Puncture black hole initial data in the conformal thin-sandwich formalism
我们重新讨论了爱因斯坦约束方程共形薄三明治分解中穿刺黑洞初始数据的构造。以前已经表明，这种方法不能产生准平衡虫洞数据，连接两个渐近平坦的空间无限。这个论点并不适用于小号数据，小号数据将一个宇宙中的空间无限与另一个宇宙的未来类时无限联系起来。作为一个数值演示，我们提出了一个单一的助推喇叭穿刺黑洞，共形薄三明治形式主义的原始版本中构建的结果。
2011-08-17 gr-qc
Bondi Accretion in Trumpet Geometries
描述气体径向流入非旋转黑洞的邦迪解，为数值相对论代码提供了强有力的检验。然而，Bondi解通常是在史瓦西坐标系中导出的，这并不适合于动力学时空演化。相反，许多目前的相对论数值代码采用移动穿刺坐标，这使得黑洞在喇叭几何。在这里，我们将邦迪解转换成喇叭坐标，这导致了延伸到黑洞内部的流体流动的正则表达式。我们还发展这些解决方案的数值和证明其有用的测试和校准数值代码。
2017-01-24 gr-qc
Trumpet Initial Data for Boosted Black Holes
我们描述了一个程序，用于构建初始数据的推动黑洞在移动穿刺的方法，数值相对论，赋予初始时间片从一开始与喇叭几何内的黑洞内部。然后，我们演示了数值模拟的过程中使用的进化代码从爱因斯坦工具包，采用1+日志切片。单个黑洞的洛伦兹增强可以被精确地指定，并且多个广泛分离的黑洞可以通过单个黑洞数据的叠加来近似处理。在多个黑洞的情况下，该方案有改进的空间，以重新求解约束方程。该方法示出产生一个初始的喇叭片的一个黑洞是接近，并迅速解决，一个固定的喇叭几何形状。在这种新的方法中的初始数据被证明包含初始瞬态（或“垃圾”）辐射，抑制多达两个数量级相对于可比的Bowen-York初始数据。
2018-08-14 gr-qc
Distributional sources for black hole initial data
黑洞初始数据通常是利用Bowen-York型穿刺初始数据或通过施加切除边界条件产生的。Bowen-York初始数据的好处是能够指定系统的自旋和动量作为初始数据的参数。为了将这些好处扩展到爱因斯坦约束的其他公式中，使用分布作为源项重新制定了穿刺方法。给出了Bowen-York穿刺黑洞初始数据和喇叭形变化是如何由分布源产生的。一个启发式的论点，认为这些来源的自旋和动量的一般来源。为了阐明其他分布源的意义，研究了一类精确的哈密顿约束广义源初始数据族，并研究了旋转喇叭形黑洞初始数据和高阶动量源黑洞初始数据.
2011-07-23 gr-qc
Existence and uniqueness of Bowen-York Trumpets
我们证明了具有渐进平坦和渐进圆柱端的初始数据集的存在性。这样的几何学在数值相对主义者中被称为小号。
2012-01-27 gr-qc
Spinning black hole in the puncture method: Numerical experiments
在数值模拟中，黑洞内部的强场区域需要特别注意。处理这个问题的一种方法是移动穿刺方法，它已经成为数值相对论的一个重要工具，因为它允许长期模拟的二元黑洞。该方法的一个重要组成部分是选择“1+ log”切片条件。我们在旋转黑洞时空中对这种切片条件进行了研究。讨论了当自旋加入时，定态Schwarzschild '1+ log'-喇叭的结果如何变化.这一修改使得一个简单而廉价的算法，用于确定一个非移动的黑洞的自旋为这个特定的切片条件。通过对单个黑洞、双星中子星和混合双星的模拟，验证了该算法的适用性。
2014-03-23 gr-qc
Oppenheimer-Snyder Collapse in Moving-Puncture Coordinates
移动穿刺坐标常用于黑洞的数值模拟。它们对于真空史瓦西黑洞的性质已经在许多研究中进行了分析。然而，在含有物质的时空中，移动穿刺坐标的行为还不太清楚。在本文中，我们探讨了这些坐标的奥本海默-斯奈德崩溃的行为，即，一个密度均匀、无压力的尘埃球在最初静止时坍缩成一个黑洞。奥本海默-斯奈德坍缩提供了一个严格的测试的奇异性避免性质的移动穿刺坐标，因为奇点可以形成更快，比它会与压力的物质。我们的研究结果包括物质密度，失效函数，平均曲率在早期的解析表达式，以及有趣的限制以后的时间。我们还进行了数值模拟以获得完整解，这些结果表明，即使在没有压力的情况下，移动穿刺坐标也能够避免奇异性。到了后期，几何形状就变成了真空黑洞的喇叭状切片。
2011-09-02 gr-qc
Collapse of Nonlinear Gravitational Waves in Moving-Puncture Coordinates
研究了非线性引力波在运动穿刺坐标系中的数值演化。我们采用两种不同类型的初始数据-布里尔和Teukolsky波-和发展他们与两个独立的代码产生一致的结果。我们发现，布里尔数据未能产生长期的演变为共同选择的坐标和参数，除非初始振幅小，而Teukolsky波初始数据导致稳定的演变，至少对于振幅足够远的临界。临界振幅将演化留下平坦空间的初始数据与导致黑洞的初始数据区分开来。对于后者，我们遵循波的相互作用，视界的形成，以及沉降成与时间无关的喇叭形几何。我们探讨了布里尔和Teukolsky数据之间的差异，并表明，对于不太常见的选择的参数-特别是负振幅-布里尔数据可以与移动穿刺坐标演变，并表现出类似的Teukolsky波。
2013-09-19 gr-qc
Dynamical perturbations of black-hole punctures: effects of slicing conditions
虽然许多数值相对论模拟采用1+log切片条件，但避免冲击的切片条件形成了一种可行的，有时是有利的替代方案。尽管这两个条件满足类似的方程，最近的数值实验指出，在黑洞穿刺附近的流逝的行为有质的差异：1+日志切片，流逝出现近似指数衰减，而冲击避免切片，它执行近似谐波振荡。受此观察的启发，我们考虑史瓦西时空的动力学坐标变换来描述静态喇叭几何的小扰动解析。我们发现，所得到的方程的字符取决于（未扰动）平均曲率在黑洞穿刺：1+日志切片它是积极的，预测指数衰减的流逝，而冲击避免切片消失，导致谐波振荡。除了确定这些定性差异的起源的平均曲率的值，我们的分析提供了洞察不同切片条件下的黑洞穿刺的动力学行为。
2023-03-29 gr-qc
Non-constant mean curvature trumpet solutions for the Einstein constraint equations
我们证明了存在一个大类的初始数据的真空爱因斯坦方程具有有限数量的渐近欧几里得和渐近共形圆柱或周期性的结束。除了渐近常数，只有温和的条件，这些初始数据集的平均曲率。
2016-01-28 gr-qc math.DG
Spherically symmetric black hole spacetimes on hyperboloidal slices
本文以球对称为最简设置，从穿刺法视角回顾史瓦西与赖斯纳-诺德斯特龙黑洞的常平均曲率双曲喇叭形切片构建，建立求解双曲适配双曲规范条件的框架得到稳态初值，并给出演化测试结果，为含未来类光无穷远的黑洞数值模拟提供支撑。
2023-08-22 gr-qc
Conformal thin-sandwich puncture initial data for boosted black holes
我们应用穿刺方法共形薄三明治黑洞的初始数据。数值求解了具有非零线动量的单个黑洞的共形薄夹层穿刺（CTSP）方程。我们发现，共形平坦的解决方案，提高黑洞具有相同的最大引力辐射的内容，相应的Bowen-York解决方案中的共形transverse-traceless分解。我们发现这些数据的物理性质与自由切片参数无关。
2005-05-23 gr-qc
BH Punctures as Initial Data for General Relativity
我们用一种基于Brill-Lindquist虫洞紧化的新方法构造了几个具有任意动量和自旋的黑洞的初始数据。当处理数值，该方法导致一个显着的简化传统的方法，这是基于喉和等距条件。
1997-11-05 gr-qc
Black hole initial data on hyperboloidal slices
我们将Bowen-York黑洞的初始数据推广到双曲的常平均曲率切片，并将其扩展到未来的零无穷远。我们解决这个初值问题的数值几种情况下，包括不等质量的二进制黑洞的自旋和助推。与常平均曲率超曲面相关的哈密顿约束在零无穷远处的奇异性不会造成任何特殊的困难。切片的内部边界是极小曲面。喇叭形配置探讨分析和数值。
2009-10-07 gr-qc
A Simple method to set up low eccentricity initial data for moving puncture simulations
我们引入了两个新的偏心率措施来分析数值模拟。与早期的定义不同，这些偏心测量不涉及任何自由参数，这使得它们易于使用。我们展示了如何相对便宜的网格设置可以用来估计在早期inspiral阶段的偏心率。此外，我们比较了ADMTT规范的标准穿刺数据和后牛顿数据。我们发现两者使用不同的坐标。因此，在ADMTT坐标中测量的特定分离的低偏心初始动量参数难以用于穿孔数据，因为不知道穿孔坐标中的分离如何与ADMTT坐标中的分离相关。作为一种补救措施，我们提供了一个简单的方法，使我们能够重新计算动量参数，直到我们的数值模拟结果在可接受的低偏心率。
2011-01-04 gr-qc
Maximal slicing of D-dimensional spherically-symmetric vacuum spacetime
本文利用两类单参数极大超曲面族研究了具有$D\ge 5$的$D$维球对称黑洞时空的叶理：关于虫洞槽的反射对称叶理和具有无限长喇叭状形状的稳态叶理.与四维情形一样，极大超曲面的叶理具有与维数无关的奇异性避免性质。这表明最大切片条件对于数值相对论中高维黑洞时空的模拟是有用的。对于D=5的情形，我们给出了定常极大超曲面的叶理的内在度量、外在曲率、推移函数和位移向量的解析解。这些数据将是有用的检查五维数值相对论代码的移动穿刺方法的基础上。
2009-08-06 gr-qc
Equilibrium initial data for moving puncture simulations: The stationary 1+log slicing
我们提出并探讨了一个“固定1+日志”切片条件的建设解决方案爱因斯坦的约束方程。对于静止的时空，这些初始数据将给出一个静止的叶理演化时，经常使用的黑洞演化的“移动穿刺”规范条件。由此产生的切片是与时间无关的，并且与沿着时空的类时基灵矢量拖动产生的切片一致。当这些初始数据与移动穿刺规条件下发展，坐标演变所产生的数值误差最小化。在构造双星黑洞的初始数据时，通常假设存在一个近似的螺旋Killing矢量，它产生双星的轨道。不幸的是，我们表明，相对于这样的螺旋基林矢量静止的1+log切片不可能是渐进平坦的，除非时空具有额外的轴向基林矢量。
2009-10-01 gr-qc
Binary black hole evolutions of approximate puncture initial data
爱因斯坦场方程的近似解是研究引力现象的重要工具。任何近似的一个重要方面是调查和量化其有效性制度。我们提出了一项研究，评估的影响，近似穿刺初始数据，基于“骨架”的解决方案，提出的爱因斯坦约束Faye等人。[PRD 69，124029（2004）]，对数值演化。使用数据分析工具，我们评估了这些违反约束的初始数据的有效性，并表明当双星的总质量> 40 M（太阳）时，骨架数据的波形与满足约束的初始数据的相应波形的匹配度> 0.97。此外，我们证明了骨架和约束满足初始数据演变之间的差异，从而波形，是由于负哈密顿约束违反本骨架初始数据位于附近的穿孔。在演化过程中，骨架数据发展的哈密顿量和动量约束的违反，随着时间的推移衰减，与二进制系统放松到一个满足约束的解决方案，黑洞的质量较小，因此不同的动态。
2009-02-06 gr-qc
Black hole puncture initial data with realistic gravitational wave content
我们提出了改进的后牛顿启发的初始数据的非自旋黑洞双星，适合于数值演化与穿刺。我们回顾了Tichy et al. [W.蒂希湾Bruegmann，M. Campanelli和P.Diener，Phys.Rev.D67，064008（2003）]，显式地计算剩余的积分项。这些术语提高了远区的精度，并首次在初始数据中包括了现实的引力波。我们研究了这些数据在质心和远区的行为，证明了新度量的横向无痕部分与四极近似波形的一致性。这些数据可用于数值演化，使合并波形和后牛顿inspiral波形之间的直接连接。
2007-08-02 gr-qc
Distorted Black Hole Initial Data Using the Puncture Method
我们使用穿刺方法求解单个畸变黑洞的初始数据，其中哈密顿约束对于度规共形因子的非奇异部分被写成R^3中的椭圆方程。用这种方法我们可以生成等距和非等距的黑洞数据。对于等距情况，我们的数据直接与Bernstein等人获得的数据相比较，他们在黑洞的喉部施加等距边界条件。我们的数值模拟使用并行多重网格椭圆方程求解器与自适应网格细化。网格细化使我们能够在黑洞周围使用高分辨率，同时保持网格边界远离渐近区域。
2004-12-01 gr-qc
An alternative approach to solving the Hamiltonian constraint
求解爱因斯坦约束方程构造黑洞初始数据需要处理黑洞奇点。通常情况下，这是这样做的切除方法，其中的黑洞内部被切除的数值网格，或穿刺的方法，其中的奇异部分的共形因子表示在一个分析的背景解决方案，然后解决的哈密顿约束的背景解决方案，通常，被假定为定期无处不在的校正。我们讨论了另一种方法，在该方法中的哈密顿约束求解的共形因子的逆功率。这个新函数在任何地方都是有限的，因此这种方法既不需要切除，也不需要分裂成背景和校正。特别地，即使当对共形因子的校正本身是奇异的时，该方法也可以在不修改的情况下使用。我们证明了这一功能的旋转黑洞的喇叭拓扑结构。
2012-04-24 gr-qc
Conformal-thin-sandwich initial data for a single boosted or spinning black hole puncture
代表准圆形轨道中的二元黑洞的初始数据集序列已被用来计算可能被解释为最内层稳定圆形轨道的东西。这些序列已经计算了两种方法。一种方法是基于传统的共形-横截-无迹分解，从有效势中的转折点定位准圆轨道。第二种方法使用共形薄三明治分解，并确定准圆轨道，需要存在一个近似的螺旋Killing矢量。虽然从这两种方法得到的最内层稳定圆轨道的参数有很大的不同，但随着双星系统的分离度的增加，两种方法得到的初始数据大致相同。为了帮助理解这种协议之间的数据集，我们考虑的情况下，初始数据表示一个单一的助推或旋转的黑洞穿刺的鲍文-约克型，并表明，共形横向无痕和共形薄三明治方法产生相同的数据，都满足条件的近似Killing矢量的存在。
2003-10-14 gr-qc
Free evolution of the hyperboloidal initial value problem in spherical symmetry
双曲面初值问题是在数值相对论的背景下解决的，其动机是使用双曲面切片-光滑的类空切片，达到未来的零无穷大，在时空中的辐射被提取的“地方”。这对研究孤立系的整体性质和明确提取其引力辐射是有益的。本方法实现了爱因斯坦方程作为一个自由的演变，使用BSSN和Z4配方（标准在当前的代码）表示的共形重新缩放度量彭罗斯建议，并与时间无关的共形因子。主要的困难是，由此产生的系统的偏微分方程包括正式分歧的条款在零无穷大，需要一个特殊的治疗。在这篇论文中的数值模拟仅限于球对称，虽然在径向方向的正则化预计也适用于全三维的情况下，在一定程度上。一个关键的成分是规范条件，它依赖于精心选择的源函数和阻尼项，并控制未来的零无限的处理通过scri-fixing条件。一旦数值实现稳定，耦合到爱因斯坦方程的无质量标量场的稳定数值演化可以在双曲面切片上用规则和黑洞喇叭初始数据进行。标量场的信号已成功地提取在未来的零无穷大。规则初始数据的小扰动给出永远稳定的平稳数据，而较大的标量场扰动导致黑洞的形成。史瓦西喇叭的初始数据已经被发现慢慢地漂移远离预期的稳定值，但对于小扰动的影响是足够慢，允许观察的幂律衰减尾部的标量场。
2015-11-30 gr-qc
Alternatives to standard puncture initial data for binary black hole evolution
标准穿刺初始数据已被广泛用于数值二元黑洞演化，尽管它们的缺点，最显着的是固有的缺乏引力辐射在初始时间，随后由一个突发的虚假辐射。我们研究了三种可选的初始数据方案的演变。三个备选方案中的两个是基于包含现实引力波的后牛顿展开式。第一种方案基于Arnowitt、Deser和Misner横向无痕（ADMTT）规范中的二阶后牛顿展开，该规范已恢复以接近黑洞的标准穿刺数据。第二种方案是基于远离黑洞的ADMTT规范中两个潮汐扰动Schwarzschild解的4-度规与一阶后牛顿展开的渐近匹配。最后一种方案是通过两个潮汐扰动Schwarzschild解的4-度规与远离黑洞的调和规范中的二阶后牛顿展开式的渐近匹配得到的。当演化时，第二种方案未能产生准圆轨道（而是导致几乎迎头碰撞）。这种故障可以追溯到由于低阶匹配而导致的非本征曲率的不准确。更令人鼓舞的是，后两种选择导致准圆轨道，并显示从演化开始的引力辐射，以及减少虚假辐射。目前的不足之处相比，标准的穿刺数据包括更多的偏心轨迹在inspiral和较大的约束违规，因为替代的数据集只是爱因斯坦方程的近似解。偏心问题可以通过调整初始动量参数来改善。
2012-10-24 gr-qc
Binary black-hole evolutions of excision and puncture data
我们提出了一个新的数值代码开发的二元黑洞时空的演化使用不同的初始数据和演化技术。该代码被证明产生国家的最先进的模拟轨道和吸气黑洞二进制收敛波形。我们还提出了第一个详细的研究重力波形的依赖性，从三维演变的不同类型的初始数据。为了这个目的，我们比较重叠克尔-Schild，Misner和Brill-Lindquist数据在很宽的范围内的初始分离的迎面碰撞所产生的波形。
2007-10-16 gr-qc
Puncture Initial Data for Black-Hole Binaries with High Spins and High Boosts
我们在穿刺形式下求解了两个具有近极值自旋和相对论性增强的黑洞的广义相对论的哈密顿量和动量约束。我们使用一个非共形平坦的anadrons与衰减叠加的两个洛伦兹提升，共形克尔或共形史瓦西3度量和相应的外在曲率。我们比较这些数据的演变与标准的Bowen-York共形平坦的Ancor（技术上限于固有的自旋$χ=S/M^2_{\text{ADM}}=0.928$和助推$P/M_{\text{ADM}}=0.897$），发现，通常，一个数量级较小的虚假辐射和协议的爆发螺旋和合并。作为第一个案例研究，我们从静止演化出两个等质量黑洞，初始分离为$d=12M$和自旋$χ_i=S_i/m_i^2=0.99$，计算了碰撞产生的波形，辐射的能量和角动量，以及最终残余黑洞的反冲.我们发现，黑洞的轨道曲线在近距离，导致辐射的角动量。我们还研究了轨道非自旋和中等自旋黑洞二进制和标准的Bowen-York数据进行比较。我们发现，非物理的初始辐射脉冲的大幅减少，导致更干净的波形。最后，我们研究的情况下，轨道的二元黑洞系统的自旋大小$χ_i=0.95$在对齐的配置和比较波形和最终的残留结果与SXS合作，发现非常好的协议。这代表了第一个运动的穿刺演变的轨道和旋转的黑洞超过鲍文约克限制。最后，为了提高模拟的精度和效率，我们研究了移动穿刺方法中初始时滞和时滞演化方程的不同选择。
2017-01-11 gr-qc
Where do moving punctures go?
目前最流行的演化黑洞双星的方法是“移动穿刺”方法。最近的研究表明，当使用这种方法对史瓦西黑洞的穿刺初始数据进行演化时，数值切片很快与第二个渐近平坦端失去接触，而终止于有限史瓦西坐标半径的圆柱体上。这些切片是静止的，这意味着它们的几何形状不会进一步演化。我们将描述这些结果的上下文中的最大切片，并提出时间无关的史瓦西时空的类似穿刺的数据。
2007-02-15 gr-qc
Filling the holes: Evolving excised binary black hole initial data with puncture techniques
利用移动穿刺技术跟踪等质量黑洞的螺旋运动和合并过程，证明了当初始内部解被违反约束的“垃圾”初始数据所取代时，外部解和渐近引力波形都保持不变.我们应用这一结果来发展共形薄三明治（CTS）二进制BH初始数据填充其切除的内部任意，但光滑，初始数据和标准穿刺规格的选择与发展。穿孔和填充CTS初始数据产生的波形是非常相似的，只有轻微的差异之间的无旋和共旋CTS BH二进制文件。即使内部的解决方案似乎演变到相同的约束满足的解决方案在后期，独立的初始数据。
2007-09-27 astro-ph gr-qc
Calibration of Moving Puncture Simulations
我们提出了单一和二元黑洞模拟，遵循移动穿刺范例模拟黑洞时空没有切除，并使用移动盒网格细化。聚焦于二进制黑洞配置的模拟覆盖大约两个轨道，我们解决了五个主要问题，确定我们的结果的质量：数值离散化误差，有限提取半径的辐射信号，物理适当的初始数据，规范的选择和计算性能。我们还比较结果，我们已经获得了BAM码这里描述的独立的LEAN码。
2006-10-26 gr-qc
Quasi-circular orbits of conformal thin-sandwich puncture binary black holes
我构造的初始数据等质量无旋的二元黑洞使用共形薄三明治穿刺（CTSP）的方法。我定位准圆轨道使用有效势的方法，并估计的最内稳定圆轨道（ISCO）的位置。ISCO的预测是一致的共形薄夹层数据使用切除技术的结果。这些结果还表明，ISCO预测的有效势和ADM-Komar质量比较方法同意共形薄三明治数据，就像他们做的Bowen-York数据。
2005-08-23 gr-qc
Evolving a puncture black hole with fixed mesh refinement
提出了一种在数值相关性中处理网格加密界面的算法。我们详细的行为，这样的界面附近的动态黑洞时空的强场区域的解决方案，特别注意的收敛性能的模拟。在我们的应用程序中，这种技术的演变穿刺初始数据与消失的位移，我们证明，它是可以同时保持二阶收敛附近的穿刺和扩展的外边界超过100米，从而接近渐近平坦的区域中的边界条件问题是不那么困难，波提取是有意义的。
2006-02-03 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
A single-domain spectral method for black hole puncture data
我们计算对应于单个和二元黑洞解的约束方程的穿刺初始数据的伪谱方法应用在一个单一的空间域。引入适当的坐标，这些方法表现出快速收敛的保角因子，并导致高精度的解决方案。作为一个应用程序，我们调查小质量比的二元黑洞，并比较这些与相应的测试质量限制，我们通过半解析限制程序。特别是，我们比较了在这个极限的穿刺数据的结合能与史瓦西时空中的测试粒子的结合能，发现它偏离了50%的史瓦西结果在最里面的史瓦西稳定的圆形轨道，如果在每个穿刺ADM质量被用来定义本地黑洞的质量。
2004-09-13 gr-qc
Higher-dimensional puncture initial data
计算了具有线性动量的单个和二元黑洞的穿刺初始数据，求解了D维真空引力的约束方程。这些数据是通过修改arXiv：gr-qc/0404056中的伪谱代码生成的，并作为Cactus计算工具包中的TwoPunctures thorn提供。作为例子，我们展示了收敛图，违反哈密顿约束以及初始数据D= 4，5，6，7。这些初始数据是进行D维黑洞高能碰撞的起点。
2011-10-26 gr-qc hep-th
Numerical evolution of multiple black holes with accurate initial data
我们提出了三个等质量黑洞的数值演化使用移动穿刺方法。利用高阶多重网格椭圆型求解器求解约束方程，计算了三个黑洞的穿刺初始数据。利用这些初始数据，我们给出了三个具有六阶波形收敛的黑洞演化的结果。我们比较了BAM和AMSS-NCKU码与以前的结果。在以前的模拟中使用的三个黑洞的哈密顿约束的近似解析解导致不同的动力学和波形。我们提出了一些数值实验，显示四个黑洞的演化和由此产生的引力波形。
2010-12-20 gr-qc
Inside the Final Black Hole: Puncture and Trapped Surface Dynamics
在黑洞双星的数值模拟中，一种流行的方法是将黑洞模拟为时空结构中的穿孔。黑洞穿刺的位置和性质的跟踪与表观地平线，即最外边缘外捕获表面（MOTS）。当两个黑洞相互靠近时，一个共同的视视界突然出现，吞没了两个黑洞，发出了合并的信号。在动力学视界的框架下，详细研究了常见视视界的演化及其与引力波发射的关系。我们提出了一个MOTS的动力学和他们的穿刺在内部的最终黑洞的研究。研究的重点是各种初始分离和质量比的迎面合并。我们发现，MOTS相交的参数空间的大部分。我们表明，对于那些情况下，他们不，这是因为在研究中使用的移动穿刺规范条件的奇异性避免属性。虽然我们无法进行足够长的时间来显示穿孔的最终命运的演变，我们的研究结果表明，MOTS总是相交的，在晚些时候，它们的重叠只是部分的。因此，MOTS内的穿孔尽管彼此足够接近以有效地充当单个穿孔，但不会合并。
2020-04-24 gr-qc
Evolution of near-extremal-spin black holes using the moving puncture technique
我们提出了一种新的径向坐标来表示Kerr度量的穿刺形式。与前面介绍的准径向坐标不同，在极端克尔极限a/M -> 1下，视界半径在我们的径向坐标中保持有限。这大大提高了自旋接近极端克尔极限的黑洞演化的准确性。我们能够准确地发展静止和助推黑洞与自旋高达a/M=0.99使用初始数据构建在这些新的穿刺坐标。利用我们提出的新的背景共形度量的穿刺度量，可以构造具有快速旋转黑洞的致密双星的初始数据。我们对单个黑洞的模拟表明，这样的初始数据可以通过移动穿刺技术成功地进化。
2010-01-22 astro-ph.HE gr-qc
Post-Newtonian Initial Data with Waves: Progress in Evolution
在Kelly et al. [Phys. Rev. D，76：024008，2007]中，我们提出了新的适用于数值相对论中穿刺演化的二元黑洞初始数据。这个数据满足约束方程的2.5后牛顿秩序，并包含一个横向无痕的“波浪”度量的贡献，违反了标准的共形平坦性假设。我们报告的进展，在不断发展的数据与现代移动穿刺实施的BSSN方程在几个数字代码。我们讨论了新度规项对垃圾辐射的影响和提取的物理辐射的连续性。
2010-05-11 gr-qc
Reducing orbital eccentricity in initial data of black hole--neutron star binaries in the puncture framework
本文发展了一种在穿刺框架下计算黑洞-中子星双星低偏心率初始数据的方法，扩展了前人对其它类型致密双星的研究。除了调整双星的轨道角速度外，还通过修改用于推导流体静止平衡方程的螺旋Killing矢量来引入中子星的接近速度。接近速度的黑洞，然后诱导通过要求消失的总线性动量的系统，不同的情况下，二元黑洞的穿刺框架中的每个黑洞的线性动量是明确规定的。我们成功地降低轨道偏心率~0.001通过修改参数迭代使用模拟的~3轨道的非旋进和旋进的配置。我们发现，在切除框架中导出的双黑洞的经验公式不减少轨道偏心率~0.001黑洞-中子星双星的穿刺框架中，虽然他们的工作的双中子星。
2021-01-06 astro-ph.HE gr-qc
Can a combination of the conformal thin-sandwich and puncture methods yield binary black hole solutions in quasi-equilibrium?
我们考虑结合两种重要的方法来构造二元黑洞的准平衡初始数据：共形薄三明治形式主义和穿刺方法。前者试图在共形三度规中实现平稳性，后者试图避免内部边界，如最小曲面或表观视界。我们表明，这两种方法使部分冲突的边界条件，确定时间片的要求。特别是，它似乎不可能构建切片是准静态的，避免物理奇点，同时连接的一个无处不在的正失效函数，必须获得的条件，如果要避免内部边界。对这些相互冲突的要求进行某种程度的放松，可能会产生一个可解决的系统，但将这些方法结合起来所寻求的一些优点将失去。
2003-06-06 gr-qc
Hybrid black-hole binary initial data
传统的黑洞二元穿刺初始数据是共形平坦的。这种非物理的假设加上缺乏辐射信号从二进制的过去生活。结果，从该数据的演变中提取的波形显示出突变。Kelly等人[Class.Quant.Grav.27：114005，2010]采用后牛顿（PN）计算方法得到的新的含辐射成分的二元黑洞初始数据，对数值相对论中的演化进行了穿刺.该数据满足2.5PN阶的约束方程，并且包含横向无迹的“波浪”度量贡献，违反了保形平坦的标准假设。虽然演化包含较少的杂散辐射，但也有不希望的特征;非物理视界质量损失和大的初始轨道偏心率。引入混合方法的初始数据评估，我们显着减少这些不需要的功能。
2010-12-04 gr-qc
Relativistic hydrodynamics in the presence of puncture black holes
近年来，许多对真空中双黑洞的数值模拟都采用了移动穿刺方法。这种成功的方法避免了对黑洞内部进行数值切除的需要，并且易于实现。在这里，我们希望探讨如何以及同样的方法可以应用于移动黑洞穿刺在相对论流体动力学物质的存在。首先，我们在真空中演化单个黑洞穿刺，以校准我们的BSSN（Baumgarte-Shapiro-Shibata-Nakamura）实现，并确认外部时空的数值解对任何"垃圾“都是不变的（即，约束违反）的初始数据中采用的黑洞内部。然后，我们专注于相对论邦迪吸积到一个移动的穿刺史瓦西黑洞作为我们的高分辨率激波捕捉相对论流体力学计划的数值试验台。我们发现，流体动力学方程可以成功地发展在内部，而不施加数值切除。这些结果有助于激励采用移动穿刺方法来处理双黑洞-中子星问题，使用共形薄三明治初始数据。
2007-10-15 astro-ph gr-qc
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
A Differentiable Parametric Model of Binary-Black-Hole Initial Data: I. Conformally flat Bowen-York punctures
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；Institute for Theoretical Physics, KU Leuven（荷语鲁汶大学理论物理研究所）；Leuven Gravity Institute, KU Leuven（荷语鲁汶大学列日引力研究所）；STADIUS Center for Dynamical Systems, Signal Processing and Data Analytics, KU Leuven（荷语鲁汶大学STADIUS动力学系统、信号处理与数据分析中心）
提出一种结合稀疏网格谱插值与Newton细化的可微参数化模型，用于快速生成满足约束的双黑洞初始数据，并实现梯度优化与偏心降低。
2026-09-10 astro-ph.IM gr-qc
A simple construction of initial data for multiple black holes
本文研究了真空中具有任意动量和自旋的多个黑洞的初始数据问题。我们紧的内部渐近平坦的区域，以获得一个计算域没有内边界。当处理数值，这导致了一个显着的简化传统的方法，这是基于喉和等距条件。在这种新的设置，它是可能的，以获得汉密尔顿约束的解决方案的存在性和唯一性。
1997-04-21 gr-qc
Three dimensional distorted black holes: using the Galerkin-Collocation method
我们提出了一个实现的Galerkin配置方法来确定初始数据的非旋转扭曲的三维黑洞的反演和穿刺计划。数值方法结合了Galerkin和配置方法的关键特征，产生精确的初始数据。我们评估了初始数据集的ADM质量，并通过评估渐近观测者的标量$Ψ_4$提供了引力波分布在初始超曲面处的角结构。
2015-02-20 gr-qc
Approximate initial data for binary black holes
本文构造了准圆轨道上任意质量比的双黑洞的广义相对论约束方程的近似解析解。我们采用穿刺方法求解横截无迹分解中的约束方程，并考虑了Schwarzschild黑洞由于助推和伴星的存在而引起的扰动。这两个扰动的叠加，然后产生近似的，但完全解析的二元黑洞的初始数据是准确的，以一阶的逆的二元分离和平方的黑洞的动量。
2006-08-26 gr-qc
The Einstein-Maxwell system in 3+1 form and initial data for multiple charged black holes
我们把Einstein-Maxwell系统看作是一个以电场和磁场为自变量的Cauchy初值问题。利用3+1形式详细推导了弯曲时空中的麦克斯韦方程组，并分析了它们的双曲性质，表明所得到的系统是对称双曲的。我们还重点讨论了多个带电黑洞的初始数据的问题，假设时间对称的初始数据，并使用一个类似穿刺的方法来解决的哈密顿量和高斯约束。我们研究了由此产生的初始数据族的行为，并表明，在这个方向上，以前的结果可以作为我们的方法的特殊情况下获得。
2009-11-29 gr-qc
Binary black hole initial data for numerical general relativity based on post-Newtonian data
为了进一步构造黑洞数值模拟的天体物理学真实的初始数据，我们首次推导了一组完全广义相对论性的初始数据，这些初始数据是基于3-度规和非本征曲率的后2-牛顿展开式.预计这样的初始数据提供了一个直接的联系与早期的螺旋阶段的双星系统。我们讨论了一个简单的数值实现，这是基于广义穿刺方法。此外，我们提出了一种方法来解决一些固有的模糊性映射后牛顿数据到解决方案的广义相对论约束。
2002-07-02 gr-qc
Boosted Kerr black hole
在轴对称情形下构造了增强Kerr黑洞的初始数据。动量和哈密顿约束的数值求解使用有限元法（FEM）算法。采用Bowen-York边界条件和穿刺边界条件，并对适当的结果进行了比较。过去和未来的明显的地平线也发现数字和彭罗斯不等式进行了详细的测试。
2006-06-30 gr-qc
An efficient iterative method to reduce eccentricity in numerical-relativity simulations of compact binary inspiral
提出了一种新的迭代方法来减少黑洞双星模拟中的偏心率。给出了低偏心率起始动量的良好初始估计，通过比较inspiral和post-Newton计算，我们得到了~4轨道的穿刺初始数据，并构造了改进的初始参数。我们的方法是第一个直接应用于引力波（GW）信号，而不是轨道运动。GW信号通常较少受到量规效应的污染，量规效应在移动穿刺模拟中将偏心率的基于轨道运动的测量限制为$Δe \sim 0.002$的不确定性，使得难以将偏心率降低到该值以下。我们的新方法可以达到偏心率低于$10^{-3}$在一个或两个迭代步骤，我们发现，这是远远低于GW天文学的要求，在先进的探测器时代。我们的方法可以很容易地适应任何紧凑的二元模拟与GW的排放，包括黑洞二元模拟，使用替代方法，和中子星二元模拟。我们还评论的差异，偏心率估计的基础上应变$h$，和纽曼彭罗斯标量$Ψ_4$。
2012-04-10 gr-qc
Local and global properties of conformally flat initial data for black hole collisions
研究了用共形成像和共形穿刺方法获得的单黑洞和双黑洞组态共形初值数据的物理性质。我们研究了两个黑洞的总质量M_tot如何依赖于线动量或角动量的配置和孔的分离。M_tot随距离增加的渐近行为使我们能够对通过共形方法在解中引入的非物理"垃圾“引力场做出结论。我们还计算了决定引力潮汐力的黎曼张量的标量不变量的空间分布。对于单个黑洞的配置，这些相比，已知的解析解。不变量的空间分布使我们能够对数值数据集中附加场的局部分布做出某些结论。
2001-03-29 gr-qc
Rio: A new computational framework for accurate initial data of binary black holes
我们提出了一个计算框架（里约）的ADM 3+1方法的数值相对论。这项工作使我们能够对任意两个黑洞的初始数据进行高分辨率的计算。我们采用横向适形治疗、Bowen-York和穿刺方法。对于哈密顿约束的数值解，我们使用Galerkin配置的区域分解和谱分解。非线性数值代码使用标准Newton-Raphson方法、LU分解和高斯求积来求解谱模式的方程组。我们展示了Rio码的收敛性。此代码允许轻松部署大型计算。我们展示了其中一个黑洞的自旋是如何体现在共形因子中的。
2018-05-23 gr-qc
New conformally flat initial data for spinning black holes
我们得到一个明确的解决方案的动量约束共形平坦，最大切片，初始数据，这给人一种替代的纯纵向外在曲率的Bowen和York。新的解决方案是相关的，在一个精确的形式，与外部曲率的克尔切片。我们研究这些新的初始数据表示自旋黑洞的数值求解的哈密顿约束。它们具有以下特征：i）对于所有允许的旋转参数值，它们比相应的单个旋转Bowen-York黑洞包含更少的辐射。ii）该解所达到的最大旋转参数$J/m^2$高于纯纵向解的最大旋转参数，从而允许描述更接近于最大旋转克尔的空穴。我们讨论了这些性质的物理解释及其与弱宇宙监督猜想的关系。最后，我们推广的数据，多个黑洞使用“打孔”和等距公式。
2002-01-18 gr-qc
