Some comments on the nature of initial data in spherical collapse
许多作者已经证明了在非均匀尘埃的球形引力坍缩中裸奇点和黑洞的存在。在最近的预印本中，Antia批评了Jhingan，Joshi和Singh在一篇关于尘埃塌陷的论文中的声明。我们证明他的批评是无效的。Antia证明了在欧拉坐标系中，坍缩牛顿流体的密度的级数展开只能有偶数次幂。然而，他忽略了一个事实，即金甘等人实际上使用的是拉格朗日（共动）坐标，而不是欧拉坐标。正如我们所示，在拉格朗日坐标没有限制，密度只有偶数的权力，因此他的批评是无效的。我们还指出，Antia早先关于尘埃坍缩中强裸奇点不稳定性的主张没有得到任何具体分析的支持，因此是不正确的。
1997-02-12 gr-qc
Bouncing Dust Collapse and Black-to-White Hole Transition on the Brane
Indian Institute of Technology Kanpur（坎普尔印度理工学院）；Inter-University Centre for Astronomy and Astrophysics（大学间天体物理中心）
研究膜世界中均匀尘埃云球对称坍缩，发现高能区存在反弹，可导致黑洞到白洞转变，并恢复广义相对论极限。
2026-10-06 gr-qc
The Exact Solutions to the Gravitational Contraction in Comoving Coordinate System
恒星的引力坍缩是一个被广泛讨论但仍令人困惑的问题，它不仅涉及到气体的动力学，而且涉及到微妙的坐标变换。在这封信中，我们对这个问题进行了更详细的调查，并得出了以下结果：（一）。恒星系统的共动坐标系只适用于零压自由落体粒子。（二）.对于自由下落的尘埃，有三种解，分别对应于振荡、临界和开放轨迹。奥本海默和斯奈德的解决方案是关键的情况。（三）。所有的解决方案都是精确推导出来的。在解中存在一种新的奇异性，但它的起源尚不清楚。
2009-04-25 astro-ph.SR gr-qc
Relativistic fluid spheres with particular application in cosmology and gravitational collapse
一个球对称的爱因斯坦方程的共动流体的解决方案是适应宇宙学的应用，通过扩展的几何标准FRW宇宙学使用广义曲率项。由此产生的模型保留了许多已知的宇宙学性质，包括能量密度的均匀性，它与内部压力的关系，包括状态方程，尽管在每种情况下，它们都有一个广义的结构。结果表明，该模型不需要包含任意的宇宙学常数和真空能量解的情况下进行了讨论。的哈勃常数和减速参数也被证明有一种形式，其特点是修改后的几何形状的新模型。这些形式的计算使用当前的观测数据，并显示如何标准的宇宙学几何形状可以修改的方式是一致的，观察到的平坦曲率和减速宇宙。最后的解决方案也被认为是在引力坍缩的背景下，它是如何遵守一个中心状态方程的流体球可以匹配空时空。
2009-09-14 gr-qc
Quantum Collapse of a Thin Shell Revisited
对于自引力薄壳的正则描述，时间参数有几种可能的选择，但是建立在不同时间参数上的量子理论导致了幺正的不等价描述。我们比较了两个不同时间{ \it viz.，}薄尘埃壳层的量子坍缩壳内部的时间坐标（最初在\cite{hajicek92a}中处理）和共动观测器的时间坐标（固有时间）。在每种情况下，我们得到精确的解决方案，惠勒-德威特方程只需要一个有限的和良好的表现$U(1)$电流。这两个量子理论是互补的，并且都强调了普朗克质量所扮演的角色：只有当壳层的静止质量小于普朗克质量时，内部时间中正能量的定态才存在。在适当的时候，它们只存在于壳层静止质量比普朗克质量大{ \it}的时候。在坐标时间中，既有散射态，也有束缚态，它们都有明确的能谱。在适当的时间描述中，只有束缚态，我们确定了它们的谱。
2022-04-05 gr-qc
Gravitational Collapse of Massless Vector Field with Positive Cosmological Constant
研究了正宇宙学常数$Λ$存在时无质量矢量场的均匀引力坍缩动力学。无质量矢量场的相应密度函数$ρ(a)$与比例因子$a (t)$的四次方成反比。标度因子的变化表明，对于$0\, \leΛ< 1$，在{ \it finite}共动时间内导致奇点形成的矢量场引力坍缩导致{ \it Blackhole}，使得随着$Λ$的增加，奇点形成时间$t_s$增加.对于$Λ= 1$，我们得到了$a(t) = 0$，从而限制了系统在重力作用下可能坍缩的$Λ$的最大值（相对于初始密度$ρ_0$）。
2022-04-09 gr-qc hep-th
Shell-crossings in Gravitational Collapse
在广义相对论中研究大质量物质云的连续引力坍缩以考察坍缩终态时，一个重要的问题是跨壳奇点是否会随着坍缩的发展而发展。我们在这里研究这表明，对于任何球对称坍缩一般来说，总是有一个有限的邻域的中心，其中没有壳交叉发生。由此可见，为了研究坍缩的最终真正的壳聚焦奇异性，即物质云的物理半径收缩到一个零值，我们总是可以不失一般性地考虑一个具有有限共同运动半径的坍缩球，其中没有壳交叉发生。这澄清了引力坍缩研究的一个重要观点。
2013-04-29 gr-qc hep-th
Stochastic metric perturbations (radial) in gravitationally collapsing spherically symmetric relativistic star
利用最近提出的经典Einstein-Langevin方程，计算了球对称相对论性恒星在同动坐标系中的随机扰动（径向）.这些解是用扰动度规势及其两点关联表示的。对于这里的情况，有趣的是注意到两个扰动的度规势具有相同的大小，而势本身通常是相互独立的。这种处理方法有助于建立坍缩恒星的非平衡和近平衡统计物理的基础理论，而坍缩恒星的非平衡和近平衡统计物理是坍缩终态研究的重点。在这里，我们讨论第一个简单的模型，即非旋转球对称动态坍缩的相对论性恒星。这为进一步研究类似线上孤立和双星构型的旋转坍缩模型铺平了道路。具有随机效应的径向和非径向扰动都将引起星震学的兴趣，其中包括今后的研究计划。
2019-03-28 gr-qc
Dustball collapse and evaporation in standard coordinates
本文研究标准坐标下尘埃球坍缩与蒸发，通过经典广义相对论分析提出显式度规，揭示蒸发过程中内部光速小于外部，且Schwarzschild半径收缩速度居中，从而避免绝对视界形成。
2023-04-11 gr-qc
Role of evaporation in gravitational collapse
我们研究的可能性，量子效应负责黑洞辐射不允许hori- zon交叉的引力坍缩的物质在有限的时间内看到遥远的观察者。我们认为这是在使用两个家庭的度量来描述外部几何：即将离任的Vaidya度规和延迟史瓦西度规的蒸发大量的薄尘埃壳的崩溃的背景下。我们描述了如何在一个修改后的运动方程的壳这一假设的结果。在每一种情况下，坍缩都由于蒸发而加速，但史瓦西半径并不相交。相反，壳层总是与这个可能的视界保持一定的亚普朗克距离，这个距离只取决于质量和蒸发率，而同向运动的观察者遇到的是防火墙般的能量密度和通量，它们具有自然截止。
2017-06-26 gr-qc quant-ph
Self-consistent description of a spherically-symmetric gravitational collapse
在球对称中，视视界附近的总能量-动量张量可以从两个假设中确定为时间的单一函数：一个捕获区域在远处观察者的有限时间形成，两个曲率标量的值在其边界是有限的。在广义相对论中，这种能量-动量张量导致了度规的唯一极限形式。零能量条件在整个视视界上被违反，在内视视界附近被满足。因此，同质坍缩模型无法描述黑洞的形成。物质的性质在俘获区形成后立即发生不连续的变化。同动密度、压力和通量的绝对值在视层位上是一致的。因此，理想流体的坍缩不能导致黑洞的形成。此外，这三个量在扩展的视视界上发散，产生一个规则的（即，有限曲率）防火墙。这种防火墙与量子能量不等式不相容，这意味着被困区域一旦在某个有限时间形成，就不能增长。
2019-12-10 gr-qc hep-th
Collapse of topological texture
本文研究了非线性σ模型中拓扑纹理在标度近似下的坍缩过程。在这种近似下，我们表明，在平坦的时空拓扑纹理最终崩溃，而在空间平坦的膨胀宇宙的情况下，其命运取决于膨胀率。如果宇宙是暴胀的，那么结构就有可能永远膨胀;在指数暴胀的情况下，结构也可能永远收缩或膨胀到一个有限的极限尺寸，尽管这种行为是简并的。在幂律非暴胀膨胀的情况下，拓扑结构最终会坍缩。在一个冷物质主导的宇宙中，我们发现当宇宙的空间尺度变得与哈勃尺度相当时，伴随宇宙膨胀而形成的纹理开始坍缩，这一结果与前面的考虑是一致的。在非线性σ模型近似中，我们还考虑了塌缩椭球拓扑纹理的最后阶段。我们表明，在这种纹理的崩溃至少有两个其主尺寸收缩到零，以类似的方式，使它们的比例仍然有限。第三维可能保持有限（雪茄型塌陷），或者它也可能类似于其他两个维度收缩到零（缩放型塌陷），或者类似于其余两个维度的乘积收缩到零（煎饼型塌陷）。
1998-07-08 gr-qc hep-ph
Collapse of a Rotating Supermassive Star to a Supermassive Black Hole: Post-Newtonian Simulations
利用广义相对论的后牛顿（PN）近似下的（3 + 1）流体动力学模拟，研究了旋转超大质量恒星（SMS）的引力坍缩.这个问题是特别具有挑战性的，因为在空间中的巨大的动态范围，必须在崩溃的过程中覆盖。我们从R_{p}/M = 411处的径向不稳定性开始，发展出一个均匀旋转的SMS，其中R_{p}是恒星的适当极半径，M是总质量能量，到PN近似崩溃的点。我们引入了一个比例因子和一个“随动”坐标来处理坍缩过程中半径的大变化，并将注意力集中在中心核上。由于T/W，旋转动能与引力结合能的比值，在整个坍缩过程中几乎与1/R_{p}成正比，坍缩的恒星最终可能超过动力学不稳定的临界值T/W，形成棒模。然而，对于恒星旋转均匀的开始崩溃，我们没有发现任何不稳定的增长之前，我们的模拟终止的酒吧。我们确实发现，坍缩很可能连贯地形成一个超大质量黑洞（BH），几乎所有的物质都落入黑洞，只留下很少的喷射物质形成圆盘。在没有非轴对称棒形成的情况下，当我们的积分终止时，均匀旋转SMS的坍缩不会导致明显的准周期引力波（GW）发射。然而，相干性质的内爆表明，旋转SMS崩溃将是一个有前途的源GW爆发。我们还预计，随着BH的形成，长波长准周期波将导致准正常振铃。这些波可以被LISA检测到。
2002-02-06 astro-ph gr-qc
Conservative 3+1 General Relativistic Boltzmann Equation
本文给出了广义相对论玻尔兹曼方程守恒形式的一种新的推导方法，并将其专门用于3 + 1度规。由此产生的输运方程的目的是在涉及数值相对论的模拟中使用，特别是在缺乏球对称的情况下。自变量为实验坐标系基时空位置分量和共动坐标系曲线动量空间坐标。本文着眼于天体物理学的应用-如核坍缩超新星和致密天体合并-在有限温度下流体中含有原子核和/或核物质，其中输运的粒子是中微子，研究了中微子与流体之间的四动量交换与轻子数之间的关系。
2013-07-05 astro-ph.HE gr-qc
Numerical Evolution of General Relativistic Voids
本文研究了Friedmann-Robertson-Walker宇宙中相对论性超视界空洞的演化。本文数值求解了同步坐标系下的球对称广义相对论方程组。最初，空隙内的流体被认为是均匀的和非膨胀的。在辐射主导的宇宙中，我们发现辐射以近似光速的速度扩散到空隙中，作为强烈的冲击-空隙塌陷。我们还发现了一个令人惊讶的结果，即宇宙坍缩时间（$1^{\rm st}$穿越时间）比以前认为的要小得多，因为它不仅取决于空洞的半径，还取决于空洞内外温度的比值。如果初始空洞半径与外部哈勃半径之比小于外部温度与内部温度之比，则坍缩发生的时间小于外部哈勃时间。因此，超视界大小的相对论性空隙可以相对快速地热化和均匀化。这些新的模拟修正了当前一阶暴胀后超视界大小空洞演化的图像。
1993-03-23 astro-ph gr-qc hep-ph
General Relativistic Shock Wave Solutions with Black Hole Formation: The Singular Isothermal Sphere Case
Universities Space Research Association（大学空间研究协会）；NASA Marshall Space Flight Center（美国国家航空航天局马歇尔太空飞行中心）；Google（谷歌）；Center for Astrophysics, Harvard & Smithsonian（哈佛-史密森尼天体物理中心）；Black Hole Initiative, Harvard University（哈佛大学黑洞倡议项目）
本文在广义相对论框架下推导了奇异等温球坍缩形成黑洞的自相似激波解，发现激波速度可达光速的40%，中心吸积率比平滑解低约5-7倍，激波释放能量达静质量的10%，为直接坍缩黑洞形成提供了分析能量预算。
2026-06-28 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Pulsation of black holes
霍金-彭罗斯奇点定理指出，在广义相对论中，奇点在黑洞内部形成。为了消除这种奇异性，人们必须求助于一种更基本的理论。利用圈量子宇宙学和膜世界模型中修正的动力学方程，我们研究了具有相当一般状态方程的完美流体球的引力坍缩。在观察者与这种流体共同运动的框架中，球体在最大和最小尺寸之间脉动，避免了奇点。外部几何体也被构造。通常有一个外视视界和一个内视视界，类似于Reissner-Nordström情形。对于一个遥远的观察者来说，{视界}穿越发生在无限长的时间内，黑洞量子“跳动的心脏”的脉动是完全不可观察的。然而，如果黑洞不是球对称的，并且由于四极矩而辐射引力波（如果有的话），则可以观察到。
2017-12-20 astro-ph.CO gr-qc hep-th
Post-Newtonian Cosmological Dynamics in Lagrangian coordinates
在同步坐标系和共动坐标系下研究了广义相对论中无旋尘埃的非线性动力学。所有的方程都写在度量张量的空间截面正交的流动，这使得明确的扩展$1/c^2$的权力。对于最低阶，导出了拉格朗日形式的牛顿近似。在这个层次上的演变是由拉氏到欧拉雅可比矩阵的Raychaudhuri方程。拉格朗日空间度量在时间相关的曲线坐标中简化为欧几里德三维空间的度量。一个拉格朗日版本的伯努利方程的演变的“速度潜力”也给出。在后牛顿（PN）水平上，导出了非线性微扰引力波辐射的精确和一般公式。结果表明，在均匀椭球的各向异性坍缩中，PN张量模与牛顿度规的比值与质量密度一样趋于发散。最后指出，随机引力波背景的产生，与现今的闭合密度$Ω_{gw} \sim 10^{-5}$ -$10^{-6}$在$1$ - $10$ Mpc尺度上。
1996-07-01 astro-ph gr-qc
Gravitational Bounce from the Quantum Exclusion Principle
本研究基于量子不相容原理提出完全相对论性球对称坍缩模型，通过流体状态方程演化引发引力反弹，统一了暴胀与暗能量起源，并预测存在可观测的小且非零闭合空间曲率。
2025-05-29 astro-ph.CO gr-qc
A Multidimensional General-Relativistic Boltzmann Solver for Neutrino Transport: Implementation, Discretization and Optimization
KU Leuven（荷语鲁汶大学）；California Institute of Technology（加州理工学院）；University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）；University of Tennessee, Knoxville（田纳西大学诺克斯维尔分校）
本文实现了一个多维广义相对论玻尔兹曼求解器，用于中微子输运，通过勒让德展开优化隐式求解，在1D超新星测试中实现300倍加速，并与M1格式对比验证了精度。
2026-09-28 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
