饰Chern-Simons项的两个副本、边界处空标志的动力学项以及跨界面自旋系数的附加结条件组成。事实上，场的内容是加倍的，因为零超曲面将被认为是两个相邻时空片之间的内部边界。最后，本文建议通过辅助边界场论单独在大体积的引力跃迁振幅的建设，即通过胶合振幅的边缘状态跨越二维角落，从而提供了一个建议的准本地实现的全息原理在光前。
2019-05-15 gr-qc hep-th
Generating Event Triggers Based on Hilbert-Huang Transform and Its Application to Gravitational-Wave Data
提出了一种基于Hilbert-Huang变换的事件触发器生成器EtaGen（$η$ Gen）。它将一个时间序列数据分解成几个自适应模式，而无需对数据施加先验基础。自适应模式用于发现背景噪声中的瞬变（过度）。聚类算法用于收集对应于单个事件的过量并重建其波形。EtaGen的性能是通过在LIGO模拟数据中发现多少次注入来评估的。当直接与Omicron的性能进行比较时，EtaGen作为事件触发器是可行的，Omicron是目前LIGO科学合作组织和Virgo合作组织中使用的最好的事件触发器。
2018-10-17 astro-ph.IM gr-qc physics.data-an
Actively Learning Numerical Relativity
本文提出高斯过程主动学习（GPAL）方法，用于引力波近似模型的参数空间探索与训练，在 TEOBResumS 校准案例中相比均匀或随机模拟将训练计算成本降低 4 倍，并支持并行与混合策略。
2024-02-21 gr-qc hep-th
Generating Rotating Spacetime in Ricci-Based Gravity: Naked Singularity as a Black Hole Mimicker
由于在广义相对论和修正的引力理论中缺乏由物质引起的旋转解，我们将最近发现的最小爱因斯坦标量理论的精确旋转解扩展到与Eddington激发的Born-Infeld标量场耦合的Born-Infeld引力中。这是完成了一个完善的映射的解决方案之间的里奇基于Palatini理论的重力和广义相对论的实施。新的解决方案是参数化的标量电荷和Born-Infeld耦合常数除了质量和自旋的紧凑的对象。与映射前的时空相比，我们发现Born-Infeld尺度下的高能修改能够抑制但不能消除原始裸零奇点的曲率发散。根据玻恩-因菲尔德耦合常数的符号，这些修改甚至可能会引起一个额外的类时奇点外部的零。尽管如此，在映射之前和之后的裸奇点都能够投射阴影，并且作为映射关系的结果，它们的阴影在赤道平面上被远处的观察者看到是相同的。尽管标量场导致阴影的外观具有一定的扁率，其左右端点保持固定，阴影轮廓的封闭性条件对标量荷的绝对值设置了一个小的上限，这导致阴影的观测特征非常类似于克尔黑洞的特征。
2021-03-16 astro-ph.HE gr-qc hep-th
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
Initial Data in General Relativity Described by Expansion, Conformal Deformation and Drift
共形法是一种在广义相对论中求解爱因斯坦约束方程时寻找柯西数据的方法，其参数包括共形类、共形动量（通过密度化的流逝测量）和平均曲率。虽然保形方法是成功的，在产生恒定的平均曲率（CMC）的约束方程的解决方案，它是未知的，以及它适用于非CMC设置，有迹象表明，它遇到了困难。因此，我们的动机是调查替代推广的CMC共形方法。在ADM拉格朗日量中引入一个稠密化的递推，我们发现动量约束的解可以用三个参数来描述。第一个是在标准保角方法中出现的保角动量。第二个是体积动量，这似乎是一个明确的参数在CMC共形方法，但不是在非CMC制定。我们称第三参数为漂移动量，它是超空间中无穷小运动的共轭动量，保持共形类和体积形式直到独立的超同态。这种分解的解决方案的动量约束导致CMC保形方法的扩展，其中保形和体积动量都出现作为参数。有不止一种方法来处理漂移动量，部分原因是一个有趣的二元性出现，我们确定了三个候选人将漂移到一个变化的保形方法。
2014-07-06 gr-qc math.AP math.DG
